基于XUML的XML模式设计方法

论文摘要

可扩展的标记语言(XML)已成为Internet/Intranet上最重要的数据表示和交换标准,在语义网、电子商务、内容管理、Web服务等诸多领域有着十分广泛的应用。XML模式是XML应用的基础,同传统数据库一样,不合理的XML模式设计也会导致数据冗余和各种操作异常。随着XML的广泛应用和XML文档数量的剧增,研究XML模式的设计方法具有重要的理论和实际意义。目前,关于XML模式设计的研究还比较分散,大多集中在逻辑模式的层面。概念建模是现代软件开发方法的重要内容,适合XML特点的概念模型及相应的建模方法,是一个值得深入研究的重要课题。XML及其模式设计涉及到多个不同方面,一些概念容易出现混淆,为此提出了一个“4维建模框架”。该框架提供统一的上下文,以便全面地讨论文档和数据库、各种相关模型(式)、它们之间的关系、以及建模过程与方法。当前的XML概念模型存在一定的局限性,主要问题是缺乏对“包含”语义和多级范围等方面的支持。XUML是一种新的XML概念模型,它基于UML标准。XUML保持了足够的抽象,重点描述领域中的概念和概念之间的联系,以及相关的语义约束,而与具体XML模式语言无关。XUML加强了对“包含”等语义的建模能力,主要体现在“组件”和“部件”、“广义聚集”联系、“组件内关联”、相关的约束等新的模型构件中。XML设计中涉及到3个主要方面,即元素之间的纵向嵌套、横向的内部关联以及类型的重用;若设计者一次性统一考虑各个方面,容易陷入细节,抓不住设计的重点。基于XUML的概念建模方法,其核心是“3维2面”建模框架:“3维”是从3个不同的角度分别建模,“2面”指分离结构设计和类型重用。通过抽象和隔离,最后综合各种观点,可形成高质量的概念模型。XML规范化理论是近来的一个研究热点,但已有的研究成果十分复杂,难以被一般设计者掌握。关系数据库设计方法的发展历史表明,将规范化理论的基本原理提前用到概念设计中,比在逻辑层更实用。受此启发,将XML(逻辑)范式的特点在XUML概念模型中表示,定义了几种XUML范式,并研究了基于XUML模型的规范化方法。这些研究进一步丰富了XUML模型。XUML方法的应用离不开工具的支持,为此,提出了一个支持XUML模型的集成化开发环境的框架;通过扩展已有的UML建模工具,初步实现了对XUML模型的支持;研究并实现了XUML模型到XML schema的自动转换。“模型驱动的架构(MDA)”是新一代的软件开发架构和开发范型。研究表明,以概念模型XUML为基础,将概念建模作为XML设计的重点,借助工具来实现模型之间的转换,是有效的XML模式设计方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 XML 概述
• 1.2 XML 模式设计
• 1.3 XML 设计的相关研究
• 1.4 本文的主要工作及贡献
• 1.5 论文组织
• 2 模型驱动的XML 模式设计方法
• 2.1 模型驱动的架构
• 2.2 XML 模型与数据库模型的综合性视图
• 2.3 基于XUML 的XML 设计方法
• 2.4 本章小结
• 3 XML 概念模型XUML
• 3.1 XUML 模型概述
• 3.2 广义聚集联系
• 3.3 组件，路径与范围
• 3.4 组件内关联
• 3.5 XUML 结构化类
• 3.6 XUML 约束
• 3.7 本章小结
• 4 基于XUML 的XML 概念设计
• 4.1 XUML 文档概念设计过程
• 4.2 “3 维2 面”设计方法
• 4.3 聚集设计
• 4.4 文档概念设计的其它方面
• 4.5 XML 数据库概念设计
• 4.6 本章小结
• 5 基于XUML 的XML 规范化
• 5.1 XML 中的数据冗余与操作异常
• 5.2 XML 函数依赖与XML 范式
• 5.3 XUML 规范化
• 5.4 避免“模式无法实例化”
• 5.5 消除连接陷阱
• 5.6 保持XML 特色
• 5.7 本章小结
• 6 XUML 集成化开发环境
• 6.1 开发环境的框架
• 6.2 XUML 的实现
• 6.3 从XUML 生成XML 模式
• 7 结语
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 XUML 到XML SCHEMA 的主要映射规则
• 附录2 一个生成的XML SCHEMA 文档
• 附录3 攻读博士论文期间发表的学术论文
• 附录4 攻读博士论文期间参加的主要科研项目