CN101477462A - 一种用于动态改变系统行为的模型驱动软件开发方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于动态改变系统行为的模型驱动软件开发方法，该方法动态改变系统行为的模型驱动软件开发方法改变了传统的开发方式，实现模型的直接运行，设计人员只需使用元数据系统将业务对象模型进行描述，即可得到业务对象的运行系统，而不再需要程序员的编码，从而改变原来由程序员编写代码的方式，取而代之的是各行业的业务专家直接通过图形界面的方式编辑定制业务规则以及相关的逻辑，并且能在不间断业务的情况下，使新的功能自动生效。

Description

一种用于动态改变系统行为的模型驱动软件开发方法

技术领域

本发明是一种新型的软件开发方法，将需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试等开发过程浓缩成可视化建模和部分后台业务编码，简化了设计、编码和测试工作，能实现流水作业，快速定制应用系统，并采用导入、导出功能增强系统的复用性，灵活的应对需求变更，提升系统快速应变能力。

背景技术

代码机技术是根据数据模型自动生成SQL(Structured Query Language)结构化查询语言、Java(面向对象的程序设计语言)、Jsp(JavaServer Pages)、配置文件，基本上可以生成70％代码。不过代码机也有存在一定的缺点，它生成的程序还是需要一个发布、部署、调试的过程，而且代码机很难做到逆向工程，如果生成的代码做了修改，而业务对象的结构又有变化还是需要大量的编码。

剑桥Forrester研究中心基于对389家IT组织的调查结果发布了两份应用发展报告，题目名为：“模型驱动比MDA更有用”和“基于模式开发的吸引”。报告结果对模型驱动架构MDA并不正面，而看好基于模式的开发(pattern-baseddevelopment)和模型驱动的开发(model-driven development)。

“模型驱动比MDA更有用”报告中指出：众多IT组织都对OMG的MDA很感兴趣，但在实践中他们往往选择更实际可行的方法，例如模型驱动的开发(model-driven development)。MDA是OMG指定的平台无关的模型应用方式，但是，调查报告显示，目前采用这一方式的人还太少。根据OMG的定义，MDA中会创建平台无关的模型来文档化业务功能和应用的行为，并和具体实现的技术平台代码相分离。相反，模型驱动的开发MDD中降低了MDA那种严格的要求，并为模型驱动的转换提供更多的实用价值；报告中指出，用户需要的是较低层次但更加实用的开发支持。

报告指出，尽管MDA的工具厂商们吹得天花乱坠，MDA产品除了转换或简单的代码生成之外，其它的开发支持寥寥无几，而且因为MDA太通用所以其生成的代码也几乎不可用。而模式则封装了“最佳实践”的支持，基于模式的开发使用模式来解决一些公共的设计问题、技术实施并解决垂直领域的一些特定问题。

基于这些现状，从注重实效的角度考虑，我们把元数据系统做为模型驱动的开发平台，综合采用了”模型驱动”和长期开发积累的”最佳实践模式”，在提供快速开发的同时也提供了开放的接口，使得开发人员通过围绕特定的设计模式设计和编码、可以按照觉得合适的方式对模型的业务逻辑进行扩展，而不再约束于基于一个抽象模型简单地生成代码。因此可以说元数据系统是一种非常有弹性的MDA应用方案。

发明内容

本发明的目的是由传统的开发方式晋升为基于平台的模型编程，降低开发门槛。通过直接运行模型，取代传统的程序发布、部署、调试繁琐的工作过程，设计人员只需使用元数据系统将业务对象模型进行描述，即可得到业务对象的运行系统。

本发明的模型驱动软件开发的方法，开发步骤为：

1)设计人员通过UML建模工具分析、设计得到业务对象的模型；

2)使用元数据系统的元模型进行描述、转换，得到以元数据系统的元模型描述的业务对象；

3)再通过MDA元数据引擎进行模型解析，得到在J2EE企业应用框架之上的业务对象的运行系统。

元数据系统的元模型分为两层：对象层和展现层，参考类型是在这两层之间传递信息的桥梁，通过参考类型，对象层告诉展现层显示业务信息和定义扩展的业务逻辑；其中；

1)对象层

包括如下几个元模型组件：

对象：定义对象名称，描述对象的信息、对象到数据库表的映像关系和设置扩展的业务逻辑检查；

对象属性：描述对象各个属性的信息及各属性到数据库表列的映像关系；对象属性是系统中最重要的元对象，业务对象的运行逻辑基本都是由对象属性描述的，包括属性的参考类型、主外键关联、业务逻辑的检查、属性有效值的过滤逻辑及扩展业务处理逻辑的定义；

参考类型：参考类型包含了对象属性要传递给展现层的信息，它由两部分组成：引用数据类型和引用资料值；

引用数据类型是体现属性的业务逻辑的重要标识，针对不同的参考类型都会有特定的业务逻辑进行相关的处理；引用数据类型是属于系统内置的，提供的引用数据类型越多，系统所能实现的逻辑功能也就越多；

MDA系统将引用数据类型划分为原生数据类型、枚举类型和关联表类型三种不同的引用数据类型，其中原生数据类型，包括字符串、整型、日期，只需指定引用数据类型，它的属性值和类型信息保证展现层对它的正确处理；而后两种类型则需要进一步提供附加的信息，也就是相应的引用数据值，引用数据值可以看作是外键参考值，包括枚举值、基础业务对象，引用数据值是根据业务模型的需要动态添加的，引用数据值需要与引用数据类型配合使用：

枚举类型的属性定义对应的引用值就是定义它的具体枚举值，MDA系统称之为参考明细；

关联表类型的属性定义对应的引用值就是定义该属性关联的外表属性；

按钮类型的属性定义对应的引用值就是该按钮本身，它是一种特殊的引用数据类型，通过为按钮定义相应的处理过程，将特殊的业务逻辑集成到MDA系统中来；

2)业务逻辑：MDA系统只能产生业务对象来维护逻辑，而特殊的业务逻辑目前的模型是无法定义出来的，而设计人员可以通过自定义按钮的处理过程把特定的业务逻辑与MDA产生的业务对象运行系统有机地结合起来，使系统真正可用；

3)展现层

窗口：展现层的窗口，是操作业务对象的入口，是对应展现层的一个菜单，负责对象的维护，包括对象的增、删、改、查，在一个窗口内定义维护多个有关联的业务对象；

Tab：是窗口的组成部分，每个Tab只能维护一个业务对象，但并不需要包含此业务对象的所有属性，一个窗口内的多个Tab同一个对象的不同属性，或各自维护不同的业务对象，但是必须有一个是主业务对象的主Tab，其它是从属对象，主Tab和从属Tab之间是1∶n的关系，Tab与HTML页面Tab并不是1对1的关系，一个HTML页面Tab只展现一个Tab或根据用户的设置展现多个Tab，典型的应用是将订单基本信息和订单明细放在同一个HTML页面Tab中；

域：是Tab的组成部分，域是对业务对象属性的具体展现，它根据对应的对象属性的引用数据类型和引用资料值，包括参考明细和关联表的通用帮助，在增加、修改、查询不同页面中展现属性，并生成必须的校验脚本来保证数据的合法性，允许用户自定制域在Tab中出现的顺序和位置；

自定义按钮：是主Tab的组成部分，自定义按钮把特定的业务逻辑集成到元数据系统中，允许用户自定义按钮出现的页面和顺序。

元数据系统提供窗口模型同步，就是将窗口对应的元模型定义的对象、窗口与运行系统进行同步，从而实时反映模型定义的变化。在进行模型同步时提供模型检查，代替传统软件开发的调试模式。此外，还提供单独的“模型诊断”，对模型的描述配置检查是否合理，并给予友好提示，帮助用户重新修改模型描述。

元数据引擎进行模型解析，得到在J2EE企业应用框架之上的业务对象的运行系统。通过直接运行模型，取代传统的程序发布、部署、调试繁琐的工作过程，设计人员只需使用元数据系统将业务对象模型进行描述，即可得到业务对象的运行系统。

自定义按钮把特定的业务逻辑集成到元数据系统中，通过通过定义按钮的处理过程包括：服务、SQL语句、存储过程、URL和JSP路径把特定的业务逻辑与MDA产生的业务对象运行系统有机地结合。

通过运用在基本模型Tab上设置的拦截器扩展业务逻辑；

MDA生成的维护程序带有增加、修改和删除操作对维护对象进行更新，用户在MDA的这些操作之前或之后通过设置拦截器实现自定义的操作，包括在删除之前做一些特定的检查；根据不同的业务需求，将拦截器分为以下几类；

1)按照拦截顺序不同：有前拦截和后拦截；其中，前拦截是在操作之前添加的拦截动作，而后拦截是在操作之后添加的动作；

2)根据拦截对象不同：有数据型拦截和事务型拦截，数据型拦截是对HttpServletRequest或者MDA数据对象所包含的设置默认值、设置导向页面的数据进行操作，MDA系统对这些操作不支持事务，而事务型拦截是对数据库或者缓存需要保证事务的拦截操作。

通过在基本模型Window中设置页面模板位置灵活定义页面展现，使得同一个软件系统，不用窗口采用不同的页面展现模板，实现用户复杂个性化界面，并通过运用基本模型Window中设置的javascript函数及javascript文件，实现界面的动态展现。

元数据系统引擎将模型中的Http会话变量、Http请求变量、模型中的对象属性变量，java变量和计算表达式解析成真实的数据值，关于订单的业务模型，其中的“创建人”必须为当前登陆用户，此时通过在基本模型“创建人”默认值中使用Http会话变量，实现所要求的业务需求。

元数据系统引擎运用对象模型中设置的“访问“级别结合安全管理系统，进行数据权限的过滤，在系统运行过程中，元数据系统引擎根据对象模型中设置的“数据源”上进行数据库操作。

元数据系统提供WEB下的两种模型管理方式：

1)版本基线管理

在使用了MDA系统后，应用系统是由JAVA程序代码和MDA模型共同组成，MDA模型内容的变化直接影响到软件应用的功能，在发布程序时需要把MDA模型一起发布；

2)版本管理

根据业务的发展需要，模型适时进行调整，通过模型版本恢复以前特定时候的模型。

本发明的有益效果是动态改变系统行为的模型驱动软件开发方法改变了传统的开发方式，实现模型的直接运行，设计人员只需使用元数据系统将业务对象模型进行描述，即可得到业务对象的运行系统，而不再需要程序员的编码。从而改变原来由程序员编写代码的方式，取而代之的是各行业的业务专家直接通过图形界面的方式编辑定制业务规则以及相关的逻辑，并且能在不间断业务的情况下，使新的功能自动生效。

附图说明

图1是对象层的结构示意图：

图2是元数据系统架构图；

图3是展现层的结构示意图：

图4是元数据系统在软件系统中开发的作用示意图；

图5是编码工作量对比表图。

具体实施方式

结合说明书附图对本发明的方法作以下详细的说明；

本发明的模型驱动软件开发的方法，包括元数据建模、业务应用模式的模型驱动表达、利用元数据描述生成运行系统、利用元数据进行组件之间的协作几个部分；

其中，元数据建模是基于J2EE企业应用框架之上开发的，使用元数据开发一个业务系统的基本过程如下：

1)首先设计人员通过UML建模工具分析、设计得到业务对象的模型；

2)然后使用元数据系统的元模型进行描述、转换，得到以元数据系统的元模型描述的业务对象；

3)最后再通过MDA元数据引擎进行解析，得到在J2EE企业应用框架之上的业务对象的运行系统。

元数据系统是基于J2EE企业应用框架开发、运行的，目前元数据系统所具有的功能模块包括：

●可运行的设计模型

通过对象模型管理和展现层模型的定义，不需要写一行程序就可以实现业务对象的维护功能。

支持遗留系统，系统提供了一个从数据库表生成对象的功能，可以方便的把以前开发的C/S系统快速地转为J2EE平台的应用。

●对象模型管理：

详尽描述设计人员通过UML或其他建模工具建立的对象模型，包括对象的属性信息、各属性的业务类型、逻辑与规则的检查、外键关联、编号生成等信息，包括是否必需、是否只读、默认值逻辑等等。

可以定义1..1、1..n的对象关系模型。

完成对象和数据库之间的映射，可以将对象映射到某个数据库表，属性映射到数据库表的某个字段。

●展现层模型定义：

以窗口方式管理界面模型，一个基本的窗口包括了对象的查询列表页面、增加页面、修改页面和明细页面，可以完成对象的基本维护。

可以为一个对象模型定义多个窗口即多种前台展现样式，每个窗口可以维护多个有关联的对象，每个对象都可以在不同的Tab(元数据系统中Tab对象)上展现。

实现布局管理，包括Tab的布局和对象属性的布局。可以定义一个窗口内的多个Tab如何排列，一个Tab内的多个属性如何展现，比如是否显示、显示顺序，还可以实现网格布局，即可以定义哪些属性在一行显示。

●运行模型的同步

将元模型描述的业务对象与运行系统的模型进行同步，实时反映对业务对象模型的修改。

●个性化的界面组织

自定义菜单显示名称、表单、按钮等的显示名称。

可扩展的页面模板，用户可以运用自己的页面模板，实现页面展现的个性化展现。

用户可以定义自己的javascript函数，javascript文件，使界面模型更加灵活。

●对象之间关联关系维护

关系注册。

删除时的逻辑检查，是否级联删除可自由定义。

●系统的灵活扩展

通过定义按钮的处理过程如：服务、SQL语句、存储过程和URL把特

定的业务逻辑与MDA产生的业务对象运行系统有机地结合。

通过拦截器以面向方面的思想实现业务逻辑的扩展。

●模型支持变量和表达式

在模型中可以方便使用HttpSession(Http会话)变量、HttpServletRequest(Http请求)变量、模型中的对象属性变量，java变量和计算表达式。

●模型复用和灵活部署

通过模型的导入导出功能实现模型复用和灵活部署

●模型版本管理

根据业务的发展需要，模型可能会适时进行调整。通过模型版本，可以恢复以前特定时候的模型

●与安全管理系统无缝结合

可以方便结合安全管理系统，使用安全管理系统的功能权限和数据权限以及组织结构权限。

●与工作流无缝结合

可以方便结合工作流引擎，调用流程，为流程提供各种灵活的表单。

通过以上功能的实现，针对一些简单的业务内容，将不需要程序员进行编码，直接由最终用户根据自己的实际需求，在可视化的界面上定制就可以实现相应的软件功能。而对于特定的业务逻辑则可以通过扩展接口进行挂接，从而实现真正的模型驱动开发。

实施例

严格来说我们开发的元数据系统应该是MDD，它所实现的功能是MDA中的PSM部分，并且集成了常用的业务应用模式，从软件工程的角度看它的作用如“图二”。

从对软件开发的作用来看，元数据主要是减轻了编码的工作量，具体的对比可见图5编码工作量对比表图：

从图5的对比来看，我们可以发现在软件开发中应用元数据之后可以消除软件蓝领(后台业务编码还是需要高级程序员的，不属于软件蓝领)，而且通过使用元数据系统的这种模型驱动的开发，我们所做的详细设计模型可以与运行系统保持100％的一致性，除了能大量减轻编码工作量，对于测试和实施都能带来很大的好处。

Claims (10)

1.一种用于动态改变系统行为的模型驱动软件开发方法，其特征在于，开发步骤为：

1)设计人员通过UML建模工具分析、设计得到业务对象的模型；

2)使用元数据系统的元模型进行描述、转换，得到以元数据系统的元模型描述的业务对象；

3)再通过MDA元数据引擎进行模型解析，得到在J2EE企业应用框架之上的业务对象的运行系统。

2、根据利要求1所述的方法，其特征在于，元数据系统的元模型分为两层：对象层和展现层，参考类型是在这两层之间传递信息的桥梁，通过参考类型，对象层告诉展现层显示业务信息和定义扩展的业务逻辑；其中；

1)对象层

包括如下几个元模型组件：

对象：定义对象名称，描述对象的信息、对象到数据库表的映像关系和设置扩展的业务逻辑检查；

对象属性：描述对象各个属性的信息及各属性到数据库表列的映像关系；对象属性是系统中最重要的元对象，业务对象的运行逻辑基本都是由对象属性描述的，包括属性的参考类型、主外键关联、业务逻辑的检查、属性有效值的过滤逻辑及扩展业务处理逻辑的定义；

参考类型：参考类型包含了对象属性要传递给展现层的信息，它由两部分组成：引用数据类型和引用资料值；

引用数据类型是体现属性的业务逻辑的重要标识，针对不同的参考类型都会有特定的业务逻辑进行相关的处理；引用数据类型是属于系统内置的，提供的引用数据类型越多，系统所能实现的逻辑功能也就越多；

MDA系统将引用数据类型划分为原生数据类型、枚举类型和关联表类型三种不同的引用数据类型，其中原生数据类型，包括字符串、整型、日期，只需指定引用数据类型，它的属性值和类型信息保证展现层对它的正确处理；而后两种类型则需要进一步提供附加的信息，也就是相应的引用数据值，引用数据值可以看作是外键参考值，包括枚举值、基础业务对象，引用数据值是根据业务模型的需要动态添加的，引用数据值需要与引用数据类型配合使用：

枚举类型的属性定义对应的引用值就是定义它的具体枚举值，MDA系统称之为参考明细；

关联表类型的属性定义对应的引用值就是定义该属性关联的外表属性；

按钮类型的属性定义对应的引用值就是该按钮本身，它是一种特殊的引用数据类型，通过为按钮定义相应的处理过程，将特殊的业务逻辑集成到MDA系统中来；

2)业务逻辑：MDA系统只能产生业务对象来维护逻辑，而特殊的业务逻辑目前的模型是无法定义出来的，而设计人员可以通过自定义按钮的处理过程把特定的业务逻辑与MDA产生的业务对象运行系统有机地结合起来，使系统真正可用；

3)展现层

窗口：展现层的窗口，是操作业务对象的入口，是对应展现层的一个菜单，负责对象的维护，包括对象的增、删、改、查，在一个窗口内定义维护多个有关联的业务对象；

Tab：是窗口的组成部分，每个Tab只能维护一个业务对象，但并不需要包含此业务对象的所有属性，一个窗口内的多个Tab同一个对象的不同属性，或各自维护不同的业务对象，但是必须有一个是主业务对象的主Tab，其它是从属对象，主Tab和从属Tab之间是1∶n的关系，Tab与HTML页面Tab并不是1对1的关系，一个HTML页面Tab只展现一个Tab或根据用户的设置展现多个Tab，典型的应用是将订单基本信息和订单明细放在同一个HTML页面Tab中；

域：是Tab的组成部分，域是对业务对象属性的具体展现，它根据对应的对象属性的引用数据类型和引用资料值，包括参考明细和关联表的通用帮助，在增加、修改、查询不同页面中展现属性，并生成必须的校验脚本来保证数据的合法性，允许用户自定制域在Tab中出现的顺序和位置；

自定义按钮：是主Tab的组成部分，自定义按钮把特定的业务逻辑集成到元数据系统中，允许用户自定义按钮出现的页面和顺序。

3、根据利要求1所述的方法，其特征在于，元数据系统提供窗口模型同步，就是将窗口对应的元模型定义的对象、窗口与运行系统进行同步，从而实时反映模型定义的变化。在进行模型同步时提供模型检查，代替传统软件开发的调试模式。此外，还提供单独的“模型诊断”，对模型的描述配置检查是否合理，并给予友好提示，帮助用户重新修改模型描述。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元数据引擎进行模型解析，得到在J2EE企业应用框架之上的业务对象的运行系统。通过直接运行模型，取代传统的程序发布、部署、调试繁琐的工作过程，设计人员只需使用元数据系统将业务对象模型进行描述，即可得到业务对象的运行系统。

5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，自定义按钮把特定的业务逻辑集成到元数据系统中，通过通过定义按钮的处理过程包括：服务、SQL语句、存储过程、URL和JSP路径把特定的业务逻辑与MDA产生的业务对象运行系统有机地结合。

6、如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过运用在基本模型Tab上设置的拦截器扩展业务逻辑；

MDA生成的维护程序带有增加、修改和删除操作对维护对象进行更新，用户在MDA的这些操作之前或之后通过设置拦截器实现自定义的操作，包括在删除之前做一些特定的检查；根据不同的业务需求，将拦截器分为以下几类；

1)按照拦截顺序不同：有前拦截和后拦截；其中，前拦截是在操作之前添加的拦截动作，而后拦截是在操作之后添加的动作；

2)根据拦截对象不同：有数据型拦截和事务型拦截，数据型拦截是对HttpServletRequest或者MDA数据对象所包含的设置默认值、设置导向页面的数据进行操作，MDA系统对这些操作不支持事务，而事务型拦截是对数据库或者缓存需要保证事务的拦截操作。

7、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过在基本模型Window中设置页面模板位置灵活定义页面展现，使得同一个软件系统，不用窗口采用不同的页面展现模板，实现用户复杂个性化界面，并通过运用基本模型Window中设置的javascript函数及javascript文件，实现界面的动态展现。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于元数据系统引擎将模型中的Http会话变量、Http请求变量、模型中的对象属性变量，java变量和计算表达式解析成真实的数据值，关于订单的业务模型，其中的“创建人”必须为当前登陆用户，此时通过在基本模型“创建人”默认值中使用Http会话变量，实现所要求的业务需求。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元数据系统引擎运用对象模型中设置的“访问“级别结合安全管理系统，进行数据权限的过滤，在系统运行过程中，元数据系统引擎根据对象模型中设置的“数据源”上进行数据库操作。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元数据系统提供WEB下的两种模型管理方式：

1)版本基线管理

在使用了MDA系统后，应用系统是由JAVA程序代码和MDA模型共同组成，MDA模型内容的变化直接影响到软件应用的功能，在发布程序时需要把MDA模型一起发布；

2)版本管理

根据业务的发展需要，模型适时进行调整，通过模型版本恢复以前特定时候的模型。

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