USDP分析设计中基于排队网络模型的软件性能预测方法

在统一软件开发过程（USDP）中，基于统一建模语言（UML）的模型是面向软件功能实现的。为了在软件开发的早期预测软件性能，基于UML的软件模型需要被扩展，增加获取和描述软件性能预测模型变量所需的信息。本文提出了在USDP分析和设计阶段预测软件性能的过程框架；定义了一个排队网络模型（QNM）元模型；基于QNM元模型，扩展软件分析和设计模型，增加软件系统应用模式描述以及协同实现软件系统功能的物理计算设备的特性和行为描述；采用基于可扩展标记语言元数据交换（XMI）的模型变换技术，生成软件性能预测QNM；通过分析所生成的QNM，可以评估和比较软件体系结构和软件设计对待实现的软件系统性能特性的影响。通过示例展示了所提出方法的可应用性。     

一种UML 软件架构性能预测方法及其自动化研究

软件性能需求作为软件质量需求的重要组成部分,已受到人们极大的重视.而只在软件开发周期后期才重点关注软件性能需求的传统软件开发方法,将给开发者带来高风险和高成本等后果.如果能在软件开发周期的早期对软件系统性能进行预测,可以提前发现软件系统架构存在的性能瓶颈,并找出可能的优化方案,对各种设计方案进行比较以得出最优的软件系统架构.研究了一种基于模型的UML 软件架构性能预测方法:该方法选取软件架构设计中的UML 用例图、活动图和构件图,并引入构造型和标记值,将它们扩展为UML SPT 模型;进而,通过转换算法将UML SPT 模型转换为排队网络模型,该算法可处理同时包含分支节点和汇合节点的UML 模型活动图;最后,利用频域分析理论求解排队网络模型,以得出性能参数及性能瓶颈.同时介绍了UML 软件架构性能自动化工具的设计方案,并给出了软件架构性能预测实例.     

基于UML的软件体系结构的定量评估

软件体系结构是软件开发过程的关键制品,应该尽早地分析和评估其质量.目前研究的软件体系结构评估主要集中在基于场景的评估方法,其特点是定性的、主观的、无需专用的体系结构描述语言.本文提出以统一建模语言UML作为软件体系结构描述语言以及度量的软件体系结构的定量评估.针对UML的可视化、多视图、半形式化以及一致地应用在整个软件开发活动的特性,提出一组UML度量,从UML图所表达的信息含量、可视化影响以及图形建模元素之间的关联性这三个方面度量软件体系结构.分析并讨论这组UML度量在评估软件体系结构的规模、复杂性和结构性等质量属性方面的应用.     

异构软件体系结构的可靠性模型

现有基于软件体系结构的可靠性模型只适用于符合马尔可夫过程的软件构件转移关系,而当构件间存在由确定性和随机性转移关系组成的异构结构时,仍按照马尔可夫过程对软件体系结构建模,会导致可靠性评估结果不准确。为了解决现有模型不适用于异构结构的问题,在分析构件转移关系基础上,提出了一个新的软件可靠性模型。基于软件UML顺序图,提出将异构软件结构转换为马尔可夫链的算法。通过对一个实例的可靠性评估,验证了新模型能够比现有模型获得更准确的评估结果。     

形式化与可视化相结合的软件体系结构描述方法研究

软件体系结构是软件工程领域中一个重要的研究内容,研究软件体系结构的首要问题是如何描述一个软件系统的体系结构模型。本文通过集成XYZ/ADL与UML两种描述方法在软件体系结构中的应用,寻求一种基于时序逻辑理论的形式化方法与面向对象的可视化方法相结合的软件体系结构描述新途径。着重研究XYZ/ADL与UML在电梯控制系统体系结构建模中的应用问题,并运用基于构件的求精方法对该系统的主要组件进行了求精。     

建模样式:一种评估软件体系结构非功能属性的方法

软件体系结构设计是软件过程中最为重要的环节之一.在设计阶段完成对软件体系结构非功能属性的评估,对于高质量软件产品的开发非常重要.通过对统一建模语言(UML)的扩展,提出了“建模样式”用于在软件设计阶段对软件体系结构非功能属性进行评估,并结合“可用性链”建模样式在分析软件体系结构“单消息分发-多消息处理”可用性中的应用,给出了建模样式的使用示例.同时,针对建模样式的应用,还提出了“建模知识库”用于管理和维护建模样式,提供各建模样式中标签的参考值.基于UML的建模样式以及建模知识库的使用,可以简化对软件体系结构非功能属性评估的复杂度和工作量,使其可以为软件开发人员所用,并融入到高质量软件开发过程中.     

基于UML的软件体系结构开发方法

模型间的平稳过渡是软件系统开发的关键。然而,通常基于UML的软件系统的四种模型中,从用例分析模型到其它设计模型之间存在一条很难逾越的鸿沟。本文通过引入软件体系结构模型,提出了基于UML的软件体系结构开发方法,改进了模型间的平稳过渡问题。为了表明这个方法的可用性和有效性,我们陈述了库存管理系统应用的案例研究。     

资源敏感的分布式系统性能建模方法

早期的性能预测可帮助设计人员有效地评估和改进系统设计,降低性能风险,提高软件制品满足性能需求的可信程度.但复杂低效的性能模型构造过程,严重阻碍了它在软件开发过程中的应用.为简化建模复杂度,以典型的UML模型为基础,研究了一种面向分布式系统的性能模型方法,并提出了一种中间模型——资源场景模型(Resource Scenario Model,RSM),解决了多UML视图转化为多性能模型的问题,使设计人员可以根据自身偏好选择熟悉的工具进行性能建模和性能分析.最后,以UML活动图和序列图到分层排队网和通用随机Petri网模型的转换为例,说明了本方法的可行性和有效性.     

基于UML的软件体系结构建模方法研究

模型的有效集成是软件系统建模的关键。然而,通常基于UML的软件系统的四个模型中,从用例分析模型到其它设计模型之间存在一条很难逾越的鸿沟。本文通过引入软件体系结构模型,提出了基于UML的软件体系结构建模方法,进一步完善了软件系统的建模。     

基于UML的多agent系统软件体系结构建模研究

针对面向agent软件开发方法普遍缺乏对多agent系统软件体系结构的描述的问题,基于UML 2.0规定的两种扩充方式,在UML元模型的基础上增加了描述多agent系统和软件体系结构两个方面特征的建模元素,并用八个视图对多agent系统的软件体系结构进行描述,最后通过实例说明了该方法适用于多agent系统软件体系结构的构造.     

An intermediate metamodel with scenarios and resources for generating performance models from UML designs

Performance analysis of a software specification in a language such as UML can assist a design team in evaluating performance-sensitive design decisions and in making design trade-offs that involve performance. Annotations to the design based on the UML Profile for Schedulability, Performance and Time provide necessary information such as workload parameters for a performance model, and many different kinds of performance techniques can be applied. The Core Scenario Model (CSM) described here provides a metamodel for an intermediate form which correlates multiple UML diagrams, extracts the behaviour elements with the performance annotations, attaches important resource information that is obtained from the UML, and supports the creation of many different kinds of performance models. Models can be made using queueing networks, layered queues, timed Petri nets, and it is proposed to develop the CSM as an intermediate language for all performance formalisms. This paper defines the CSM and describes how it resolves questions that arise in performance model-building.     

基于UML的软件Markov链使用模型构造研究

软件统计测试要求基于软件使用模型产生测试例对软件系统进行测试,并根据测试结果评价软件可靠性,是高可靠软件测试的重要组成部分.由于统一建模语言(unified modeling language,简称UML)已经成为事实上的面向对象标准建模语言,因此,从软件UML模型构造软件使用模型就成为面向对象软件统计测试的关键.为此,定义了加入统计测试约束的UML用例图、序列图以及用例执行顺序关系,为基于UML的软件统计测试提供了一个形式化描述基础.在此基础上,给出一个从软件UML模型构造软件Markov链使用模型的算法,并给出了自动化支持工具UMGen的类图结构,基于一个卫星控制系统,说明了所提出方法的有效性.     

从UML到GSPN的转换和性能分析方法

UML模型一般不能直接进行性能分析,需要利用模型转换的方法将其转换成其他分析模型,比如排队论、随机进程代数或者随机Petri网等模型。利用Eclipse平台上的Papyrus建立3种类型的UML模型(用例图、部署图和活动图)来对系统进行建模,并利用MARTE规范添加一些性能相关的信息;然后利用ATL实现UML模型到广义随机Petri网(GSPN)模型的转换,并使用XStream将上一步得到的GSPN模型转换成分析工具所支持的格式;最后利用基于GSPN的性能分析方法进行系统性能分析。同时给出了一系列性能指标的计算方法,如利用率、吞吐量、平均等待请求的数目以及响应时间等,可以考察系统性能的多个方面,方便系统设计和开发人员对系统性能进行分析和优化。     

基于对象着色Petri网的UML模型研究

UML广泛应用于软件建模,但缺乏有效的模型检测的方法,使用形式化方法对UML模型进行分析,可以发现UML模型的设计问题,提高UML模型的质量。对象着色Petri网是一种拥有接口库所的模块化着色Petri网,既是一种图形化建模工具,又是具有严格的语法语义定义的形式化方法。通过引入事件托肯,改进了将UML模型转换为对象着色Petri网的方法,结合实例将UML状态图和协作图映射为对象着色Petri网模型。并用着色Petri网的方法和工具对模型进行了分析,验证了模型的一系列性质。     

UML模型到FSM模型的转换

通常可采用UML的各种图从Web应用不同方面对其进行建模.当对Web应用模型进行测试和验证时,需要分别考虑这些采用了不同图形描述的模型,这就带来了测试和验证的繁琐.如果将UML各种图转换到有限状态机(FSM)模型,则可以统一用FSM模型来表示、验证和测试.提出了基于状态迁移特性保持规则的UML到FSM的模型转换方法,特别针对UML状态图中的3种基本组成单元到FSM模型的转换,给出了各自的转换方法,并实现了原型工具UML2FSM.     

UMLTGF:一个基于灰盒方法从UML活动图生成测试用例的工具

UML已经成为建模语言的事实标准，如何从UML分析设计模型生成测试用例也为面向对象软件测试带来了新的挑战．为了从UML设计模型中的活动图直接生成测试用例，给出了UML活动图的形式化定义和灰盒测试方法．该方法首先分析UML活动图上的所有执行路径（每条路径称为一个测试场景），然后根据测试场景中的节点和转换所代表的活动及其输入／输出变量、相关约束条件等生成测试用例．并根据该方法实现了一个自动生成测试用例的工具UMLTGF，它可以从Rational Rose的规约文件中提取活动图信息并生成相应的测试用例．该工具能够提高软件测试的效率，降低测试成本．     

On challenges of model transformation from UML to Alloy

The Unified Modeling Language (UML) is the de facto language used in the industry for software specifications. Once an application has been specified, Model Driven Architecture (MDA) techniques can be applied to generate code from such specifications. Since implementing a system based on a faulty design requires additional cost and effort, it is important to analyse the UML models at earlier stages of the software development lifecycle. This paper focuses on utilizing MDA techniques to deal with the analysis of UML models and identify design faults within a specification. Specifically, we show how UML models can be automatically transformed into Alloy which, in turn, can be automatically analysed by the Alloy Analyzer. The proposed approach relies on MDA techniques to transform UML models to Alloy. This paper reports on the challenges of the model transformation from UML class diagrams and OCL to Alloy. Those issues are caused by fundamental differences in the design philosophy of UML and Alloy. To facilitate better the representation of Alloy concepts in the UML, the paper draws on the lessons learnt and presents a UML profile for Alloy.     

基于UML的CPN模型在软件测试中的应用

UML在被工业界广泛接受的同时也成为学术界遵循的一种标准建模语言。许多面向对象软件测试的研究都围绕UML模型开展。但UML模型属于半形式化模型,往往无法自动生成测试用例。将UML模型与Petri网相结合,能够弥补其数学支持的不足。文章给出了基于UML的CPN模型的测试框架和一个从UML模型构造CPN模型的算法,并根据该方法给出了自动化支持工具U2CPN的类图结构。     

基于重写逻辑的UML模型一致性检查方法

在模型驱动开发的场景下,保证UML模型的一致性具有重要意义,但目前大多数UML／MDA工具仪提供了有限支持。该文提出了一种基于代数重写逻辑的UML模型一致性检查的方法。首先定义了基于两级代数规范的实施构架以分别检查UML模型的没讣时和运行时语义一致性,其次定义了检查包括类图、状态机图和顺序图在内的多图一致性的重写规则。该方法为保持面向可执行的UML模型的一致性提供了有效支持。