论文摘要
随着计算机的发展和应用的不断深入,软件的规模日益扩大,对软件系统的要求也越来越高,软件系统的开发成为一项艰巨而又复杂的工作,性能的要求和验证越来越受到人们的重视。近几年,软件性能工程被提了出来,即在系统设计阶段提取数据形成系统性能模型,在早期就对系统的性能(响应时间、吞吐量、系统利用率等)和可靠性进行评价,并将分析结果反馈到设计过程中,及早发现设计中存在的缺陷,提出方案的改进措施,以期得到满足客户需求的高质量软件系统。目前所提出的性能分析模型大多有着一定的应用条件和适用范围的约束限制,不能适应复杂应用环境的要求,由于“状态空间爆炸”问题,这些模型很难分析复杂系统,甚至是难以实现的。软件的性能分析模型在形式上通常是一个随机过程,这就使得在做性能分析时,时间比定义动态操作的逻辑特性还要重要。着色Petri网是性能评价领域里一种有力的系统建模和分析工具,它着眼于系统中可能发生的各种状态变化以及变化之间的关系,不仅有助于定性地理解所建模型的动态行为,还可以定量地计算各种性能指标。作为一种高级Petri网,它将编程语言和Petri网结合起来,增加了它的语言表达能力;同时时间、层次化等概念的引入,使得着色Petri网可以简单地描述系统的复杂信息,增强了它的数据声明和处理能力,有效地抑制了“状态空间爆炸”问题的发生。本课题的主要工作集中于UML2.0系统模型到层次赋时着色Petri网的转化以及着色Petri网的性能分析方法。主要工作概括如下:1.分析了普通Petri网的特点,提出了其应用中的不足;研究了着色Petri网的建模优势和动态属性;提出了着色Petri网的构造方法,并简要介绍了性能分析工具CPN Tools。2.研究了目前常用的性能模型评价方法,并对这些方法的优缺点进行了分析,指出了它们的局限性;深入研究了着色Petri网在性能评价方面的优势,并介绍了着色Petri网两种常用的性能评价方法。3.阐述了UML图的特点和UML 2.0的新特性,在深入研究了UML2.0顺序图的交互能力的基础上,提出了UML SPT性能规范对顺序图的扩展方法,引入时间、资源等性能分析参数,使其具有性能描述的能力。4.提出了UML2.0用例图和扩展后的顺序图转化为着色Petri网的新规则,并使用自顶向下的层次化建模方法,将转变来的模型整合成统一的层次赋时着色Petri网可执行模型,有效地抑制了“状态空间爆炸”问题,有利于分工协作和浏览,并用实例说明了该方法的有效性和可行性。