MDA模型轉(zhuǎn)換的同步技術(shù)*

楊 磊，余金山

(華僑大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，福建 泉州 362011)

模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)(MDA)是繼CORBA、UML之后由OMG推出的重要的軟件開發(fā)方法學(xué)[1-3]。MDA對軟件開發(fā)、異構(gòu)平臺(tái)的集成、互操作以及對不斷涌現(xiàn)出的軟件新技術(shù)和新平臺(tái)的自洽性等方面都有著巨大的影響[1-2]。

MDA的核心問題是模型轉(zhuǎn)換。其基本方法是：先抽象出與實(shí)現(xiàn)技術(shù)無關(guān)，完整描述業(yè)務(wù)的平臺(tái)無關(guān)模型(PIM)，并針對不同的實(shí)現(xiàn)制定多個(gè)映射規(guī)則，再將平臺(tái)無關(guān)模型轉(zhuǎn)換成與具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用模型(PSM)。由于建模過程和用戶業(yè)務(wù)邏輯固有的變動(dòng)性，在模型轉(zhuǎn)換過程中必須保持源模型和目標(biāo)模型的同步，這對MDA的模型轉(zhuǎn)換的同步性研究具有重要意義。

本文提出一種創(chuàng)建中間轉(zhuǎn)換對象的方法，將模型轉(zhuǎn)換信息保存在中間對象中，使模型轉(zhuǎn)換具有正、反向可追溯性，以較好實(shí)現(xiàn)源模型和目標(biāo)模型轉(zhuǎn)換的同步。并從通用性和模型轉(zhuǎn)換的同步性的角度對MOF元模型和OCL進(jìn)行了改進(jìn)。

1 模型轉(zhuǎn)換同步性的中間轉(zhuǎn)換對象技術(shù)

模型轉(zhuǎn)換過程中，由于建模過程和用戶業(yè)務(wù)邏輯固有的變動(dòng)性，一項(xiàng)重要的實(shí)際工作是必須實(shí)現(xiàn)源模型和目標(biāo)模型之間的正向和反向的完全同步。通常的做法是為源模型和目標(biāo)模型中相應(yīng)元素之間的所有關(guān)系建立元素鏈接，并把鏈接信息添加到源模型或目標(biāo)模型中。這樣做不但破壞了模型的純潔性，而且當(dāng)源模型和目標(biāo)模型之間不是一對一時(shí)容易引起混亂。

方法(1)是在源模型中創(chuàng)建一系列標(biāo)記(tag)，這些標(biāo)記記錄了轉(zhuǎn)換的信息。圖1所示的轉(zhuǎn)換必須建立表1所示的兩個(gè)標(biāo)記。

圖1 用中間對象保存模型轉(zhuǎn)換信息（①、②為轉(zhuǎn)換實(shí)例，③、④為轉(zhuǎn)換對象信息）

表1 模型轉(zhuǎn)換的信息標(biāo)記

這些標(biāo)記是轉(zhuǎn)換信息，并不屬于源模型。把它們加入到源模型中不但破壞了源模型的純潔性，而且當(dāng)一個(gè)PIM要轉(zhuǎn)換成幾個(gè)PSM時(shí)，大量的標(biāo)記將給PIM帶來很多額外的負(fù)擔(dān)。

方法(2)把標(biāo)記信息保存在目標(biāo)模型中。NetBeans開發(fā)平臺(tái)就使用這種方法。但該方法的缺點(diǎn)與方法(1)類似，而且在執(zhí)行第一次轉(zhuǎn)換之前，因?yàn)槟繕?biāo)模型還沒有生成，所以只有在執(zhí)行過一次系統(tǒng)的默認(rèn)轉(zhuǎn)換之后，才能在生成的目標(biāo)模型中保存標(biāo)記信息。

而較好的解決方法是：(1)讓每條被執(zhí)行的轉(zhuǎn)換規(guī)則創(chuàng)建一個(gè)轉(zhuǎn)換實(shí)例，每個(gè)轉(zhuǎn)換實(shí)例包含一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換對象；(2)在每個(gè)轉(zhuǎn)換對象中存儲(chǔ)一條轉(zhuǎn)換信息，即源模型元素和目標(biāo)模型元素的鏈接信息；(3)建立一個(gè)中間對象模型，把轉(zhuǎn)換實(shí)例及轉(zhuǎn)換對象保存在這個(gè)模型中。如圖1所示，設(shè)要把源模型Customer轉(zhuǎn)換到SQL模型 C_CUSTOMER，attribute_to_attribute是負(fù)責(zé)把源模型中的String類型屬性轉(zhuǎn)換到SQL模型的VARCHAR類型屬性的轉(zhuǎn)換規(guī)則。則當(dāng)對Customer的description屬性應(yīng)用規(guī)則attribute_to_attribute時(shí)，生成轉(zhuǎn)換實(shí)例①，實(shí)例①包含一個(gè)轉(zhuǎn)換對象信息③，在信息③中保存轉(zhuǎn)換信息“Customer的 String類 型 的 description轉(zhuǎn) 換 成C_CUSTOMER的 VARCHAR(255)類型的 description”。 同理，對Customer的name屬性應(yīng)用這條轉(zhuǎn)換規(guī)則時(shí)，生成轉(zhuǎn)換實(shí)例②，②包含一個(gè)轉(zhuǎn)換對象信息④，而轉(zhuǎn)換對象信息④中保存了轉(zhuǎn)換信息 “Customer的String類型的name轉(zhuǎn)換成C_CUSTOMER的VARCHAR(255)類型的name”。并把轉(zhuǎn)換實(shí)例及轉(zhuǎn)換對象保存在另外的既不屬于源，也不屬于目標(biāo)的模型中。這樣不僅能保留完整清晰的轉(zhuǎn)換信息又不破壞源模型和目標(biāo)模型的純潔性。

為了實(shí)現(xiàn)以上方法，需要對MOF進(jìn)行擴(kuò)展，建立一個(gè)雙向圖結(jié)構(gòu)的元模型。如圖2所示，ModelElement是一個(gè)最通用的模型元素；一個(gè) Link引用兩個(gè)ModelElement，分別為源對象和目標(biāo)對象；一個(gè)Step包含一個(gè)或多個(gè)Link，則一個(gè)Step就可以保存一次模型轉(zhuǎn)換的追溯信息。如果考慮到支持一個(gè)鏈?zhǔn)降霓D(zhuǎn)換，那么整個(gè)的轉(zhuǎn)換過程相當(dāng)于有多個(gè)Step，因此，為了支持鏈?zhǔn)睫D(zhuǎn)換，用一個(gè)包含了Step的有序集合的Trace來實(shí)現(xiàn)。

在MOF元模型層次中增加兩個(gè)新的元素TransformationTraceClass和Relation，并定義兩個(gè)操作setRelation()和 getRelation()，用于讀寫 Relation的值，如圖3所示。

在源模型第一次發(fā)生模型轉(zhuǎn)換并需要保存相關(guān)信息時(shí)，調(diào)用TransformationTraceClass，并把本次轉(zhuǎn)換的相關(guān)信息用 setRelation()操作寫入到 Relation的一個(gè)元組，此后每進(jìn)行一個(gè)模型元素的轉(zhuǎn)換，就首先到Relation中查找有沒有相同模型轉(zhuǎn)換的元組。若有，則把目標(biāo)元素追加到該元組中；若沒有，則在Relation中再創(chuàng)建一個(gè)新的元組。即可實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)換的完全同步支持，同時(shí)可將轉(zhuǎn)換關(guān)系的信息和模型本身分隔開，實(shí)現(xiàn)了關(guān)注點(diǎn)的分離，保證了PIM和PSM的清晰性和單純性。

圖2 轉(zhuǎn)換信息元模型圖

圖3 TransformationTraceClass示意圖

2 支持模型轉(zhuǎn)換同步的OCL擴(kuò)展

在MDA中，用UML結(jié)合OCL已被認(rèn)為是開發(fā)符合MDA規(guī)范的 PIM的最佳方案[1，3]。研究指出：OCL對于模型轉(zhuǎn)換可以發(fā)揮重要的作用[3-4]。但是，如何把OCL應(yīng)用于模型轉(zhuǎn)換的實(shí)際工作卻做得較少。由于模型轉(zhuǎn)換的關(guān)系信息的復(fù)雜性，所以難以用現(xiàn)有OCL來表示。對于用中間轉(zhuǎn)換對象技術(shù)保留模型轉(zhuǎn)換的關(guān)系信息的OCL實(shí)現(xiàn)，對OCL進(jìn)行如下的擴(kuò)展：

將圖3看成是TransformationTraceClass的圖語法。TransformationTraceClass是以由Tuple組成的并以Relation作為其組成元素的。作為一個(gè)類，其創(chuàng)建操作必須由創(chuàng)建原語實(shí)現(xiàn)，具體格式為：

createElement (TransformationTraceClassName：TransformationTraceClass)

創(chuàng)建原語實(shí)際生成的是對TransformationTraceClass的引用，每個(gè)模型轉(zhuǎn)換中的源模型對應(yīng)生成一個(gè)TransformationTraceClass，它在第一次進(jìn)行模型元素轉(zhuǎn)換時(shí)被創(chuàng)建，且調(diào)用setRelation()操作保存轉(zhuǎn)換信息，調(diào)用getRelation()操作查詢轉(zhuǎn)換信息。下面是 setRelation()和getRe1ation()的語法。

setRelation(newValue，Relation.Tuple.sourceName)

setRelation操作類似普通類中對于屬性的set操作，但該原語的操作對象是Relation中的元組。其含義是：把轉(zhuǎn)換關(guān)系信息newValue寫入到以sourceName為source的元組中。

getRelation(Relation.Tuple.sourceName)

getRelation操作類似普通類中對于屬性的get操作，但其操作對象和返回值均是Relation中的元組。由于元組只是將一組值集合在一起的一種途徑，所以具體使用時(shí)元組必須被賦給一個(gè)變量。

此外，在模型轉(zhuǎn)換中，對任何模型元素的操作都定義其必須查詢相應(yīng)的TransformationTraceClass來確定與被修改元素的相關(guān)轉(zhuǎn)換信息，從而實(shí)現(xiàn)源模型和目標(biāo)模型的同步。

MDA堪稱是一種革命性的新方法。MDA的核心問題是模型轉(zhuǎn)換。本文給出一種能對模型轉(zhuǎn)換的向前和向后可追溯性的方法，較好地實(shí)現(xiàn)了源模型和目標(biāo)模型轉(zhuǎn)換的同步。由于OCL具有形式化且簡潔易懂等眾多顯著特征，因而用它來描述MDA中的模型具有突出的優(yōu)點(diǎn)。但OCL作為模型轉(zhuǎn)換語言必須進(jìn)行一定的擴(kuò)展[3-4]。本文所做的保存模型同步信息的擴(kuò)展僅是其中之一。

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