專利名稱：智能的uml模型的形式化檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能的UML模型的形式化檢測方
法及裝置。
背景技術(shù)：
軟件設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，傳統(tǒng)的規(guī)格描述方式UML圖可以表達(dá)出軟件的構(gòu)建和意圖但是不能被有效、智能的驗(yàn)證其正確性，模型建立的正確性過于依賴軟件需求方與開發(fā)者對于軟件項(xiàng)目本身與軟件工程體系的熟悉，導(dǎo)致軟件在開發(fā)完成后需要更多的人力物力來修正和維護(hù)，在對正確性和安全性有高度要求的軍用軟件領(lǐng)域，這一缺陷尤其明顯。現(xiàn)有解決這一類問題的途徑和方式受于形式化檢測智能性與直觀性的限制，使得當(dāng)前的檢測形式的檢測的應(yīng)用面不寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種應(yīng)用廣闊且綜合性的智能的UML模型的形式化檢測方法。本發(fā)明的另一目的在于提出一種智能的UML模型的形式化檢測裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種智能的UML模型的形式化檢測方法，包括如下步驟對真實(shí)系統(tǒng)建立UML模型，并將所述UML模型轉(zhuǎn)換為XMI模型；從所述XMI模型中提取預(yù)定元素信息，并應(yīng)用一套轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述預(yù)定元素信息進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換以得到SMV模型；獲取CTL和/或LTL命題邏輯檢測式，其中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式用于對所述SMV模型進(jìn)行模型檢測；根據(jù)所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對所述SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征在一些示例中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式是通過對所述UML模型進(jìn)行智能分析得到的。在一些示例中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式是用戶創(chuàng)建的。在一些示例中，所述根據(jù)所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對所述SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果的步驟進(jìn)一步包括構(gòu)建所述SMV模型的等價(jià)集合M= {S，I，R，L}，其中，S為狀態(tài)集合，I為初始狀態(tài)集合，R為SXS的子集，表示狀態(tài)遷移集合，L:S — 2ap為標(biāo)記函數(shù)，AP為原子命題集合；應(yīng)用一套命題邏輯檢測式轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式進(jìn)行轉(zhuǎn)換；根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果對所述等價(jià)集合M= {S，I, R, L}進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。在一些示例中，在得到所述檢測結(jié)果之后還包括判斷所述檢測結(jié)果是否與所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式的檢測語義相匹配；如果匹配，則輸出正確的檢測項(xiàng)信息，、如果不匹配，則以圖形化的形式輸出所述檢測結(jié)果及相應(yīng)的反例信息。在一些示例中，還包括對所述反例信息進(jìn)行解析；根據(jù)解析結(jié)果生成XML文件；對所述XML文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換以得到圖形化的轉(zhuǎn)換結(jié)果。本發(fā)明第二方方面的實(shí)施例提出了一種智能的UML模型的形式化檢測裝置，其特征在于，包括=XMI模型生成模塊，用于對真實(shí)系統(tǒng)建立UML模型，并將所述UML模型轉(zhuǎn)換為XMI模型；SMV模型生成模塊，用于從所述XMI模型中提取預(yù)定元素信息，并應(yīng)用一套轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述預(yù)定元素信息進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換以得到SMV模型；CTL和/或LTL命題邏輯檢測式生成模塊，用于獲取CTL和/或LTL命題邏輯檢測式，其中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式用于對所述SMV模型進(jìn)行模型檢測；檢測模塊，用于根據(jù)所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對所述SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測裝置還可以具有如 下附加的技術(shù)特征在一些示例中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式生成模塊用于對所述UML模型進(jìn)行智能分析以得到所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測。在一些示例中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式生成模塊用于接收用戶創(chuàng)建的所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式。在一些示例中，所述檢測模塊用于構(gòu)建所述SMV模型的等價(jià)集合M= {S，I, R，L}，其中，S為狀態(tài)集合，I為初始狀態(tài)集合，R為SXS的子集，表示狀態(tài)遷移集合，L:S — 2AP為標(biāo)記函數(shù)，AP為原子命題集合，應(yīng)用一套命題邏輯檢測式轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果對所述等價(jià)集合M= {S，I, R, L}進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。在一些示例中，所述檢測模塊還用于判斷所述檢測結(jié)果是否與所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式的檢測語義相匹配，如果匹配，則輸出正確的檢測項(xiàng)信息，如果不匹配，則以圖形化的形式輸出所述檢測結(jié)果及相應(yīng)的反例信息。在一些示例中，所述檢測模塊還用于對所述反例信息進(jìn)行解析，并根據(jù)解析結(jié)果生成XML文件，并對所述XML文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換以得到圖形化的轉(zhuǎn)換結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法及裝置，可以以圖形化、智能化的從常用的UML模型輸入導(dǎo)出到直觀的檢測結(jié)果，解決了，尤其具有重要作用的形式化檢測在軟件開發(fā)及設(shè)計(jì)階段因?yàn)閺?fù)雜性、專業(yè)性的困擾得不到廣泛應(yīng)用的問題，提高了模型檢測的使用體驗(yàn)和應(yīng)用效果，并賦予了形式化檢測更綜合性的含義，可以對準(zhǔn)確性、安全性有較高要求的軟件開發(fā)過程中的UML模型進(jìn)行綜合性檢測。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為本發(fā)明實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法的流程圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法的詳細(xì)流程圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例智能的UML模型的形式化檢測方法的UML模型語義轉(zhuǎn)換的流程圖；圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法的UML狀態(tài)圖的XMI元素示意圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法的檢測結(jié)果的反例信息的XML標(biāo)簽層次示意圖；以及·圖6為本發(fā)明實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。以下結(jié)合附圖首先描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能的UML模型的形式化檢測方法，包括如下步驟步驟S101，對真實(shí)系統(tǒng)建立UML模型，并將UML模型轉(zhuǎn)換為XMI模型。步驟S102，從XMI模型中提取預(yù)定元素信息，并應(yīng)用一套轉(zhuǎn)換規(guī)則對預(yù)定元素信息進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換以得到SMV模型。步驟S103，獲取CTL和/或LTL命題邏輯檢測式，其中，CTL和/或LTL命題邏輯檢測式用于對SMV模型進(jìn)行模型檢測；步驟S104，根據(jù)CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。參見圖2，具體而言，步驟SlOl包括如下步驟步驟S201，對真實(shí)系統(tǒng)建立UML模型。例如該UML模型為UML狀態(tài)圖。步驟S202，將UML模型轉(zhuǎn)換為等價(jià)XMI模型。具體地，將上述UML狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換為等價(jià)的XMI模型。步驟S102包括如下步驟從XMI模型中提取指定元素信息，即預(yù)定的元素信息以便于進(jìn)行形式化。
步驟S203，提取形式化元素。即從等價(jià)的XMI模型中提取指定元素信息以便于進(jìn)行形式化。UML狀態(tài)圖中將被用于形式化描述的信息可用一個(gè)六元組表示為SD=(S，S0，3 ，Τ，δ，λ)其中(l)S={Sl，...，sJ為一有限狀態(tài)集，即為該UML狀態(tài)圖中全部原子狀態(tài)。(2) S。為UML狀態(tài)圖的初始狀態(tài)。
(3)π = Ji e+Ji a為事件集合，e為UML狀態(tài)圖接收到的外部事件(externalevents), n a為UML狀態(tài)圖的響應(yīng)事件(activities)。(4) T=It11-Jj 為一組轉(zhuǎn)移集，其中 Si=source(ti)為源狀態(tài)，S2 = target (ti)為目標(biāo)狀態(tài)，G為警戒條件。(5) δ (s)代表s的全部子狀態(tài)。(6) λ :S — (AND, OR)表示狀態(tài)的或(互斥)及與(并行)分解。步驟S204，語義轉(zhuǎn)換處理。具體地，語義轉(zhuǎn)換處理的過程如圖3所示，如圖4所示的標(biāo)簽，其中狀態(tài)的name,轉(zhuǎn)移的source status, target status, guard及effect標(biāo)簽是將要進(jìn)行形式化的信息。即需要轉(zhuǎn)換為SMV模型。換言之，提取形式化信息之后，結(jié)合SMV檢測文件語義對提取的預(yù)定元素信息進(jìn)行形式化后的結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其一套轉(zhuǎn)換規(guī)則包括但不限于MODULE 模塊聲明(s-1)狀態(tài)圖名對應(yīng)類名。(s-2)在狀態(tài)圖對應(yīng)的MODULE中加入status變量，表示圖中全部狀態(tài)init初始化(s-3)狀態(tài)圖中的初始狀態(tài)即status的初始值(s-4) status的取值范圍為狀態(tài)圖中全部非偽原子狀態(tài)(不含初始和終止?fàn)顟B(tài))next status狀態(tài)轉(zhuǎn)移對狀態(tài)圖中每一個(gè)轉(zhuǎn)換，即(s-5)都對應(yīng) status 的一個(gè) next(s-6)忽略轉(zhuǎn)換的名稱(s-7)其源狀態(tài)和警戒條件為next (status)的條件(s-8)其目標(biāo)狀態(tài)集為next (status)的結(jié)果next argument參數(shù)轉(zhuǎn)移如果該轉(zhuǎn)換引起參數(shù)變化，SP :(s-9 )每個(gè)參數(shù)變化對應(yīng)一個(gè)next(s-10)其源狀態(tài)和警戒條件為next (argument)的條件(s-11)其變化后的值為next (argument)的結(jié)果忽略的信息(s_12)忽略注釋 Note 及 NoteLink(s-13)忽略圖中元素的位置、大小、顏色等(s-14)忽略終止?fàn)顟B(tài)。通過上述的一套轉(zhuǎn)換規(guī)則，即語義轉(zhuǎn)換規(guī)則便得到了一個(gè)以系統(tǒng)UML狀態(tài)圖描述為基礎(chǔ)的SMV模型，其變量設(shè)置與變量變遷過程均符合系統(tǒng)原型的構(gòu)建。在一些示例中，CTL和/或LTL命題邏輯檢測式用來描述系統(tǒng)原型所預(yù)期滿足的性質(zhì)，CTL和/或LTL命題邏輯檢測式可通過兩種途徑獲取。具體地，如圖2所示，步驟S103包括如下步驟步驟S205，智能解析UML模型，即CTL和/或LTL命題邏輯檢測式是通過對所述UML模型進(jìn)行智能分析得到的。具體地，智能分析UML模型所滿足的性質(zhì)從而生成一個(gè)邏輯表達(dá)式集，這個(gè)表達(dá)式集中的元素表現(xiàn)出了 UML模型所具有的關(guān)鍵性質(zhì)。這個(gè)過程有一個(gè)形成集合并剪枝的過程。步驟S206，輸入自然語言檢測需求。步驟S207，轉(zhuǎn)移檢測需求得到CTL和/或LTL命題邏輯檢測式，即CTL和/或LTL命題邏輯檢測式是用戶創(chuàng)建的。 具體地，由自然語言轉(zhuǎn)譯得到，考慮到CTL和LTL語句的局限性，如表I和表2所示，其中，表I為LTL命題邏輯操作符含義表，表2為CTL命題邏輯操作符含義表。
權(quán)利要求
1.一種智能的UML模型的形式化檢測方法，其特征在于，包括如下步驟 對真實(shí)系統(tǒng)建立UML模型，并將所述UML模型轉(zhuǎn)換為XMI模型； 從所述XMI模型中提取預(yù)定元素信息，并應(yīng)用一套轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述預(yù)定元素信息進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換以得到SMV模型； 獲取CTL和/或LTL命題邏輯檢測式，其中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式用于對所述SMV模型進(jìn)行模型檢測； 根據(jù)所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對所述SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能的UML模型的形式化檢測方法，其特征在于，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式是通過對所述UML模型進(jìn)行智能分析得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能的UML模型的形式化檢測方法，其特征在于，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式是用戶創(chuàng)建的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能的UML模型的形式化檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對所述SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果的步驟進(jìn)一步包括 構(gòu)建所述SMV模型的等價(jià)集合M= {S，I, R，L}，其中，S為狀態(tài)集合，I為初始狀態(tài)集合，R為SXS的子集，表示狀態(tài)遷移集合，L:S — 2AP為標(biāo)記函數(shù)，AP為原子命題集合； 應(yīng)用一套命題邏輯檢測式轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式進(jìn)行轉(zhuǎn)換； 根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果對所述等價(jià)集合M= {S，I, R, L}進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能的UML模型的形式化檢測方法，其特征在于，在得到所述檢測結(jié)果之后還包括 判斷所述檢測結(jié)果是否與所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式的檢測語義相匹配； 如果匹配，則輸出正確的檢測項(xiàng)信息； 如果不匹配，則以圖形化的形式輸出所述檢測結(jié)果及相應(yīng)的反例信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能的UML模型的形式化檢測方法，其特征在于，還包括 對所述反例信息進(jìn)行解析； 根據(jù)解析結(jié)果生成XML文件； 對所述XML文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換以得到圖形化的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
7.一種智能的UML模型的形式化檢測裝置，其特征在于，包括 XMI模型生成模塊，用于對真實(shí)系統(tǒng)建立UML模型，并將所述UML模型轉(zhuǎn)換為XMI模型；SMV模型生成模塊，用于從所述XMI模型中提取預(yù)定元素信息，并應(yīng)用一套轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述預(yù)定元素信息進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換以得到SMV模型； CTL和/或LTL命題邏輯檢測式生成模塊，用于獲取CTL和/或LTL命題邏輯檢測式，其中，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式用于對所述SMV模型進(jìn)行模型檢測； 檢測模塊，用于根據(jù)所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對所述SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能的UML模型的形式化檢測裝置，其特征在于，所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式生成模塊用于對所述UML模型進(jìn)行智能分析以得到所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能的UML模型的形式化檢測裝置，其特征在于，所述CTL和/或 LTL命題邏輯檢測式生成模塊用于接收用戶創(chuàng)建的所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能的UML模型的形式化檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于構(gòu)建所述SMV模型的等價(jià)集合M= {S，I, R, L}，其中，S為狀態(tài)集合，I為初始狀態(tài)集合，R為SXS的子集，表示狀態(tài)遷移集合，L:S — 2ap為標(biāo)記函數(shù)，AP為原子命題集合，應(yīng)用一套命題邏輯檢測式轉(zhuǎn)換規(guī)則對所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果對所述等價(jià)集合M= {S，I, R, L}進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能的UML模型的形式化檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊還用于判斷所述檢測結(jié)果是否與所述CTL和/或LTL命題邏輯檢測式的檢測語義相匹配，如果匹配，則輸出正確的檢測項(xiàng)信息，如果不匹配，則以圖形化的形式輸出所述檢測結(jié)果及相應(yīng)的反例信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能的UML模型的形式化檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊還用于對所述反例信息進(jìn)行解析，并根據(jù)解析結(jié)果生成XML文件，并對所述XML文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換以得到圖形化的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提出一種智能的UML模型的形式化檢測方法及裝置，該方法包括對真實(shí)系統(tǒng)建立UML模型，并將UML模型轉(zhuǎn)換為XMI模型；從XMI模型中提取預(yù)定元素信息，并應(yīng)用一套轉(zhuǎn)換規(guī)則對預(yù)定元素信息進(jìn)行語義轉(zhuǎn)換以得到SMV模型；獲取CTL和/或LTL命題邏輯檢測式，其中，CTL和/或LTL命題邏輯檢測式用于對SMV模型進(jìn)行模型檢測；根據(jù)CTL和/或LTL命題邏輯檢測式和SMV模型構(gòu)建二叉決策圖以對SMV模型進(jìn)行檢測以得到檢測結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有檢測準(zhǔn)確性高、且能夠?qū)Π踩杂休^高要求的軟件開發(fā)過程中的UML模型進(jìn)行綜合性檢測，應(yīng)用面廣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F11/36GK102722441SQ20121019216
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者張偉哲, 房毓菲, 覃征 申請人:清華大學(xué)