Electronic Notes in Theoretical Computer Science 130（2005）187—209理论计算机科学130www.elsevier.com/locate/entcs协议 性能 分析 使用 一 个 面向 对象 的 Petri Net语言 的 时间 扩展1阿 泽维 多 海岸 Fabricio Vale deAzevedo Guerra 2Jorge Cesar Abrantesde Figueiredo 费格 雷多3达尔顿Dario Serey格雷罗4坎皮纳 格兰德 联邦 大学 Universidade Federalde Campina Grande DE 的PArtaMentoDESiSTEMASECoMput 放AC¸★★oCoor邓AC¸★★AoDEP´OS-GrAduaC¸★★AoEMInnForMA´tiCAAv. APr´◇GioVEloso，S/n n-58109-970pb大 广场 ，巴西 Brasilabstract在本文中，we介绍了一种名为定时扩展的RPOO，一种基于Petri—net的面向对象建模语言。所谓的RPOOT的时间延伸战略是基于时间的颜色neti形式主义的战略。A simple stop—and—wait protocol使用RPOO模型按顺序展开，以废除提议的扩展。我们还为模特表演了一些—培训措施。RPOOT showedto be easily integrated with Timed Coloured Petri Nets提供建模时间消费活动的可行手段Inside的Objects as well对象是among物。Keywords：标签 ： Timed Petri nets ， performance models ， objectorientation .1this is年扩展Version 版本of The article 文章Published AT The巴西座谈 会on形式Methods（ 2004 ）Under 下面The title 标题timed Extension为年Object Oriented 定向petri net Language 语言. 这项工作是由CNPq巴西研究委员会，MOBILE项目，程序552190/2002—0支持。第 一 作者 supported老鼠2 Email ：guerra@dsc.ufcg.edu.br3 Email ：abrantes@dsc.ufcg.edu.br4 Email ：dalton@dsc.ufcg.edu.br1571 - 0661 © 2005 爱思 唯 尔 B . V.开放 存取 Under Access CC BY-NC - ND license 许可.doi：10.1016/j.entcs.2005.03.011188F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 1301Introduction介绍（ Rain ） （ 8 is a Petri-net based object-oriented modelling language .（ Petri-net 基于 对象 的 模型 语言 ） 。It can be seen 它 可以 看见eitheras年面向 对象扩展为High Level petri nets或as A如何 为 面向 对象 模型提供 give 形式 的 concurrent semantics 。在 实践 中 ， 它 allows面向 对象 Deposition 分 解 of Complex High Level petri nets 模 特 儿 Splicerencebetween RPOO and other object—oriented extensions for Petri nets is thatRPOO stresses semantic composition instead of syntactical integration.（意大利语：Petri nets）是以语义为导向的结构。根据 这 一 想法 ， 作曲 的小 etri nets 是 已 完成 的means of面向 对象semantic 的技术 人员 ，instead of The传统 的 Hierarchical one 人[8]. These Characteristics 人物make RPOO easier TO use 使用in主题 ： Oriented Real World projects .RPOO已经成功地应用于系统建模。someof these Applications had had学术Purposes 目的[8，15] Whereas others Aimed 在testing 测试模拟 和/或真实 世界 系统 （ Simulate and/or Verify Real World Systems ）4，5]. AComprehensive Case Study was conducted in order to model and analyze themobile ip protocol （ 一 个 综合 性 的 案例 研究 ， 是 如何 进行 建模 和分析 的 移动 IP 协议 ）13在 移动 主机 的 互联 互通 方面 ， 应该 提供机制 以 保持 移动 主机 的 连接 ， 而 移动 主机 必须 通过 移动 设备 进行 迁移 。networks 。RPOO已被证明可以胜任Communi—cation protocols的建模和分析，包括所有与移动特性。However，它会导致大量的机制来与时间相匹配 。 《 The FIRST evidence of the need for a timed extension occurredduring the modelling of the mobile ip protocol 》 （ 《 时间 延长 的 证据 -- 移动 IP 协议 的 建模 》 ）5]. Many of the protocol features included timeconstraints：for instance，resend—ing a request after a协议功能中的许多内 容 包 含 了 时 间 的 限 制 ： for instance ， resend—ing a request after atimeout时间它已经通过。4.如果你分析了协议，某些时间资产是真正确定的。For example ： in order to stay connected after （ 英 语 ： Forexample ： in order to stay connected after ） migrations ， ONE of Theoperations A Mobile host 客人必须Perform is TO obtain an IP address localto each network 它 的 IP 地址visits. For a number of security 安全 号码reasons ， the protocol de defines that this address must be valid only in agiven frame of time . （ 这个 地址 必须 在 一 个 given 帧 时间 内 有效 。RPOO模式可以easily地址，但这些地方的地址不能保持内部的事实，但他们不能做你知道关于移动nodes保持地址为特别是非常宝贵的时间。Moreover ，in寿司A SORT of Protocols像The Mobile 的IP ，there is Alot of《 在 测量 性能 上 的 考虑 》 （ In - terest in measuring performanceF. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130189considering ） 。 对 于 instance ， 它 可 能 需 要 评 估 数 据 丢 失 duringmigration。Since it is not possible to explicitly express timing aspects in theRPOO models ，it is not straightforward to perform time constrainedfunctionalities . 没有 可能 在 RPOO 模型 中 快速 表达 时间 细节 ， 它 不是 直接 传递 到 时间 限制 的 功能 性分析 。这样 ， 我们 就 不能 在 我们 的 RPOO 模型 中 为 移动 IP such 定时功能 而 对其 进行 验证 ， 并且 它 不 包括 性能 测量 和 时间 约束 的 功能 .分析 。190F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130为了模型（和分析），这些功能和测量完美的—mance，它是必要的创建额外的类（网络），以应付时间。 全部The actions including timeparameters should then be connected with these classes（包含时间参数应该与 这 些 类 别 相 连 接 ） 。 Changing time during simulations requires acomplete synchroniza—tion between the classes created to model time andall the remaining classes.改变时间需要模拟要求一个完整的同步性（同步性 ） 要 求 — 行 动 between the classes created to model time and all theremaining classes。This is necessary to guarantee that there is no possibleaction to be executed in the current time.这是需要保证的，这是不可能的行动要 在当前的时 间执行。 With these modelling problems ，analysiswould be ficol—cult and error prone，since the RPOO modeler should also（如果你正在建模问题，分析可能会是错误的）有效期他的时间策略。我们 可以 说 ， 他们 。在 实践 中， RPO 语言Cannot《 The Kind ofThis 》特 徴 。Atimed扩展is必要TO试试 看 。Deal 协议同these问题 。 饰 RpooModel HAVE both The OO And The petri nets Perspectives ， The dedefinition of such extension must consider timing schemes for each one ofsuch 扩展 的 必要 时间 表他们 them 。OverThe last 最 后十 年many宝贵timed OO Model Were提议 的 ，有很多 方法 可以 扩展 UML 。由 Kruger （ 英语 ： Kruger （ actress ） ）出版 ）11 [ 编辑 ] Brings some real-time modelling related features fromthe ROOM language （ 罗 姆 语 中 的 实时 建模 与 功能 有关 ）16为了使 UML 更 适合 建模 系统 具有 时间 约束 的 功能 。Shu gives formalsemantics to UML statecharts and formally defines the models by means oftime automated （ UML 统计 学 和 形式 上 真实 地 定义 了 时间 的 模型 ） 17].Real - time UML is another extension of UML for real-timemodelling ， and has the Rhapsody tool for real-time modelling . 实时 UML还 可以 扩展 用于 实时 建模 ， 并且 有 Rhapsody 工具 来 支持 它 。2].实时 比分 直播 （12 were also proposed and a number of other " non-UML" 扩展 名 （ 可选 ） ：1，18（ May be found in the ）文学 |Concerning the Petri nets world，数个自七年以来已被定义的数百个轮胎模型。作者 ： Many Authors Proposed To Augment The Moby 考虑Delays And时间时间 间隔 S attached TO petri net structure 结构评论 -MENTS像TRASSIONS ，Places 地点And arcs [6]. Most of these ModelHAVE 证 明 To be equivalent thought some authors claim that there aresomeone non-equivalent classes . （ 应该 是 同等 的 思想 ， 而 不是 其他的自 我主 张） 3]. The Earliest Models Were Proposed overPlace/Transition nets最早的地点及转型网络However，some authors alsode defined time for high—level petri nets. However，某些认证对于高级别的 etri 网 络 来 说 没 有 时 间 限 制 。 JENSEN （ 10] de defined the timedF. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130191coloured petri nets （ TCP-nets ） ， a coloured petri net extension where（ TCP-nets ） 定义 了 分布式 网络 扩展类型托 克斯 · 卡 里 TokensCarry timestamps 的Mostof The timed OO Model Were意识 到为The Modeling 模型of实时系统 ， 如果 存在 concurrency 和 parallelism 的 可 考虑 的 损害 。Itseems that a lot of e stumort was focused on giving oo models a semantic forcoping 这 是 一 个 数 字 的 比喻同寿司features 。 that Justi Fies The创建of elements像Capsules ， bindings and ports in languages like ROOM andUML-RT . As a result ， time treatment ， in most of the models ， isreduced to the association of defined delays between states in statecharts thatdescribe objects . 像 ROOM 和 UML-RT . 作为 一 个 结果 ， 时间 处理 ， 在 大多 数 的 模型 中 ， 是 减少 到 状态 之间 的 关联内部活动（ this is not ）A good 良好战略TO model 模型时间消费相互 作用between object ） 。192F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130对于佩特里网，研究人员关注时间。原始 形式 主义 The OriginalFormalismAlready 其它suitable TO Deal 协议同货币And parallelism 。this way ，在 当今 世界 ， 培养 皿 中 的 研究 已 处于 三 个 不同 的 阶段 。主体 。本工作的主要目标是目前的RPOO时间扩展到在RPOO模型中使用时间的explicitly cope。 从本质上讲，它意味着RPOO形式主义可以被用于模型实时系统，因为它很好地进行了性能评估。中央的想法是去定义一个时间的OO级战略，可以使用准确的时间模型，这是already去定义的Petri nets.此分类上一篇：The OO models can inherit some of the clevertime aspects from the petri nets world. As a gain ， already sugggested bypractical experiments （ 当 一 个 快乐 的 时候 ， 建议 做 一些 实际 的 实验 ）5在 美国 ， 一 个 RPOO 扩展 是 可以 提供 时间 constrained 功能建模 和 性能 。方法/分析 。当前 ， RPOO 使用 颜色 培养 网 （ CP 网 ）9（ 形容 自己 的 阶级 。在The proposed extension aims at integrating the formalism with theTCP—nets，in which tokens are timestamped and the models have a globalclock.在什麽时候，代币被时机成熟，模型有一个全球时钟。为此，一个全局时钟被添加到RPOO模型中，所有的消息都被改变了介于对象之间 的 时 间 戳 和 某 些 转 换 规 则 重 新 定 义 ， taking both clock 和 underconsideration时间间隔。Thus ， the proposed timed extension to RPO mayalso be seen as an （ Thus ， the proposed timed extension to RPOO 可能只是 一 个 看 起来 像 一 个 ）Oo 扩展TO TCP 网 。本文 的 其余 部分 是 组织 的 如下 ： 在 部分2机器 人 RPOO 和RPOOT 正在 被 信息 引入 。A case study is presented in section . 一 个 案例 研究 是 在 部分 提出3. The analysis results from simulation of the casestudy study models are shown in section . 分析 结果 来自 模拟 案例 研究的 模型 是 shown 在 Section 4.在 Section 5RPOO 已经 正式 与 它 的 主要种子 进行 了 合作 。The proposed timing extension is de defined in section建议 的 时间 延长6. section 部分7结束 The纸 。它 是 假设 读者 在 时间 上 有 一些 基本 的 技能And is Familiar TO基本OO concept 概念And syntax 的 。2英文 名 ： Overview ofRPOOTRPOO Models consist of a set of classes and their corresponding Petri nets.（RPOO模型是一组词汇和它们的对应网络）。类被描述并且可以被相关到其他人只是喜欢UML类。The Petri nets describe be the behavior ofobjects-there is exactly one net for each . （ 佩特里 网络 描述 了 是 客观存在 的 东西 ， 只有 一 个 网络 才 是 有效 的 。class in The模特 | 为了F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130193这个Reason ，年RPOO model 模型CAN BE关注from a class diagram .（ 一 个 类 图 ）For each class，we have a CP net to describe it.对于每个类，我们有一个CP网来描述它. A variety of RPOO 操作（instantiateobjects，call method，destroy objects）可以被转化为对物体的活动和行动，由转型depicted Inscriptions在CP网中5 . An incription may describeseveral actions and all the 严格 的 操作actions194F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130in年Inscription are执行原子 。 A Set of原子执行动作 召唤 一 年Event 事件.在RPOO each object is a中thread的And interaction between two objectsmay be相互作用两个物体之间可能是异步. This Means That When AnObject对象这意味着什么A calls a method of（sends a message to）object（调用一个方法of（sends a message to）object）对象B在异步模式下，系统将移动到一个状态，数据将作为参数传递到哪里Pending可能是消费 in a further action by object 在 一 个 更 远 的 物 体 中 B. RPOO ACtionsALSO CONTIRE 其他synchronous 同步calls ， where message are sent 在哪里And消费原子 。A set of interconnected objects and its相互关联的物体Pending留言形式A structure结构of年Object系统. Besides this structure，an Object Systemalso knows what we call（我们调用的对象系统，任何人都知道我们调用的是什么）imminent actions，that is，actions that may be executed in thecurrent structure.（可能会在当前结构中执行的操作。Brie flovy，anRPOO Simulator keeps track of an Object Sys—tem，executing actions anddeciding which action will be executed，in case of concurrency.在任意对象系统中执行操作，并决定哪些行为将被执行。Figure 数字1 illustrates A通过 Figuration为年Object 项目System同two 物 。 Thepetri net 细 节 that Description The 饰 Behavior of EachObject 项目are抽象 的OnlyThe通信过渡（ graphically ）代表 作by（ 注 ： together with their corresponding inscriptions are shown . ）为了visualization purpose ， the thicker transition means that it can finreand its rpoo inscrip . 视觉 化 目的 ， 思想 转变 手段 ， 它 可以 定义和 它 的 RPOO）object2.set （ 数据 ））will will BE Executed 的this Inscription Denotes年异步 方法 （ Chronous Method ）call 。Object 1对象1Object 2项目petrinetDescriptionpetrinetDescriptionofObject1 对象 1transition 1过渡1object2.set（日期）；transition 2过渡ofObject 2 项目饰BehaviourObject 1？set（日期）饰BehaviourObject 1 对象 1has A参考 资料TO Object 2 项目Fig. 1。 ' object 1 ' is ready to send a message to 对象 1 ' 准备 发送 一 个 消息 给Object 2 的在 异步 调用 的 执行 之后 ， 新 的 结果 使用 了 figu - ration isillustrated in Figure 2. shows a的Pending message（历（From Object 1对象1 TO Object 2项目.这是另一个场景。transition 2过渡in Object 2项目is启用May Execute an可能执行input中行动，将消费第一步：message（历）.这类行动是被剥夺的。？象征。The Inscription的ject 1？set（ 日期 ）Means That ， In Order To （ 英 语 ： Means That ， In Orderto ） 菲 丽 儿 这 次 转 型 ， Object 1 对 象 1 应 该 已 经 打 电 话 给F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130195object2.set （ 数据 ）方法 一 年Earlier Action （ Note that the concernedtransition must also be ） ， 行动 （ 注 ： 音乐 会 的 转变 必须 是 ）启用）.Figure 数字3Shows the state of the system after the execution of the inputaction of figure （ 在 数字 行动 中 执行 输入 之后 ， 显示 系统 状态 ）2.第 一 个 在 " There is no longer pending message and there are notransitions " 的 论坛 里 发言enabled 。关于 PlaterentlyFrom RPOO ，RPOOT Model HAVE A全球时钟（ themodel 模型196F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130Object1对象1Object2项目Model 模式时间 ： 10petrinetpetrinetDescriptionDescriptionofObject 1对象 1饰Behaviourtransition 1过渡1object2.set（data）；@+5transition 2过渡ofObject 2 项目Object 1？set（日期）饰BehaviourObject 1 对象 1has A参考 资料TO Object 2 项目Object 1对象1Object 2项目Fig. 2. A Pending message From Object 1 对象TO Object 2 的Object 1对象1Object 2项目petrinetDescriptionpetrinetDescriptionofObject 1 对象 1transition 2 过渡ofObject 2 项目饰Behaviourtransition 1过渡1object2.set（日期）；Object 1？set（日期）饰BehaviourObject 1 对象 1has A参考 资料TO Object 2 项目Fig. 3。 Message消费by Object 2 的时 间） And The messages May 的 BE timestamped 时 间 .when 年 异步method call is executed ，the resulting pending message may have atimestamp that indicates the least model time at what the message can be . 方法 呼叫 已经 执行 ， 返回 消息 可能 会 有 一 个 时间 戳 ， 表明 最 后的 模型 时间消费适当 的 行动 投入 。Ready如果你有时间，你没有时间，或者只是时间模型。Only已准备好的消息可以被输入操作消耗。当没有更多的行动可以在当前时间执行时，模型时间必须设置为最大的价值，因为任何行动都可以进行。Thus，a message having a timestamp（Thus，a message having a timestamp）t Units greater than the model timetakes，at least最后，没有人会这样做。t Time units to be consumed时间单位是消费的。It means that the concerned action 这 意味 着 一致 行动Takes最 后t time units to be 成为Executed 的Figure 数字4吉维斯 An Informal View of A timed使用 两 个 对象 的 对象 系统 。当前 时间 模型 是10. Again，the Petri nets that describe theobjects behavior is abstracted. （ 又 一 次 ， 佩 特 里 nets 那 件 事 描 述 了Behavior的对象是抽象的。9.下列何者属于合理使用范围？（请看下列何者属于合理使用范围？）object2.set（data）@+3）. 饰 Semantic of@+5 is that the 的历sent to Object 2 项目10 . It ’ s a Time Units of Time（ 2010 年 ， 中国 ）10）.第 一 部分 This inscription denotes a timed英文名称 ： Asynchronous Call of方法 |Fig. 4。 ' object 1 ' is ready to send a ' 项目 1 ' 已经 准备 好 了timed Message to Object 2 的历petrinetDescriptionpetrinetDescriptionofObject1 对象 1transition 1过渡1object2.set（日期）；transition 2过渡ofObject 2 项目饰BehaviourObject 1？set（日期）饰BehaviourObject 1 对象 1has A参考 资料TO Object 2 项目F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130197在 The Execution of the object2.set （ data ） ;@+ 5 Action ByObject 1 对象 1，198F. V。 DE Azevedo 的WAR 战争et Al 。 /电子 Notes theor 。 comput 。 滑雪 。 130Object1对象1Object2项目Model 模式时间 ： 10历@15petrinetDescriptionpetrinetDescriptionofObject 1对象 1饰Behaviourtransition 1过渡1object2.set（data）；@+5transition 2过渡ofObject 2 项目Object 1？set（日期）饰BehaviourObject 1 对象 1has A参考 资料TO Object 2 项目Object1对象1Object2项目Model 模式时间 ： 15历@15petrinetDescriptionpetrinetDescriptionofObject 1对象 1饰Behaviourtransition 1过渡1object2.set（data）；@+5transition 2过渡ofObject 2 项目Object 1？set（日期）饰BehaviourObject 1 对象 1has A参考 资料TO Object 2 项目the resulting con figuration is illustrated in Figure （ 图 中 的 结果 说明 ）5. shows a 的Pending times _ message （日期@15（ From Object 1 对象1 TO Object 2 项目.这 是 另 一 个 场景 。transition 2 过渡in Object 2项目is not启用since the timestamp of its input mes -Sage）15）consists 的of A Value 价值Greater 希腊than The current 当前model 模型时间）10）.Fig. 5。A Pending timestamped message from ' object 1 ' to （ 对象 1 ）Object 2 的Since there is no more imminent actions，the object system（没有更多的imminent action，对象系统）时间model time is set to the least value inwhich an action is imminent.如果行动是最重要的。This operation willresult in the with figuration shown in Figure （ 图 中 的 动画 ）6. then ，with时间 模型 15，The Message Having 的 评论历as contents 是准备 就绪To be consumed by the input action 通过 行动Object 1 ？set （ 日期 ）in transition 2 过渡（ from Object 2 项目）. 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