39、超越UML的实时行为研究

超越UML的实时行为研究

在系统开发过程中，尤其是对于安全关键系统，如武器、银行系统和全球商业交易系统等，即使系统满足所有软件需求规格说明书（SRS）的条款，也不能保证系统是安全的。一些微妙的设计缺陷可能会导致灾难性的失败，而且这些缺陷往往被系统看似良好的性能和通过所有功能审批测试所掩盖。因此，我们需要一种方法来追踪所有设计缺陷，实现最安全的设计。

1. 状态事件网（SEN）概述

UML动态图虽然表达能力很强，但也存在一些问题。例如，序列图在展示对象、消息和序列时，可能会因为信息过于丰富而使实际系统变得复杂。通信图可以减轻消息通信网络带来的视觉负担，但会失去时间轴。状态机图适合表示对象对外部事件或内部刺激的状态演变，状态图则提供了强大的设施来简洁地指定状态演变。活动图的语法在从1.4版到2.0版的修订中发生了很大变化，并且首次在标准中提到了Petri网。

为了统一交互、活动和状态等概念，我们提出了基于Petri网的状态事件网（SEN）。SEN去除了所有冗余信息，减轻了视觉负担，形成了一个非常紧凑的动态网络，可以在编码前作为可视化算法使用。

2. Petri网的数学基础

Petri网理论自1962年Dr. Petri的论文发表以来有了很大的发展。Petri网由四个部分组成：
- 一组位置（P）
- 一组转换（T）
- 输入函数（I），它是从转换Tj到一组位置I(Tj)（称为转换Tj的输入位置）的映射
- 输出函数（O），它是从转换Tj到一组位置O(Tj)（称为转换Tj的输出位置）的映射

Petri网的结构在数学上有很好的定义，可以通过其四元组（P, T, I, O）来表示。在每个