模型驅動架構下模型及模型轉換方法關鍵問題研究.pdf

1、模型驅動軟件開發(fā)(Model-Driven Software Development，MDSD)已經成為軟件工程領域的研究熱點和發(fā)現(xiàn)趨勢，其核心思想為將分析和設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的機會，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現(xiàn)技術無關、完整描述業(yè)務功能的平臺無關模型(Platform Independent Model，PIM)，然后通過特定的轉換規(guī)則

2、及輔助工具，將其轉換成具體實現(xiàn)技術相關的平臺相關模型(Platform Specific Model，PSM)，最后通過一系列轉換規(guī)則及輔助工具自動生成代碼。
　　 國內外多年的理論和應用實踐以及市場表明，軟件與模型驅動開發(fā)思想相結合是成功的。使用該方法可以加速軟件的開發(fā)進程，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，縮小溝通風險，大幅度減輕工作量，提高軟件代碼質量，同時讓系統(tǒng)設計人員更多的專注業(yè)務需求、業(yè)務建模。

3、
　　 MDA中需要解決的兩個關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行有效的轉換。本文以B/S模式企業(yè)管理信息系統(tǒng)的開發(fā)為應用背景，圍繞現(xiàn)有模型和模型轉換方法存在的不足展開研究。首先對UML進行簡化和擴展，提出了一種平臺無關的業(yè)務模型PIM-BM；針對目前的目標平臺下的軟件特征，提出了一種平臺相關的業(yè)務構件模型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換方法將

4、PIM-BM轉化為PSM-BC，最終生成為可用系統(tǒng)。最后研究并實現(xiàn)了模型驅動的快速開發(fā)平臺MDARapid，驗證了以上方法和技術的有效性。本文的主要研究內容和創(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，提出了一種基于擴展UML的業(yè)務模型PIM-BM，表示系統(tǒng)以業(yè)務實體為中心的系統(tǒng)復雜業(yè)務。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

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

6、，提出了一種平臺相關的業(yè)務構件模型PSM-BC。它包含目標平臺的特性信息，在模型的表示、擴展和實現(xiàn)時運行了許多目標平臺的特性，支持向多種不同目標框架下的模型轉換。PSM-BC定義了業(yè)務處理對象、業(yè)務對象以及業(yè)務展現(xiàn)對象，它提供了對視點的顯示支持，分層次去描述模型的功能特性。為了降低模型的復雜度，本文將PSM-BC的元模型進行分層設計。按照層次分為：業(yè)務處理層元模型、業(yè)務對象層元模型、業(yè)務展現(xiàn)層元模型。這些模型可以捕捉到應用系統(tǒng)全面的業(yè)務

7、特性。PSM-BC中的不同層次中的模型相對獨立，松散耦合，更加容易實現(xiàn)標準化工作。每層模型對應著最終系統(tǒng)實現(xiàn)的不同細粒度構件，具有復用性。
　　 (3)本文提出了一種模型演化的通用的模型管理方法，用于實現(xiàn)模型的版本控制，提出了基于內容倉庫的模型存儲方法，把模型元素和模型關聯(lián)作為內容倉庫的節(jié)點存儲，使用內容倉庫中的節(jié)點版本控制方法對模型進行管理。該方法將為其他學者研究軟件模型的版本控制提供一種新的思路，也是內容倉庫的一種新的應用方

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

9、作為PSM-BC到目標語言的模型轉換規(guī)則?；旌闲偷哪Ｐ娃D換方法，對模型驅動開發(fā)的理論研究有一定的推動和促進作用，豐富了模型驅動開發(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換。該方法是根據源模型增量不斷去修正目標模型思想的一種應用，它大大減少了參與再次模型轉換的模型數量，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，設計并實現(xiàn)了一個模型驅動的WEB應用快速開發(fā)平臺MDARapid，驗證了以上方法和技術的有效性。該平臺適用于各行業(yè)、不同規(guī)模的復雜的以數據為基礎的管理信息系統(tǒng)，支持業(yè)務數據維護(增刪改查)和其它復雜業(yè)務邏輯，對于大型應用尤其能體現(xiàn)其快速、規(guī)范、高效等特性。本論文中所有的實例均來自山東省自然科學基金項目信息管理系統(tǒng)(http：//www.sdnsf.gov.cn