[发明专利]基于面向对象Petri网的并发软件开发方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种并发软件开发方法和系统，特别是涉及一种基于面向对象Petri网(Object-Oriented Petri Nets，简称OOPN)的并发软件开发方法和系统，可以用于一般性的并发系统建模与仿真，以生成并发程序。

背景技术

当今，并行计算和处理已逐渐成为计算机技术发展的一个重要方向，要实现并行计算，不仅需要并行的硬件，更重要的是要有相应的软件环境。在诸多现实应用领域中，都需要进行并发软件的设计与开发。

Petri网是迄今为止最好的并发模型之一。它可以清楚、简捷地表达并发、并行、异步等性质，有图形化的表示，可以进行数学分析，且是可执行的。使用Petri网描述并发系统不仅有可视化的优点，而且可以进行静态的性质分析及动态的仿真检测。所以，将Petri网引入来辅助并发软件的开发是一个极好的思路。

然而，Petri网的主要缺点是复杂性问题，它对复杂系统的描述出现了一系列问题，如建模时单个模型过大、状态爆炸等。面向对象的Petri网技术，由于同时融合了传统Petri网技术的分析能力和面向对象技术的模块化建模能力，因而有效地解决了之前出现的问题，获得了广泛的研究和应用。

该发明提出一种基于Petri网并结合面向对象思想来进行并发系统设计的开发方法，从而达到正确、方便、快捷地进行并发软件开发的目的。

单从并发软件的编程方式上看，并发软件的开发可分为三类：基于操作系统提供的系统调用；基于程序设计语言；基于并行或并发虚拟环境。这三种方法是逐层提高的，使得并发程序的开发向着容易的方向发展。然而，使用当前的这些开发方法都很难开发高质量的软件，因为：

1.编程困难：如上的方法均需要程序员首先熟悉程序运行所处环境提供的并发机制，通常是一些琐碎的应遵循的原理或库方法的定义，如线程或进程的定义、创建与启动及进一步地控制。其次，在使用所提供的机制时，必须符合某些原则以避免由于并发性的存在造成某些问题，如由于对资源的占有和申请处理不当而出现的死锁。

2.调试困难：并发程序具有随机和不确定的性质，程序的某次执行出现的问题很难使之重现。本来对顺序程序来说调试就非常麻烦，再加入多个控制流，无疑是难上加难。

由此可见，传统的并发程序开发方式无法使编程人员按照并发的特点直观、自然地进行并发程序设计，反而更容易造成设计错误。因此，为了解决这些问题需要在上述开发环境的基础上进一步完善，提出一种更有效、更可靠、更直观的方法，并提供相应的支持工具简化并行程序设计以及提供可靠的并发软件结构。作为一种描述能力很强的并发模型，Petri网模型无疑是并发软件开发的一种极佳选择，而面向对象Petri网模型又在更高抽象层次上简化了Petri网模型，解决了Petri网模型本身造成的状态爆炸问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的基于面向对象Petri网的并发软件开发方法存在的缺陷，而提供一种新的基于面向对象Petri网的并发软件开发方法和系统，所要解决的技术问题是使其以图形方式描述不同需求，自动生成并发系统控制程序，可以降低开发成本。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种基于面向对象Perti网的并发软件开发方法，其包括以下步骤：步骤10：对于待描述的并发系统，根据用户需求，创建OOPN模型系统；步骤20：对已建立的OOPN模型系统进行死锁检测分析；步骤30：对已建立的OOPN模型系统进行模型转化；步骤40：对转化后的OOPN模型系统进行定制代码；步骤50：对转化及定制后生成的OOPN模型系统代码进行编译及语法检测；以及步骤60：对已建立的OOPN模型系统进行系统仿真。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的基于面向对象Petri网的并发软件开发方法，其中所述的步骤10还包括：步骤101：确定组成该待描述的并发系统的各个对象的结构；步骤102：构成该待描述的并发系统静态结构；以及步骤103：确定该待描述的并发系统的初始标识。