（计算机应用技术专业论文）模型驱动系统中模型转换技术的研究.pdf

， 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 ed e g r e eo f m e n g ( c o l l e g et e a c h e r s ) r e s e a r c ho ft h em o d e lt r a n s f o r m a t i o n t e c h n o l o g yi nm d a c a n d i d a t e ：z h a o p i n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gw a ns o n g a c a d e m i cd e g r e e a p p l i e df o r ：m a s t e ro fe n g i n e e r i n g s p e c i a l i t y ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n t e c h n o l o g y d a t eo fs u b m i s s i o n ：j a n u a r y , 2 0 1 0 d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ：m a r c h ，2 0 1 0 u n i v e r s i t y ：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 乞 产 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，是在导师的指导下，由 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在 文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 山 作者( 签字) ：灸辫 日期： 劲，9 年方月明 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( 陆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) ： 勃岳 日期：2 o l o 年岁月d - 日 导师( 签字) ：孝辨 山f 。年弓月r 门 一二 产 哈尔滨1 ：稃大学硕十学何论文 摘要 2 0 0 1 年，o m g ( 国际对象管理组织煨出了m d n 模型驱动构架) 。m d a 的关 键之处就是软件开发过程是由对软件系统的建模行为驱动的。m d a 的目标是把 业务和应用逻辑与底层的平台技术分离。目前虽然构建平台模型方面业内己经建 立了相关标准，并提出了很多转换方法和提案，却没有形成统一的标准，因此， 只能说模型间的相互转换技术尚处在探索阶段，还需进一步研究和讨论。所以本 文将以m d a 整体框架为起点，对m d a 中的模型转换技术进行深入研究。 首先，全面的介绍m d a 的相关理论及技术，深入的阐述o m g 定义的m d a 的四个核心标准：u m l ，m o f ，c w m ，x m i 。然后对现阶段p i m 到p s m 模 型转换的各种方法进行讨论，包括它们的优点和不足。 其次，对u m l 标准的子标准对象约束语言( o c l ) 进行详细介绍，包括o c l 元模型与其在m d a 中的主要用途等。由于o c l 不但可以用于模型约束、查询， 还可以用于定义模型转换规则和定义建模语言等，所以本文将结合o c l 的特性 分析其在m d a 框架中的应用，然后提出一种基于u m l 和o c l 的模型转换方法。 然后，重点阐述基于u m l 和o c l 的模型转换方法。包括定义转换原理和 转换规则，利用元模型和对象约束语言分别去定义具体转换规则，以及给出相应 的完整的模型转换框架，并给予详细说明。 最后，通过一个高校排课系统对研究成果进行应用和验证。详细介绍了系统 需求分析和总体设计，并基于w e b 的三层模式给出了此种方法从p i m 到p s m 模 型转换的具体过程，说明了基于u m l 和o c l 的模型转换方法的可行性。 关键词：模型驱动体系；平台无关模型；平台相关模型；模型转换 一 三 产 哈尔滨t 程大学硕+ 学何论文 a b s t r a c t i n2 0 0 1 ，o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tc r o u p ) p m p o s e dm d a ( m o d e ld r i v e n a r c h i t e c t u r e ) t h ek e yt om d a i st h a tt h ep r o c e s sf o rs o f t w a r ed e v e l o p m e n ti sd r i v e n b yt h em o d e l i n gb e h a v i o ro fs o f t w a r es y s t e m t h eg o a lo fm d a i st os e p a r a t eb u s i n e s s a n dl o g i ca p p l i c a t i o nw i t hr o c k - b o t t o mp l a t f o r mt e c h n o l o g y a l t h o u g ht h ef i e l do f p l a t f o r mm o d e l i n gc o n s t r u c t i o nh a se s t a b l i s h e dt h er e l e v a n ts t 争n o a r d sa n dp u tf o r w a r d m a n yc o n v e r s i o nm e t h o d sa n db i l l sa tp r e s e n t , i td o e s n tf o r mau n i f i e ds t a n d a r d t h e r e f o r e ，w ec 锄s a yo n l yt h a tt h em u t u a lc o n v e r s i o nt e c h n o l o g yb e t w e e nm o d e l si s s t i l la tt h es t a g eo fe x p l o r a t i o na n di ts t i l ln p 地a ：i sf u r t h e rr e s e a r c ha n dd i s c u s s i o n s ot h e t h e s i si ss t a r t e dw i t hm d aw h o l ef l a m e w o l k , a n di t d e e p l ys t u d i e st h em o d e l i n g t r a n s f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi nm d a f i r s t , t h et h e s i si n t r o d u c e st h er e l a t e dt h e o r ya n dt e c h n o l o g yo fm d a i nd e t a i la n d i te x p o u n d st h ef o u rc o r es t a n d a r d so fm d aw h i c hi sd e f i n i t eb yo m gt h a ti s ，u m l , c w m ，x m i , m o et h e ni td i s c u s s e st h ev a r i o u sm e t h o d so fm o d e u i i gt r a n s f o r m a t i o n f r o mp i mt op s ma tp r e s e n t , i n c l u d i n gt l l e i ra d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s s e c o n d , i ti n t r o d u c e st h es u b - s t a n d a r do fu m l - o b j e c tc o n s t r a i n tl a n g u a g e ( o c l ) ， i nd e t a i l ，i n c l u d i n gt h em e t a - m o d e lo fo c la n di t sm a i nu s ei nm d a b o c a u s co c l n o to n l yc a ni x ：u s e dt ot h em o d e lc o n s t r a i n ta n dq u e r yb u tt od e f i n ec o n v e r s i o nr u l e s a n dm o d e l i l l gl a n g u a g e ，t h et h e s i sw i l la n a l y z et h ea p p l i c a t i o no fc h a r a c t e r i s t i c so f o c lw h i c hi si nm d a f i a m e w o r k , t h e ni tp u t sf o r w a r dam o d e lt r a n s f o r m a t i o nm e t h o d t l l a ti sb a s e do nu m l a n do c l t h i r d , t h et h e s i si l l u s t r a t e st h em o d e lt r a n s f o r m a t i o nm e t h o d sb a s e do nu m la n d t h eo c lf r o mt h ed e f i n i t i o no fc o n v e r s i o np r i n c i p l ea n dc o n v e r s i o nm l e s ，i tu s e st h e m o d e la n dt h eo b j e c tc o n s t r a i n tl a n g u a g et od e f i n es p e c i f i cc o n v e r s i o nm l e s ，g i v e st h e c o r r e s p o n d i n gf u l lm o d e lt r a n s f o r m a t i o n , a n dg i v e sd e t a i l e dd e s c r i p t i o n k 毽t t h et h e s i sa p p l i e sa n dv e r i f i e st h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t sb yac o l l e g e c o u r s e s - a r r a n g e m e n ts y s t e m i ti n t r o d u c e st h es y s t e md e m a n da n a l y s i sa n dt h eo v e r a l l 一 哈尔滨t 稃大学硕十学位论文 - _ _ i i _ _ _ _ _ _ i _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ i _ _ _ i i i i i i i i i i i i i i i ； d e s i g ni nd e t a i l ，a n db a s e do nt h et h r e e - l a y e rm o d e lo nt h ew e b ，i tg i v e st h es p e c i f i c p r o c e s so fm o d e lt r a n s f o r m a t i o nf r o mp i mt op s m ，a n di l l u s t r a t e st h ef e a s i b i l i t yo ft h e m o d e lt r a n s f o r m a t i o nm e t h o db a s e do nu m la n dt h e0 c l k e y w o r d s ：m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ：p l a t f o r mi n d e p e n d e n c em o d e l ：p l a t f o r m 哈尔滨t 稗大学硕+ 学位论文 目录 第1 章绪论1 1 1 课题研究背景与意义1 1 2 国内外研究现状1 1 3 本文主要研究内容3 1 4 论文结构组织3 第2 章m d a 与模型转换5 2 1m d a j e 玉苤5 2 1 1m d a 开发过程6 2 1 2m d a 的核心标准7 2 2 模型”1 2 2 3 模型转换概述1 3 2 4p i m 到p s m 模型转换的主要方法1 4 2 4 1 手动转换方法1 4 2 4 2 基于元模型的转换方法”1 5 2 4 3 结构驱动的模型转换方法1 5 2 4 4 基于x s l t 的模型转换方法1 6 2 4 5 基于模式的模型转换方法”1 7 2 4 6 混合的模型转换方法1 7 2 5 本章小结”1 7 第3 章基于o c l 的模型转换1 8 3 1o c l 简介1 8 3 2o c l 元模型1 9 3 3o c l 在m d a 中的应用2 0 3 3 1o c l 用于模型约束2 0 3 3 2o c l 用于定义建模语言2 1 3 3 3o c l 用于定义模型转换规则2 2 哈尔滨t 稃人学硕十学位论文 3 3 4o c l 用于模型查询2 2 3 4 基于o c l 的模型转换2 4 3 4 1 基本的o c l 实现模型转换的方法2 4 3 4 2 扩展的o c l 实现模型转换的方法2 5 3 5 本章小结2 6 第4 章基于u m l 与o c l 的模型转换方法研究2 7 4 1u m l 建模过程简介2 7 4 2 基于u m l 的图形模型转换2 7 4 2 1 基于u m l 的图形转换定义2 7 4 2 2 转换的策略2 8 4 3 转换规则”二2 8 4 3 1 转换规则的定义2 8 4 3 2 基于u m l 的图形模型转换规则2 9 4 3 3 元模型表示的转换规则”3 0 4 3 4 转换规则的o c l 定义3 3 4 4 基于u m l 与o c l 的模型转换框架3 5 4 5 本章小结3 6 第5 章应用实例高校排课系统3 7 5 1 系统分析3 7 5 2 建立p i m 类模型3 9 5 3 模型变换路线3 9 5 4 从p i m 到p s m 的转换4 0 5 4 1 从p i m 到s q lp s m 的转换”4 1 5 4 2 从p i m 到e i b 组件p s m 的转换4 3 5 4 3 从p i m 到w e b 组件p s m 的转换4 5 5 5 本章小结4 7 结论z 1 8 参考文献5 0 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研究成果5 3 致谢”5 4 个人简历。5 5 哈尔滨丁程大学硕十学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究背景与意义 伴随计算机应用的普及，计算机与计算机软件已经渗透到国防、国民经济、 日常生活的每一个领域。回顾这五十几年的发展历程，不难发现这样的事实，那 就是计算机软件技术的发展速度是惊人的，从以机器为中心到以应用为中心，再 到以企业为中心，计算机在越来越多地帮助着人类。同时，随着人类生活的不断 进步，人们对计算机所能实现的自动化程度的期望也越来越高，使得每一个软件 系统变得日渐庞杂，为此要满足人们的种种要求，既需要计算机硬件的不断完善 更需要计算机软件工程的继续改革与更新。 为了实现业务逻辑的分析设计与实现技术之间的低藕合关系，对象管理组织 ( o b j e c t m a n a g e m e n t g r o u p ，o m g ) 提出了模型驱动架构这种新的软件开发方法， 为软件开发提出了一个新的方向，并逐步成为软件工程技术的研究热点和发展趋 势。m d a 通过应用模型和模型转换技术，提升了抽象层次，以此来应对软件开 发的复杂性。由此，模型转换作为m d a 中的一项关键技术，成为研究人员所关 注的焦点，现已被提出一些典型的转换方法，如基于x s l t 的模型转换，基于模 式的模型转换等，但是在这些方法中大都侧重于不同抽象层次间模型转换具体实 现技术的研究，而在映射关系的定义原则，以及转换的可行性和正确性验证等方 面，仍缺乏理论基础的支撑，因此，可以说m d a 研究的理论仍不完善也很难达 到预期的实现。鉴于此，继续研究模型转换技术为m d a 的发展提供一点自己的 想法就是本论文的最终目的。 本文将借鉴已有的软件体系结构和软件形式化等方面的研究成果，在对模型 转换过程和方法进行深入研究的基础上，提出了一种基于u m l 和o c l 的模型 转换方法。 1 2 国内外研究现状 m d a 是一个把业务逻辑自动转换到可执行组件的标准软件开发方法，它最 哈尔滨t 程大学硕十学佗论文 早是由o m g 提出的。o m g 是一个非赢利性组织，不属于任何厂商，其主旨是 要统一不同的商业产品和标准之间的数据交换及相互操作，从而改善各厂商的软 件产品之间不兼容的情况，提出m d a 就是要实现从企业化模型到最终代码的自 动化生成i l j 。 其实早在1 9 8 9 年，o m g 已经为解决企业间的应用集成问题作出努力，并制 定了跨平台的应用集成和互操作性标准一c o r b a ，c o r b a 技术可以在异构硬 件平台、异构操作系统和异构编程语言间交互顺利，为人们提供了一个中间件技 术平台。除此之外，n e t 和j 2 e e 也提供了类似的服务，但是这些还是不能完全 解决企业间跨平台计算的要求。因此，2 0 0 1 年初，o m g 首先提出了m d a 的概 念，并定义了相关建模语言( 如u m l 等) 用于创建模型，开始了人们探索m d a 的艰难之路。 经过这些年研究人员的不懈努力，现在已经取得了一定的成绩，也出现了成 功运用m d a 架构的事例，如针对政府医疗方案进行管理的g c b r ( g o v e r n m e n t c o m u t e r - - - b a s e dp a t i e n tr e c o r dp r o j e c t ) ，这个系统就是运用m d a 构架开发进行 研制的。同时还有一些公司还推出了开发m d a 系统的工具集，如c o m p u w a r e 公司推出的o p t i m a l ，i n t e r a c t i v eo b j e c t s 公司推出的a r c s t y l e r ，以及开放源代码 的a n d r o sm d a 等都已经在一些项目中得到了广泛的应用，并且取得了显著的效 梨2 j 。如今的o m g 网站上已经列出了上百种支持m d a 的开发工具，可以说具 备m d a 特征的开发工具的发展是非常迅速的，但是从p i m 模型到p s m 模型转 换方法的标准化却迟迟不能完成。因此m m ，b o r l a n d 和其他大型制造商仍都保 持谨慎的态度，尽管他们在开发工具中会提供m d a 职能的某一部分，但仍然没 有完全符合o m g 的m d a 标准定义。即便如此，m m 公司却在r a t i o n a l 中合理 增加了m d a 的功能外( 在x d e ，r o s e 等工具中都提供了m d a 功能) ，还在其 开发源代码项目e c l i s e 的宣传中也提出了一个创新的m d a 代码生成系统项目 e m f ( e c l i s e m o d e l i n g f r a m e w o r k ) ，由此可见i b m 对m d a 非常重视。b o r l a n d 公 司声称，他们也在时刻关注相关的m d a 运用技术，并且准备在t o g e t h e r 中增加 基于m d a 模型的自动生成功制引。 虽然国外在m d a 方面的研究已经有近十年的历程，但是国内真正开始了解 m d a 还是近些年的事情，相关研究及运用更是起步较晚。虽然如此，在国内也 看到了对m d a 极大的关注，比如m d a c h i n a 作为一个关注与研究m d a 的专 2 哈尔滨l ：稃大学硕十学何论文 业网站逐渐壮大，吸引了越来越多的m d a 关注人事。除此之外，在很多关于计 算机技术的论坛中也纷纷建立起m d a 专区。并且国内的许多公司及大学也正在 研究m d a 技术，如作为国内e r p 软件开发领袖企业的金蝶软件就宣称成功地将 m d a 的思想应用到其d o s 系统中，而隶属于武汉大学的软件工程实验室也在研 究m d a 的模型间的互相转换，并提出了一些先进性的想法。但是，我们要面对 一个现实。那就是，m d a 仍然处在发展初期，需要完善及明确的内容还有许多， 如m d a 模型中从p i m 到p s m 的转换方法还有待于标准化，c w m 元模型比较 难以在p i m 中实现，m o f 和u m l 发展不协调，以及m d a 模型中的诸多细节 没有明确定义等，这些都将在一定程度上影响m d a 的快速发展。 综上所述，代表软件工程领域发展趋势的m d a 模型驱动系统正处于快速发 展阶段，尽管现在在一些重要的环节问题还存在分歧，甚至有一些问题无法解决， 但它将在未来慢慢成熟。 1 3 本文主要研究内容 为了更好的完善m d a ，早日实现模型转换的标准化，本文也将针对模型转 换进行研究。主要研究内容包括： ( 1 ) m d a 的相关理论和技术。具体包括m d a 的四个核心支撑标准，m d a 的开发过程和整体技术框架等，为下面的研究提供了理论基础。 ( 2 ) 模型转换的相关概念及原理。尤其对现阶段p i m 到p s m 模型转换的各 种方法进行讨论，指出它们的优点和不足。 ( 3 ) o c l 与u m l ，及其二者在m d a 中起到的作用。 ( 4 ) 提出一种基于u m l 与o c l 的模型转换方法。然后从转换原理、转换 规则，到转换规则的制定及模型转换框架几个方面，对这种方法进行具体阐述。 最后通过一个高校排课系统更进一步展示此种转换方法。 1 4 论文结构组织 第1 章介绍了课题的研究背景与意义，国内外研究现状等情况。然后概要 介绍了本论文所要研究的主要内容和文章的组织结构。 第2 章对m d a 的相关知识与模型转换进行简要的介绍，概述了现有的模 3 哈尔滨一：稗大学硕+ 学何论文 型转换方法。 第3 章研究0 c l 在m d a 中的应用，为下一章的u m l 与0 c l 的联合应 用，打下理论基础。 第4 章提出一种基于u m l 与o c l 的模型转换方法，具体介绍此种方法的 转换原理、转换规则以及模型转换整体框架。 第5 章通过一个高校排课系统展示m d a 的开发过程，同时对本文提出的 转换方法进行应用与验证。 最后结论给出本论文的总结及下一步需完善的工作。 4 哈尔滨t 稃火学硕十学何论文 2 1m d a 概述 第2 章m d a 与模型转换 m d a ( m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ) - 一模型驱动体系架构，是2 0 0 1 年7 月对象管 理组织o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 发布的一个软件开发框架。m d a 以模型 为主要研究对象，并由软件系统的建模行为驱动整个开发过程。o m g 的构想是 将目前的开发行为提升到更高的抽象层次分析模型级，然后把针对特定计算 平台的编码工作交给机器来自动完成，实现业务逻辑与实现技术的分离，使二者 相对独立变化，其中模型的价值也将在包容已有技术的条件下被最大化 4 1 。 m d a 对应用集成中间件技术和产品形成有力的影响。一方面，各类中间件 技术在m d a 平台独立的思想的指引下重新融合在一起，同时在集成的企业信息 架构中，都找到了属于自己的位置：一方面，业务构件的抽象性让企业业务模型 能够独立于中间件技术而存在，大大丰富了构件的层次性，从而为企业信息资产 的积累提供了巨大的机会；此外，在m d a 应用开发的完整生命周期理念的指引 下，基于中间件的应用开发平台将与运行平台完美地结合在起，为新的构件协 同框架带来显著优势，如提高生产效率、增加软件的可移植性和可维护性等。 基于m d a 的开发重点是解决应用程序的功能和行为问题，而不是实现时将 采取什么具体技术的问题。m d a 以模型为基础，并将模型通过业务逻辑和实现 细节的不同作了具体区分。m d a 的开发过程可简单概括为：先建立与平台无关 的模型( p i m ) 和一些针对具体平台的映射，然后按照转换规则自动生成一个与 特定的平台技术相关的模型系统( p s m ) ；最后通过建立一些针对于具体实现语 言的映射，将p s m 自动生成代码，从而实现最终系统。由于p i m 与平台无关， 因此，当有新技术( 如x m l s o a p ) 出现时，我们没有必要再重复系统的建模 过程，只需要重新定义有关新技术的映射，再配合适当的转换工具，就可以实现 新的模型转换。也就是说，在m d a 的开发过程中，我们对系统的功能和行为建 模只有一次，并只有一次。于是，m d a 为解决许多不相容的平台和中间件技术 在系统集成和互操作性中存在的各种各样缺陷提供了一种新的想法，这是其他架 5 哈尔滨j 稗大学硕+ 学位论文 构所不能达到的1 5 j o 2 1 1m d a 开发过程 m d a 开发过程和传统开发过程一样，要经过概念化和需求收集、分析和功 能描述、设计、编码、测试、部署这些过程，重要的是不同开发过程后获得的开 发产品大不一样。 m d a 开发周期 传统开发周期 图2 1m d a 开发周期和传统开发周期比较 由图2 1 可见，二者主要区别在于p i m 和p s m ，通常一个系统跨越几种技术， 所以一个p i m 通常对应几个p s m ，如图2 2 所示。由于p s m 和代码在一个抽象层次 上，所以从p s m 到代码的转换相对来说要容易实现一些。因此m d a 开发过程中 的最重要的一步是将p i m 转换到p s m ，这也是m d a 中最难的一步。 m d a 创新和实现的关键是把p 订到p s m 与p s m 到代码的模型转换完全自动 化，由转换工具来执行模型转换，但现有的工具还不能达成这一意愿，如今要达 到百分之百的成功转换p 到p s m ，还必须经过开发人员的手动帮助完成关键模 型与代码的生成，也就是从p i m 到p s m 的转换仍有待完善。尽管如此，现有的工 具也可以做到从p i m 生成一个可运行的应用程序，并提供创建、改变系统中对象 属性等基本功能，让开发者在开发过程中能够收到p i m 的立即反馈，以便可以及 时动态的创建最终的基本原型。 6 哈尔滨t 稗大学硕十学位论文 il 职厥i 刊1 髂1 n g b m 供型卜，l 此m 脚伞 _ i 应 刊s q lp s m 模型b s o l d d l 用p 蹦 一 商模 e i b 胳m 模型馨 j a v a 源代码 飞 j 业 v ，型 逻 刊n e t 黔m 模型b l 阱一 辑 o k 酬模型馨 相应代码 j ， 2 1 2m d a 的核心标准 图2 2m 叫旺作机理 o m g 的m d a 的结构如图2 3 所示，在这个结构刚7 l 中，你可以清楚的看到 m d a 的核心( 也就是在图的中心位置) 是各种o m g 标准( m o f ，u m l ，和c w m ) 图2 3o m g 的m d a 结构图 以及其他支持m d a 的标准的结合关系。m d a 就是依靠这些标准来支持它的开 7 哈尔滨t 稃火学硕十学位论文 发过程，下面具体介绍这些标准，及他们在m d a 中的作用。 2 1 2 1u m l u m l ( u i l i 丘e dm 0 d e 1 1 9l a n g u a g e 卜统一建模语言，是一种建模语言，是 第一代用来为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化和编制文档的方法。是 一种标准的表示，而不是一种方法( 或方法学) i8 】。 软件的一大难题是项目参与者之间的交流，通常包括在该领域的专家、软件 设计和开发人员与客户等之间的交流问题。而u m l 雨j 用表示方法的标准化，为 各类开发人员在不同过程中提供了一个统一的描述方法，在极大程度上促进了人 们相互之间的理解。 u m l 作为面向对象建模语言，它语义丰富，包含类、对象、职责、关联、 接口、活动、u c a 、包、顺序、协作和状态等有关建模的概念；并且还有一 系列图形化设计工具的支持。在传统的u m l 中，使用用例图、类图、对象图、 时序图、状态图、活动图、组件图、协作图和配置图共九种图来描述表示系统， 用基于u m l 的精确元模型为u m l 的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致 和通用的定义性说明，消除了不同表达方法所造成的影响，使开发者能在语义上 取得了一致，但由于这些图是从不同的视角对系统行为特征的描述，而且表示零 散、语法简单，所以根本不能使静态结构和动态行为紧密结合，更谈不到保证模 型到代码的完全转换。 为了让u 嗽备可执行性，u m l 2 0 在传统u m l 的基础上进行了加强与完 善，使其可以作为p i m 的建模语言。u m l 2 0 其实就是传统u 1 诅与u m l a s ( u m l a c t i o ns e m a n t i c s ，u m 珩为语义) 的动态行为组合，它为对象约束语言( o b j e c t c o n s t r a i nl a n g u a g e ，o c l ) 作出了更为精确和完整的定义，又给出了o c l 的元模 型，并将o c t , 的功能和数学语义在一定程度上进行了提升。另外，在u m _ 2 0 中 还引入包合并( m e r g em e c h a n i s m ) 机制，这并不是重新去定义新的、独立的包，而 是通过和包导入机制( i m p o r tm e c h a n i s m ) 将模型元素联系起来，维护了被合并包 和合并包之间的依赖关系。同时实现了设计关联的复杂化，提高了基本构件的重 用性。在u m i 2 0 中包合并符号用 代替t 。 总之，m d a 的开发人员可以很容易地使用u m l 对目标系统建模和分析模型， 8 哈尔滨t 程大学硕+ 学位论文 这样开发人员面临的不再是代码而是模型，使得系统更容易理解。同时u m l 还 让系统在编码之前完成了评估，这样不但有利于在需求与设计上的错误在编码之 前就被发现并及时得到纠正，还能成功的降低了软件成本。 2 1 2 2m o f m o f ( m e t ao b j e c tf a c i l i t 办一元对象设施，是通用的、抽象的，用于定义 元模型的语言，被称为定义元元模型( m e t a m e t a m o d e l ) 或者定义元模型的模型。 m o f 是面向对象的，它定义了基本的元素、语法、元模型的结构，是比u m l 抽 象层次更高的建模语掣8 l 。 m o f 具备描述各种不同元模型的能力，即便i 沮也可以用m o f 定义元模型， 并且in 小，元模型的核心子集与m o f 模型的核心子集在建模理念上大致相同，使 得m o f 描述的元模型也可以采用u m l 的语法机制，导致m o f 的建模结构和u m l 的建模结构毫无差异。 在m o f 中的核心元建模结构中，用于定义和构建元模型的核心概念有类 ( c l a s s e s ) 、包( p a c k a g e s ) 、聚合( a g g r e g a t i o n ) 、关联( a s s o c i a t i o n ) 、引用( r e f e r e n c e ) 、 数据类型( d a t at y p e s ) 等。m o f 构架包含四个层次。这四个层次依次被命名为m 0 ， m 1 ，m 2 ，m 3 如图2 a t 9 j 所示。 图2 4m o f 的元层次 在m o f 模型抽象的四层中，上一层都是下一层的抽象，下一层都是上一层的 9 哈尔滨丁稃大学硕十学位论文 实例( 当然这并不是绝对，有时可以根据需要增加一些层) ，表2 1 给出层次问的 大致描述。其中，m 0 层是要被建模的对象；m 1 层是模型，比如u l v l l 模型；m 2 层是元模型，比如，u m l 规范在的抽象语法模型；m 3 层是元元模型，表达m 2 层元模型的建模语言的规范，m 3 层的元模型是反射式定义的因式不需要更高的 层次，所以也是m o f 的最顶层。 表2 1m o f 元体系的层次结构 层次实体描述 实例 m 3 元元模型m o f 是元语言定义语言的模型m o f 类，m o 瞩性，m o f ：关联等 m 2 元模型由m o f 的实例组成i 咖类，l 属性，i 咖关联等 m 1 模型 用户模型，由m 2 的实例组成t e a c h e r 类，s t u d e n t 类等 m 0 实例对象和数据赵老师，张明等 c w m ( c o m m o nw a r e h o u s em e t a m o d e l 卜公共数据仓库元模型，提供了一 种数据格式变换的手段。通过使用c w m 可以在任意的模型之间实现两种数据模 型的转换，如将数据实体从关系数据库转换为) 洲l 格式等。在m o f 的框架下， c w m 让通用的数据模型变换引擎成为可能嗍。 c w m 的目的是在分布式异质异构环境下，为数据仓库平台、数据仓库工具 和数据仓库存储建立一个商务智能元数据的交互机制，最大化的重用对象模型 o b j e c tm o d e l ( u m l 的子集) ，尽可能的共享通用的模型构建。最典型的是，c w m 重用依赖对象模型来描述面向对象的数据资源：另外，其它类型的数据资源的 主要m e t a m o d e l 元素，在对象模型中都有相同的模型元素与之相对应。 c n c m 包含一系列的子元模型，通过它们可以描述建立数据仓库和商业智能 的通用的数据仓库元数据。子元模型主要包括：数据资源( d a t ar e s o u r c e s ) 、数据 分析( d a t aa n a l y s i s ) 和数据仓库管理( w a r e h o u s em a n a g e m e n t ) 。其中数据资源包括各 个元模型，描述了面向对象数据、关系数据库、记录、多维和小等数据；数 据分析包括描述d a t at r a n s f o r m a t i o n s 、o l a p ( 在线分析数据) 、数据挖掘 ( d a t a m i n i n g ) 、信息展示及商业术语等的元模型；数据仓库管理包括数据仓库管理 过程以及数据仓库操作结果的元模型 9 1 。 1 0 哈尔滨t 程大学硕十学何论文 c w m 还提供了一整套标准化的元模型，可以使得企业的数据采集跨越数据 库的范围，甚至做得更好。c w m 把重点放在了数据的建模上，而不同于u m l 把 重点放在应用程序的建模上。就像u m l p r o f f l e 疵数据的部分，制定m e i a 对应数 据库的纲要，而不是在应用程序部分。 由于c w m 本身就是完全独立于任何具体实现的元模型，而且还在不断地吸 收一些新的技术，所以，接下来不但支持c w m 的工具可以了解到它的每一个元 数据实例，还将使采用c w m 的元数据交换过程变得更加简单、有效。 2 1 2 4 舢 x m i ( x m lm e t a d a t ai n t e r c h a n g c 卜沮元数据交换，是o m g 为支持u m l 的x m l 串行化而制定的一套m 标签，旨在支持基于m o f 标准的儿文档交 换。直接支持i 小模型转换和作为o m g 技术标准是方式的优点所在。但是 通常x m i 文档非常庞大，一个较小的lh 沮模型对应的x m i 文档通常长达上百行。 而且不同工具间的x m i 文档并无统一的x m l s c h e m a 。比如：r a t i o n a lr o s e 导出的 x m i 文档通常不能在g e n t l e w a r e u m l 和后续的p o s e i d o n 中使用 8 1 。 x m i 的执行规范，主要包括x m ld t d s ( d o c u m e n t t y e d e f i n i t i o n s ) 和m ，文 档的产生规则。前者负责为准备使用) a i 进行编码的元数据文件产生相应的x m l d t d 文件，有利于通用的x m l t 具对x m i 文档进行有效性检测；后者负责为元 数据到纯m 坟档提供编码规则、重新构造生成元数据以及把m 文档进行反编 码等。 由于o m g 用m o f 作为元数据表示技术，因j h 2 x m i 规范也自然地把重点放到 m o f 元数据的交换上。事实上，x m i 是m o f 元数据和m ，文档之间的平行映射， 也是m o f 元模型和x m ld t d 之间的平行映射。虽糊i 是一个元数据传输的新 方法但x m i 是一种数据交换格式而不是c o r b a 接口，所以我们没必要使用 c o r 日i a 来干扰我们的转化过程，因为任何一个有传输a s c i i 能力的机制都可以圆 满地完成这种转化工作。 因此，广义上来讲，x m i 就是一种独立于