[发明专利]一种基于性质规约模式生成LTL公式的UML模型检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及模型驱动式软件开发中的模型检测系统和方法，尤其涉及一种基于性质规约模式生成LTL公式的UML模型检测系统和方法。

背景技术

模型驱动式软件开发方法是对实际问题进行建模并转换、精化模型，直至生成可执行代码的过程。模型驱动架构(model driven architecture，简称MDA)是一种对业务逻辑建立抽象模型，然后由抽象模型自动产生最终完备的应用程序的方法。MDA致力于提高软件开发行为的抽象级别，倡导将业务模型定义为精确的高层抽象模型，将开发人员从繁琐的低级劳动中解脱出来，更多关注于业务逻辑层面。

统一建模语言UML作为一种标准的可视化建模语言能够为用户提供可视化的建模环境和工具，是实现模型驱动式软件开发方法的核心技术，已经被广泛用于建模系统的模型。UML作为一种标准建模语言，能够很好地描述系统的需求，UML类图、构件图等用于建模系统的静态结构，UML活动图、状态图、顺序图等用于建模系统的动态行为。其中，UML状态图刻画了系统对象在其生命周期内的状态变迁情况，被用于建模系统的动态行为，使用模型检测技术验证UML状态图建模的系统动态行为的正确性具有重要意义。

但是，UML模型缺乏严格的语义定义，其正确性很难得到保证。如何提高UML系统模型的正确性，从而提高整个系统模型的质量，为构造高质量的软件系统提供有效的途径，是模型驱动式软件开发过程中面临的主要问题之一。此外，形式化的LTL公式具有复杂的语法和语义，在实际应用中，很难被开发人员理解和掌握，如何重用已有的性质规约模式，自动生成LTL公式定义模板，为开发人员提供一种便捷的使用方式，是模型检测技术在实际应用中面临的主要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于性质规约模式生成LTL公式的UML模型检测系统和方法，在模型驱动式软件开发过程中，使用已有的模型检测器验证UML状态图建模的系统行为的正确性。

本发明的技术方案是，一种基于性质规约模式生成LTL公式的UML模型检测系统，其特征在于，包括：

UML状态图，用于描述模型对象生命周期中状态的变迁；

模型编辑器，用于描述UML建立系统模型过程中的系统需求；

模型转换器，用于将所述的UML状态图转换为以SPIN作为模型检测器的输入语言PROMELA；

模型检测器，用于验证系统的正确性、安全性、活性以及所述LTL公式描述的系统性质约束；

LTL公式编辑器，用于基于性质规约模式自动生成LTL公式定义模板，并由用户定义、配置该性质规约模板，最终将生成的LTL公式输入到所述模型检测器中，验证LTL公式，以及

结果分析器，用于当发现所述系统模型中存在错误时，生成反例路径用以描述导致系统产生错误的执行路径时，根据反例路径生成扩展的顺序图，刻画所述系统模型执行过程中的消息交互情况，为用户修改该系统模型提供支持。

所述的LTL公式编辑器包括：

模式库，用于保存预定义的所有性质规约模式

LTL公式编辑器输入模块，用于输入所述系统模型需要满足的性质约束；

性质规约模式范围选择器，用于支持选择性质规约的使用范围；

性质规约模式分类器，用于将模式库中的性质规约模式进行分类处理，使得可根据需要选择合适的性质规约模式；

模式到LTL公式映射模块，用于实现根据性质规约模式生成LTL公式模板；

用户配置LTL公式模块，用于实例化LTL公式中的变量；得到实例化的LTL公式；

LTL公式编辑器输出模块，用于输出LTL公式的实例。

一种基于性质规约模式生成LTL公式的UML模型检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

生成UML状态图，模型对象生命周期中状态的变迁；

通过模型编辑器描述UML建立系统模型过程中的系统需求；

通过模型转换器将所述的UML状态图转换为以SPIN作为模型检测器的输入语言PROMELA；

采用LTL公式编辑器，基于性质规约模式，自动生成LTL公式定义模板，并由用户定义、配置该性质规约模板，最终将生成的LTL公式输入到所述模型检测器中，验证LTL公式；

利用模型检测器，验证系统的正确性、安全性、活性以及所述LTL公式描述的系统性质约束；最后