模型驅(qū)動架構(gòu)下模型及模型轉(zhuǎn)換方法關(guān)鍵問題研究.pdf

1、模型驅(qū)動軟件開發(fā)(Model-Driven Software Development，MDSD)已經(jīng)成為軟件工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)現(xiàn)趨勢，其核心思想為將分析和設(shè)計模型與代碼等同對待。將模型和代碼更好的集成起來，可以通過抽象的模型大大增加有效改進(jìn)的機(jī)會，而不僅僅是直接修改代碼。MDSD的開發(fā)過程為首先抽象出與實(shí)現(xiàn)技術(shù)無關(guān)、完整描述業(yè)務(wù)功能的平臺無關(guān)模型(Platform Independent Model，PIM)，然后通過特定的轉(zhuǎn)換規(guī)則

2、及輔助工具，將其轉(zhuǎn)換成具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)相關(guān)的平臺相關(guān)模型(Platform Specific Model，PSM)，最后通過一系列轉(zhuǎn)換規(guī)則及輔助工具自動生成代碼。
　　 國內(nèi)外多年的理論和應(yīng)用實(shí)踐以及市場表明，軟件與模型驅(qū)動開發(fā)思想相結(jié)合是成功的。使用該方法可以加速軟件的開發(fā)進(jìn)程，解決傳統(tǒng)企業(yè)管理信息系統(tǒng)開發(fā)中存在的需求不斷變更的問題，縮小溝通風(fēng)險，大幅度減輕工作量，提高軟件代碼質(zhì)量，同時讓系統(tǒng)設(shè)計人員更多的專注業(yè)務(wù)需求、業(yè)務(wù)建模。

3、
　　 MDA中需要解決的兩個關(guān)鍵問題是如何有效地描述軟件模型以及如何在給出的模型之間進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換。本文以B/S模式企業(yè)管理信息系統(tǒng)的開發(fā)為應(yīng)用背景，圍繞現(xiàn)有模型和模型轉(zhuǎn)換方法存在的不足展開研究。首先對UML進(jìn)行簡化和擴(kuò)展，提出了一種平臺無關(guān)的業(yè)務(wù)模型PIM-BM；針對目前的目標(biāo)平臺下的軟件特征，提出了一種平臺相關(guān)的業(yè)務(wù)構(gòu)件模型PSM-BC，并提出了一種通用的模型的版本控制方法。然后提出了一種支持模型同步的混合型模型轉(zhuǎn)換方法將

4、PIM-BM轉(zhuǎn)化為PSM-BC，最終生成為可用系統(tǒng)。最后研究并實(shí)現(xiàn)了模型驅(qū)動的快速開發(fā)平臺MDARapid，驗(yàn)證了以上方法和技術(shù)的有效性。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果主要包括：
　　 (1)為了改善UML的可用性，提高UML的精確語義，本文針對企業(yè)管理信息系統(tǒng)特點(diǎn)，提出了一種基于擴(kuò)展UML的業(yè)務(wù)模型PIM-BM，表示系統(tǒng)以業(yè)務(wù)實(shí)體為中心的系統(tǒng)復(fù)雜業(yè)務(wù)。與UML相比，該模型的元模型具有豐富的語義。該模型元模型是在UML元模型的基礎(chǔ)

5、上擴(kuò)展而來的，同時又對UML進(jìn)行精簡，去掉了UML元模型中與管理信息系統(tǒng)建模不相關(guān)的內(nèi)容，從而使得建模人員能夠更好的關(guān)注業(yè)務(wù)需求，同時也易于對模型進(jìn)行擴(kuò)展。除此之外，PIM-BM給出了模型元素的關(guān)聯(lián)，定義連接類型，這是在模型轉(zhuǎn)換的同時不丟失模型元素之間關(guān)系的前提。PIM-BM主要由業(yè)務(wù)實(shí)體及其關(guān)聯(lián)和業(yè)務(wù)行為等模型元素組成。
　　 (2)本文提取了目標(biāo)平臺下企業(yè)管理信息系統(tǒng)的軟件特征，并加以抽象分析，綜合當(dāng)前廣泛使用的多種應(yīng)用框架

6、，提出了一種平臺相關(guān)的業(yè)務(wù)構(gòu)件模型PSM-BC。它包含目標(biāo)平臺的特性信息，在模型的表示、擴(kuò)展和實(shí)現(xiàn)時運(yùn)行了許多目標(biāo)平臺的特性，支持向多種不同目標(biāo)框架下的模型轉(zhuǎn)換。PSM-BC定義了業(yè)務(wù)處理對象、業(yè)務(wù)對象以及業(yè)務(wù)展現(xiàn)對象，它提供了對視點(diǎn)的顯示支持，分層次去描述模型的功能特性。為了降低模型的復(fù)雜度，本文將PSM-BC的元模型進(jìn)行分層設(shè)計。按照層次分為：業(yè)務(wù)處理層元模型、業(yè)務(wù)對象層元模型、業(yè)務(wù)展現(xiàn)層元模型。這些模型可以捕捉到應(yīng)用系統(tǒng)全面的業(yè)務(wù)

7、特性。PSM-BC中的不同層次中的模型相對獨(dú)立，松散耦合，更加容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。每層模型對應(yīng)著最終系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的不同細(xì)粒度構(gòu)件，具有復(fù)用性。
　　 (3)本文提出了一種模型演化的通用的模型管理方法，用于實(shí)現(xiàn)模型的版本控制，提出了基于內(nèi)容倉庫的模型存儲方法，把模型元素和模型關(guān)聯(lián)作為內(nèi)容倉庫的節(jié)點(diǎn)存儲，使用內(nèi)容倉庫中的節(jié)點(diǎn)版本控制方法對模型進(jìn)行管理。該方法將為其他學(xué)者研究軟件模型的版本控制提供一種新的思路，也是內(nèi)容倉庫的一種新的應(yīng)用方

8、式。
　　 (4)基于PIM-BM和PSM-BC，本文提出了一種混合型的模型轉(zhuǎn)換方法。這種轉(zhuǎn)換首先使用描述性的QVT Relations語言描述PIM-BM到PSM-BC的關(guān)系型轉(zhuǎn)換規(guī)則。這種規(guī)則描述相對簡潔，描述力強(qiáng)，可以支持復(fù)雜的模型元素實(shí)例的模式匹配，整個模型轉(zhuǎn)換過程可以簡化為模型轉(zhuǎn)換規(guī)則的順序執(zhí)行。其次基于文本模板演化，將PSM-BC轉(zhuǎn)化為目標(biāo)代碼。為了提高模板復(fù)用性，針對特定目標(biāo)平臺，制定一套插件化的目標(biāo)語言模板文件，

9、作為PSM-BC到目標(biāo)語言的模型轉(zhuǎn)換規(guī)則。混合型的模型轉(zhuǎn)換方法，對模型驅(qū)動開發(fā)的理論研究有一定的推動和促進(jìn)作用，豐富了模型驅(qū)動開發(fā)形式化方法研究。
　　 另一方面，PIM-BM和PSM-BC的混用會引起模型的不一致。為了解決以上問題，本文提出一種基于模型版本的模型同步方法，僅僅因模型變動而受影響的模型參與再次模型轉(zhuǎn)換。該方法是根據(jù)源模型增量不斷去修正目標(biāo)模型思想的一種應(yīng)用，它大大減少了參與再次模型轉(zhuǎn)換的模型數(shù)量，提高了模型同步的

10、效率。
　　 (5)基于以上工作，本論文面向企業(yè)管理信息系統(tǒng)不同需求，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個模型驅(qū)動的WEB應(yīng)用快速開發(fā)平臺MDARapid，驗(yàn)證了以上方法和技術(shù)的有效性。該平臺適用于各行業(yè)、不同規(guī)模的復(fù)雜的以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的管理信息系統(tǒng)，支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)維護(hù)(增刪改查)和其它復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯，對于大型應(yīng)用尤其能體現(xiàn)其快速、規(guī)范、高效等特性。本論文中所有的實(shí)例均來自山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)(http：//www.sdnsf.gov.cn