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Petri网模型可以较好地描述并发系统，它用一组状态和带token的迁移表示控制流。Petri网是一种系统的基于数学和图形的描述和分析工具。对于具有并发、异步、分布、并行、不确定性或随机性的信息处理系统，利用该方法可以方便地进行分析，从而得到有关系统结构和动态行为的信息。Petri网已广泛应用于复杂系统仿真建模及测试领域。
用于实时系统建模的Petri网变体包括时间Petri网（Timed Petri Net）、ER-nets等，在这些变体中，位置、token、迁移等可以和时间约束相关联。时间Petri网对Petri网进行了改进，在迁移中引入了迁移实施的相对时间因素，使得它们能够被应用于实时系统分析。时间Petri网对于系统行为和时间属性都可以进行分析，其中可达性（Reachability）和可调度性（Schedulability）可以同时作为系统性能参考，分析实时并发的复杂系统性能较为有效。时间Petri网的典型代表有Merlin的时间Petri网、Coolahan的时延Petri网、国内学者林闯的高级随机Petri网等，其中以Merlin的时间Petri网最为常用。
基于Petri网模型的测试方法可以高度抽象地描述系统行为，屏蔽系统硬件实施细节，主要用于验证系统设计的正确性、安全性和可靠性。但基于该模型的用例生成存在的问题是：它只能生成事件序列的时序信息，而不能生成实际测试输入数据（如定量的时间信息数据）。