[发明专利]一种基于模型检测的前台系统设计与验证方法

说明书

本发明提出一种基于模型检测的前台系统设计与验证方法，属于模型检测的系统设计与验证领域。本发明包括：模型生成模块根据前台系统的设计需求建立界面模型，生成状态转移图；测试用例生成模块遍历界面模型，自动批量生成对前台系统测试的检测用例集；界面模型自动机对检测用例集中的每一个检测用例，通过触发界面上的菜单或者菜单项来调用相应的api转到下个界面，获取检测用例的状态表和状态转移表；状态转移自动机将检测用例的状态及状态转移规则，与规约相比对进行正确性验证，验证不通过时，输出验证不通过的位置。本发明实现了在项目初期对前台系统的设计及开发的验证，减少后期项目的维护成本，提高了前台系统的设计质量和开发效率。

技术领域

本发明属于模型检测的系统设计与验证领域，具体涉及一种基于界面窗口树模型的前台系统设计与行为正确性的验证方法。

背景技术

在现代软件开发过程中，前台系统作为与用户直接交互的应用系统和用户对接部分，变得越来越重要，前台系统的设计和开发也成为应用系统开发和设计的重要因素。随着系统功能越来越强大，系统界面中包含的组件以及系统界面相互间的包含和跳转关系越来越复杂，系统一旦出现问题，依赖人工方式进行追踪排查会消耗很高的人力成本，显然是不可行的。尽管软件测试的理论、方法以及工具经过几十年的发展成果显著，但软件的功能性测试本质上还是一种事后验证的方法，即是在实际软件开发过程中或开发完成后进行的一种验证。软件系统的开发质量很大程度上取决于前期软件设计的质量，在本世纪初美国国家标准研究院相关报告就指出，软件测试中发现的70％以上的错误是由于需求获取或设计引起的。这说明了软件设计的质量对软件质量具有重要意义，而对前台系统的设计进行建模和验证，能够在项目初期尽可能规避可能存在的设计问题，减少后期项目出现问题时追踪排查的成本。因此，对前台系统的设计进行建模与验证具有十分重要的现实意义。

随着近几年来前端技术的飞速发展，前台系统也从原来只负责MVC(Model ViewController，模型-视图-控制器)架构中的视图View部分到自成一套MVC架构，到如今各大互联网公司都在使用的MVVM(Model-View-ViewModel)架构，前台系统承担着越来越复杂的工作，验证前台系统设计的正确性具有十分重要的理论意义，对于前台系统的设计与验证，模型检测(Model Checking)是一种有效的手段。

目前对于前台系统的建模方法主要分为三类：非形式化方法、半形式化方法以及形式化方法。其中分别包括传统的采用自然语言描述的方法，基于UML(Unified ModelingLanguage)，WebML(Web meta language)等图形化建模语言描述的方法以及支持验证的形式化建模方法等。但这些方法都存在一些弊端，主要有：

(1)对于采用自然语言描述的传统方法，这种非形式化的方法符合人类的语言习惯，便于理解，但具有一定的二义性，描述不够准确。

(2)对于采用UML,WebML等图形化的建模语言的方法，这种半形式化语言不支持自动化验证。这样在设计中一方面需要等到系统实现后在测试阶段才能发现，大大影响了开发效率和开发成本；另一方面当出现问题时，很难通过人工方式排查出所有的错误。

(3)对于现有的形式化建模方法，如LOTOS(language of temporal orderingspecification)，Petri网等虽然支持验证，但是在常规的模型检测中，对系统期望的性质需要采用相对应的时态逻辑公式进行规约，而时态逻辑公式存在标记相对晦涩难懂，现有工具支撑不足、工具易用性差等原因，使得这些形式化模型不适合处理大规模实际设计问题。

综上所述，现有的前台系统的建模方法存在多种局限：1)非形式化建模方法存在二义性，不能够准确描述；2)半形式化方法不支持自动化验证，影响软件质量和开发成本，增加了维护成本；3)形式化建模方法所采用的技术方法晦涩难懂，对相关人员专业知识要求较高；4)其他一些建模方法可以实现自动检测，但存在状态空间爆炸的问题。