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基于UML的软件统计测试研究

颜炯  
【摘要】:计算机已经广泛地应用于航空、航天、武器装备、工业控制、交通、金融和医疗等领域,这些系统越来越多地使用软件进行控制,软件是否正确运行关系到人的生命安危,软件失效会引起巨大的损失,因此这类软件被称为安全攸关软件。安全攸关软件往往都是开发费用昂贵的复杂高可信软件系统,这类软件一般都具有极高的可靠性指标。统计测试(Statistical Testing)可以用于估计和预测软件可靠性,并可以有效地提高软件质量。作为高可信软件测试的重要组成部分,统计测试是高可靠软件质量保证和软件可靠性验证的重要技术,因此得到了广泛的重视和比较深入的研究。 统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)是一种描述能力强大且涵义直观的面向对象系统可视化建模语言,它提供多种图形元素从不同角度和应用层次描述系统特征及其运行环境。基于UML的软件开发过程和建模环境已被工业界广泛接受,其应用领域包括了航天、国防、汽车等许多安全攸关领域。因此基于UML的软件测试得到了学术界和工业界的广泛重视,基于UML的软件统计测试也成为值得深入研究的内容。 论文提出了一个从软件UML模型生成统计测试Markov链使用模型的方法:首先针对软件使用的特点,为UML用例图和序列图引入统计测试约束,并给出相应的形式定义。基于加入统计测试约束的UML模型,论文提出了一个自动构造软件Markov链使用模型的算法。在定义了加入统计测试约束的UML用例图和序列图的一致性的基础上,论文证明了当加入统计测试约束的UML用例图和序列图满足一致性要求时,根据论文的方法生成的Markov链使用模型描述了软件的使用。 由于实时软件控制系统的广泛使用和高度复杂性,对实时软件进行统计测试已经成为一项复杂而且费用庞大的工作。为了自动化实时软件统计测试,论文通过为UML序列图加入时间约束,并为UML用例图和序列图加入统计测试约束,提出了一个自动生成实时软件Markov链使用模型的方法。在定义了加入时间约束和统计测试约束的UML用例图和序列图的一致性的基础上,论文证明了当加入上述约束的UML模型满足一致性要求时,根据论文的方法生成的Markov链使用模型描述了实时软件的使用。 由于高可靠软件特别是安全攸关软件基于使用模型的统计测试开销巨大,导致统计测试往往难以进行,论文提出一种基于重要抽样技术的统计测试加速方法,在通过统计测试验证软件达到可靠性指标时,可以大大减少所需要的统计测试例数量,从而有效地提高了安全攸关软件的统计测试效率。 基于软件Markov链使用模型,论文讨论了软件统计测试例产生问题。针对实


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