（计算机软件与理论专业论文）零码平台业务自动建模的研究与实现.pdf

f 一 c l a s s i f i e di n d e x ： u d c ： ad i s s e r t a t i o nf o rt h e r e s e a r c ha n di m p l e m e a u t o m a t i cm o d e l i n gi n c a n d i d a t e ：h el u s u p e r v i s o r a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r s p e c i a l i t y d a t eo fs u b m i s s i o n d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n u n i v e r s i t y ：p r o f z h a n gw e n y i ：m a s t e ro fe n g i n e e r i n g ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y ：d e c e m b e r , 2 0 0 9 ：m a r c h ，2 0 1 0 ：h a r b i ne n g i n e e r i n gu n i v e r s i t y i - i 、 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的 文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的 本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：f 司璐 日期： 刃j 汐年每月，7 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文( 回在授予学位后即可口在授予学位1 2 个月后 口解密后) 由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者( 签字) ：7 酉骼 日期： 刎年朔7 日 导师( 签字) ：旅支簇 2 0 l oi f - 猸j 硐 l h 建模是基于需求分析文档和人工定制的方式进行的，这种方式存在着一定的 局限性，它需要建模人员非常熟悉业务流程，并且日i 提是需求文档必须完备 和准确，而且当多个项目同时需要业务建模的时候，对业务建模人员的需求 也提出了更高的要求。因此，本文提出了一种新的建模方式一基于业务模型 关联的自动建模方式。 本文首先介绍了零码平台相关的理论基础，然后对面向领域的过程类业 务进行分析和提取，获得了计算无关模型结构，以及模型内部的关联关系， 接着介绍了计算无关模型向零码平台业务模型的转化，重点介绍了零码平台 业务模型的形式化描述；通过分析零码平台业务建模的需求特点，提出构建 通用的b s 架构的领域需求获取平台， 求获取平台录入信息之间的映射关系， 然后建立零码平台业务建模元素与需 并基于复用理论的基础上提出构建复 用库，最后构建一种新的建模方式一需求录入信息与复用库信息映射到知识 库和业务库，实现业务建模的自动化。 最后基于上述理论，设计并实现了自动映射系统，通过对该系统映射结 果进行测试，实现了零码平台业务自动建模的过程。 关键词：零码平台；业务建模；自动映射；复用库；知识库 h i ， d e v e l o p m e n tp a t t e r nc a r r i e d o nt h e r e q u i r e m e n ta n a l y s i s a n dt h eb u s i n e s s m o d e l i n g ，i n s t e a do ft h et r a d i t i o n a ls y s t e md e s i g n i n ga n dc o d i n g h o w e v e r , t h e e x i s t i n gb u s i n e s sm o d e l i n gw a yw h i c hw a sb a s e d - o nt h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s d o c u m e n t sa n dc u s t o m - m a d ea r t i f i c i a l l yh a sc e r t a i nl i m i t a t i o n s i tn e e d st h e b u s i n e s s - m o d e l i n gp e r s o nb ef a m i l i a rw i t ht h eb u s i n e s sf l o w , a n dt h ep r e m i s ei s t h er e q u i r e m e n t sa n a l y s i sd o c u m e n t sm u s tb ec o m p l e t ea n da c c u r a t e a tt h es a m e t i m e ，w i t ht h em o r ep r o j e c t sn e e db u s i n e s sm o d e l i n g ，t h em o r er e q u i r e m e n t sf o r t h ep e r s o n t h e r e f o r e ，t h ep a p e rp r o p o s e dan e wm o d e l i n gw a y t h ea u t o m a t i c b u s i n e s sm o d e l i n gw a yw h i c hw a sb a s e d o nb u s i n e s sm o d e le l e m e n t s c o n n e c t i o n t h i s p a p e r f i r s ti n t r o d u c e dz e r o c o d e p l a t f o r m c o r r e l a t i o nt h e o r i e s f o u n d a t i o n ，t h r o u g h t h e a n a l y s i s a n de x t r a c t i o nt ot h ed o m a i n - o r i e n t e d p r o c e s s i n g b u s i n e s s ，h a s o b t a i n e dt h es t r u c t u r eo fc o m p u t a t i o ni n d e p e n d e n t m o d e la n dt h er e l a t i o nb e t w e e nt h ei n n e rm o d e l s t h e ni ti n t r o d u c e dt h e t r a n s f o r m a t i o nb e t w e e nt h ec i mt ot h ez e r o c o d ep l a t f o r m sb u s i n e s sm o d e la n d i n t r o d u c e dt h ef o r m a ld e s c r i p t i o no ft h ez e r o - c o d ep l a t f o r m sb u s i n e s sm o d e lw i t h e m p h a s i s ；t h r o u g ha n a l y s i st h er e q u i r e m e n t c h a r a c t e r i s t i co ft h ez e r o - c o d e p l a t f o r m sb u s i n e s sm o d e l ，p r o p o s e dt oe s t a b l i s ht h eg e n e r a lb sc o n s t r u c t i o no f t h ed o m a i nr e q u i r e m e n tp l a t f o r m ，t h e ne s t a b l i s h e dt h em a p p i n gr e l a t i o nb e t w e e n t h ez e r o - c o d ep l a t f o r m sb u s i n e s sm o d e le l e m e n t sa n dt h er e q u i r e m e n tp l a t f o r m s i n p u ti n f o r m a t i o n ，b a s e d o nt h er e u s et h e o r y , e s t a b l i s h e dt h er e u s el i b r a r y , t h e n p r o p o s e dan e wb u s i n e s sm o d e l i n gw a y t h er e q u i r e m e n ti n p u ti n f o r m a t i o na n dt h e r - - h t i r e s u l t s ，i tp r o v e dt h a tt h e z e r o c o d ep l a t f o r mh a sc o m p l e t e dt h ep r o c e s so f b u s i n e s sa u t o m a t i cm o d e l i n g k e y w o r d s ：z e r o c o d ep l a t f o r m ；b u s i n e s sm o d e l i n g ；a u t o m a t i cm a p p i n g ； r e u s el i b r a r y ；k n o w l e d g eb a s e h 0 2 3 2 软件复用粒度的划分1 1 2 4 零码平台介绍1 2 2 4 1 零码平台简介1 2 2 4 2 零码平台业务建模工作原理1 3 2 5 本章小结1 4 第3 章零码平台业务模型研究1 5 3 1 领域c i m 的结构化描述1 5 3 2 领域c i m 向零码平台业务模型转化l 8 3 2 1 零码平台业务元模型结构图1 8 3 2 2 零码平台业务元模型元素形式化描述2 0 3 2 3 零码平台可视化建模过程2 5 3 3 零码平台需求分析标准文档及分析2 7 3 3 1 零码平台需求分析标准文档描述2 7 3 3 2 业务流程和行为的模型化规约2 9 3 4 需求平台实例化3 l 3 5 需求平台与零码平台业务建模的映射关系3 3 3 6 本章小结3 5 第4 章零码平台业务自动建模的设计与实现3 6 4 7 部分映射模块详细设计4 9 4 7 1p o r t a l 端映射子系统流程设计4 9 4 7 2p o r t a l 端映射子系统体系结构设计- 5 0 4 7 3p o r t a l 端映射子系统主要方法介绍51 4 7 4 业务库表自动生成模块设计”5 3 4 8 本章小结5 6 第5 章业务自动建模过程实例分析5 7 5 1 业务自动建模过程分析5 7 5 2p o r t a l 客户端业务自动流转的实现5 8 5 3 知识库数据的自动映射验证6 0 5 4 下一步工作6 4 5 5 本章小结6 4 结 论6 5 参考文献6 7 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果7 0 致谢7 1 k - 足客户需求的前提下，提高软件的丌发效率是人们不断研究和探讨的问题。 传统的软件开发方式是通过需求分析人员与软件用户沟通后，根据自己 的理解，然后用自然语言来描述需求文档，软件开发人员根据该文档进行软 件的设计与实现，而最终的产品是否满足用户需求，这个很难定位，从而产 生软件危机。随着开发人员对需求分析的逐步重视，软件开发人员开始从用 户业务的角度来分析需求，从而业务建模成为软件开发的一个重要环节，开 发人员在进行软件开发的时候，先跟客户交流，获得业务模型，通过业务模 型让客户与软件生产者进行沟通，在确定业务模型无误后再进行软件的开发。 业务建模在一定程度上提高了软件的生产效率，可以避免一定程度的软 件缺陷，因而面向领域的业务建模【j j 也成为一个研究热点。面向领域的建模 主要是通过对某一特定领域进行深入的了解，然后对相关信息进行抽象，形 成领域内的共同特征，再对共同特征进行提取，最后进行目标精化，形成面 向领域的需求模型，最后形成领域软件平台。在此基础上，开发同一领域的 其它系统时，可以大量使用平台中经过实践检验的系统体系结构和标准化的 构件，避免了系统开发时不断地重复设计，从而大幅度降低开发成本、提高 生产效率和产品质量。零码平台就是一种面向领域的软件生产平台，它主要 是面向电子政务和电子商务为主体的过程类【2 l 业务领域，采用面向目标的建 模方法，通过定制化的方式，能够实现对领域内业务系统的“零代码 开发。 针对零码平台业务建模定制量大和业务需求不断变更的特点，从零码平 台现有的业务建模方式出发，提出建立通用的需求平台和复用库【3 】的构想， 然后建立需求平台、复用库和零码平台的自动映射系统，完成零码平台的业 务自动建模。 哈尔滨_ t 稗人学硕十学何论文 1 2 国内外研究现状 建模技术【4 l 随着软件工程成为一独立的研究领域而获得了很好的发展。 针对软件开发的不同阶段可以建立不同的模型，也要使用不同的建模方法。 建模方法一般有以下几种：面向过程建模，其中比较有代表性的是y o u r d o n 的面向过程设计方法；面向数据的建模，代表是j a c k s o n 设计方法，其设计 思想是先建立数据结构，然后将过程模块从数据结构中引出的，即随着数据 的输入与输出实现相关功能；还有面向信息的建模方法，其设计思想跟面向 数据建模的设计思想基本一致，但是它用信息模型来记录系统运行时的信息 实体，然后图形化描述系统：面向决策的建模，它的模型主要由数据库、规 则库和其管理系统构成，其比较成熟的建模方法主要有p e t r i 网和g r a i 法。 现在发展比较好的建模技术是面向对象的建模方法。由于它的直观性、 易理解性，全面的系统描述性，以及将对象的模型与实际业务进行很好的对 应等特点，使面向对象的建模已经作为一种被广大建模人员接受和使用的方 法。它的主要思想是在软件开发的初始阶段，首先构造出一问题域模型；在 设计阶段，先确定对象，然后再将包含相同特性的对象构造成类，确定类之 间的层次关系，最后构造类库。面向对象的建模方法很多，但是比较有代表 性的主要有b o o c h 、o m t 、o o s e 、o o a o o d 、o o s a 、r d d 。国内建模方 法的研究也比较成熟，发展也很迅速，有代表性的有青鸟建模方法、集成化 企业建模方法、全程建模方法等。 尽管面向对象的建模方法具有很多优势，但是它并不能满足所有的建模 需要，如构建领域模型的时候，对象就不能虚拟化整个现实世界中的概念。 如果要建立该系统的完整性模型，面向对象的建模只能描述部分模型，它仍 存在很多难以解决的问题【s 1 。首先，它不能刻画业务规则。业务规则是指可 用来指导组织结构代理的行为或者动作的规则。业务规则的提取一般是在整 个现实世界的需求范围内进行的，因此它不能被封装在某一指定的类中，而 一般需要在分析阶段对其进行描述，这样才能使业务规则的变化更好地向系 统的变化转变。其次，面向对象的建模方法不能描述动态全景。面向对象的 建模能够刻画系统中的对象，以及对象与对象之间的关联关系，然而这种关 系通常是表达静态的显式的联系，对于系统内部隐藏在对象内的隐式的动态 2 持面向目标的建模是通过系统内部构建目标模型、对象模型、主体模型和操 作模型这四个元模型来进行表达的；a g o r a 方法是a t t r i b u t e dg o a l - o r i e n t e d r e q u i r e m e n t sa n a l y s i sm e t h o d 的缩写，它是s h i n s h u 大学的h a r u h i k ok a i y a 和t o k y o 技术研究所的h i s a y u k ih o r a i 和m o t o s h is a e k i 等人提出的，它是通 过对目标图表引入进行了量化的参数贡献值( c o n t r i b u t i o nv a l u e s ) 和优先性 矩阵( p r e f e r e n c em a t r i c e s ) 来对目标进行精化和分解；g r l + u c m 方法中， g r l 为g o a l o r i e n t e dr e q u i r e m e n tl a n g u a g e 的缩写，它表示的是面向目标的 需求语言，它是加拿大多伦多e r i cy u 教授等提出来的一种建模方法，它通 过使用u c m ( u s ec a s em a p s ) 来进行需求分析和体系结构的设计；c r e w s 方法是c o o p e r a t i v er e q u i r e m e n t se n g i n e e r i n gw i t hs c e n a r i o s 的缩写，它是法 国巴黎索邦大学的r o l l a n d 、s o u v e y e t 和b e na c h o u r 等人提出的，该方法的 基本思想是用场景来发现目标，利用目标和场景的反复交互来完成目标的抽 象，然后利用组合关系和选择关系形成r c s 的与( a n d ) 关系以及或( o r ) 关系，最终精化的结果是形成一个在不同的需求层次结构上抽象出来的r c s 组织结构，从而实现目标的精化。 哈尔滨工程大学信息化建模与仿真实验室丌发的面向柔性软件的生产平 台一零码平台。其业务建模的基本思想是面向目标的建模方法，它主要应用 于电子政务和电子商务领域，采用一种图形化的定制方式，从四个方面对业 务模型进行刻画，即业务过程、操作客体、操作主体与操作。具体的建模过 3 哈尔滨门掣人学硕十学何论文 程是组织结构定制、工作流定制、业务单证定制、服务定制以及功能集成定 制。它采用逐层分解的思想，细化业务建模操作环节，采用松散耦合的方式 进行衔接，使其更灵活，以适应复杂程度不同的业务需求。通过对业务进行 建模，调用支撑引擎，能够直接实现业务系统的开发，它是一种将业务建模 和业务系统开发一体化的软件开发平台。 目前，国内外关于业务自动建模州的研究还比较少，技术也很不娴熟， 自动建模也没有很完备的方法和理论o i 。自动建模的构造也是基于某一数学 模型，而实现业务建模与开发一体化的自动建模发展也是非常空白的。零码 平台业务自动建模的实现是基于零码平台之上，开发面向电子政务领域的通 用的需求平台，通过建立需求平台和零码平台之间的映射关系以及知识库通 过知识建立的模型之间的关联关系 1 q ，建立一个自动映射 1 2 1 系统来完成零码 平台业务自动建模的过程。 1 3 本文的主要工作 本文主要研究了零码平台业务建模的相关理论，深入研究了零码平台业 务模型以及其形式化描述，介绍了零码平台业务建模的过程，以及各部分之 间的关联关系，针对各环节之间的关联关系，再将需求获取平台所获取的相 关业务信息进行自动映射，建立一个映射机制，将需求的相关信息映射到零 码平台的知识库和业务库中，实现业务的自动建模。具体的工作主要有以下 几点： 1 对过程类业务进行分析，提取领域内计算无关模型，以及给出模型内 部之间的关联关系； 2 将领域模型向零码平台业务模型转化，给出零码平台元模型以及模型 元素结构图，并对业务模型进行精确的形式化描述； 3 通过对零码平台业务建模文档的分析，提出构建通用的需求获取平 台，获取基本的业务需求信息，并建立需求平台录入信息与零码平台业务建 模的元素信息之间的映射关系； 4 提出复用库结构，通过存储业务建模中的相关元素的关联信息，主要 是能够被复用的业务系统成分，建立整个零码平台业务建模的共享系统资源； 4 哈尔滨t 稗人学硕十学位论文 5 基于上述思想，建立自动映射系统，实现将需求获取平台获取的信息， 以及复用库与需求库、知识库中的映射规则信息自动映射到知识库中，完成 业务系统的自动建模。 1 4 论文的组织结构 本文研究的主要内容是零码平台业务自动建模的研究与实现，共分为五 章，各章内容简单概括如下： 第1 章：绪论部分描述了业务建模的必要性，概述了国内外建模技术的 研究现状，给出了本论文的研究内容和论文的布局和安排。 第2 章：介绍了业务建模的相关理论和技术支撑，介绍了领域和领域工 程，重点介绍了业务建模以及建模方法，主要描述面向对象的建模与面向目 标的建模方法以及自动建模相关知识，接着介绍了复用的相关技术，最后对 零码平台进行介绍，介绍了零码平台的构成和开发模式，以及零码平台业务 建模的工作原理。 第3 章：提出了领域模型结构，以及领域内部模型之间的关联关系，重 点描述了领域模型向零码平台转化，零码平台元模型结构，以及零码平台业 务模型的形式化描述；通过对零码平台业务建模标准需求文档格式的结构分 析和对业务流程和业务行为进行模型化规约，提出了基于零码平台开发的通 用需求获取平台，以此作为业务建模元素的输入口，通过建立需求平台和零 码平台之间的映射关系，提出从需求获取平台自动映射录入信息到知识库的 构想，然后构建复用库，在后台建立自动映射系统来完成零码平台业务自动 建模。 第4 章：基于上述构想，详细介绍了零码平台业务自动建模系统的设计 与实现，主要介绍了复用库的设计，以及自动映射系统的设计与实现。 第5 章：通过对上述系统进行验证，给出验证结果，说明自动映射系统 功能的实现，并说明了下一步的主要工作。 领域工程是一种理念工程，它是面向构件的，其核心是：应用模式领域化， 问题抽象通用化，软件元素重用化，丌发过程工程化【1 5 】。 领域工程通常具有三个阶段：领域分析、领域设计和领域实现。 ( 1 ) 领域分析：识别和捕获某一领域中相似系统的相关信息，通过发现 其潜在规律和特性，然后对信息进行整理和组织，从而形成模型的一个过程。 其结果是获得领域模型，用来描述领域间系统的共同需求。 ( 2 ) 领域设计：根据领域分析获得的模型提出该领域应用系统的解决方 案，是从问题空间向软件解空间过渡的活动，该阶段主要是获取领域的体系 架构。 ( 3 ) 领域实现：依据领域分析模型和特定领域软件构架开发并组织可复 用信息，其主要包括特定领域软件构架、构架的详细设计和构件的实现。 2 2 业务建模与建模技术 业务建模就是对业务领域问题进行结构化的描述，这个描述将直接指导 最终生成的软件。这个软件描述企业管理和业务所涉及的对象和要素、以及 它们的属性、行为以及彼此关系。业务建模一般从资源、业务过程、业务目 标和业务规则4 个方面来描述业务模型中元素的关系。 1 面向对象建模技术 哈尔滨r 稗入学硕十学位论文 面向对象技术m 】的核心是在构造对象系统自，j ，首先要给出所有与要求解 问题有关的类，以及表示出它们所关联的属性特征、方法以及关系，还需要 表达类所表现的行为。面向对象的分析首先说明系统所用的场景用例的定义， 接着用类一责任一协作者建模技术将类与其属性、操作进行关联，并给出对 象间协作的初始视图；再进行对象划分以及创建类的层次。对于对象，可用 包进行封装，对象关系模型表明了对象j 日j 的关联关系，对象一行为模型则说 明了对象的行为以及整个系统的行为。 对于面向对象的形式化描述，u m l i 一7 1 建模语言是面向对象建模的标准语 言。u m l 建模采用的是图形化的形式来描述整个系统，它将系统构建用五类 不同的图形来描述，即用例图，用来表达用户与系统之间的关系；静态类， 用来描述系统中的实体，可用类图、对象图和包图进行描述；行为类用来描 述系统的动态行为，可用状态图与活动图来描述：交互类主要用来描述对象 之间的交互，可用时序图和协作图进行描述；实现类可用部署图进行描述。 通过上述形式化描述，一个系统的结构就可以构建出来了。 2 面向目标建模技术k a o s 方法 k a o s 8 ( k n o w l e d g ea c q u i s i t i o ni na u t o m a t e ds p e c i f i c a t i o n - - 自动规约的 获取知识) 方法是由比利时学者l a m s w e e r d e 等人提出的，它是一种需求工 程的方法体系。它覆盖了业务需求、系统需求、主体，以及为了满足需求的 相关行为的定义。k a o s 方法通过系统内部建立四个元模型来支持面向目标 建模的整个过程，并且每个模型都具有独立的语义，但是它们通过内部模型 的一致性规则进行关联。k a o s 元模型结构图2 1 如下： 二勿；o 一二垣1 z1 o 卜：| 一 f1 4 # ；：+ 、”、；。j 釜，鼍型 哈尔滨i i 程大学硕十学何论文 ( 1 ) k a o s 元模型【 】相关术语描述如下： 主体：活动对象，通过执行操作来达到业务目标。主体可以被看作是整 个软件系统的一部分，也可以是具体的业务操作者。 联系：一个对象的定义需要通过另一个对象来完成，这两个对象之间存 在某种关系即为联系。 综合系统：指软件系统以及它的运行环境。 冲突：就是指处于边界的目标之间发生碰撞，各目标可能就很难同时被 实现。 领域属性：是对象在某一特定软件环境中的一些描述性的语言。它可能 是一个领域内的变量或者一种假设。领域变量属性是指某一领域对象在每个 状态下都具有的属性，例如，一个物理定律，或者规则；而假设属性是指某 一领域对象被假设拥有的一个属性。 实体：是一种自治对象，它的定义不依靠其他的对象。 环境：与开发的软件进行交互的相关物理环境。 事件：瞬间对象，它仅存在于一种状态，通过主体触发操作来实现的。 期望：在某一特定环境中能将某个目标分配给一个主体。 正规模型：在孩模型中概念已经从数学上被形式化了。在k a o s 中，正 规模型是建立在语义正规模型之上的。只有部分或者整个语义正规模型能够 被形式化。k a o s 通过实时扩展来使用优先逻辑进行概念的形式化。 目标：通过主体的联系来捕获一些满足某一对象的规定性的主张。它规 定了一系列的行为，其中需求和期望都可以看成目标。 模型：从一个复杂系统中抽象出来的代表。一个对象模型通过不同类型 的概念来描述一个复杂的系统，主要有：对象，期望或者不期望的属性和行 为( 操作) 。 对象：对象的实例能够被清晰的定义，它还可能从一个状态演化到另一 状态。主体，事件，实体和联系都是对象。 障碍：障碍用来定义了一系列不被希望的行为，这些行为可能阻碍一些 目标的实现。 操作：通过对操作的输入和输出能够转化对象的特定状态，操作的执行 只要通过主体来体现。 r 哈尔滨t 程大学硕十学何论文 操作化：主要用来表述需求和操作之j 日j 的关联关系。当操作执行时( 可 能有内部约束) ，将需要需求。它还可以将期望属性( 目标) 和行为( 操作) 进行关联。 精化：一个目标决定着其他一些目标，那么将这些目标称为它的子目标。 每一个子目标都会影响这个目标精化的满意度。所有子目标的联系都必须是 满足父目标精化的一个充分条件。 需求：k a o s 中需求是指将软件系统的目标分配到某一具体主体上。 客体：客体是主体和需求之间的联系。如果要达到某一需求，主体就要 被分配相关的客体。 语义正规模型：它是概念在数学上没有被形式化的模型。在k a o s 中， 每一个概念在模型中能获得一个名字、类型，一个语言定义，属性的值以及 一个图形化的表示。 ( 2 ) k a o s 元模型描述 对象模型：通过域实体、关系和属性来说明一个对象模型，并且用域不 变式更深入地描述对象。 目标模型：用来规定系统需要响应的目标，它主要是通过a n d o r 精化 连接而进行相互关联。 主体模型：用于对复杂系统的主体的职责和界面进行描述，当把所有的 子目标都对应到单个的主体时，目标精化结束。主体其实也是一种对象，它 也许还具有特定域属性、关系或者不变式的特征。 操作模型：对主体提供的服务进行规定，它用来描述对象模型组件之上 的输入输出关系。 k a o s 语言分为两层，外层语义网络层声明一个概念，包括它的属性及 其与其它概念的连接；内层命题层形式化定义一个概念。k a o s 方法通过内 建以上四个元模型支持面向目标的规约建模全过程，这四个元模型各自拥有 单独的语义，并通过内部模型的一致性规则相互关联。k a o s 操作模型的形 式化语义，奠定了目标操作化的基础。该模型包含操作谓词和条件谓词，操 作谓词表达了单元状态转换，条件谓词表达了状态转换必需的条件；当条件 集合作为目标的模型满足完整性、一致性、最小性时，操作模型可以正确地 操作化一个目标【2 0 1 。 9 哈尔滨t 稗人学硕十学何论文 k a o s 建模方法对应了软件丌发中的全过程，能够使软件开发的每一个 阶段都进行平滑的过渡，它能高效、准确的完成业务应用。 3 自动建模技术 自动建卡莫【z l 】就是一种模型的自我生成技术，它是通过用专门的程序代码 将原本人工完成模型构建的工作改为自动化的一个过程。自动建模技术就其 应用的难易程度，可分为三种：复杂自动建模、较复杂自动建模和简单自动 建模。 复杂自动建模需要使用专门的建模工具，从而建立复杂的系统模型，其 应用难度比较大；较复杂自动建模也需要使用建模工具，一般用于中小型系 统的模型建立，应用范围比较广泛；简单自动建模就是通过对系统进行分析 与总结，抽象出系统模型，这个使用范围广而且实现也容易。 自动建模方法主要有两种，一种是基于变量的建模，一种是基于知识的 建模。基于变量的建模主要是通过系统的属性特征变量的信息来建立模型； 而基于知识的建模是通过知识库本身的自我学习得到知识来构建模型。自动 建模中，模型之间元素的联系是自动建模的重要思路。就是因为系统中的实 体间有着不可分割的关联，才能使系统成为一个完整的体系，而这些关联则 是模型能够自动构建的关键。 2 3 软件复用技术 2 3 1 软件复用的概念 软件复用是指根据已有软件的各种相关知识来构建新软件，这些知识可 以是领域知识，开发经验，设计经验，设计决定，体系结构，需求，设计， 编码，测试和文档【z z 】。它是多次运用“为了复用目的而设计的软件 的过程。 软件复用能够避免在软件开发中的重复性劳动，使应用系统的开发不再一切 “从零开始”，而是在已有工作的基础上，充分利用过去应用系统中的知识 和经验，然后重点开发应用系统特有的构成成分。 软件复用从本质上进行描述，它已不仅仅是一种软件开发的技术，这种 技术的目的是为了提高软件开发的效率，而是逐渐被认为是一种基于复用技 术的开发模式。开发人员在从事软件的开发时，并不仅仅满足于软件功能的 1 0 哈尔滨i ：程大学硕十学位论文 实现和开发效率的提高，还期望此软件开发过程中能够获得更多的可复用的 系统软件成分。在提取可复用的软件成分时，必须考虑三个基本问题，即首 先必须要有可复用的对象，其次是所复用的软件成分必须是有用的，最后复 用者应该知道怎样去使用该复用对象。 2 3 2 软件复用粒度的划分 软件复用粒度阱，是指可复用程度的大小，按照软件复用的粒度对可复用 的资源进行划分，可分为以下五类： 1 代码和设计拷贝 代码拷贝是指从现有系统中直接进行代码的复制，拷贝设计是指复制大 部分代码，忽略其内部实现细节，只复用总体设计方案。它的主要特点是使 用这种复用方式的人可能是该软件系统的设计者，或者是熟悉软件的开发人 员，他能快速定位代码中可重复利用的部分，通过做简单的修改，就能实现 系统的新需求。这种复用的优点是简单有效，缺点是可能不同的人员复用的 代码不同，而其复用是基于对该系统熟悉的基础上，所以开发者可能会受到 原来系统构建的影响，不能很好的适应新的需求，同时这类复用只能用于简 单应用系统。 2 源代码复用 源代码复用是说复用使用程序语言编写的构件。其主要特点是构件就是 用来复用的，它一般被存放于一个供系统共享的库中，并进行简单描述，用 户通过设定参数，将其变为特定的可供其使用的构件，然后进行调用。该复 用的主要特点是，通过将构件进行参数设置使其特定化，能够减轻手工操作， 它的可靠性高，但是由于构件库本身庞大，难以维护。 3 设计和软件体系结构复用 这是一种复用现有的软件体系结构或设计的方式。它的主要特点是对高 低层次的的软件体系结构或者设计都能复用。通常将复用的体系结构或者设 计方法保存在一个库中，但是这种库需要高效的查询性能，以便用户能通过 定义接口进行组装。设计和软件体系结构复用最主要的优势是，它只是进行 小范围的修改，并且其复用粒度大。而对于存储体系结构的库管理上的困难 是其最大隐患。 哈尔滨l ：程大学硕十学位论文 4 应用程序生成器 应用程序生成器即重复利用整个系统软件的构架，包含软件体系结构、 其中的重要子模块、算法或数据结构描述等。它的特征是：由高层次的领域 规则自动编译成一个能运行的应用程序，生成器从而依据输入的规约填充缺 少的细节部分。它一般只用于那些相对成熟的领域。这种复用的优势是有很 高的自动化能力：它能捕获某一领域的标准；并用黑盒方式得到结果即可执 行系统，但是构造专门的程序生成器有一定的难度。 5 特定领域下的软件构架体系 特定领域的软件构架体系复用是指对某一领域中现有的一个开放构架体 系及其组件的多次利用。它的特征是：要对某领域有深刻的了解方可对其进 行建模与仿真；领域模型、标准构架体系随着领域的发展而不断改进。标准 构架体系可用体系结构语言来说明，基于相关的领域的特定集合选择标准构 架体系和组件，并利用完善的定义接口进行组装。这样的好处是复用的程度 高，效率好，对能重用组件提供了一个丌发通用框架，但是它的前期开销大。 上述的软件复用层级是按照复用粒度从d , n 大进行描述的，复用粒度越 小，复用也越容易，复用粒度越大，抽象的难度也越大，但其复用效率也越 高。 2 4 零码平台介绍 2 4 1 零码平台简介 零码平台【2 4 l 是一个面向领域的柔性软件生产平台，它主要是处理面向电 子政务和电子商务为主体的过程类业务信息。它摆脱了繁重的代码编写工作， 通过提供可视化的图形界面和专用于软件开发的语言x ，来支持业务建模人 员进行软件开发，将原来由程序员通过代码来实现的功能，进行语义映射， 通过激活进行编译，将语言x 编译为数据库码y ，数据库码y 通过数据库表 中的数据以及表之间的联系，能够精确的表达x 的语义，而这些数据库表形 成了知识库。零码平台就是以知识库为支持，然后对存储在知识库中的业务 逻辑的定制信息( 即数据库码y ) 进行解析，最后生成应用程序。零码平台 用定制的开发模式取代了构件重组，这样既避免了构件库的管理，也能够快 1 2 哈尔滨1 ：稃大学硕十学付论文 速的生成软件产品，它实现了业务建模和软件开发的一体化。零码平台语言 映射规则如图2 2 所示： 1 囱：，圃，；甲l 臣盘 ；知识库 任圃i 图2 2 零码平台语言映射规则结构图 2 4 2 零码平台业务建模工作原理 零码平台由两部分组成，即零码平台开发版和零码平台运行版。零码平 台开发版，它是图形化的业务建模工具，对业务系统进行可视化的定制工作； 零码平台的运行版是支撑业务系统运行的运行环境。零码平台业务建模工作 原理如图2 3 所示： 业务建模人孑多己 ，9 ， 业务库 - 1 9 知识库 多莩件使用者 运行 图2 3 零码平台业务建模结构图 零码平台开发版用图形化的形式来表示业务系统软件构成成分，建模人 员只要在开发环境中选择代表不同软件成分的图形来表达业务逻辑，然后对 业务的逻辑进行规则定义。零码平台业务建模主要是对操作主体、操作客体、 业务流程和业务行为建模。对业务系统建模后，开发版会将按照业务逻辑关 系进行组合的图形符号翻译成某种中间符号的表示，然后将其存储到知识库 和业务库中；启动运行版后，运行版操作引擎再将这些中间符号解析成可运 行的软件代码，从而使业务系统能够正常运行，以供软件使用者使用。 哈尔滨l ：程人学硕+ 学位论文 运行版的运行由八大引擎支撑。其中调度引擎负责调度操作服务引擎以 便进行目标程序的运行；文档引擎主要执行文档数据操作；数服引擎主要进 行关系数据库的操作，如对数据的增删改查等；页面引擎则用来完成j s p 页 面中对各种元素的操作，如页面数据的设置，文本框长度的设定等，计算引 擎主要用于数学计算，如两个数的求和操作等，安全会话引擎主要用来完成 与外部服务的安全访问设置；工作流引擎主要用来完成业务流程的转化操作； 信息总线引擎主要负责各个引擎之间的连接，各个引擎之间的数据交换也需 要信息总线的支持。 零码平台开发版和运行版利用知识库和业务库进行连接。其中知识库中 存储了业务建模人员定制的业务逻辑和原子操作规则映射的描述信息，业务 库中主要存储了业务处理的对象，运行版利用各种操作引擎对知识库与业务 库中的信息进行解析，最后形成可视化的页面供用户使用。 2 5本章小结 本章介绍了课题研究的相关理论基础，主要涉及到领域与领域工程，介 绍了业务建模概念，以及面向对象与面向目标的建模方法，对软件复用的相 关技术也进行了介绍，最后介绍了零码平台以及其业务建模的工作原理。 它不跟任何软件实现平台关联，只是单纯从业务的角度来描述某一行业或者 领域的业务架构模式 2 6 1 。因此领域c i m 也称为业务模型。通常构建一个业务 模型需要经过如下几个执行步骤，首先进行抽象，即抽取出同一领域内事物 的共性，将问题抽象为通用化，获得领域知识，抽象的结果是提取领域特征； 根据抽象的结果对领域特征进一步精化，精化就是将问题还原到现实世界， 将问题细化，然后再抽象出共性，从而逐步提高抽象的层次，将其从最初粗 粒度的概念抽象逐步细化到代码编写的阶段；第三步就对领域内的边界系统 进行分析，定位它们的边界集成，然后将其抽象为通用的模型，再根据不同 系统的特殊需求进行特殊处理；通过以上三步，就可获得一个领域的业务模 型，为精确的表示该模型，应该对其特征进行形式化描述( 如领域内概念类 的划分，类之间的关联关系，规则定义等等) ；通过以上几步，可构建一个 领域模型。 就过程类业务来说，它的业务模型一般包括以下四种模型结构：资源模 型、组织结构模型，信息模型和业务过程模型1 2 7 1 。其元模型图如图3 1 所示。 ( 1 ) 资源模型 资源模型是一个通过定义过程类业务资源之间的逻辑关系和资源的具体 属性，从而描述资源结构的模型，它主要包括人力资源和机器，以及各种资 源之间的关系。 ( 2 ) 组织结构模型 组织是信息决策、任务执行和监督等重要活动的载体，通过建立组织结 构模型，可以反映业务操作的层次关系，反映执行者、受动者以及操作之间 的关联关系。 ( 3 ) 信息模型 哈尔滨t 程大学硕十学何论文 信息模型其实就是数据模型，它定义了业务系统中需要访问的数据，它 可能包括简单的基础数据，如整形、浮点型，也包括复杂的业务数据对象， 如表单等。信息模型一般使用表单，文件作为其载体。 ( 4 ) 过程模型 过程模型是过程类业务模型的核心【：s 】，它反映了业务的执行过程。过程 建模要求是要解决如何根据过程目标和系统的约束条件，将系统内的活动组 织为适当的过程。过程模型是一种描述业务流程的方法与技术，它通过定义 活动和活动之间的关系来描述业务过程或者工作流程。对流程的描述需要提 供对逻辑顺序结构，如顺序、分支、汇合、条件、循环、并行的描述。 图3 1 业务模型结构图 过程类业务建模就是在以业务过程模型为核心，通过对业务流程中所需 要的操作执行者，操作受动者以及所需要的信息资源来建立与其他模型的关 联关系，从而形成一个精确的业务模型，过程类业务内部模型之间的关联关 系如图3 2 所示。 1 6 图3 2 业务模型关系图 ( 1 ) 过程模型与组织结构模型的映射关