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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Vinícius Pereira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2017
Orientador
Banca examinadora
Delamaro, Márcio Eduardo (Presidente)
Camargo, Valter Vieira de
Masiero, Paulo Cesar
Valente, Marco Túlio de Oliveira
Zorzo, Avelino Francisco
Título em português
Uma abordagem para representação de resultados formais na UML
Palavras-chave em português
Abordagem MDA
Model checker
Rastreabilidade
Semântica formal
UML
Resumo em português
A UML é uma notação gráfica utilizada na modelagem de sistemas orientados a objetos, em diferentes domínios da computação. Por ser simples de utilizar, em relação a outras formas de modelagem, a UML é amplamente difundida entre os desenvolvedores de software, tanto na academia quanto na indústria. Entre as suas vantagens, encontram-se: (i) a representação visual das relações entre classes e entidades, pois ao se utilizar de diagramas, a UML facilita o entendimento e a visualização das relações dentro do sistema modelado; (ii) a legibilidade e usabilidade, sem que seja necessário a leitura do código do sistema, uma vez que um desenvolvedor pode compreender quais partes do código são redundantes ou reutilizadas; e (iii) uma ferramenta de planejamento, ao auxiliar na definição do que deve ser feito, antes que a implementação comece de fato, além de poder produzir código e reduzir o tempo de desenvolvimento. Todavia, a UML possui desvantagens, tais como: (i) ambiguidade entre elementos UML diferentes, devido a sobreposição dos diagramas; e (ii) falta de uma semântica clara, o qual geralmente faz com que a semântica da linguagem de programação seja adotada. Para mitigar essas desvantagens, pesquisadores buscam atribuir uma semântica formal à UML. Esse tipo de semântica é encontrado em modelos formais, onde o sistema modelado é livre de ambiguidades e possui uma semântica clara e precisa. Por sua vez, os modelos formais não são simples de serem criados e compreendidos por desenvolvedores. O grau de conhecimento em formalismo necessário para utilizar tal modelo é alto, o que faz com que seu uso seja menos difundido, comparado com a notação gráfica não formal da UML. Apesar dos esforços dos pesquisadores, as técnicas de formalização semântica da UML apresentam, no geral, um problema pouco abordado: apesar de utilizar a UML para modelar o sistema, o artefato final dessas técnicas é um trace formal. Considerando o conhecimento comum de um desenvolvedor de software, esse trace dificulta a análise dos problemas, encontrados pelos model checkers, e a correção dos mesmos no modelo UML. Com o objetivo de auxiliar o desenvolvedor na compreensão dos resultados formais (o trace citado), esta tese de doutorado apresenta uma abordagem baseada em Model-driven Architecture (MDA) capaz de representar as informações dos resultados formais dentro de um modelo UML. Por meio de transformações do modelo UML, essas representações, definidas utilizando a abordagem, auxiliam o desenvolvedor a visualizar o fluxo de execução do model checker dentro do modelo UML. Assim, acredita-se que as vantagens obtidas pela formalização semântica da UML podem ser mais difundidas e utilizadas pelos desenvolvedores, principalmente na indústria.
Título em inglês
An approach for representing formal results in the UML
Palavras-chave em inglês
Formal semantics
MDA approach
Model checker
Traceability
UML
Resumo em inglês
UML is a graphical notation used for modeling object-oriented software systems in different domains in computer science. Being simple to use, compared to other modeling techniques, UML is widespread among software developers, both in academia and industry. Among its advantages are: (i) the visual representation of the relationships between classes and entities, as when using diagrams, UML facilitates understanding and visualization of relationships within the modeled system; (ii) readability and usability without having to read the system code, since a developer can understand which parts of the code are redundant or reusable; and (iii) a planning tool, helping to define what needs to be done before the implementation actually begins, as well as being able to produce code and reduce development time. However, the UML also has disadvantages, such as: (i) ambiguity between different UML elements due to overlapping diagrams; and (ii) lack of clear semantics, which generally causes the semantics of the programming language to be adopted. To mitigate these disadvantages, researchers seek to assign a formal semantics to the UML. This type of semantics is found in formal models, where the modeled system is free of ambiguity and has a clear and precise semantics. On the other hand, formal models are not simple to create and understand by developers. The degree of formalism knowledge required to use such a model is high, which makes their use less widespread, compared to UML non-formal graphical notation. Despite the researchers efforts, in general the techniques that formalize the UML semantics has a problem that is forgotten: although using the UML to model the system, the final artifact of these techniques is a formal trace. Considering the common knowledge of a software developer, this trace makes it difficult to analyze the problems encountered by model checkers and to correct them in the UML model. In order to assist the developer in understanding the formal results (the trace above), this thesis presents an approach based on Model-driven Architecture (MDA) capable of representing the information of the formal results in the UML model. Through UML model transformations, these representations, set using the approach, help the developer to visualize the execution flow of the model checker within the UML model. Thus, we believe that the advantages obtained by formalizing the UML semantics may be more widespread and used by developers, especially in industry.
 
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Data de Publicação
2017-09-26
 
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