基于UML与Petri网的软件需求建模与验证

论文摘要

软件需求分析是软件生命周期中关键的一步,随着软件系统规模的扩大,它直接关系到软件系统的可靠性、安全性和开发成本。因此,提高需求分析的效率和质量变得非常重要。本文给出了一种基于统一建模语言(UML)和时间控制Petri网(TCPN)的需求建模和验证方法,力求提高软件需求的正确性、完整性和一致性,保证需求的质量。首先,本文给出了需求事件流描述中的句法规则、时间控制Petri网的定义和生成Petri网的转换规则,并通过用例图和时间控制Petri网来建立需求模型；其次,针对建立的需求模型,本文定义了需求的质量评价准则,并对需求进行了验证；最后,基于模型驱动体系结构(MDA)设计实现了需求自动建模工具,工具支持高效的获取需求、需求模型自动生成和需求描述文档自动生成。实践表明,该工具显著提高了需求分析的效率和质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景介绍
• 1.2 研究现状
• 1.3 主要研究内容和创新点
• 1.4 本文的组织安排
• 第二章 相关概念和术语
• 2.1 模型驱动体系结构及思想
• 2.1.1 MDA概述及主要思想
• 2.1.2 MDA开发的生命周期
• 2.2 统一建模语言简介
• 2.2.1 UML概述
• 2.2.2 UML视图及组成
• 2.2.3 UML优缺点
• 2.3 Petri网概述
• 2.3.1 Petri网简介
• 2.3.2 Petri网的形式化描述
• 2.3.3 Petri网分类及基本性质
• 2.3.4 Petri网的优缺点
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于Petri网的形式化需求建模
• 3.1 建模方法概述
• 3.2 软件需求和用例描述
• 3.2.1 需求获取和建模
• 3.2.2 用例描述及规则
• 3.3 时间控制Petri网的定义
• 3.4 用例描述到时间控制Petri网的转换
• 3.4.1 描述单个事件
• 3.4.2 描述事件中对象之间的消息交互
• 3.4.3 描述IF-THEN-ELSE子句
• 3.4.4 描述DO-WHILE子句
• 3.4.5 描述AND子句
• 3.4.6 用例Send Mail的Petri网模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 需求模型分析与验证
• 4.1 需求模型分析和质量评价准则
• 4.2 需求模型的验证
• 4.2.1 验证信息描述的完整性
• 4.2.2 验证模型的一致性
• 4.2.3 验证模型的正确性
• 4.2.4 验证其他的错误
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于MDA的需求自动建模工具
• 5.1 工具整体框架设计
• 5.2 图形模型编辑器设计
• 5.2.1 图形编辑器插件总体设计
• 5.2.2 模型部分设计
• 5.2.3 视图部分设计
• 5.2.4 控制器部分设计
• 5.3 需求自动建模工具设计
• 5.3.1 高效的获取需求
• 5.3.2 需求到用例图和Petri网的转换设计
• 5.4 需求规格说明书的自动生成工具设计
• 5.4.1 文档模板设计
• 5.4.2 文档信息抽取
• 5.4.3 文档自动生成
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果