[发明专利]一种软件组件系统组件间协作行为分析方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机软件领域，涉及一种软件组件系统组件间协作行为分析方法。

背景技术

近年来，随着计算机和软件技术的迅速发展与广泛应用，社会的信息化程度不断提高，计算机软件已经广泛应用于诸如航空航天、核反应堆、国防建设以及与国民经济相关的重要领域。如果计算机软件系统的安全受到危害，将会危及国家安全，引起社会混乱，造成重大损失。因此，确保计算机软件系统的安全成为世人关注的社会问题，并成为信息科学技术领域中的研究热点。随着人们对软件系统功能要求的不断提高，软件系统的规模也越来越大，导致软件的开发、集成和维护工作也越来越复杂，软件在被使用时遇到广泛的软件信任问题。增强软件系统的可信性得到了广泛的关注。软件系统的可信是指软件系统的行为及其结果总是符合人们的，在受到干扰时仍能提供连续的服务。然而，由于目前尚严重缺乏相关的可信软件构造技术，导致软件产品在推出时总会含有一些已知或未知的缺陷，这些缺陷对软件系统的运行构成了严重的威胁。因此，构造可信软件已经成为现代软件技术发展和应用的重要趋势和必然选择。

目前，对于可信软件的开发方法以及运行支撑平台的研究仍然处于起步阶段。对于生产可信软件产品来说，仍然缺少科学的理论基础和严格的技术手段。因此，如何构造可信软件的相关问题，已经成为当前软件行业所面临的一个挑战，并且已成为软件工程领域的热点问题之一，该领域的研究具有重要的理论意义和应用价值。

现有的软件行为分析方法多是通过静态分析或动态分析，获取软件自身的状态序列从而进一步获取行为序列，其缺点是只能关注软件本身顺序执行的行为，而对软件系统中各组件的协作行为关注不够。申请号为201210303587.4的专利公开了一种基于状态层的软件行为建模方法，该方法通过截获软件执行时的调用序列，转化并建立状态转移图，抽取敏感状态序列，导出软件行为。该方法虽使用了状态转移图，但无法适用于基于组件的软件系统，无法描述各组件的交互行为，其算法的复杂度也较高。

发明内容

针对软件各组件间协作行为中存在的问题，本发明提出一种软件组件系统组件间协作行为分析方法，不仅能够分析组件间的协作路径，而且还能够同时分析这些路径上的时间约束，从而使所获取的协作行为模型既可以用与时间无关的领域，也可以用与时间相关的领域，具有较好的适用性。

为达到以上目的，本发明采用如下方案。

组件协作行为的分析方法包括：基于UML与Pi演算理论的软件组件协作路径分析方法，基于时序图构造的软件组件协作路径上的时间约束分析方法。

组件间的协作路径是指人们所期望的组件间的协作路径。组件间的协作是通过相互收发消息完成的，所以在获取组件间的协作路径时只需考虑人们所期望的组件间的消息传递序列即可，这种消息传递序列反映了组件间的协作路径。

时间约束是指组件协作路径上关于消息传递的一种时间限制。一方面，需要分析协作路径上消息传递所花费时间的约束；另一方面，还需要分析协作路径上相邻消息传递之间的时间间隔约束。

一种软件组件系统组件间协作行为分析方法，包括以下步骤：

步骤1：分析组件行为，建立组件的行为模型。

分析组件与其它组件的外部交互，确定组件与指定组件交互所接收和发送的消息，建立组件的UML状态图，通过状态图进一步了解了组件的行为。

步骤2：对各组件进行基于Pi演算的行为描述。

针对组件行为分析结果，以组件与其它组件协作情况下的UML状态图为主，并将组件收发的消息作为附加信息，按所定义的抽取规则对组件状态图进行Pi演算语义的抽取，得到各组件基于Pi演算的行为描述。

本发明设计的抽取规则如下：

规则1.一个组件可以作为Pi演算中的一个进程。

规则2.一个组件可以通过消息的接收与发送与其它组件交互，当一个消息被传递时，假定存在一个传递该消息的通道与Pi演算中的传递该消息的通道相对应。

规则3.在状态图中，状态的迁移是由事件的触发引起的，事件的触发由消息的收发引起，因此一个状态迁移可以由基本进程表达式表达。例如：从S1状态迁移到S2状态是由通道a接收消息x完成的，这一迁移可以表示为a<x>。

规则4.在状态图中，没有通过接收或发送消息而被触发的事件所造成的状态变迁不进行Pi演算语义抽取。

规则5.在状态图中，互斥的条件分支借助Pi演算中的和式表达式表示。

规则6.在状态图中，由一系列状态迁移构成的可行流程用Pi演算的进程表达式来表达。