UML 第二版 书号9787030569141 邹盛荣 12 UML的形式化 ---201803

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15.2 语言结构
• OCL从两个层次定义了对象约束语言的结构，分别是抽象和 具体。其中，抽象层次的语法定义OCL概念和应用该概念的规 则，具体层次的语法则用于在UML模型中指定具体使用的约束 和查询。
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15.2.1 抽象语法
• 抽象语法是指OCL语言定义的概念层，在该层中抽象语法解释 了类、操作等内容的元模型。例如，类被定义为“具有相同的特 征、约束和语义说明的一组对象”，并在该层将类解释为可与任 何特性（或属性）、操作、关系甚至嵌入类相关联。抽象语法中 只是定义了相类似的元模型，而并没有创建一个具体的模型或对 象。
对象约束语言
这种图形表示法适合于展示系统的结构方面，但对于描述模 型元素的细节特性，或者由相关业务规则对这些模型所附加的限 制方式，并不是很有效。为此，UML引入了一种约束语言称为对 象约束语言，它是关于一个或者多个模型元素的断言，它指明了 该系统处于合法状态时，系统必须满足的特性。
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15.4 表达式
• OCL表达式具有以下特点： • OCL表达式可以附加在模型元素上，模型元素的所有实例都应该满足 表达式的条件。 • OCL表达式可以附加在操作上，此时表达式要指定执行一个操作前应 该满足的条件或一个操作后必须满足的条件。 • OCL表达式可能指定附加在模型元素上的监护条件。 • COL表达式的计算原则是从左到右。整体表达式的子表达式得到一个 具体的值或一个具体类型的对象。 • COL表达式既可以使用基本类型又可以使用集合类型。
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15.9 消息级约束
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OCL支持对已有操作的访问，也就是说，OCL可以操作信号和调 用信号，来发送消息。针对信号的操作，OCL提供了三种机制。 第一种机制“^” “^”为hasBeenSent已经发送的消息。该符号表 示指定对象已经发送了指定的消息。 第二种机制OclMessage OclMessage是一种容器，用于容纳消息和提 供对其特征的访问。 第三种机制“^^”
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15.3.2 运算符和操作
• 与其他编程语言一样，OCL也包含很多运算符，有些运算符已经在 上节的例子中使用到。
运算符 + * / = < >
含义 加 减 乘 除 等于 小于 大于
运算符 <> <= >= and or xor
含义 不等于 小于等于 大于等于 与 或 异或ห้องสมุดไป่ตู้
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15.3.3 关键字
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15.3 语言语法
• 上节介绍了OCL在层次上的语法概念，本节详细介绍OCL在 应用时需要掌握的语法。
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15.3.1 固化类型
• 约束就是对一个（或部分）面向对象模型或者系统的一个或 者一些值的限制。UML类图中的所有值都可以使用OCL来约束。 约束的应用类似于表达式，在OCL中编写的约束上下文可以是一 个类或一个操作。
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15.6.3 Collection类型
• Collection类型中每个对象的出现叫做一个元素，如果某个元 素在集合中出现两次，那么应该算做两个元素。Collection对所有 子类型都具有相同语义，其中的某些操作可以在子类型中被重载 来提供其他后置条件或更加具体的返回值。
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15.6.4 Set类型
• OCL是一种形式语言，同样也定义了一些关键字，OCL中关 键字如表：
and else oper if post
attr inv or implies pre
context let endif in then
def not endpackage package xor
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15.3.4 元组
• 元组是对一组数据元素，如文件中的一个记录或数据库中 的一行等内容的定义，每个元素被赋予名称和类型。元组可以 使用字符或基于表达式的赋值来创建。
了解OCL的概念 理解OCL的抽象和具体语法 掌握三种固化类型 掌握OCL数据类型、操作、运算符和表达式 了解OCL的OclMessage、OclVoid和OclAny类型 掌握集合的创建方式 掌握集合的操作 熟悉OCL的集合类型和常用操作 掌握如何定义基本约束、组合约束和迭代约束 熟悉对象约束时的常量、前置和后置条件以及let 掌握消息级约束的方法
• 非形式化的需求的最大缺点是歧义性和模糊性。 这很容易导致系统开发者和用户对需求有不同的 理解，最后造成用户不满意所开发的系统，导致 系统失败。因此，软件需求需要形式化。 • 形式化的需求具有无歧义、精确性等优点，形式 化需求还有助于需求确认和验证。形式化方法是 全面系统地使用基于数学的语言、技术和工具精 确地说明、开发和验证软件系统，使用形式化方 法描述的规约具有规范性和无二义性。而且形式 化语言是一种机器可处理的描述语言，可以保证 软件复用自动化成为可能。
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15.6.1 创建集合
• 集合可以通过字符显式地创建，创建集合时只需要写出创建集 合的类型名称，后跟列表值，各值项使用逗号隔开，并被大括号括 住。
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15.6.2 操作集合
• 为了便于操作集合，OCL还定义了一些操作，这里只给出一 些常用且重要的操作来示例，更多具体的操作会在OCL的标准库 中介绍。
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15.1 对象约束语言简介
• 对象约束语言（Object Constraint Language，OCL），是一种 在用户为系统建模时，对其中的对象进行限制的方式。OCL不仅 用来写约束，还能够用来对UML图中的任何元素写表达式。每 个OCL表达式都能指出系统中的一个值或者对象。OCL表达式能 够求出一个系统中的任何值或者值的集合，因此它具有了和SQL 同样的能力，由此也可得知OCL既是约束语言，同时也是查询语 言。
• Set类型是不包括重复元素的对象组，Set类型中的元素是无序的，它是 数学上“集合”的概念。Set本身是元类型SetType的一个实例。Set类型是C ollection的一个子类，它重载了部分Collection定义的操作，对于这部分操 作本节中不再详细介绍，请参见Collection中对操作的讲解。
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15.6.5 Bag类型
• 袋子（Bag）是允许元素重复的集合。一个对象可以在袋子中出 现多次，袋子中的各元素没有顺序。袋子本身是元类型BagType的 一个实例。
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15.6.6 Sequence类型
• Sequence类型和Bag类型相类似，也可以包含重复元素，不过Se quence类型中的元素是有序的。定义在Sequence类上的操作一部分 与Set和Bag相同，但也具有自己独特的操作。
UML面向对象需求分析与建模教程 ----基于UML2.5标准
(第二版)
第12章 UML的形式化 * 邹盛荣
第三部分 高级课题
• 第12章 UML的形式化 *
第12章 UML的形式化 *
目录
1 12.1 形式化方法介绍
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12.2 UML与形式化方法的结合
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12.3 形式化方法
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12.4 形式化的案例
12.1 形式化方法介绍
• 非形式化语言
– 主要是指自然语言和进行了一些结构化的类自然语言， 在目前实践中应用最为广泛。
• 形式化语言
– 主要以数学与逻辑的形式对系统需求进行描述，例如Z、 VDM、STATECHARTS、Petri 网等。
• 半形式化方法
– 如图、表等方式，或者有选择的采用一些数学或逻辑 的描述方式，试图兼顾可理解性和描述的准确性，在 一定程度上兼具形式化语言和非形式化语言的特征 （包括其优点和缺点），其代表例如PSL、SADT、UML 等。
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15.8 对象级约束
• 所谓对象级约束是指对一个对象的属性、操作等与对象有关的 特性进行限定。在OCL中实现这种约束通常有一种方式，分别是： 常量、前置和后置条件，以及let约束，下面详细介绍他们。
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15.8.1 常量
• 常量通常附加在模型元素上，它规定的约束条件通常需要该 模型元素的所有实例都满足。例如，对于会员类来说，每个会 员的编号必须是惟一的。
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15.5.6 模型元素类型
• 模型元素类型是一种枚举类型，它们允许建模人员引用在UML模型 中定义的元素。模型元素类型中某些特性可被用于在使用对象之前计算 该对象。使用这些特性的标准操作提供途径用以检测对象的类型和它是 不是另一类型对象的子类。
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15.6 集合
• 本节将详细介绍创建集合的方法，以及集合父类和集合子类提 供的常用操作。
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15.8.2 前置和后置条件
• 前置条件表示的是操作开始执行前必须保持为真的条件，后置 条件指的是操作成功执行后必须为真的条件。
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15.8.3 let约束
• let表达式附加在模型元素的属性上，它通常用于定义约束中 的一个变量。例如，一个学生的综合评分（totalscore）属性是 由成绩（score）和附加分（addscore）组成的。
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15.7.2 组合约束
• 所谓组合约束，它是在基本约束的基础上组合前面介绍的多个OCL 运算符（像and、or、not等），最终构成的复杂约束表达式。
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15.7.3 迭代约束
• 迭代约束与select操作类似，都是定义在集合上的运算符，返回 的结果由应用表达式到该集合的每个元素所确定。即，迭代约束返 回的是对每个元素应用表达式的结果。
OclModeElement Integer
Boolean
OclVoid
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15.5.1 基本数据类型
• 在OCL标准库中定义的基本类型包括实型（Real）、整型（I nteger）、字符串（String）和布尔型（Boolean）。它们都是U ML核心包中元类的实例。
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