基于EPMM的软件演化过程模型验证

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近年来,软件演化已成为了软件生存周期中最重要的形态之一,成为了今天软件工程研究的热点领域。一方面,支持软件演化的软件过程(简称软件演化过程)可以建立软件演化的整体任务框架,被视为是提高软件演化质量和效率的一种重要技术,受到学术界的高度关注和重视;另一方面,对建模产生的软件过程模型,如何验证过程模型的正确性,是摆在我们面前的一个迫切任务。在软件过程领域,建模和验证是两大关键活动。与软件过程建模相比,软件过程验证的相关讨论和研究不如前者。在内容方面,现有过程验证主要以结构验证和性质验证为主,缺乏行为验证,无法确保过程模型的行为与过程规约一致;在方法方面,现有基于Petri网的过程模型验证方法分为四种:基于状态空间的验证方法、基于结构的验证方法、基于逻辑推理的验证方法和基于代数网的验证方法,均不能很好地支持行为验证,使得其应用受到很大限制。故而,现有文献并不能很好地解决软件演化过程模型的行为验证。本文提出了基于Petri网的进程代数验证方法,验证软件演化过程元模型建模产生的软件演化过程模型,解决以下四个问题:(1)在验证理论方面,针对现有软件过程验证主要以结构验证和性质验证为主,对于软件演化过程模型,提出了行为验证的相关理论,基于软件演化过程元模型代数,从语义角度,使用进程代数的等式推理,验证过程模型的行为与过程规约是否一致。(2)在验证方法方面,针对现有基于Petri网的过程模型验证方法:基于状态空间的验证方法、基于结构的验证方法、基于逻辑推理的验证方法和基于代数网的验证方法,均不能很好地支持行为验证,提出了基于Petri网的进程代数验证方法,用以支持软件演化过程模型的行为验证。该方法充分结合了Petri网和进程代数的优点,不仅可以从静态角度验证过程模型的结构、从动态角度验证过程模型的性质,还可以从语义角度验证过程模型的行为。(3)在验证技术方面,一方面,使用Petri网的相关技术对软件演化过程模型的结构和性质进行规约和验证,通过性质保持性,使用保持结构和性质不变的抽象操作,有效减少模型的节点数量,避免状态空间爆炸,提高验证效率;另一方面,使用ACP风格的进程代数对软件演化过程模型的行为进行规约和验证,基于代数语义,使行为验证的方式从模型推导转变为代数推导,提高验证效率(4)在过程改进方面,系统地提出了过程模型改进的四种操作:插入操作、删除操作、细化操作和抽象操作。总之,针对软件演化过程元模型建模产生的软件演化过程模型,本文提出了支持过程模型的结构验证、性质验证和行为验证的相关理论、方法和技术。
献辞第3-4页
摘要第4-6页
Abstract第6-7页
目录第8-10页
第1章 绪论第10-17页
    1.1 动因第10-12页
    1.2 研究内容第12-13页
    1.3 成功标准第13-14页
    1.4 验证方法第14页
    1.5 创新点第14-15页
    1.6 组织结构第15-17页
第2章 软件过程验证综述第17-25页
    2.1 引言第17页
    2.2 软件过程验证第17-24页
        2.2.1 验证内容第17-20页
        2.2.2 验证方法第20-24页
    2.3 小结第24-25页
第3章 相关研究基础第25-40页
    3.1 引言第25页
    3.2 Petri网第25-27页
    3.3 软件演化过程元模型第27-31页
    3.4 进程代数第31-34页
    3.5 形式语义第34-36页
    3.6 行为等价性第36-39页
    3.7 小结第39-40页
第4章 验证方法第40-46页
    4.1 引言第40-41页
    4.2 验证原则第41-42页
    4.3 总体思路第42-43页
    4.4 验证流程第43-45页
    4.5 小结第45-46页
第5章 验证内容第46-65页
    5.1 引言第46-47页
    5.2 结构验证第47-53页
        5.2.1 良结构的定义第47-49页
        5.2.2 验证算法第49-53页
    5.3 性质验证第53-62页
        5.3.1 良性质的定义第53-57页
        5.3.2 验证算法第57-62页
    5.4 行为验证第62-64页
        5.4.1 过程规约第62-63页
        5.4.2 验证步骤第63-64页
    5.5 小结第64-65页
第6章 软件演化过程元模型进程代数第65-72页
    6.1 引言第65页
    6.2 软件演化过程元模型进程代数第65-70页
        6.2.1 基本概念第68-70页
    6.3 软件演化过程元模型进程代数的模型第70-71页
    6.4 小结第71-72页
第7章 软件演化过程的行为空间第72-82页
    7.1 引言第72-73页
    7.2 行为空间第73-75页
    7.3 软件演化过程模型的行为空间第75-77页
    7.4 进程项的行为空间第77-78页
    7.5 互模拟关系第78-80页
    7.6 细化关系第80-81页
    7.7 小结第81-82页
第8章 软件演化过程模型的代数语义第82-100页
    8.1 引言第82-83页
    8.2 软件演化过程模型的代数语义第83-92页
        8.2.1 一个软件演化过程模型的代数语义第86-88页
        8.2.2 基于并发块的过程模型代数语义第88-90页
        8.2.3 基于迭代块的过程模型代数语义第90-92页
    8.3 EPMM-PA的可靠性第92-98页
        8.3.1 推导后的肯定变迁系统规约第93-94页
        8.3.2 变迁规则的格式第94-96页
        8.3.3 可靠性证明第96-98页
    8.4 小结第98-100页
第9章 过程改进第100-120页
    9.1 引言第100页
    9.2 插入操作第100-102页
    9.3 删除操作第102-105页
    9.4 细化操作第105-108页
    9.5 抽象操作第108-111页
    9.6 性质保持性第111-119页
    9.7 小结第119-120页
第10章 案例研究第120-132页
    10.1 引言第120-121页
    10.2 软件演化过程模型建模第121-123页
    10.3 软件演化过程模型验证第123-131页
    10.4 小结第131-132页
第11章 总结与展望第132-136页
    11.1 成功标准确认第132-133页
    11.2 总结第133-134页
    11.3 未来工作展望第134-136页
参考文献第136-141页
攻读博士学位期间主持和参与的课题第141-142页
攻读博士学位期间发表和录用的论文第142-144页
致谢第144页
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