申请/专利权人：华东师范大学

申请日：2020-09-23

公开（公告）日：2021-01-12

公开（公告）号：CN112214401A

主分类号：G06F11/36(20060101)

分类号：G06F11/36(20060101);G06F40/186(20200101);G06F40/253(20200101);G06F8/35(20180101);G06F8/30(20180101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.09#授权;2021.01.29#实质审查的生效;2021.01.12#公开

摘要：本发明公开了一种基于模型检测的标准模型分析方法，其特点是采用四类子问题结构的形式化模型的检测方法，对类图模型中存在变量一致性问题、类图及对象图模型中存在约束一致性问题、状态图及顺序图模型中存在行为一致性问题，以及状态图模型中存在状态逻辑错误问题进行分析，其模型的构建及检测具体包括：1.）根据模板设计标准模型；2）构建子问题结构的形式化模型；3.）对子问题形式化模型施加待分析性质条件；4）分析子问题模型是否满足性质条件。本发明与现有技术相比具有高度自动化和可信、可靠的分析结果，有效替代替低效率地人工审查标准的过程，进一步提升了标准设计的科学性和规范性以及工作效率。

主权项：1.一种基于模型检测的标准模型分析方法，包括使用UML语言为载体的形式根据类图模型、对象图模型、状态图模型及顺序图模型设计的四种标准模型，其特征在于采用四类子问题结构的形式化模型的检测方法，对类图模型中存在变量一致性问题、类图及对象图模型中存在约束一致性问题、状态图及顺序图模型中存在行为一致性问题，以及状态图模型中存在状态逻辑错误问题进行分析，其模型的构建及检测具体包括以下步骤：步骤1：根据模板设计标准模型使用UML语言为载体的形式根据类图模型、对象图模型、状态图模型及顺序图模型进行四种标准模型的设计，所述状态图模型根据UML2.x规定的语法语义形式进行建模设计；步骤2：构建子问题结构的形式化模型2-1：变量一致性问题的形式化模型构建是将类图模型中的类名作为模型的索引编码，类图模型中的变量标识名及物理意义说明串构造成一个二元组模型；2-2：约束一致性问题的类结构形式化模型构建是将类图看作是某段时间内要求系统持续运行着的状态，将对象图看作是某一时刻的系统状态，使用关键字结合各项属性构造出该状态模型类-对象组合结构模型；2-3：行为一致性问题的形式化模型构建：对于顺序图模型，定义生命线名、消息名、消息状态，并将每条生命线看作是一个模型，生成多个以状态为节点，消息名为边的自动机模型，以消息发送前和发送后的状态为模型的节点，并从一个状态节点画一条线指向该状态经过消息的传输后到达的另一个状态节点，并且以该条消息的名字作为连接线的名字，形成一个点边图的模型自动机；对于状态图模型，从状态图中取出所有的状态名作为节点，状态转移的边，根据状态转移的信息一一对应，并用带有箭头的线段将所有的节点连接起来，形成一个点边图的自动机模型；2-4：状态逻辑错误问题的形式化模型是通过状态图的一一对应关系转换，得到的层次自动机模型，其中，状态图的每一个并发子状态机对应一个顺序自动机，子状态机中的状态全部包含在对应的顺序自动机中，子状态机中的边放在源和目的状态的最下层公共的顺序自动机中，所述每一个并发程序模型的所有层次自动机会被转换成一个验证工具的输入文件；步骤3：对各子问题的形式化模型施加待分析性质条件3-1：对变量一致性问题的形式化模型，施加变量标识名#物理意义说明串的待分析性质条件，其中，变量标识名与物理意义说明串唯一对应，#代表任意特殊字符符号；3-2：对约束一致性问题的形式化模型，施加以对象约束语言形式的约束条件，该约束条件使用关键字“约束”表示约束体开端，关键字“上下文”表示约束头部，约束内应定义被施加约束的类名、类型以及约束演算公式或布尔表达式；3-3：对行为一致性问题的形式化模型，施加待分析性质条件，需从状态图模型和顺序图模型中分别提取相应的所有消息路径，所述顺序图模型中提取所有消息路径是根据每条生命线进行提取；所述顺序图模型中提取所有消息路径是根据定义的顺序图和状态图具有行为一致性规则，使得状态图模型中的消息路径中消息出现的顺序与顺序图模型中存在一条生命线的消息序列一致；3-4：对状态逻辑错误问题的形式化模型，施加死锁、循环和状态可达性的验证待分析性质条件，所述死锁和循环的验证通过固定的命令实现；所述状态可达性的验证需在文件中为每个状态定义线性时序逻辑公式，该公式表达含义为状态节点表示的变量始终为初始值；步骤4：分析各子问题的形式化模型是否满足各项已定义的性质条件4-1：对变量一致性问题的形式化模型，获取每一个元组，搜索是否存在元素位于不同元组中，若存在则不满足变量一致性；4-2：对约束一致性问题的形式化模型，使用模型检测工具USE演算对象模型中的具体真实状态与约束性质条件之间是否存在可满足解，若不存在可满足解，则证明当前形式化模型不满足约束性质条件，违反了约束一致性，由此可知标准类模型及标准对象模型之间存在逻辑矛盾错误，并可通过USE工具查询错误原因；4-3：对行为一致性问题的形式化模型，将顺序图和状态图提取的消息路径进行比对，如消息顺序一致，则是顺序图和状态图是行为一致的，若消息序列不一致，则两图不具有行为一致性；4-4：对状态逻辑错误问题的形式化模型，将得到验证工具的输入文件，通过命令行输入命令或图形界面进行验证，当存在死锁和循环时，验证工具会生成对应的错误路径文件保存错误路径；当存在状态不可达时，根据该状态对应的线性时序逻辑公式判断是否被满足，若满足，则状态为不可达，反之为可达。

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百度查询： 华东师范大学 一种基于模型检测的标准模型分析方法

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