近年来,随着软件规模的不断扩大,复杂性不断增加,如何提高软件开发效率,保证软件质量成为软件业界的中心问题。面向对象软件建模技术为提高大规模软件开发的效率与质量带来了希望,为软件开发自动化奠定了基础。 面向对象软件建模语言UML以其图形化的表达及对软件设计提供各种各样的支持而迅速成为软件业界的标准。它为设计人员提供了各种各样的视图、半形式化的元模型语义、对设计元素的形式化逻辑约束。UML采用直观的图形表示法,给使用者带来了方便,但同时图形表示法有模糊性,特别是需求分析模型中语义描述用的是自然语言,使设计人员难以建立严格的需求模型,无法通过工具自动完成模型内部的一致性检查、证明、验证;无法从需求模型自动或半自动地获得设计模型,并保持模型间的一致。 形式化的软件规格说明建立在严格数学基础上,具有精确的符号表示,采用严格的数学工具、具有精确数学语义,能够进行推理和演算,并适合工具处理。因此,用形式方法来构建系统,可提高传统的结构性和易维护性,提高软件的质量。 本文从提高UML模型的精度和模型一致性入手,将形式化的软件规格说明技术应用到UML需求模型与设计模型的构建中,对面向对象的软件模型的框架、类模型、交互模型、构件模型、体系结构模型,以及模型的静态特性与动态特性进行了深入的研究。所做的工作和取得的成果主要体现在以下几个方面: ●提出了一种基于形式规格说明和面向对象技术的软件建模策略。采用面向对象建模方法,将统一建模语言UML(Unified Modeling Language)、统一开发过程RUP(Rational Unified Process)与统一程序设计理论UTP(Unified Theory of Programming)相结合。分析了软件开发过程,并对统一开发过程RUP中涉及的模型进行了深入的研究,定义了概念类模型、设计类模型、交互模型、构件模型、体系结构模型,并从语义上给出了模型的良定义条件。 ●系统地提出了一系列提高UML软件模型精确性的策略。利用面向对象的形式化规格说明语言OOL建立了软件开发中涉及的各种动、静态模型,给出了模型精确的形式化语义,从而可以从语义上分析所建模型的正确性,以及设计模型相对于需求模型的正确性。 ●提出了保持静态模型与动态模型一致的策略。分析了RUP中类模型与交互模型的关系,根据模型的语义,给出了动静态模型一致的条件和实现的策略。 ●提出了保持需求模型和设计模型一致以及下一迭代段与上一迭代段一致的策略,既保持模型的横向一致又保持模型的纵向一致,并显示了如何用模型精化的方法消除不一致。