CN103279347B - 一种通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于软件开发技术领域，具体为一种通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法。本发明预先将不同类型的领域模型与应用模型的表示及其同步操作进行抽象，前者归纳出一种通用的元模型，后者归纳出基于该元模型的一组针对模型变更的融合与传播规则。在通用元模型以及通用的同步规则基础上，本发明为软件产品线中不同类型的领域模型与应用模型提供一种通用的模型同步机制，该机制支持自动化的模型变更识别、融合与传播，同时在同步过程中为软件产品线的领域工程团队以及应用工程团队提供相应的同步操作选项。使用该方法，仅需编写特定类型模型与其通用表示形式之间的模型转换程序即可支持针对新引入的特定类型模型的演化同步。

Description

一种通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法

技术领域

本发明属于软件开发技术领域，具体涉及软件产品线中领域模型与应用模型的同步方法。

背景技术

软件产品线是共享一组受控的公共特征并且在一系列预定义的公共核心资产基础上开发而成的一系列软件应用系统。这一系列相似的软件应用系统被称为领域，例如电子商务、电子政务等典型的业务领域。软件产品线是一种针对特定领域、以体系结构为核心的系统、全面的基于复用的软件开发方法。软件产品线开发主要包括领域工程和应用系统工程两个层面。领域工程活动包括领域分析和建模、领域参考体系结构设计、领域构件开发等，其主要目标是为领域范围内的应用产品开发可复用的核心资产（包括体系结构和构件等）。而应用系统工程则通过复用产品线核心资产实现具体应用产品的开发，主要活动包括应用需求分析、参考体系结构定制和剪裁、领域构件的实例化、定制以及应用系统组装等。

模型是软件产品线的重要制品，在分析与设计阶段一般都需要建立起相应的需求分析模型（例如特征模型）以及设计模型（例如体系结构模型），从而支持产品线的有序开发。与领域工程和应用系统工程相对应的模型被称为领域模型和应用模型。其中，领域模型以表示可变性为其核心内容，而应用模型则根据用户的应用需求将领域模型中的可变性进行绑定。在软件产品线的演化过程中，领域模型与应用模型都可能发生变更。例如，领域模型的变更可能来源于领域范围的扩展或对模型缺陷的修正；应用模型的变更可能来源于特定客户需求的演变。这些变更通常表现为在模型中增加新的模型元素或修改、删除已有元素等。

领域模型与应用模型可能同时发生独立的演化。若不对演化加以控制，则积累的模型变更将破坏领域模型与应用模型之间的一致性，从而导致软件产品线组织失去对整条产品线的控制。另外，由于针对不同类型的模型同步可采用类似的同步操作，那么若对每一种类型的模型同步均开发一套同步程序，则将带来冗余的工作量。因此，为软件产品线的不同类型的模型同步提供一种通用的方法显得十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，使得不同类型的领域模型与应用模型可基于该方法的流程实现两者之间的同步，保持两者的一致性。

本发明所针对的软件产品线模型中的领域模型需要涵盖可选、多选一以及多选多这三类可变性类型。

本发明的基本思想是，预先将不同类型的领域模型与应用模型的表示及其同步操作进行抽象，前者可归纳出一种通用的元模型，后者可归纳出基于该元模型的一组针对模型变更的融合与传播规则。通用的模型同步过程建立在元模型与规则基础之上。在该过程的指导下，属于特定类型的领域模型与应用模型首先通过预开发的模型转换程序自动化地转换为基于通用元模型的表示形式；随后基于同步规则实现通用模型层次上的自动化的或半自动化（部分同步操作依赖用户的决策）的模型同步；最后使用模型转换程序将基于通用元模型的模型重新转换为属于特定类型的同步后的模型。

首先，本发明针对不同类型的模型结构与可变性语义，抽取出其通用元模型（元模型是关于模型的模型，用于指定建立在其基础之上的模型的组成成分与结构），如图1所示。在该元模型中，任何模型均是由一组实体（Entity）组成的。可变性信息保存在实体的内部属性中。其中，可变性类型（即必选、可选与作为多选一/多选多元素的变体）通过variableType定义；具有多选一或多选多特性的模型元素及其可选择变体数目范围通过variableGroup和cardinality定义；模型元素之间的层次关联通过members与group指定；具有可变性的模型元素的绑定条件由selectCondition描述。

其次，基于该元模型，本发明归纳出针对模型变更的融合与传播规则。融合规则用于将一个或一组应用模型上的变更融合入领域模型；而传播规则用于将领域模型的变更通知并应用至所有的应用模型。

融合规则包括三个组成部分：应用模型的变更类型；与变更元素对应的领域模型元素的可变性类型；针对领域模型的可选择的融合操作。具体如下：

（一）修改一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为必选元素时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）修改领域模型中的对应元素；（2）创建多选一且必选的元素，原先的元素与修改的元素作为其变体。

（二）修改一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为可选元素时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）修改领域模型中的对应元素；（2）创建多选一且可选的元素，原先的元素与修改的元素作为其变体。

（三）修改一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）修改领域模型中的对应元素；（2）将修改的元素作为一个新的变体添加至具有多选一/多选多特性的模型元素的变体集合中。

（四）删除一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为必选元素时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）删除领域模型中的对应元素；（2）将领域模型中的对应元素转换为可选类型。

（五）删除一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为可选元素时，不进行融合。

（六）删除一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对领域模型的融合操作是将领域模型中对应的具有多选一/多选多特性的必选模型元素转换为可选类型。

（七）为应用模型增加一个元素且当与该元素关联的领域模型元素是一个具有多选多特性的模型元素时，针对领域模型的融合操作是将新增元素作为一个新变体添加至具有多选多特性的模型元素的变体集合中，并且更改具有多选多特性的模型元素的变体可选数量范围。

（八）为应用模型增加一个元素且当与该元素关联的领域模型元素不具有可变性时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）将新增元素作为必选元素添加至领域模型；（2）将新增元素作为可选元素添加至领域模型。

传播规则包括三个组成部分：领域模型的变更类型；变更元素的可变性类型；针对应用模型的传播操作。具体如下：

（一）修改一个领域模型的元素且当该元素是必选时，针对应用模型的传播规则是修改应用模型中的对应元素。

（二）修改一个领域模型的元素且当该元素是可选或是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中重定制该模型元素。

（三）删除一个领域模型的元素且当该元素是必选时，针对应用模型的传播规则是删除应用模型中的对应元素。

（四）删除一个领域模型的元素且当该元素是可选时，针对应用模型的传播规则是：若应用模型中存在对应元素，则将其删除。

（五）删除一个领域模型的元素且当该元素是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中重定制该具有多选一/多选多特性的模型元素。

（六）为领域模型增加一个元素且当该元素是必选时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中增加该新增元素。

（七）为领域模型增加一个元素且当该元素是可选或是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中重定制该模型元素或与其关联的具有多选一/多选多特性的模型元素。

在通用元模型与同步规则的基础上，通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，包括以下步骤：

（1）编写特定类型模型与其对应的基于通用元模型的表示形式之间的模型转换程序，该转换程序使用ATL；这组程序支持双向转换，即可自动化地将特定类型的模型转换为基于通用元模型的模型，也可以将基于通用元模型的模型转换为特定类型的模型；

（2）领域工程团队根据新需求或质量改进目标，修改特定类型的领域模型，以下简称为SDM；

（3）应用工程团队对于应用系统的模型进行相对独立地演化，根据特定应用客户的需求对特定类型的应用模型进行修改，该特定类型的应用模型以下简称为SAM；

（4）领域工程团队启动模型同步。通过预编写的ATL转换程序，将SDM转换为基于通用元模型的领域模型，以下简称为GDM；

（5）自动识别并记录GDM于演化前后的差异性，作为本次演化的领域变更；

（6）通过预编写的ATL转换程序，将SAM转换为基于通用元模型的应用模型，以下简称为GAM；

（7）自动识别并记录每个GAM于演化前后的差异性，作为本次演化的应用变更；随后，集成所有GAM上的变更，形成应用变更集合；

（8）组合领域变更与应用变更集合，形成总体变更集；使用融合规则，将总体变更集融合入原始的GDM；通过预编写的ATL转换程序，将GDM转换为同步后的SDM；

（9）使用传播规则，将总体变更集传播至所有的GAM；通过预编写的ATL转换程序，将所有GAM转换为同步后的SAM；

（10）重新进入步骤（2），继续进行软件产品线领域模型与应用模型的演化，以及后续的模型同步操作。

本发明中，步骤（5）中的自动识别GDM于演化前后的差异性是通过模型结构比较的方式查找出同步过程启动之前的GDM以及经过变更、且被ATL转换后得到的GDM之间的差异。

本发明中，步骤（7）中的自动识别GAM与演化前后的差异性与步骤（5）中的方法相同，即也是通过模型结构比较的方式查找出同步过程启动之前的GAM以及经过变更、且被ATL转换后得到的GAM之间的差异。

本发明中，步骤（7）与步骤（8）中的应用变更集合以及总体变更集的创建可能产生冲突，冲突的来源包括对同一模型元素进行不兼容的修改等。这些冲突提交给领域工程团队进行解决。

本发明中，步骤（8）中的使用融合规则将总体变更集融合入原始的GDM。其中，根据应用模型的变更类型以及与变更元素对应的领域模型元素的可变性类型查找得到相应的针对领域模型的融合操作。若操作提供多种选项，则依赖于领域工程团队进行决定。

本发明中，步骤（9）中的使用传播规则将总体变更集传播至所有GAM。其中，根据领域模型的变更类型以及变更元素的可变性类型查找得到相应的针对应用模型的传播操作。若传播操作指明进行重定制，则依赖于应用工程团队进行决定。

本发明的优点和积极效果：本方法可以支持多种类型的软件产品线领域模型与应用模型的演化同步。由于抽取出的同步操作基于通用元模型，因此仅需编写特定类型模型与其对应的通用表示形式之间的模型转换程序即可支持针对新引入的特定类型模型的演化同步，从而减少为每一种类型的模型提供同步程序所带来的冗余工作量。此外，该方法能够自动化地支持模型演化的变更识别，基于同步规则为领域工程团队或应用工程团队提供相应的可供选择的同步操作，从而可根据实际的产品线演化需求实现模型之间的同步。

附图说明

图1为同步方法中所基于的软件产品线的通用元模型。

图2为本发明的方法的实现结构图。

图3为本发明的流程图。

具体实施方式

本节给出了通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法的具体实施方式，图2给出了相关工具的实现结构图。该工具基于C/S结构，分为服务端与客户端。服务端主要实现模型同步方法的核心功能，包括对融合规则与传播规则的实现（基于Eclipse建模框架）、ATL转换程序的存储与应用、模型变更识别以及模型变更的合并。客户端被实现为Eclipse的插件形式，并且集成相关的可视化模型编辑插件，例如特征模型编辑器和UML模型编辑器。客户端被进一步划分为领域工程团队的客户端以及应用工程团队的客户端，前者提供基于融合规则的融合操作决策表，而后者提供基于传播规则的重定制决策表。

使用该工具实施模型同步的主要过程包括：

（1）领域工程团队编写特定类型的模型与基于通用元模型的模型之间的ATL转换程序，并将其上载到服务端。

（2）领域工程团队登录领域工程客户端，使用可视化的模型编辑工具对特定类型的领域模型进行修改。

（3）同时，一组或多组应用工程团队登录应用工程客户端，使用可视化的模型编辑工具对特定类型的应用模型进行修改。

（4）通过领域工程客户端，领域工程团队启动模型同步过程。

（5）领域工程客户端显示融合操作决策表以及可能出现的变更冲突列表，领域工程团队对同步操作的可选项进行选择，对冲突进行处理后，得到同步后的特定类型的领域模型。

（6）所有的应用工程客户端显示重定制决策表，应用工程团队对重定制可选项进行选择，得到同步后的特定类型的应用模型。

Claims (6)

1.一种通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，其特征在于具体步骤为：

（1）编写特定类型模型与其对应的基于通用元模型的表示形式之间的模型转换程序，该转换程序使用ATL；这组程序支持双向转换，即可自动化地将特定类型的模型转换为基于通用元模型的模型，也可以将基于通用元模型的模型转换为特定类型的模型；

（2）领域工程团队根据新需求或质量改进目标，修改特定类型的领域模型，以下简称为SDM；

（3）应用工程团队对于应用系统的模型进行相对独立地演化，根据特定应用客户的需求对特定类型的应用模型进行修改，该特定类型的应用模型以下简称为SAM；

（4）领域工程团队启动模型同步；通过预编写的ATL转换程序，将SDM转换为基于通用元模型的领域模型，以下简称为GDM；

（5）自动识别并记录GDM于演化前后的差异性，作为本次演化的领域变更；

（6）通过预编写的ATL转换程序，将SAM转换为基于通用元模型的应用模型，以下简称为GAM；

（7）自动识别并记录每个GAM于演化前后的差异性，作为本次演化的应用变更；随后，集成所有GAM上的变更，形成应用变更集合；

（8）组合领域变更与应用变更集合，形成总体变更集；使用融合规则，将总体变更集融合入原始的GDM；通过预编写的ATL转换程序，将GDM转换为同步后的SDM；

（9）使用传播规则，将总体变更集传播至所有的GAM；通过预编写的ATL转换程序，将所有GAM转换为同步后的SAM；

（10）重新进入步骤（2），继续进行软件产品线领域模型与应用模型的演化，以及后续的模型同步操作；

其中，所述的通用元模型是针对不同类型的模型结构与可变性语义抽取获得的，在该通用元模型中，任何模型均是由一组实体组成的；可变性信息保存在实体的内部属性中；其中，可变性类型即必选、可选与作为多选一/多选多元素的变体通过variableType定义；具有多选一或多选多特性的模型元素及其可选择变体数目范围通过variableGroup和cardinality定义；模型元素之间的层次关联通过members与group指定；具有可变性的模型元素的绑定条件由selectCondition描述；

所述的融合规则，其中每条规则包括三个组成部分：应用模型的变更类型；与变更元素对应的领域模型元素的可变性类型；针对领域模型的可选择的融合操作；具体为：

（一）修改一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为必选元素时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）修改领域模型中的对应元素；（2）创建多选一且必选的元素，原先的元素与修改的元素作为其变体；

（二）修改一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为可选元素时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）修改领域模型中的对应元素；（2）创建多选一且可选的元素，原先的元素与修改的元素作为其变体；

（三）修改一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）修改领域模型中的对应元素；（2）将修改的元素作为一个新的变体添加至具有多选一/多选多特性的模型元素的变体集合中；

（四）删除一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为必选元素时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）删除领域模型中的对应元素；（2）将领域模型中的对应元素转换为可选类型；

（五）删除一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素为可选元素时，不进行融合；

（六）删除一个应用模型的元素且当与其对应的领域模型元素是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对领域模型的融合操作是将领域模型中对应的具有多选一/多选多特性的必选模型元素转换为可选类型；

（七）为应用模型增加一个元素且当与该元素关联的领域模型元素是一个具有多选多特性的模型元素时，针对领域模型的融合操作是将新增元素作为一个新变体添加至具有多选多特性的模型元素的变体集合中，并且更改具有多选多特性的模型元素的变体可选数量范围；

（八）为应用模型增加一个元素且当与该元素关联的领域模型元素不具有可变性时，针对领域模型具有两种可选择的融合操作：（1）将新增元素作为必选元素添加至领域模型；（2）将新增元素作为可选元素添加至领域模型；

所述的传播规则，其中每条规则包括三个组成部分：领域模型的变更类型；变更元素的可变性类型；针对应用模型的传播操作；具体为：

（一）修改一个领域模型的元素且当该元素是必选时，针对应用模型的传播规则是修改应用模型中的对应元素；

（二）修改一个领域模型的元素且当该元素是可选或是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中重定制该模型元素；

（三）删除一个领域模型的元素且当该元素是必选时，针对应用模型的传播规则是删除应用模型中的对应元素；

（四）删除一个领域模型的元素且当该元素是可选时，针对应用模型的传播规则是：若应用模型中存在对应元素，则将其删除；

（五）删除一个领域模型的元素且当该元素是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中重定制该具有多选一/多选多特性的模型元素；

（六）为领域模型增加一个元素且当该元素是必选时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中增加新增元素；

（七）为领域模型增加一个元素且当该元素是可选或是一个具有多选一/多选多特性的模型元素的变体时，针对应用模型的传播规则是在应用模型中重定制该模型元素或与其关联的具有多选一/多选多特性的模型元素。

2.如权利要求1所述的通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，其特征在于，步骤（5）中的自动识别GDM于演化前后的差异性是通过模型结构比较的方式查找出同步过程启动之前的GDM以及经过变更、且被ATL转换后得到的GDM之间的差异。

3.如权利要求1所述的通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，其特征在于，步骤（7）中的自动识别GAM与演化前后的差异性是通过模型结构比较的方式查找出同步过程启动之前的GAM以及经过变更、且被ATL转换后得到的GAM之间的差异。

4.如权利要求1所述的通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，其特征在于，步骤（7）与步骤（8）中的应用变更集合以及总体变更集的创建可能产生冲突，冲突的来源包括对同一模型元素进行不兼容的修改；这些冲突提交给领域工程团队进行解决。

5.如权利要求1所述的通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，其特征在于，步骤（8）中的使用融合规则将总体变更集融合入原始的GDM，其中，根据应用模型的变更类型以及与变更元素对应的领域模型元素的可变性类型查找得到相应的针对领域模型的融合操作；若操作提供多种选项，则依赖于领域工程团队进行决定。

6.如权利要求1所述的通用的软件产品线领域模型与应用模型的同步方法，其特征在于，步骤（9）中的使用传播规则将总体变更集传播至所有GAM，其中，根据领域模型的变更类型以及变更元素的可变性类型查找得到相应的针对应用模型的传播操作；若传播操作指明进行重定制，则依赖于应用工程团队进行决定。