基于UML2.0的状态机模型仿真器研究与开发

摘要

目前,UML已经成为软件建模的标准语言,UML状态图描述了系统在其生命周期中的动态行为。随着系统规模的扩大和复杂度的提高,UML状态图往往包含设计者所未预料到的隐患,如何保证模型的精确性成为软件开发者所面临的一个新问题。而状态机模型仿真技术为解决这一问题提供过了有效的方法,也成为了人们研究的热点。本文针对软件开发领域中的系统模型仿真和验证问题展开研究工作,探索了基于UML 2.0的模型仿真器开发方法,并以UML2.0模型为基础,状态机模型为核心,设计开发出了一个灵活可用的UML状态机模型仿真软件。论文首先介绍了UML建模语言的基本要素、状态机模型及仿真技术；接着重点介绍了本文设计的状态机模型仿真器的组成结构,并就仿真器引擎中的状态图与仿真器输入语言之间的语义转换方法、仿真器中基于EMF与GEF的状态机模型的建立方法、基于SMV语言的状态机验证方法进行了深入分析和探索,并提出了有效的解决途径。紧接着介绍了UML状态机模型仿真器的设计与实现技术,并对仿真器引擎中的状态转移方法、界面实现方法等进行了详细介绍。最后,通过本文所开发的仿真器测试了choice, fork and join, composite等状态机模型,结果表明其具有较好的实用性和准确性。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 模型仿真技术及工具的研究现状

1.2.1 模型仿真技术

1.2.2 模型仿真工具

1.3 论文主要研究内容与结构

2 UML状态机模型仿真系统的相关技术

2.1 统一建模语言UML

2.1.1 改进的UML2.0

2.1.2 可执行UML

2.1.3 UML元模型(meta-model)机制

2.1.4 UML2.0对MDA的支持

2.2 UML状态机

2.2.1 状态机定义

2.2.2 状态机关键要素及其定义

2.3 UML状态机模型仿真

2.4 Papyrus UML

2.5 小结

3 UML状态机模型仿真器结构

3.1 概述

3.2 UML状态机模型

3.3 状态机模型仿真器结构

3.4 关键技术

3.4.1 状态图与仿真器输入语言的转化定义

3.4.2 状态机模型的建立

3.4.3 状态机的仿真验证

3.5 小结

4 UML状态机模型仿真器的实现

4.1 状态机模型仿真器的功能

4.2 系统开发工具与环境

4.2.1 Eclipse简介

4.2.2 Eclipse插件机制

4.2.3 Eclipse RCP

4.2.4 GEF介绍

4.3 状态机模型仿真器的设计

4.3.1 仿真器引擎的实现

4.3.2 单个状态机模拟

4.3.3 仿真器界面的实现

4.4 小结

5 状态机模型仿真器的测试

5.1 概述

5.2 测试方法

5.3 几种测试用例的测试过程

5.4 小结

6 结论和展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献