基于图形转换的UML模型验证与测试

论文摘要

随着软件工程的日益发展,UML建模语言在软件工程中的地位越来越重要,已经成为软件需求分析与建模的主要标准。然而UML是一种半形式化的语言,很难精确并且正确无误地定义模型。UML模型的各个视图之间可能存在不一致的地方,也有可能UML模型本身就存在着与具体领域的业务规则存在冲突的地方。虽然通过人工审查的方式可以解决UML各个视图间不一致的问题,却费时费力,效果并不是很好,并且对于与业务规则相冲突的问题,则是无能为力,因为只有系统实际运行时才能发现该问题。为了在软件开发早期发现UML模型中的错误,节约成本并且提高效率,本文着重研究了对UML模型进行验证和测试的问题。本文首先利用OCL定义了静态结构一致性规则,利用相关工具验证UML模型的各个视图是否存在一致性冲突。在这个基础上,综合利用UML模型常见的几种视图,以及表示业务规则的OCL表达式,生成中间聚合模型。中间聚合模型相比UML单一视图包含了更多的模型信息,便于测试。解决了从UML单一视图很难充分测试UML模型的问题。利用遗传算法,搜索与测试路径相关联的测试用例,省去了人工构造测试用例的繁琐。利用自动生成的测试用例对中间聚合模型进行测试。跟踪系统状态或对象状态,对照OCL约束,发现UML模型中与具体业务规则冲突的地方,达到测试UML模型的目的。本文生成的中间聚合模型为有向图,与结构化程序设计的控制流程图CFG(Control Flow Graph,CFG)具有相似的结构。中间聚合模型使UML模型中原本隐蔽的信息变得明显,跟踪数据和控制流变得容易。利用成熟的结构化程序测试技术能更好地对UML模型进行测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 相关研究
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本章小结以及本文结构
• 第2章 UML验证与测试概述
• 2.1 UML基础
• 2.1.1 UML主要特点
• 2.1.2 UML的语法和语义
• 2.1.3 UML建模机制
• 2.2 UML模型的一致性问题
• 2.2.1 产生一致性问题的原因
• 2.2.2 UML问题一致性分类
• 2.3 UML的测试方法
• 2.3.1 UML测试阶段与方法
• 2.3.2 UML测试过程与Q问题
• 2.4 本章小节
• 第3章 UML中间聚合模型的生成
• 3.1 设计目标和总体设计
• 3.1.1 设计目标
• 3.1.2 总体设计
• 3.2 UML静态结构一致性验证
• 3.3 中间聚合模型的生成
• 3.3.1 由顺序图构造有向图DG
• 3.3.2 扩展类结构ECS的生成
• 3.3.3 中间聚合模型MAM的生成
• 3.4 本章小节
• 第4章 中间聚合模型的测试
• 4.1 测试路径的生成
• 4.2 测试用例自动生成
• 4.2.1 遗传算法的计算方法
• 4.2.2 应用遗传算法自动生成测试用例
• 4.2.3 适应度函数以及GA相关算子的确定
• 4.3 测试的执行
• 4.4 本章小节
• 第5章 模型测试工具UPT的设计与实现
• 5.1 UPT的系统结构
• 5.2 自动柜员机取款应用实例
• 5.3 本章小节
• 第6章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历