基于模型驱动架构的软件开发方法与实现技术研究

论文摘要

随着计算机科学技术的飞速发展,软件系统越来越复杂,软件开发方法也随之发展。软件开发的新技术、新方法不断涌现,这些新技术和新方法在给人们带来利益的同时,又要人们忍受前期投资失去价值的现实,并且新技术本身也在不断更新变化中,不能保证完全做到向后兼容。基于MDA的软件开发方法应运而生,它使用建模语言代替编程语言来进行软件开发,将软件系统的模型分离为平台无关模型和平台相关模型,通过模型映射规则将它们统一起来。但是由于目前的模型语言(如UML、MOF)没有精确的语义定义,所以其相关应用(如模型转换)无法得以精确的描述。本文提出了一种构造可执行元建模语言的方法。以OMG的MOF元模型为基础,对EMOF模型进行简单扩展形成抽象语法模型,采用平台无关的方式定义语义模型,并且给出了可执行元建模语言中的元核语言mKernel、元约束语言mOCL、元文法语言mBNF的具体构造与实现方法。同时将可执行元建模语言与MDA思想结合起来,提出了基于可执行元建模语言的领域建模方法。该方法通过把领域模型(元模型和模型)表示成可执行模型,可以在领域层次测试模型的正确性,而不用考虑平台相关的问题,因此领域模型永远不会因为技术的变化而过时,从而做到了可不断发展和可复用,同时解决了UML建模方法中建模阶段和编码阶段相互独立的问题,使得设计阶段和开发阶段融为一体,设计的过程就是开发的过程,并提供统一的元模型对元数据进行管理和操作。最后本文提供了一种基于可执行元建模语言的MDA的软件开发框架,该框架中的模型管理工具实现了模型的建立与转换的功能;可视化领域框架工具可以根据领域需求构建领域框架;采用构件组合技术将模型转换之后形成的构件与领域框架组合,生成具体应用程序。该框架可以根据需求及业务的变化快速开发出应用系统,能够解决或缓解目前软件开发者面临的复杂性、多样性和易变性等难题,提高软件生产效率。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.1.1 软件开发方法的发展
• 1.1.1.1 结构化开发方法
• 1.1.1.2 面向对象开发方法
• 1.1.1.3 模式
• 1.1.1.4 OO 时代后软件开发方法的发展
• 1.1.2 传统软件开发方法存在的问题
• 1.1.3 MDA 的出现和发展
• 1.1.3.1 MDA 的出现
• 1.1.3.2 MDA 的基本思想
• 1.1.3.3 MDA 的优点
• 1.1.4 论文研究的意义
• 1.2 本论文的工作
• 第二章 相关概念与研究工作
• 2.1 基本概念
• 2.1.1 模型
• 2.1.2 平台
• 2.1.3 平台无关模型
• 2.1.4 平台相关模型
• 2.1.5 模型转换
• 2.2 MDA 的软件开发周期
• 2.3 MDA 框架
• 2.4 已有的基于MDA 的研究
• 2.4.1 标准的研究
• 2.4.2 模型语义的研究
• 2.4.3 模型转换的研究
• 2.4.4 现有MDA 开发工具
• 2.5 现有问题及解决方案
• 2.6 小结
• 第三章 可执行元建模语言的理论基础
• 3.1 可执行元建模语言
• 3.2 抽象语法模型
• 3.3 具体语法
• 3.3.1 文本语法
• 3.3.2 文本语法到抽象语法
• 3.4 语义
• 3.4.1 翻译语义
• 3.4.2 操作语义
• 3.4.3 外延语义元建模
• 3.4.4 指称语义元建模
• 3.4.5 语义的使用原则
• 3.5 小结
• 第四章 可执行元建模语言设计与实现
• 4.1 xKL 元模型框架
• 4.2 xKL 实现架构
• 4.3 xKL 操作系统
• 4.4 xKL 虚拟机
• 4.5 元核语言mKernel
• 4.5.1 静态模型
• 4.5.1.1 抽象语法概念
• 4.5.1.2 抽象语义域模型
• 4.5.1.3 抽象语义
• 4.5.2 动态模型
• 4.5.2.1 表达式扩展
• 4.5.2.2 行为扩展
• 4.5.3 文本语法
• 4.6 元约束语言mOCL
• 4.6.1 表达式扩展
• 4.6.2 模式匹配
• 4.6.3 文本语法
• 4.7 元文法语言mBNF
• 4.7.1 抽象语法模型
• 4.7.2 文本语法
• 4.8 元语言扩展机制
• 4.8.1 准引用
• 4.8.2 语法糖
• 4.9 小结
• 第五章 基于MDA 的建模方法与模型映射
• 5.1 传统数据建模所面临的问题
• 5.2 基于模型驱动的领域建模思想
• 5.2.1 领域分析
• 5.2.2 领域建模语言
• 5.2.2.1 电信领域网络拓扑建模语言
• 5.2.2.2 为模型元素添加操作
• 5.2.2.3 为元模型添加可执行操作
• 5.2.2.3.1 模型合并
• 5.2.2.3.2 模型遍历
• 5.3 模型仿真和验证
• 5.4 模型映射
• 5.4.1 映射应用
• 5.4.2 映射种类
• 5.4.3 MMap
• 5.4.3.1 语法
• 5.4.3.2 语义
• 5.4.3.3 xKL 到Java 的映射
• 5.4.3.4 xKL 到数据库的映射
• 5.5 代码生成
• 5.6 小结
• 第六章 一种基于MDA 的软件开发框架
• 6.1 基本结构
• 6.2 模型管理工具
• 6.2.1 图语言
• 6.2.2 构建抽象语法
• 6.2.2.1 观察者模式
• 6.2.2.2 映射模式
• 6.2.3 从抽象语法构建图语法
• 6.2.4 网络拓扑语言的图语法
• 6.2.5 两阶段建模
• 6.2.6 模型映射
• 6.3 可视化领域框架工具
• 6.4 构件组合
• 6.5 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文工作的总结
• 7.2 创新之处
• 7.3 不足及研究展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract