使用图转换理论的模型转换一致性研究

摘要

模型驱动体系结构(MDA，Model-driven architecture)的核心思想是抽象出与实现技术无关、完整描述业务功能的平台无关模型(PIM，PlatformIndependent Model)，针对不同实现技术制定多个转换规则，通过辅助工具将PIM转换成与具体实现相关的特定平台模型(PSM，Platform Specific Model)，最后将经过充实的PSM转换成代码。MDA通过提升抽象层次来应对软件开发的复杂性；将业务逻辑与具体实现技术分离，降低用户需求变更对实现技术的影响；通过模型重用和自动的模型转换，提高软件开发的效率和质量。MDA使用UML作为标准建模语言，定义了一系列配套标准，从建模到模型转换再到代码生成，对MDA开发过程做了规范化约定，提高了基于MDA的软件开发系统之间的兼容性。模型转换作为MDA的核心技术，其正确性是模型驱动软件质量的决定因素。模型转换的正确性是MDA的一个重要的研究领域，目前国内外对模型转换正确性的研究主要集中在语法层次和语义层次两个方面，语法层次的下确性验证已有比较成熟的解决方案，而建模语言本身语义描述的匮乏，导致模型转换语义正确性方面的研究举步维艰，已有的成果或者只能解决某一领域的问题，或者繁琐复杂，实施的要求和代价太高，没有一个比较通用可行的解决方案。
　　 本文研究建模语言的语义，给出模型转换过程中需要保持的语义特性，提出了模型转换语义一致性验证框架。借助图表达方式和相关支持工具验证模型转换正确性。该框架不仅适用于模型之间的转换验证，还适用于模型和代码之间的转换验证。主要研究内容及贡献如下：
　　 ⑴归纳和总结了模型转换正确性衡量标准以及验证方法，提出了对模型转换过程中所关注的语义特性进行验证，以保证模型转换前后行为的一致性的方法，给出了模型转换规则和语义特性保持之间的冲突检测算法，保证了模型转换正确性。
　　 ⑵提出了模型以及面向对象代码的图表达方式，使用图转换方式来表达模型转换规则以及语义特性保持机制，提出的模型转换语义一致性验证框架对图理论中的关键对技术进行了延伸和扩展。借助已有的图工具实现这个框架，避免了状态空间爆炸和形式化证明太过繁琐等问题，具有很好的可行性。
　　 ⑶以一个基于模型驱动体系结构的软件开发过程为例，对模型转换语义一致性验证框架的可行性和正确性进行了验证。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2相关技术及研究现状

1.2.1模型驱动体系结构

1.2.2模型转换一致性

1.2.3图理论

1.3主要研究内容

1.4论文结构

1.5术语与缩写

第2章模型驱动体系结构

2.1总体介绍

2.2建模语言

2.2.1语言要素

2.2.2统一建模语言

2.3模型转换

2.3.1 PIM到PSM的转换

2.3.2 PSM到代码的转换

2.4模型转换一致性

2.4.1模型转换方法分析

2.4.2模型转换的正确性

2.5 MDA工具

第3章模型转换一致性验证框架

3.1总体架构

3.2图理论

3.2.1相关定义

3.2.2模型语言的图表示

3.2.3语义特性保持的图转换表示

3.3语义保持的验证算法

3.3.1模型匹配算法

3.3.2检测算法

3.3.3验证算法

第4章模型转换一致性验证工具

4.1验证系统选取

4.2验证实施

4.2.1转换规则提取

4.2.2解析技术

4.2.3冲突检测

4.2.4结果分析

第5章结论与展望

5.1本文主要工作总结

5.2未来的工作

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

在读期间参加的科研项目