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华东理工大学学报(自然科学版)Journal of East China University of Science and Technology (Natural Science Edition )Vol.36No.22010204收稿日期:2009203220基金项目:国家自然科学基金(60473055,60773094);上海市曙光计划(07SG32)作者简介:孙晓星(19812),女,河南人,博士生,研究方向:面向方面的软件开发。
E 2mail :sunxiaoxing @ 通讯联系人:虞慧群,E 2mail :yhq @ 文章编号:100623080(2010)022*******一种基于Petri 网的面向方面的用例建模方法孙晓星1,2, 虞慧群1,2, 范贵生1(1.华东理工大学计算机科学与工程系,上海200237;2.上海市计算机软件评测重点实验室,上海201112) 摘要:对传统的用例建模方法进行扩展,并针对用例描述的文本语言中经常出现的二义性、冲突以及遗漏信息的问题,提出一种基于Pet ri 网的面向方面的用例建模方法。
构建了从面向方面用例模型到面向方面Pet ri 网模型的映射规则,引入面向方面的形式化的建模与分析技术,并利用时态逻辑检验织入时机的正确性。
最后给出实例和分析,验证了该方法的有效性。
关键词:面向方面;用例;Pet ri 网;时态逻辑中图分类号:TP311文献标志码:AA Petri N et 2B ased Approach to Aspect 2Oriented UseC ase ModelingS U N X i ao 2x i ng1,2, YU H ui 2qun1,2, FA N Gui 2shen g1(1.Dep artment of Com p uter S cience an d Engi neeri ng ,East Chi na U ni versit y of S cience and Technolog y ,S hang hai 200237,Chi na;2.S hang hai Key L aboratory of Com p uter S of tw areEv al uati ng and Testi n g ,S hang hai 201112,Chi na )Abstract :Aspect 2oriented modeling technique can identify and validate cro sscutting concerns in t he early stages of t he software develop ment.This paper p resent s an Petri net 2based approach for aspect 2oriented modeling so as to solve t he problems of ambiguity ,cont radiction ,omissio n usually found in t he text ual form of use case descriptions.In addition ,t he mapping rules to derive an aspect 2oriented Pet ri net f rom t he use case diagram ,which is analyzed by temporal logic ,are proposed to formalize t he modeling and analysis app roach.Finally ,a case is provided to demonst rate and analyze t he modeling met hod.K ey w ords :aspect 2oriented ;use case ;Pet ri net ;temporal logic 面向方面建模(Aspect 2Oriented Modeling ,AOM )提供了在软件开发初期对横切关注点进行识别、表示和组合的方法,对开发后期的工作起到了驱动和指导作用,因此需要有能验证其正确性的形式化方法。
Petri网的原理及应用1. 什么是Petri网Petri网是一种用于描述并发系统和并发性行为的图形化工具和形式化方法。
它由德国数学家Carl Adam Petri于1962年提出，被广泛应用于系统建模、并发系统分析、协议验证等领域。
Petri网可以模拟并发系统的并发行为、状态转换以及资源分配等关键方面，通过图形化的方式直观地展示系统的结构和行为，并支持形式化的数学分析。
2. Petri网的基本元素Petri网由以下基本元素组成：2.1. 位置（Place）位置表示系统中的状态或者条件，通常通过一个圆圈表示。
位置可以存储某种资源或者表示某种变量的取值。
2.2. 过渡（Transition）过渡表示系统中的某种事件或者操作，通常通过一个矩形表示。
过渡可以触发或消耗位置中的资源，改变系统的状态。
2.3. 弧（Arc）弧表示位置和过渡之间的联系，通常通过一条带箭头的线表示。
弧可以表示资源的流动或者触发条件的关系，连接位置和过渡。
2.4. 标识（Marking）标识是位置中的资源的数量，可以通过在位置内部的小圆圈中填写数字来表示。
标识表示系统的状态，在Petri网中可以不断变化。
3. Petri网的建模方法Petri网可以通过以下步骤完成建模：3.1. 确定系统的功能和行为首先，需要明确系统的功能和行为，清楚系统中的位置、过渡以及它们之间的关系。
例如，一个简单的交通信号灯系统中可以有位置表示红绿灯状态、过渡表示信号灯变换的事件或操作。
3.2. 绘制Petri网图根据系统的功能和行为，使用标识符绘制位置和过渡，并用弧表示它们之间的联系。
根据需要，可以使用不同的符号和颜色来表示不同类型的位置和过渡。
3.3. 设定初始标识确定初始状态下位置中的资源数量，填写在位置的小圆圈中。
这可以表示系统的初始状态，即Petri网的初始标识。
3.4. 定义触发条件和行为规则根据系统的功能和行为，定义位置和过渡之间的触发条件和行为规则。
掌握软件设计师的Petri网建模Petri网是一种广泛应用于系统建模与分析的数学工具，而作为软件设计师，掌握Petri网建模技术对于设计、分析和优化软件系统具有重要意义。
本文将探讨如何通过学习和应用Petri网建模，提升软件设计师的能力和水平。
一、什么是Petri网Petri网是由卡尔·亨利克·佩特里于1962年提出的一种图形模型，用于描述并发系统中的事件和状态变迁。
Petri网由一组表示事件（称为变迁）的圆圈和表示状态（称为位置）的长方形组成，并通过有向弧线连接起来。
Petri网具有严格的数学定义和规则，可以通过转移规则和变迁条件来模拟和分析实际系统中的行为。
二、Petri网的应用领域Petri网作为一种强大的建模工具，被广泛应用于多个领域，包括软件工程、通信网络、制造业等。
在软件工程领域，Petri网可以用于描述和分析软件系统的并发行为、流程控制、死锁检测等问题，在软件架构设计、系统优化等方面发挥重要作用。
三、软件设计中的Petri网建模在软件设计师的工作中，Petri网可以用来描述软件系统的各个组件之间的关系和交互行为。
通过使用Petri网建模，可以更清晰地了解软件系统的整体结构和功能，从而更好地进行系统设计和优化。
1. 描述系统组件关系：软件系统通常由多个模块、子系统组成，而这些组件之间的交互关系是软件系统设计的关键。
通过使用Petri网，可以将每个组件表示为一个位置，将组件之间的数据传递和调用关系表示为变迁，并通过弧线连接起来，从而形成一个完整的Petri网模型。
2. 模拟与验证系统行为：软件系统设计必须考虑到各种可能的情况和交互行为。
通过使用Petri网建模，可以模拟和验证系统在不同场景下的行为。
比如，通过添加约束条件和转移规则，可以验证系统是否存在死锁、资源竞争等问题，并进一步进行问题排查和解决。
3. 性能优化与改进：在软件设计过程中，性能是一个重要的考虑因素。
Petri网建模及Flexsim仿真摘要：自Petri网创建以来，便以其简单、直观、层次清晰深受用户青睐。
随着Petri网的发展，Petri网技术现已在建模领域得到广泛的应用。
本文首先简单介绍了Petri网及其经典模型架构；然后将Petri网应用于实际系统，对系统进行建模与分析；最后应用Flexsim对系统进行仿真。
关键字：Petri网；Petri经典模型；Petri网运行规则；Petri网建模；Flexsim仿真1.Petri网概述Petri网是对离散并行系统的数学表示。
Petri网是20世纪60年代由卡尔·A·佩特里发明的，适合于描述异步的、并发的计算机系统模型。
Petri网既有严格的数学表述方式，也有直观的图形表达方式，既有丰富的系统描述手段和系统行为分析技术，又为计算机科学提供坚实的概念基础。
多年来Petri网的理论日臻完善，己发展成为具有严密的数学基础，多种抽象层次的通用网论。
Petri网的应用涉及各个领域，特别适用于模拟这样的一类系统，即系统中含有相互作用的并行分支。
由于Petri网对带有并发性、异步性、分布式、非确定性、并行性系统的有力描述，已成为目前最有前途的建模工具。
2.Petri网的经典模型一个Petri网的结构元素包括：库所(place)、变迁(translation)和有向弧(arc)。
库所使用圆来标识，用于描述可能的系统局部状态。
变迁使用矩形标识，用于描述修改系统状态的事件。
有向弧可以从库所节点指向变迁节点，或者从变迁节点指向库所节点。
通过有向弧描述库所和变迁之间的联系，等价于自动机中的状态转移函数，表示使事件发生的局部状态(因)或事件发生所引起的局部状态的变化(果)。
在Petri网模型中，系统的动态特性用令牌(token)标识，令牌表示为包含在库所节点中的圆点，它反映着库所代表的局部状态实现的动态情况。
若某库所中包含一个令牌，则表示库所代表的局部状态的一次实现(条件或结果为真)；若库所中无令牌，则表示库所代表的局部状态尚未实现(条件或结果为假)。
建模与仿真(petri网部分)案例分析建模与仿真是一种将现实世界的系统抽象成数学模型，并通过计算机模拟来分析系统行为和性能的方法。
Petri网是一种常用的建模工具，它能够描述并发系统的行为和状态变化。
以下是一个关于银行取款系统的Petri网建模与仿真案例分析： 1. 系统描述：假设有一个银行取款系统，包括一个ATM机和多个用户。
ATM机有两个状态：空闲和忙碌。
用户可以进行取款操作，当ATM机空闲时可以直接进行取款，当ATM机忙碌时需要等待。
2. 建模：首先，我们需要定义Petri网的元素。
在这个案例中，我们有以下元素：- 位置（Place）：ATM空闲、ATM忙碌、用户等待队列- 变迁（Transition）：用户取款、ATM机空闲、ATM机忙碌、用户离开然后，我们需要定义这些元素之间的关系。
在这个案例中，我们有以下关系：- 用户取款前需要ATM机空闲- 用户取款后ATM机变为忙碌状态- 用户等待队列中有用户时，ATM机空闲时用户可以取款- 用户取款后可以选择离开或继续等待3. 仿真：通过定义好Petri网的元素和关系，我们可以使用仿真工具来模拟系统的行为和性能。
在仿真过程中，我们可以调整系统参数（如用户到达速率、ATM机服务时间等）来观察系统的响应和效果。
例如，我们可以通过仿真来回答以下问题：- 用户平均等待时间是多少？- ATM机的利用率是多少？- 用户离开的平均时间是多少？通过不断调整参数和观察仿真结果，我们可以优化系统设计，提高系统的性能和效率。
总结：建模与仿真是一种重要的系统分析方法，可以帮助我们理解系统的行为和性能。
Petri网是一种常用的建模工具，可以描述并发系统的行为和状态变化。
通过定义Petri网的元素和关系，并使用仿真工具进行模拟，我们可以分析系统的行为和性能，并优化系统设计。
实验一 Petri网建模工具的使用一实验目的和要求1）了解Petri网的特点。
2）通过上机实践，了解PetriLab的使用，并借助该工具，对网上购物系统进行建模。
二实验内容与步骤1、Petri网的描述Petri 网是描述具有分布、并发、异步特征的离散事件动态系统的有效工具。
作为一种图示和数学融合的模型工具，Petri 网有两个显著的特点。
首先，作为一种图示组合模型，具有直观、易懂和易用的优点，它能形象化地描述和分析系统的资源并发、同步(或异步)、并行、冲突分布等行为特征。
其次，Petri 网又有严格而准确的数学描述，可以借助数学工具得到 Petri 网的分析方法和技术，可以对 Petri 网进行静态的结构分析和动态的行为分析，能与随机过程论、信息论结合在一起描述和分析系统的不确定性或随机性。
Petri 网是由节点和有向弧组成的一种有向图。
它有两类节点，一类称为库所(Place)，另一类称为变迁(Transition)，两类元素之间的连接用有向弧表示。
Petri 网中另一重要元素是令牌(token)，代表系统的条件、资源、状态等。
令牌在库所中的分布称为标识，用来。
描述网系统的状态，其中网的初始标识记为M2、一个网上购物的例子用户小王(买方)正和一个网上商店服务器(卖方)通信以购买商品。
为此小王需要发送她的信用卡细节给公共服务器(她已认证并确信和她通信的不是入侵者)。
小王除了想确保她的信用卡细节在传输中不被偷看外(用加密实现)，还希望确保交易细节在到达服务器前不受任何改变。
商店服务器需要使小王以后不能否认已完成的购买，并且需要小王已授权服务器支取她的信用卡帐目。
为此，可用数字签名：既为小王提供数据完整性，又为网上商店服务器提供不可否认功能。
小王可用私钥为消息产生和添加数字签名，当网上商店服务器接收到该消息后，它用小王的公钥检查数字签名，验证它是否与消息内容匹配。
若是，则消息一定是小王发出的，因为只有小王知道其私钥，这样就提供了不可否认。
