元建模技术研究进展

随着UML(unified modeling language)与MDA(model driven architecture)的兴起和流行,模型已经成为软件开发的核心制品,而模型重要性的提升使得建模语言以及定义建模语言的元模型逐渐成为软件开发中的一个核心要素.软件开发往往涉及多个领域,而不同的领域往往需要不同的建模语言及其建模工具.但是,手工地为不同的建模语言开发建模工具代价高昂.元建模技术是解决这个问题的方法之一,通过元建模,可以根据领域需要定制合适的元模型以定义领域建模语言,进而自动生成支持该建模语言的建模工具.大量的工程实践表明,与领域建模以及MDA相结合,元建模可以大幅度地提高软件开发效率,基于元建模的MDA比基于通用建模语言的MDA更具潜力.在最近的几年中,元建模及其相关技术发展迅猛,不但在技术上取得了长足的进步,而且在产业界也开始出现大规模的商业应用.总结了元建模的现有研究成果,分析和比较了现有元建模工具,探讨了元建模的可能发展方向.对元建模中存在的问题进行分析,并指出了可能的解决途径.     

基于MDA的设计模式建模与模型转换

MDA(model driven architecture)的一个重要意图是将模型作为软件开发的基本单元,以进一步提高软件开发的抽象层次.为此,MDA划分了3种抽象级的模型,并通过建立高抽象级的模型和向低抽象级模型及代码的转换来构造可运行的应用程序.在MDA的框架下,将设计模式作为一种独立的建模和转换单元能够在较高的抽象层次上充分支持复用并提高建模粒度,从而进一步发挥设计模式的优点,提高软件开发效率、降低生产成本.然而,要在MDA的框架下将设计模式作为完整的开发单元来使用,必须解决以模式为单元的建模及转换两个具体问题.针对单元化模式建模的问题,通过扩展MOF(meta object facility)的方式定义了模式单元元模型,并提供了基于此元模型的单元化建模支撑机制,以分离业务模型与模式模型的方式解决了该问题.针对单元化模式模型转换问题,在模式单元元模型的基础上定义了向EJB平台的转换规则.该转换规则使用QVT标准描述,支持单元化的模式模型转换,并具有良好的复用性.     

一种模型转换的编织框架

模型转换是MDA(model driven architecture)的核心技术之一,也是目前MDA研究的热点.目前,MDA范畴内存在多种模型转换方法和工具,它们之间的异构性造成了模型转换代码重用的困难,并使学习和使用模型转换方法的成本增加.受到模型编织技术的启发,提出了一种基于QVT(model query/view/transformation)规范的模型转换编织框架QMTW(QVT-based model transformation weaving framework)来解决以上缺点.展示了模型转换编织的概念、语义、元模型和语法,以及到目标语言的转换定义,并以一个具体实例说明了本框架的使用方法和优点.QMTW提高了模型转换的抽象层次,统一了多种模型转换语言,并支持OMG最新的模型转换规范,在一定程度上消除了模型转换技术的异构性,同时具有简单、规范、扩展性强3个优点.     

一种针对模型转换的图形化建模语言

模型转换是模型驱动开发的核心操作,它通常被实现成一种特殊的程序.模型转换可以实现不同模型、模型和代码,以及模型和各种结构化文档之间的转换.随着模型驱动方法的发展,模型转换正在被运用到越来越复杂的问题上,从而导致越来越庞大的规模和越来越复杂的程序结构.为了更好地控制转换开发过程中的复杂性,需要一种图形化的建模语言,支持对转换程序的分析和设计.提出一种针对模型转换程序的可视化建模语言VisTML(the visual transformation modeling language).它包含7种不同的视图,每个视图都包含一组建模概念.这些概念覆盖了整个转换程序开发过程中(从需求到部署运行)的所有主要阶段,支持开发人员在不同的抽象层次基于不同视角刻画模型转换.用VisTML对转换程序进行建模,有助于控制其复杂性,并促进开发人员的相互沟通与分工合作.最后介绍了VisTML的支持工具TModeler,并且通过3个案例论证VisTML的可行性与有效性.     

模型转换中特性保持的描述与验证

模型转换主要用于模型的演化、求精以及重构.模型转换需要遵循一定的约束规则以保持模型的某些特性.模型演化通常要求保持已有的接口;模型重构则必须保证重构前后的软件具有相同的外部行为特性.为了严格证明某个模型转换规则是否满足这些约束,特性保持约束必须形式化地加以描述.为了实现证明过程的自动化,需要总结通用的证明过程并给出实现算法.提出了一种基于图转换的特性保持约束描述机制,将模型演化与重构中的转换规则以及特性保持约束都描述为图转换规则.借助图转换的冲突检测机制,给出了严格证明转换规则是否满足特性保持约束的算法.     

支持服务协作的工作流元模型和建模语言

当前支持Web服务的建模语言存在着复杂度高、互操作困难和缺乏对服务协作关系的有效支持等不足。结合面向服务工作流的服务协作需求，通过扩展工作流管理联盟的相关理论，定义了面向服务工作流的过程定义元模型，并建立了其形式化模型。通过扩展XPDL定义了一种互操作性好、支持服务协作的面向服务工作流建模语言（SoXPDL）。     

嵌入式控制系统图形化元模型构建方法

研究了基于模型驱动的嵌入式控制系统开发方法,分析并归纳了嵌入式控制系统中的基本特征和体系结构,完成了该特定领域的关键元素辨识和提取,在此基础上采用可视化元建模技术构建了该领域内直观的图形化元模型体系,最后应用这种模型驱动的设计方法和技术实现了一个嵌入式语音控制系统的模型设计,得到了该系统的可视源模型。     

一种支持MDD的ICES-Modeling建模语言和建模工具

随着模型驱动体系结构的理论和技术的不断发展,模型已成为软件开发的核心元素。因此,支持模型驱动体系结构的建模语言和建模工具成为研究热点。本文提出一种支持模型驱动的软件开发的ICES-Modeling建模语言,该语言融合了现有的建模方法的一些思想,可以有效地描述领域内的概念,概念与概念之间的关系。还针对该建模语言,设计并开发了建模工具,该建模工具具有支持建模语言的定义,方便模型的理解,支持多角度建模等特点。     

一种可视化的知识管理建模语言

如何在浩瀚信息海洋中获取自己所需的知识,进而进行有效的管理并最终利用知识创造价值,是知识管理的重要目标。而如何构建良好的知识模型来存储和表达所需的知识,是知识创造价值过程的关键因素。该文正是针对这种需求,提出了可记录隐性知识的可视化知识建模语言(KnowledgeModelingLanguage,KML)。通过使用KML,人们可以将内在的知识记录转化为图形化的文档,从而得以展现知识的全貌,而知识的使用也变得更加直观和有效。     

AML:一种面向需求的多Agent建模语言

定义一种多Agent系统建模语言AML.该语言基于议会制的多Agent协同构架,融合多种先进方法,采用目标分解的方式从需求获取、系统分析到最后的系统设计,共涉及8种模型:用例模型、目标模型、组织模型、角色模型(任务模型)、交互模型、本体模型、Agent类模型(包括Agent结构模型)、系统配置模型.该语言还给出构造不同模型的工作流,以及不同模型之间相互关联的方式.为了和UML保持一致,AML采用与UML一致的符号系统,对于需要扩展的部分,制定专门的符号来表示.为了验证AML的可行性,在开发一个AML的支撑环境AML-Tools的同时,使用该语言描述一个实例--智能仓库系统的设计和实现.     

基于SPEM的CMM软件过程元模型

软件企业在实施CMM(capability maturity modelfor software)的过程中面临最主要的障碍是如何将CMM 软件过程模型转换成可实施的、体现组织过程特征的CMM实施过程模型.可以利用模型驱动架构MDA来支持CMM模型转换,其首要问题是建立CMM软件过程元模型.通过分析CMM软件过程,给出了面向CMM的软件过程工程元模型SPEM的扩展策略,提出了一个基于SPEM的CMM软件过程元模型一-SPM-CMM.该元模型既支持CMM软件过程的抽象语法和规则语义,也支持利用UML CASE工具操作CMM软件过程模型.     

一种基于MDA的容错软件开发工具框架设计

针对软件的高容错性、可靠性等要求，该文给出一种基于模型驱动体系结构开发技术的软件开发工具的框架结构，阐述了如何在工具中扩展对容错软件开发的支持。使用该工具可减少软件容错性描述的困难，提高软件开发的效率。     

元模型驱动的企业建模

企业建模对于企业实施先进制造战略具有重要意义。文章在研究分析了多种企业建模方法的基础上,应用元模型和模型驱动等概念和方法,提出模型驱动的企业建模方法。以元—元模型为基础,采用UML中的标识符进行企业建模。     

基于SWRL元模型的本体公理建模方法

针对传统SWRL元模型难以表达规则前件中OWL类实例的问题,提出改进的元模型,采用逻辑运算符连接并区分规则的UML模型中不同的OWL属性和OWL类的实例。为规则设计了基于UML profile的建模机制。通过引入horn短句集、描述逻辑等知识表示方式,论证了用描述逻辑对部分基于UML建模的规则形式化的可行性,并给出基于描述逻辑对其形式化的方法。     

An Open Visualization Framework for Metamodel-Based Modeling Languages

In the paper, we propose an automated, SVG-based visualization framework for modeling languages defined by metamodeling techniques. Our framework combines XML standards with existing graph transformation and graph drawing technologies in order to provide an open, tool-independent architecture.