CN102708161B - 一种使用公共概念集的数据逻辑模型建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种使用公共概念集的数据逻辑模型及其建模方法，构建了一套支持数据逻辑模型快速构建的符号语言集，包含关系集合和实体、基本属性、概念型属性、复合属性等建模元素，提供了比传统E-R图更为强大的语义表述能力，能够支持各种复杂信息系统数据模型的创建，本发明通过使用公共概念集，加快了数据模型的构建速度，避免了重复开发，有利于数据标准化，为逻辑模型的构建提供了可视化支持系统，通过图形界面设计好的数据模型可以导出成国际通用的XMI数据格式，进而实现与其他模型设计工具的兼容，本发明使信息系统数据模型的构建更加方便和快捷，极大的简化了数据库模式的设计和实现，有利于开发人员在工程中可视化地快速构建数据模型。

Description

一种使用公共概念集的数据逻辑模型建模方法

技术领域

本发明属于计算机科学数据库建模领域，特别涉及一种使用公共概念集的数据逻辑模型建模方法。

背景技术

数据逻辑模型建模是对数据库逻辑关系的直观表示。目前绝大多数逻辑模型使用传统的实体-关系模型，即E-R模型表示，也有很多支持E-R建模的辅助工具。但这些数据逻辑模型建模方法表意能力有限，不适合表达更复杂的逻辑关系。同时数据逻辑模型往往要从零起点构建，缺乏复用性，经常需要重复构建常用的实体，这样既阻碍了模型构建效率的提升，也不利于信息系统数据层面的互联、互通、互操作。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使用公共概念集的数据逻辑模型建模方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种使用公共概念集的数据逻辑模型建模方法，包括以下步骤：

步骤一，对传统的实体关系模型(E-R模型)进行扩展，增加关系类型，包括依赖关系、包含关系、聚合关系、多重关系，细分属性的类型，把原有的单一属性扩展为概念型属性、复合属性、基本属性三类，提高表义能力，从而形成一套新的数据逻辑模型描述语言DLML(Data Logic ModelLanguage)，DLML是一套抽象元素定义、一组元素结构规范，所使用的存储文件格式为MLD；

步骤二，通过DLML语言逻辑建模工具从公共概念集中检出所需的、以DLML语言构建的实体，所述公共概念集是各领域基础概念的集合，是开发逻辑模型的基础；

步骤三，根据工程需要，使用DLML语言逻辑建模工具的图形界面为已经从公共概念集中检出的实体进行编辑，添加新属性来扩展表义能力；

步骤四，当公共概念集中已有的实体不能完全满足需求时，通过DLML语言逻辑建模工具的符号面板创建新的实体；

步骤五，对于自行建立的实体和再编辑的实体，如果认为其具有代表性，可以使用DLML语言逻辑建模工具将其加入到公共概念集供以后使用，使公共概念集得到扩充；

步骤六，使用DLML语言逻辑建模工具为实体间添加各种联系，包括关联关系、依赖关系、包含关系、聚合关系、多重关系；

步骤七，导出设计好的模型；将本建模语言所使用的MLD文件格式转换成国际通用的数据格式；MLD文件元素与XMI文件元素之间存在着映射关系，通过该映射关系，建模工具将MLD文件导出为XMI文件，供其他软件使用。

步骤一中所述DLML语言的抽象元素定义如下：

概念集：是所有逻辑概念的集合；

容器：容纳其他模型元素的器皿；

实体：逻辑概念，建模的基础元素，属性、关系以它为核心；

属性：属性是对实体的特性建模的元素，类似于E-R模型中的属性，是实体的子元素，被实体所包含；

属性类型：属性类型是属性可选类型的集合，用于限制属性；其包括：整型，双精度，浮点数，字符串，字符，数组，长整型，短整型，日期，字节型。

关系：关系指定了两个逻辑概念之间的联系方式，说明概念是如何联系在一起的，其包括包含，依赖，关联，聚合，多重关联。

特征：特征是一个简单键值对，记录了简单信息，其中的值是变量或者常数；

备注：为便于阅读与学习的描述性的备注。

步骤七所述数据逻辑模型的文件通过如下映射关系导出为XMI文件：

逻辑概念：对应XMI文件的UML：Class标签；

属性：对应XMI文件的UML：Attribute标签；

属性类型：对应XMI文件的UML：DataType标签；

包含关系：对应XMI文件的UML：Association标签，该标签内的UML：AssociationEnd.aggregation值为composite；

依赖关系：对应XMI文件的UML：Dependency标签；

关联关系：对应XMI文件的UML：Association标签，该标签内的UML：AssociationEnd.aggregation值为none；

聚合关系：对应XMI文件的UML：Association标签，该标签内的UML：AssociationEnd.aggregation值为aggregate；

多重关联关系：通过在XMI文件中对以上标签的搭配使用达到多重关联关系的表示。

与现有技术相比，本发明的优点是：

在针对某一信息系统的数据模型进行建模时：(a)通过使用公共概念集迅速的构建所需实体，极大地缩短了开发过程；(b)使用本逻辑建模工具提供的强大的语义表述能力，可以准确、清楚、方便的表述各种数据模型；(c)使用本系统和方法构建的数据逻辑模型均可方便的导出为国际通用的XMI数据格式，进而可以与Power Designer等常见的数据模型构建工具相兼容。

此外，本发明使用公共概念集构建实体的方法，不仅加速了开发速度，更重要的是通过公共概念集的建立，便于组织内部统一数据标准，便于实现信息系统的互联、互通、互操作，为组织的信息化建设带来了长远效益。使用公共概念集也提高了数据模型的可复用性。

附图说明

图1为使用公共概念集的数据逻辑模型构建方法的工作流程图。

图2为使用公共概念集的数据逻辑模型构建方法的可视化支持系统的模块架构图。

图3为使用公共概念集的数据逻辑模型构建方法的可视化支持系统的核心类的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明是一种使用公共概念集的数据逻辑模型建模方法，如图1所示，建模方法主要包括如下步骤：

步骤一，对传统的实体关系模型(E-R模型)进行扩展，增加关系类型，包括依赖关系、包含关系、聚合关系、多重关系，细分属性的类型，把原有的单一属性扩展为概念型属性、复合属性、基本属性三类，提高表义能力，从而形成一套新的数据逻辑模型描述语言DLML(Data Logic ModelLanguage)，DLML是一套抽象元素定义、一组元素结构规范，所使用的存储文件格式为MLD；

步骤二，建模人员通过DLML语言逻辑建模工具从公共概念集中检出所需的、以DLML语言构建的实体，所述公共概念集是各领域基础概念的集合，是开发逻辑模型的基础；

步骤三，建模人员根据工程需要，使用DLML语言逻辑建模工具的图形界面为已经从公共概念集中检出的实体进行编辑，添加新属性来扩展表义能力；

步骤四，当公共概念集中已有的实体不能完全满足需求时，建模人员通过DLML语言逻辑建模工具的符号面板创建新的实体；

步骤五，对于自行建立的实体和再编辑的实体，如果认为其具有代表性，建模人员可以使用DLML语言逻辑建模工具将其加入到公共概念集供以后使用，使公共概念集得到扩充；

步骤六，建模人员使用DLML语言逻辑建模工具为实体间添加各种联系，包括关联关系、依赖关系、包含关系、聚合关系、多重关系；

步骤七，导出设计好的模型；将本建模语言所使用的MLD文件格式转换成国际通用的数据格式；MLD文件元素与XMI文件元素之间存在着映射关系，通过该映射关系，建模工具将MLD文件导出为XMI文件，供其他软件使用。

本发明定义了一种基于XML的文件类型，以.mld(逻辑模型文件)为后缀，用于存储逻辑模型视图的相关信息。逻辑模型文件中，与概念相关的元素的定义可称之为逻辑模型元素类别(Logic Model Element Categories，LMEC)，它们是数据逻辑结构表义符号的抽象表达，如图3所示，LMEC定义如下所示：

概念集ConceptSet：概念集是所有逻辑概念的集合，以logicmodel：ConceptSet标签为标志，以下所有元素都包含于该标签内。

容器Container：容器是容纳其他LMEC元素(包括容器元素)的器皿，特定LMEC的容器写作Container{LMEC}；

逻辑概念LogicConcept：即通常所说的实体，是建模的基础元素，属性、关系以它为核心。逻辑概念以concepts标签为标志，其xmi：type值为logicmodel：LogicConcept；

属性Attribute：是对概念和关系的特性建模的元素，是实体的子元素，被实体所包含。属性以subConcepts标签为标志，其xmi：type值为logicmodel：Attribute；

属性类型DataType：属性类型是属性的集合，用于限制实例的值。属性类型包含于subConcept标签内，以dataType字段为标志。本发明共定义了10种属性类型，类型名称与其对应的dataType字段值依次为：整型(默认类型，无字段值)，双精度(Double)，浮点数(Float)，字符串(String)，字符(Character)，数组(Array)，长整型(Long)，短整型(Short)，日期(Date)，字节型(Byte)；

关系Relation：关系指定了两个逻辑概念之间的联系方式，说明概念是如何联系在一起的。关系以relations标签为标志，本发明共定义了5种关系类型，关系的类型通过其对应的xmi：type值表示；

关系类型RelationType：关系的类型包含(logicmodel：Include)，依赖(logicmodel：Dependency)，关联(logicmodel：Association)，聚合(logicmodel：Aggregation)，多重关联(logicmodel：BinaryRelation)；

特征Property：特征是一个简单键值对，记录了简单信息，其中的值可以是变量，属性可以从属性类型实例化而来，或者独立存在；

备注Comment：为便于阅读与学习的描述性的备注。

除此之外，逻辑模型文件中还存储着各种元素在视图中的显示方式，视图信息以notation：Diagram标签为标志，详细记录了元素的字体、字号、线型、颜色、布图位置等信息。

在本发明中，数据逻辑建模语言DLML处理那些与LMEC兼容的数据实体关系模型(E-R Model)，这些数据逻辑模型必须服从LMEC的结构。更具体的说，本逻辑建模语言的各种表义符号被安排成树形且服从一些规则，这些规则就是LMEC的结构规范，如下正则表达式所示，

LogicModel_ROOT＝C{P}？C{CS}

CS＝C{E}？C{P}？C{R}？C{C}？CO？ID

E＝C{E}？C{P}？C{A}？C{R}？CO？ID REFID

A＝C{A}？C{P}？CO？DT ID REFID

R＝C{A}？C{P}？CO？LT ID REFID

P＝C{P}？CO？ID Value

C{LMEC}＝LMEC*

REFID＝ID

ID＝([a-z]|[A-Z]|[0-9])+

Value＝String|Digital

CO＝String

上述公式中各符号含义表示如下：

C表示Container，CS表示ConceptSet，DT表示DataType，LT表示RelationType，E表示Entity，即LogicConcept，A表示Attribute，R表示Relation，P表示Property，CO表示Comment。

在上述公式中需要说明的是：LogicModel_ROOT只包含一个模型的容器，可选属性用于记录信息。为了遵守此规则，所有类型与实体元素的定义都必须封装在逻辑模型中。这样，逻辑模型中的元素能够在基于LMEC结构建模工具中被可视化的表示。

本数据逻辑建模方法的可视化支持工具以开源的EMF(Eclipse ModelFramework)、GEF(Graphical Editor Framework)、GMF(Graphical ModelingFramework)等框架为基础，在其基础上进行了改进与增强。该可视化支持工具基于Eclipse插件开发环境进行开发，目的是利用其强大的插件机制来提高本工具的扩展性能。使用的主要技术如下表所示：

使用公共概念集的DLML可视化支持系统整体由4个层次组成，使用“MVC设计模式”，如图2所示，包括：

辅助工具层(Assistance)：该层次主要由EMF框架构成，EMF框架为逻辑建模工具提供了基本的操作支持，为逻辑建模工具和底层Eclipse平台的通讯提供支持。

模型层(Model)：用于维护整个逻辑建模工具系统的逻辑模型及模型文件，提供逻辑模型的数据结构表示方法和访问模型的基本方法。

控制器层(Controller)：该层次由Adapter适配器和Controller控制器两部分构成，提供系统中各功能的具体实现。

视图层(View)：负责接收用户对系统的各种操作，包括各种键盘、鼠标等输入操作和参数；并返回相应操作的结果，是与用户进行人机交互的用户界面。

使用公共概念集的DLML可视化支持系统功能如下：

正确解析并显示逻辑模型文件；正确察看概念及其属性，可以对显示的逻辑模型元素进行属性察看；对逻辑模型可以进行可视化编辑，即通过可视化的方法修改逻辑模型的元素；可以引用公共概念集中的概念，从而快速构建逻辑模型；可以将逻辑模型导出为通用的XMI格式，方便其他软件复用。

在本建模系统的支持下，用户可以方便的进行基于公共概念集的数据逻辑模型开发。基于公共概念集的数据逻辑模型开发是一种全新的开发理念，它以组织内部的数据的通用性和可复用性为目标，注重组织内部数据的历史积累和标准化，有利于组织内部进行信息化建设的长远利益。基于公共概念集的数据模型构建方法主要包括如下元素：a)一套数据逻辑模型符号集；b)公共概念集及其管理模块；c)与公共概念集相关联的、支持a)中符号集的可视化工具。在具备上述3元素的前提下，基于公共概念集的数据模型开发过程如图1所示，大致如下：1)从公共概念集中以多种搜索方式检出所需实体至可视化编辑工具；2)如果出现检出概念不能完全满足系统需要的情况，向检出的概念添加本地属性以扩展其功能；3)如果现有的公共概念集中没有所需要的实体时，在本地手动新建实体；4)组织内部可以对3中引入的本地概念进行评估，如果认为其具有代表性，则加入公共概念集供以后使用，若无代表性，则仅作为本地实体在本次设计中使用；5)为实体添加各种联系；6)导出设计好的模型。在基于公共概念集的数据模型开发方法中，设计人员应最大限度的使用公共概念集中已有的实体，以便于组织内部的数据标准化，进而有利于信息系统间的互联、互通、互操作。

在本发明提供的DLML可视化支持系统的使用过程中，用户在可视化界面中可以通过手工操作构建数据实体，也可以通过对已有公共概念集的引用，直接将概念及其相互关系转换为逻辑关系。公共概念集类似于实体库，包含了各领域相关的公共概念的定义，如基础概念、量纲等内容。用户可以自行定义公共概念集并对其进行拓展。通过引用公共概念集，用户可以快速构建数据实体，达到快速、准确构建逻辑模型的目的。

在逻辑模型文件编辑完毕后，用户可以通过导出功能将逻辑模型文件转换为国际通用的XMI格式文件，XMI格式文件又可以导入Power Designer等模型设计工具，使得本建模系统具有良好的兼容性。逻辑模型文件(.mld)到XMI文件元素的映射关系如下所示：

逻辑概念LogicConcept：对应XMI文件的UML：Class标签；

属性Attribute：对应XMI文件的UML：Attribute标签；

属性类型DataType：对应XMI文件的UML：DataType标签；

包含关系：对应XMI文件的UML：Association标签，该标签内的UML：AssociationEnd.aggregation值为composite；

依赖关系：对应XMI文件的UML：Dependency标签；

关联关系：对应XMI文件的UML：Association标签，该标签内的UML：AssociationEnd.aggregation值为none；

聚合关系：对应XMI文件的UML：Association标签，该标签内的UML：AssociationEnd.aggregation值为aggregate；

多重关联关系：通过在XMI文件中对以上标签的搭配使用达到多重关联关系的表示。

综上所述，本发明实现了通过使用公共概念集迅速的构建所需实体，缩短了数据模型设计人员的开发过程；同时使用本逻辑建模工具提供的强大的语义表述能力，使得各种数据模型的表达更准确、更方便；使用本方法构建的数据逻辑模型均可通过本发明的可视化支持系统方便地导出为国际通用的XMI数据格式，进而实现了与传统数据模型构建工具的有效兼容。

Claims (5)

1.一种使用公共概念集的数据逻辑模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对传统的实体关系模型（E-R模型）进行扩展，增加关系类型，包括依赖关系、包含关系、聚合关系、多重关系，细分属性的类型，把原有的单一属性扩展为概念型属性、复合属性、基本属性三类，提高表义能力，从而形成一套新的数据逻辑模型描述语言DLML(Data Logic ModelLanguage)，DLML是一套抽象元素定义、一组元素结构规范，所使用的存储文件格式为MLD；

步骤二，通过DLML语言逻辑建模工具从公共概念集中检出所需的、以DLML语言构建的实体，所述公共概念集是各领域基础概念的集合，是开发逻辑模型的基础；

步骤三，根据工程需要，使用DLML语言逻辑建模工具的图形界面为已经从公共概念集中检出的实体进行编辑，添加新属性来扩展表义能力；

步骤四，当公共概念集中已有的实体不能完全满足需求时，通过DLML语言逻辑建模工具的符号面板创建新的实体；

步骤五，对于自行建立的实体和再编辑的实体，如果认为其具有代表性，使用DLML语言逻辑建模工具将其加入到公共概念集供以后使用，使公共概念集得到扩充；

步骤六，使用DLML语言逻辑建模工具为实体间添加各种联系，包括关联关系、依赖关系、包含关系、聚合关系、多重关系；

步骤七，导出设计好的模型；将本建模语言所使用的MLD文件格式转换成国际通用的数据格式；MLD文件元素与XMI文件元素之间存在着映射关系，通过该映射关系，建模工具将MLD文件导出为XMI文件，供其他软件使用。

2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤一中所述DLML语言的抽象元素定义如下：

概念集：是所有逻辑概念的集合；

容器：容纳其他模型元素的器皿；

实体：逻辑概念，建模的基础元素，属性、关系以它为核心；

属性：属性是对实体的特性建模的元素，类似于E-R模型中的属性，是实体的子元素，被实体所包含；

属性类型：属性类型是属性可选类型的集合，用于限制属性；

关系：关系指定了两个逻辑概念之间的联系方式，说明概念是如何联系在一起的；

特征：特征是一个简单键值对，记录了简单信息，其中的值是变量或者常数；

备注：为便于阅读与学习的描述性的备注。

3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述属性类型为：整型、双精度、浮点数、字符串、字符、数组、长整型、短整型、日期以及字节型。

4.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述关系为：包含关系、依赖关系、关联关系、聚合关系以及多重关联关系。

5.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤七所述数据逻辑模型的文件通过如下映射关系导出为XMI文件：

逻辑概念：对应XMI文件的UML:Class标签；

属性：对应XMI文件的UML:Attribute标签；

属性类型：对应XMI文件的UML:DataType标签；

包含关系：对应XMI文件的UML:Association标签，该标签内的UML:AssociationEnd.aggregation值为composite；

依赖关系：对应XMI文件的UML:Dependency标签；

关联关系：对应XMI文件的UML:Association标签，该标签内的UML:AssociationEnd.aggregation值为none；

聚合关系：对应XMI文件的UML:Association标签，该标签内的UML:AssociationEnd.aggregation值为aggregate；

多重关联关系：通过在XMI文件中对以上标签的搭配使用达到多重关联关系的表示。

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