[发明专利]一种构件系统建模及其动态演化一致性验证方法

说明书

本发明属于软件开发技术领域，公开了一种构件系统建模及其动态演化一致性验证方法，应用进程代数构造构件模型，并在此基础上得到粗粒度的构件系统；根据构件系统及其状态的变化，进行构件系统外部行为的提取，基于弱互模拟理论定义构件系统动态演化一致性验证准则；提取演化前后构件系统的行为，转换成便于Pi演算自动工具MWB识别的格式进行行为一致性验证。本发明基于构件间的交互及组合关系构建了更粗粒度的便于演化前后行为一致性分析的构件系统；提出构件系统外部行为序列提取算法，实现了构件系统外部行为序列提取的自动化；基于Milner的弱互模拟理论提出了构件系统演化前后行为一致性的验证准则。

技术领域

本发明属于软件开发技术领域，尤其涉及一种构件系统建模及其动态演化一致性验证方法。

背景技术

随着软件开发技术的发展，基于构件式的软件开发方法已经比较成熟。一般来说，基于构件式的软件工程(component-basedsoftwareengineering,CBSE)是将所需的构件通过集成组装成最终所需的系统。随着系统的维护以及用户需求的改变，构件的增加、删除和修改无法避免，演化后构件系统的行为是否偏离演化前的构件系统行为是判断构件系统动态演化正确与否的本质标准，也是保证动态演化实施可靠性的重要条件，即构件在动态演化前后，与其它构件之间可观察的交互行为必须保持一致。

为了验证软件系统演化前后的系统一致性问题，国内外学者针对面向动态演化的构件建模及演化前后系统行为一致性的验证做了大量的分析工作。如文献给出了基于构件行为协议的构件式软件系统中构件可替换的必要条件，至于替换后的构件系统与替换前的构件系统是否一致，作者并没有给出相应的验证替换前后系统一致性的方法，因此本发明提出了一种基于进程代数建模的构件系统演化前后一致性验证的方法。文献基于Petri网形式化工具对构件进行建模并在系统行为层面加入一致性约束，这样在保证原来系统功能行为正确的前提下增加了灵活性，但它不具有将多个petri子网构件行为计算组合并成一个大的petri网构件系统行为的标准并发操作，使得构件演化前后的一致性标准较低，很难准确地去验证演化后系统的一致性，本发明基于进程代数对构件和构件系统进行建模，使得其不仅具有严格的形式化语义，同时还具备了通过并发操作符将多个构件的行为计算组合成更粗粒度的构件系统的行为。文献和文献基于进程代数构建构件模型，形式化描述了构件及其对外交互协议，虽然给出了演化前后行为一致性验证规则，但缺少对构件外部交互行为提取和具体的构件行为一致性标准，因此本发明提出了一种能够对构件系统模型外部行为序列提取算法和基于弱互模拟理论的一致性验证准则。文献基于时间自动机模型对软件演化前后状态行为进行建模，利用时间自动机模型验证工具UPPAAL对系统的安全性规约和活性规约进行了验证，但时间自动机无法对构件系统内部的活动进行精细地刻画，如不能有效地描述多个活动的并发执行等，虽然采用时间自动机模型也可以对构件之间的行为交互协议进行建模，但以时间自动机模型表示的构件的行为交互只能支持相关性质的检查，并不能支持等价理论，因而也就不支持构件之间的相似性分析。本发明之所以采取进程代数来对构件进行建模正是因为进程代数能够对构件系统内部多个活动的并发进行有效的支持，并能将多个构件的行为计算组合成总行为，在弱互模拟的理论上支持相似性的分析，因此能够支持构件系统动态演化前后的一致性的验证。

综上所述，现有技术存在的问题是：针对构件系统动态演化后一致性保持问题，目前尚缺乏被普遍接受的标准，本发明基于Milner的弱互模拟理论提出了构件系统动态演化前后的行为一致性标准，另对于构件系统的行为提取方面，本文提出了构件系统模型外部行为序列的提取算法，实现了构件系统模型外部行为序列提取的自动化。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种构件系统建模及其动态演化一致性验证方法。

本发明是这样实现的，一种构件系统建模及其动态演化一致性验证方法，所述构件系统建模及其动态演化一致性验证方法包括以下步骤：