基于MDA的软件建模技术研究

论文摘要

模型驱动架构(Model Driven Architecture, MDA)是对象管理组织(OMG)定义的软件开发方法,是一个可以从系统模型变换为实现代码的软件开发框架,模型在其中扮演了非常重要的角色。MDA核心思想就是将业务分析与业务实现分离,将软件开发者的关注点转移到业务领域和业务建模。本文以基于MDA的软件建模技术为主要研究内容,对MDA的基本原理、体系结构、软件生命周期、核心技术、模型转换的技术进行了深入的研究和探索。将需求建模和面向方面技术引入MDA软件开发框架,丰富了模型驱动架构。如何将软件需求详细精确地描述出来,是软件工程中一个非常重要的研究内容。目前,软件需求中存在着完整性、二义性、不一致性等问题,而现有的MDA框架中对需求描述的能力较为薄弱。为了解决以上问题,本文提出在MDA框架中使用形式化方法B描述软件需求从而建立软件需求模型。同时研究了需求模型与PIM之间的相互转换,给出了B方法和类图的ecore元模型描述,使用JJTree和ATL完成了转换的规则定义和实现,通过一个实例详细说明了转换的整个过程。横切关注点是指散布在多个单元模块的功能代码,传统的MDA建立的模型中也会存在横切关注点。引入面向方面的编程是解决传统过程中横切问题的重要方法之一。模型是MDA的核心,因此需要针对面向方面的特性建立通用的面向方面需求模型和PIM。本文提出形式化方法B的AOP扩充形式,在B方法环境中描述了面向方面编程的核心概念,建立了面向方面需求模型的规范。同时在遵循UML2.0标准的基础上,研究使用UML扩展机制建立面向方面PIM的模型规范。在面向方面的MDA中一个重要问题是如何从现有系统中发现横切关注点。本文给出了基于动态行为和模糊模式识别的Aspect挖掘方法,该方法引入Aspect获取运行时方法调用的信息,使程序具有了自动收集动态信息的能力,并利用模糊理论识别系统中的横切关注点。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究工作的背景和意义
• 1.2 研究工作的内容
• 1.3 论文的结构和主要内容
• 2 模型驱动架构
• 2.1 MDA 基本概念
• 2.1.1 模型和元模型
• 2.1.2 平台无关模型和平台相关模型
• 2.1.3 模型变换
• 2.2 MDA 的基本框架
• 2.3 MDA 软件生命周期
• 2.4 MDA 软件开发方法优势
• 2.5 本章小结
• 3 MDA 的核心技术
• 3.1 统一建模语言
• 3.2 源对象设施
• 3.3 XMI 元数据交换
• 3.4 公共仓库元模型
• 3.5 QVT 规范
• 3.6 本章小结
• 4 基于形式化方法的 MDA 需求建模
• 4.1 基本模型分类法
• 4.2 改进的MDA 过程
• 4.3 形式化方法
• 4.4 B 方法
• 4.5 使用B 方法描述需求
• 4.6 需求模型到PIM 的转换
• 4.6.1 对机器名的转换
• 4.6.2 将机器的状态转换为类的属性
• 4.6.3 将机器的操作转换为类的方法
• 4.7 PIM 到需求模型的转换
• 4.7.1 转换类名称
• 4.7.2 转换类属性
• 4.7.3 转换类操作
• 4.7.4 对关联的处理
• 4.7.5 对泛化的处理
• 4.8 本章小结
• 5 MDA 模型转换
• 5.1 模型转换的概念
• 5.2 模型转换的类型
• 5.2.1 模型到代码的转换
• 5.2.2 模型到模型的转换
• 5.3 主要的模型转换方法
• 5.3.1 直接转换方法
• 5.3.2 基于关系代数的模型转换
• 5.3.3 基于图形的转换方法
• 5.3.4 结构驱动的转换方法
• 5.4 混合模型转换方法
• 5.4.1 ATL 转换方法简介
• 5.4.2 OCL 方法简介
• 5.5 转换过程
• 5.5.1 JavaCC 与jjTREE
• 5.5.2 EMF 与ECORE
• 5.5.3 使用ATL 进行模型转换
• 5.5.4 转换实例
• 5.6 本章小结
• 6 MDA 在面向方面编程扩充
• 6.1 面向方面编程简介
• 6.2 AOP 的语言规范
• 6.3 B 语言对面向方面编程扩充
• 6.3.1 AOP 语言实现规范
• 6.3.2 B 语言的AOP 扩展
• 6.4 PIM 的AOP 扩充
• 6.4.1 构造型Pointcut
• 6.4.2 构造型 Advice
• 6.4.3 构造型Aspect
• 6.4.4 构造型CrossCuttingConcern
• 6.5 对横切关注点的挖掘
• 6.5.1 相关数学定理
• 6.5.2 挖掘方法
• 6.5.3 对上述方法的改进
• 6.5.4 挖掘示例
• 6.6 本章小结
• 7 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目