UML软件开发过程和支持环境研究论文(2)

2020-06-26实用文

  为保证所得到的UML图形模型符合UML的语法定义[61,应提供语法正确性检查机制。一个较好的方法是提供语法制导的UML可视化建模工具,从而在模型的建造过程中提供动态的语法制导和语法检

  测功能,既方便用户学习和使用,也可保证所建造的模型在语法结构上的正确性。

  (2)UML模型的一致性检查机制

  由于UML支持从需求分析到系统设计整个建模过程,并且支持用户从不同角度描述系统,而大型软件项目各模型间的协作和约束关系错综复杂,显然不应由用户独自承当它们的管理和维护工作。作为建模支持系统,应提供模型间的一致性检查机制。

  首先,该机制应根据以上对基于UML软件开发模型的讨论,在软件开发阶段时间轴上确定引入模型的时间;其次,明确同一种模型的细化分层机制,以及怎样用其它模型描述主模型的细节;第三,在软件开发阶段时间轴上,一个模型存在自顶向下分解的层次结构,各时间阶段产生的层次结构中各种UML模型相互约束协作又产生复杂的网状关系,需要建立不同阶段、不同功能的同一种模型和不同种模型约束和协作的数学模型;最后,在该数学模型的基础上,研究将约束和协作关系有机地加入软件开发各个阶段的模型一致性检查机制。

  此外,由于允许从不同的角度描述同一模型,如交互图包括顺序图和合作图,这两者之间允许存在冗余信息,因此不仅应保证二者间信息的一致性,作为进一步的支持,还可考虑支持模型间的一致性转换。

  (3)UML模型的完备性检查机制

  完备性检查机制须在UML语义定义的基础上,首先定义UML图形模型的完备性准则,以保证UML图形模型的完备性。对于UML图形模型的完备性可以分3个层次来考虑:各个图形的完备性;各个子模型的完备性,即相关图形的组合完备性;系统模型的整体完备性。区分这3种完备性的意义在于:在不同阶段可以进行语义完备性和语义正确性检查。如在需求分析阶段,可以对通过完备性检查的活动图进行模拟,以检查该活动图的正确性。而在整个系统模型通过完备性检查之后,方可进行代码的自动生成。

  (5)文档生成和管理工具

  文档生成工具是指文档自动生成机制。作为一个建模支持系统,应支持包括需求描述、面向对象分析和设计、系统体系结构等文档资料的自动生成。文档管理工具是指文档资料的版本管理等辅助管理工作。

  1)UML模拟系统

  系统模拟机制支持对UML模型的功能模拟和性能模拟,它包括以下3个部分:

  (1)对动态模型的模拟

  主要包括对活动模型、交互模型(顺序图和交互图)以及状态图的模拟。根据预先定义的语义,模拟各个模型对系统在时间特性上的描述是否真实地反映了客观现实和用户需求;并应提供相应的跟踪调试机制。

  (2)对系统功能(需求)和用户界面的模拟。

  用来支持快速原型。借助于代码自动生成工

  具和用户界面自动生成工具的支持,产生系统原型,并尽早提供给用户,以确保建模的有效性。

  (3)系统性能的模拟

  UML支持对系统体系结构的建模,作为一个良好的建模和开发支持工具,应支持对不同系统配置和功能分配情况下对系统性能的模拟,以便得到较好的系统设计方案和合理的系统配置。

  2)UML代码生成系统

  支持可视化对象和行为的代码生成,也称之为UML支持环境的正向变换系统。

  软件开发的最终目的是产生可执行代码。大多数软件开发环境中,建模和编码过程缺少有机的统一,这是有其历史原因的。其中最重要的原因是缺少功能强大、简单清楚、标准统一的建模语言。UML的出现并被OMG接受为标准,为消除这个障碍提供了一个最好的起点。

  UML虽然是一种可视化建模语言,不是编程语言。但是它与大多数面向对象语言(例如C++、Java)存在紧密的映射关系。在UML语言的代码生成机制方面,国际上一些大公司有一些有益的研究和开发工作。比较有代表性的有Ra—tional公司和AdvancedSoftwareTechnologiesInc。但这些研究和实现大多限于UML语言的静态模型中的类图,其它模型的代码自动生成机制的研究资料则非常罕见。

  为此代码自动生成机制应根据UML语言多种模型动态协作、关系复杂的特点,首先界定UML的语义和面向对象编程语言(首先是Java)的语义,研究专用语义机制描述面向对象模型和语言中动态和静态机制,建立两者的语义模型;再在该语义模型下建立两者的映射模型;并研究代码自动生成实现技术和独立于UML语言本身的编程语言的特殊机制。代码自动生成机制的研究与实现应考虑后面的逆向转换机制。

  3)UML逆向变换系统

  当用户对生成的代码进行修改后,逆向转换机制将用户的修改转换到模型上。否则将造成模型和代码间的不一致性,使得系统的扩充、增删和维护难以进行。

  逆向转换机制一般由建模、析取和抽象3个步

  骤组成。动态模型的逆向转换机制是研究的难点。我们将在正向转换的基础上,建立起模型到代码的映射关系,尝试建立起一套约束机制,实现自动的或人工导引的逆向转换机制。在国际上,这方面的研究并不成熟。  3结束语

  根据一年多来对UML的学习和分析以及对UML支持环境的研究和开发工作,本文从当前对软件过程的需求出发,提出了当前软件开发应具备的特点和开发模型,在此基础上设计了集成化UML软件开发环境框架,提出了需解决的问题。目前我们已经完成了UML可视化建模系统的开发工作,并在研究生课程中由80多名学生进行了试用,反映良好。UML软件开发支持环境的其他子系统正在研究、开发之中。

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