CN106020801A - 一种图形第四代语言及其应用生成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图形第四代语言的应用生成系统及其开发方法，提供了一个二维的信息系统支撑平台，来执行不同的组织环境、开发环境或运行环境，采用数据和功能相分离的双层开发框架，底部是数据层，上部是功能层，最大化发挥4GL的特点，扩展其应用空间，用业务模型替代传统软件程序来描述业务功能，并在运行时由平台解释执行；每个业务模型由一个业务流程和若干自定义类型、基本表、生成表组成，整个系统完全图形化；本发明以图形第四代语言为开发基础提除一种应用生成系统，能够最大程度的体现4GL简单、高效、可靠、易维护的优势，同时还对其完全非过程化、运行开销大的缺陷进行了有益的补充。

Description

一种图形第四代语言及其应用生成系统

技术领域

本发明属于计算机应用软件领域，具体涉及一种图形第四代语言（G4GL）应用生成系统。

背景技术

伴随着上世纪六十年代软件危机的爆发，软件工程科学异军突起，历经半个多世纪的发展，给软件系统的开发与维护过程带来了一系列深刻变革，取得了显著成果，为克服软件危机做出了巨大贡献。

但随着信息技术和互联网的高速发展，社会信息化程度的不断提高，软件供求矛盾进一步恶化，究其原因，有以下几个方面：

1、软件需求个性化、多样化，市场空间迅速膨胀，特别是“智能工业”目标的确立，对信息系统软件的大规模定制化开发提出了现实的需求；

2、信息系统的开发过程及其特征是具有非量化性的，这使得软件工程中的一些技术和原则应用在信息系统开发中时，就大大地逊色了，其差异化的问题空间和无止境的个性需求，始终是制约软件开发效率和品质的瓶颈。

3、传统软件工程基于漫长的软件生命周期，又单纯以劳动力密集的形式进行软件开发，导致开发效率始终有限。

所以，基于传统软件工程的软件生产方式，已经不再适应社会信息化的要求，必须寻求更简单高效、自动化程度更高的软件开发工具来支持软件生产，于是第四代语言（Fourth-Generation Languag，以下简称4GL）应运而生。4GL产品具有简单易学、界面良好、非过程化和面向问题的特点，只需告诉计算机“做什么”而无需告诉“怎么做”，可数量级地提高软件生产率。

1985年美国召开的4GL研讨会，使4GL进入了计算机科学研究的范畴，4GL的出现是以解决信息处理领域中的软件危机为目标的，因而当前的4GL产品是以数据库管理系统所提供的功能为核心，进一步构造了开发高层应用软件系统的开发环境。

任何计算机语言都不能单独存在，必须有相应的开发环境给予支持，4GL亦是如此，应用生成系统是支持第四代语言的应用软件开发环境，它提供支持4GL所需的方法、工具及环境，使用户在描述问题后，就能直接得到软件产品，是问题描述到应用软件的“翻译转换系统”。一提到4GL或4GL产品实质是指第四代语言及其应用生成系统。

目前国外应用较为广泛的4GL主要有四类产品：以FOCUS、RAMIS为代表的“交互式应用生成器”，以NATURAL、APPLICATION FACTORY为代表的“编程式应用生成器”，以SQL-Windows为代表的“图形语言”，以及以ADF、SQL为代表的“查询语言和报表生成器”。我国在4GL领域的研究开始于九十年代，比较典型的产品有清华大学的A4GL。虽然这些语言都有其自身的特点和局限性，但一般来说4GL通常有以下几项缺陷：

1、4GL本身是非过程化的语言，不具备过程描述能力，难以实现复杂应用；

2、由于抽象级别高，不仅难以对底层进行控制，而且运行开销较大；

3、目前缺乏统一的工业标准，影响了应用软件产品的移植与推广；

4、目前主要用于数据处理，不宜于科学计算、实时系统和系统软件的开发。

发明内容

综合上述4GL产品的优势和不足，本发明的目的是定义一种新型的图形第四代语言（G4GL），并提出使用该语言进行信息处理系统软件开发的方法，同时提供一种应用生成系统装置，为该语言及方法提供实施环境。该语言、方法和系统能够最大程度的体现4GL简单、高效、可靠、易维护的优势，同时还对其完全非过程化、底层控制力弱、运行开销大的缺陷进行了有益的补充。

本发明提供了一种用于构建信息处理系统的装置，该装置基于新型图形第四代语言，包括：

数据库接口模块：为上层应用提供数据库服务，以隐藏底层数据库操纵细节，具体服务包括数据定义、数据操纵、数据控制、事务控制和数据查询服务；

平台管理模块：包括多系统框架、用户管理、配置管理和模型库加载器四个子模块；多系统框架子模块用于按照指定系统策略搭建平台，使之运行；有效管理系统资源、保障容灾能力，实现多系统安全并行；用户管理子模块，用于对平台用户信息进行管理，实现用户的注册、登录、退出、切换等操作，实现不同用户不同界面，以及离开时的现场保留功能，对用户的配置信息进行统一管理，实现远程登录；配置管理子模块，用于对平台本身的运行配置信息进行管理，辅助多系统框架子模块进行平台搭建；模型库加载器子模块，用于加载指定的业务模型库到平台上，从而得到实例信息系统，或从平台上卸载指定的实例信息系统；

组织环境模块：用于设置用户组织架构、职能角色、系统权限和系统规则；

开发环境模块：用于为设计者提供开发工具，进行信息处理系统软件的开发和修改；

运行环境模块：用于为用户提供信息处理系统的应用界面，响应用户操作，返回操作结果。

所述组织环境模块还包括以下子模块：

组织架构子模块：用于设计用户企业或组织的组织结构图，为将来明确岗位职责、分配用户权限和安排协同工作做好准备；

权限管理子模块：用于权限的设置、读取和推演，匹配当前用户可见或可操作的功能和内容；

规则集子模块：设定和实施基于组织架构的系统规则，系统规则包括权限的扩展规则、设计任务的管理规则、业务流程的角色限制规则。

所述开发环境模块还包括以下子模块：

自定义类型设计器子模块：提供一个自定义类型的属性编辑器，用户可以基于基本数据类型，创建特殊的数据类型；

基本表设计器子模块：提供一个表格编辑器，以创建基本表；

生成表设计器子模块：提供一种图形形式化语言，让用户能够按照自然思维对表格的加工过程进行描述，从而由若干已知表格得到一个未知表格；同时提供一种算法，对用户的描述进行优化，使按不同方式实现同一目的的加工过程优化为同一最简单的加工过程；这种图形形式化语言的图形要素包括：表结构单元（代表表格）、投影线（连接上下层表格体现投影操作）、运算线（连接同层表格体现联接或集合操作）、约束线（为表格增加约束条件体现选择操作）。

业务流程设计器子模块：提供一种没有回路的流程图，来让用户描述实现指定业务功能的业务步骤，包括操作界面和分支；整个业务流程是由一系列前后相连的界面单元构成，单元间有控制流和信息流，单元内部有设定了操作方式的二维表格和连接到下一单元的跳转按钮；

界面单元设计器子模块：提供一个用户界面设计工具，来让用户对自动生成的操作界面进行手动调整，包括布局调整、控件的尺寸和位置调整；

合法性检测子模块：对设计结果进行合法性检测；

模型比较器子模块：提供一种树状目录比较图，帮助用户快速发现相比较的两个业务模型库之间的差别，并能够实现快速的局部复制和变更。

所述运行环境模块还包括以下子模块：

用户接口子模块：其用于生成信息处理系统的应用界面，用户通过该界面与系统实施交互；用户接口子模块包括：快捷桌面子模块，用于提供应用界面，可在任意位置放置常用业务功能的快捷方式；转盘菜单子模块，用于在应用界面上提供转盘式功能菜单；任务列表子模块：用于在应用界面上提供任务列表，该列表显示了所有跨职能任务，包括接收的、发出的、完成的、未完成的；设置过滤条件以隐藏某些任务或者手动清理列表；为列表指定排列条件，以及全程跟踪任务的进行状态；操作导航子模块：用于在用户执行某个业务功能时，在应用界面中启动一个操作界面，它是该业务功能的交互界面，用户通过与操作界面的交互完成对该业务功能的操作，本模块为操作界面提供导航窗口，用于对业务流程已完成步骤进行堆栈管理，方便用户通过上一步/下一步按钮，快速切换到某一先前步骤；

业务模型解析器子模块：用于解释执行业务模型，响应用户操作，按照业务步骤生成操作界面。

所述业务模型解析器子模块还包括以下子模块：

流程解析子模块：用于解析整个业务流程，根据当前业务步骤和用户“界面跳转操作”决定流程走向，以及进行跨职能业务的状态追踪；

界面生成子模块：读取业务模型中当前业务步骤的界面单元，根据其内容自动生成“操作界面”；

业务翻译子模块：响应用户“业务操作”，生成相应的数据库命令交给底层数据库接口执行或直接调用特殊功能集，接收返回结果并显示到操作界面；

特殊功能集子模块：用于提供系统标准功能，该标准功能包括计时、定时、打印。

本发明还提供了一种构建信息处理系统的方法，其特征在于，该构建方法基于新型图形第四代语言，包括以下步骤：

1）创建业务模型库；

2） 在组织环境中，定义职能单元并为其搭建层次结构，该层级结构可以直观反映用户组织架构；

3） 在组织环境中，设置系统规则和权限；

4） 在设计环境中，用自定义类型设计器创建自定义类型，自定义类型用于设置基本表字段类型，自定义类型设计器采用属性编辑器形式；

5） 在设计环境中，用基本表设计器创建基本表，基本表用于表达信息的存储结构，基本表设计器采用表格编辑器形式；

6） 在设计环境中，用生成表设计器创建生成表，生成表用于表达二维表格的加工过程；生成表设计器从上至下分为若干层，包括表结构单元、投影线、运算线和约束线四种图形要素；

7） 在设计环境中，用业务流程设计器创建业务流程，业务流程用于表达业务功能的执行步骤；业务流程设计器从左至右采用无回路的流程图，包括界面单元、操作流和信息流三种图形元素；

8） 在程序界面加载业务模型库，程序界面是平台的用户界面；

9） 在运行环境中，运行业务模型库，生成目标信息处理系统。

所述在设计环境中用生成表设计器创建生成表，进一步包括：

a)新建生成表，并为其命名，名称不可重复；

b)向生成表设计器添加来源表，来源表是原始加工表，其既可以是基本表也可以是合法的生成表；

c)在来源表下层添加空白中间表，中间表是临时加工表；

d)从上层来源表向下层中间表做投影操作，以便向中间表添加字段；从多个来源表向中间表做投影操作；将多个字段投影到一个字段，以便得到计算字段；为中间表的字段重命名；做投影操作时，在上层表的来源字段和下层表的目标字段间会自动生成投影线，以表明投影关系；多个上层表向一个下层表做投影操作时，上层表间会自动生成运算线，以表明运算关系；上层表间结构不同时运算关系是联接运算，用户可以选择是自然联接、左联接、右联接还是全连接；上层表间结构相同时运算关系是集合运算，用户可以选择是并运算、交运算还是差运算；

e)重复步骤d，直至中间表设计完毕；

f)必要时，可以继续向非空中间表的下层添加空白中间表、同层添加来源表，再按照步骤d的方法从非空中间表和其同层来源表向空白中间表做投影操作；

g)必要时，可以向一个表格或有运算线相连的一对表格间添加约束线；约束线下端与字段相连，上端与约束条件相连，用于约束字段的取值范围或字段间的取值关系；

h)重复上述b、c、d、e、f、g步骤，直至完成生成表的设计；一个生成表的加工过程符合树状结构，树根是生成表，所有的树叶是来源表；

i)对生成表进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

j)对合法生成表的加工过程进行优化，使之最简洁；

k)将优化后的生成表保存到业务模型库；

l)若有必要，为职能角色设置该生成表的权限。

所述在设计环境中用业务流程设计器创建业务流程，具体包括：

a)新建业务流程，并为其命名，名称不可重复；

b)向业务流程设计器添加一个空白界面单元，作为业务功能的起始操作界面；

c)向新添加的空界面单元中添加基本表或生成表；添加基本表没有限制；添加生成表时要满足一个条件，其来源表若是生成表则必须出现在先导界面单元中；

d)为新添加的基本表或生成表设置操作类型和显示属性；

e)重复步骤c、d，直至完成界面单元的设计；

f)必要时，要为设计好的界面单元指定操作角色，以实现跨职能业务流程；

g)必要时，向非空界面单元中添加跳转按钮，并为其命名（不能重名）；此时会在该界面单元的右侧添加一个空白界面单元，并与该跳转按钮相连，作为下一步骤的操作界面；

h)重复步骤c、d、e、f、g，直至完成业务流程的设计，一个业务流程是一张以界面单元为结点、以操作流为连线的多分支、无回路的流程图；信息流只起标示作用，可以不显示；

i)对业务流程进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

j)将合法的业务流程保存到业务模型库；

k)若有必要，为职能角色设置该业务流程的权限。

所述在程序界面加载业务模型库，生成目标信息处理系统，包括：

a)选择合法的目标模型库进行加载；

b)对目标模型库内容进行优化，得到底层数据库的模式结构定义，包括表、视图、索引、事务和触发器的定义；

c)按优化后得到的模式结构定义，创建或变更底层数据库，包括表、视图、索引、事务和触发器；

e） 成功加载后，产生目标信息处理系统，以供用户运行。

所述在运行环境中运行业务模型库生成目标信息处理系统包括：

a)用户在程序界面中启动目标信息处理系统；

b)在程序界面中，创建该信息系统的“应用界面”窗口，作为其运行环境；

c)应用界面的滚轮菜单中包含了所有用户有权使用的业务功能，必要的话，用户可以自由组织业务功能的层次结构；另外，用户可以将常用的业务功能拖拽到应用界面中，创建快捷方式；

d)用户执行指定业务功能时，运行环境以“解释执行”的方式实现具体业务功能；

e)用户可以关闭开启的信息处理系统，或者同时运行多个信息处理系统。

所述用户执行指定业务功能时，运行环境以“解释执行”的方式实现具体业务功能的步骤包括：

i.根据业务功能名称，从信息系统的业务模型库中取得相应的业务流程，并在应用界面的中部，创建操作界面窗口；

ii.按照业务流程的当前面单元内容，自动生成操作界面；

iii.用户执行业务操作时，运行环境将用户操作翻译成系统指令，交给底层执行，并将执行结果反馈到界面上；系统指令应该包括数据库命令和特殊功能命令；

iv.用户执行界面跳转时，运行环境根据业务流程和当前步骤，定位到下一个界面单元，并返回到步骤b；界面跳转可以是分支跳转，也可以是导航跳转；

v.另外，若后继步骤跨职能时，用户可选择该职能的用户作为交接目标，该业务将发送给目标用户，由其执行；

vi.重复步骤ii- v，直至业务流程结束，业务功能执行完毕。

附图说明

图1为本发明信息处理系统的支撑平台架构图；

图2为本发明构建信息处理系统的装置的总体框架图；

图3为本发明实施例的组织架构图；

图4为本发明的双层开发框架；

图5为本发明实施例的生成表示意图；

图6为本发明实施例的业务流程图。

具体实施方式

本发明的工作原理为：本发明提供了一个自由开放的信息处理系统支撑平台，其架构如图1所示，平台提供横纵两个维度上的服务：横向是实例信息系统的集合，即具体的信息处理系统，平台允许用户自由加载或卸载任意实例信息系统；纵向是应用环境的集合，包括组织环境、运行环境和开发环境，不同的环境提供不同的工具和功能，以便用户对平台上的任意实例信息系统进行管理、运行和开发。

本发明提供一种基于图形第四代语言的应用生成系统装置，如图2所示，其组成部分包括：

1、数据库接口模块：为上层应用提供数据库服务，以隐藏底层数据库操纵细节，具体服务包括数据定义、数据操纵、数据控制、事务控制和数据查询服务。

2、平台管理模块：从全局对整个“信息处理系统支撑平台”进行统一管理，包括多系统框架、用户管理、配置管理和模型库加载器四个子模块。

a)多系统框架子模块：按照指定系统策略搭建平台，使之高效、稳定地运行；有效管理系统资源、保障容灾能力，实现多系统安全并行。

b)用户管理子模块：对平台用户信息进行管理，实现用户的注册、登录、退出、切换等操作，实现不同用户不同界面，以及离开时的现场保留功能，对用户的配置信息进行统一管理，实现远程登录。

c)配置管理子模块：对平台本身的运行配置信息进行管理，辅助多系统框架子模块进行平台搭建。

d)模型库加载器子模块：用于加载指定的业务模型库到平台上，从而得到实例信息系统，或从平台上卸载指定的实例信息系统。它包含以下三个子模块：

i.模式优化子模块：读取业务模型库的内容并进行性能优化，包括优化基本表、生成表、约束、设置引擎、创建索引和临时表等。

ii.模式部署子模块：按照优化后的结果创建系统数据库，包括表、索引、视图、事务等。

iii.数据迁移：若加载的是当前应用系统的新版本，则需要对结构发生变化的表进行数据迁移，即把原表内容经默认加工后保存到新表中，再删除原表。

3、组织环境模块：用于设置用户组织架构、职能角色、系统权限和系统规则，包括以下子模块：

a)组织架构子模块：用于设计用户企业或组织的组织结构图，为将来明确岗位职责、分配用户权限和安排协同工作做好准备。

b)权限管理子模块：用于权限的设置、读取和推演，匹配当前用户可见或可操作的功能和内容。

c)规则集子模块：设定和实施基于组织架构的系统规则，比如权限的扩展规则，设计任务的管理规则，业务流程的角色限制规则（是否可以越级处理、是层层上报还是层层下发）等。规则集是开放的系统可根据应用需要进行扩展。

在组织环境中，为每个实例信息系统提供一个全局的用户组织框架，如图3所示，整个组织框架由若干组织树构成，每个组织树都采用树状结构，有一个根结点、若干分支结点和叶结点，每个结点代表一个职责角色；用户可以自由搭建自己的组织框架，为系统的所有使用者创建相应的职责角色。

组织框架为整个实例信息系统提供一种约束、控制手段，使设计者能够按照某种策略来实施权限管理以便控制职责角色的操作范围，还能够制定业务功能的派遣和提交规则以控制系统的设计、应用复杂度，保障系统灵活性。

4、开发环境模块：用于为设计者提供开发工具，进行信息处理系统软件的开发和修改。

a)自定义类型设计器子模块：提供一个“自定义类型”的属性编辑器，来让用户基于基本数据类型，创建特殊的数据类型。

b)基本表设计器子模块：提供一个表格编辑器，来让用户创建“基本表”。

c)生成表设计器子模块：提供一种图形形式化语言，让用户能够按照自然思维对表格的加工过程进行描述，从而由若干已知表格得到一个未知表格；同时提供一种算法，对用户的描述进行优化，使按不同方式实现同一目的的加工过程优化为同一最简单的加工过程；这种图形形式化语言的图形要素包括：表结构单元（代表表格）、投影线（连接上下层表格体现投影操作）、运算线（连接同层表格体现联接或集合操作）、约束线（为表格增加约束条件体现选择操作）。

d)业务流程设计器子模块：提供一种没有回路的流程图，来让用户描述实现指定业务功能的业务步骤，包括操作界面和分支。整个业务流程是由一系列前后相连的界面单元构成，单元间有控制流和信息流，单元内部有设定了操作方式的二维表格和连接到下一单元的跳转按钮。

e)界面单元设计器子模块：提供一个用户界面设计工具，来让用户对自动生成的操作界面进行手动调整，包括布局调整、控件的尺寸和位置调整等。

f)合法性检测子模块：对设计结果进行合法性检测，包括所有的设计单元，比如基本表、生成表、业务模型等，以及整个设计结构，比如相关元素的关联关系、约束冲突等。

g)模型比较器子模块：提供一种树状目录比较图，帮助用户快速发现相比较的两个业务模型库之间的差别，并能够实现快速的局部复制和变更。有个这一工具，用户可以在优秀模型库基础上，方便、快捷的定制更符合自身需求的模型库。

在开发环境中，提供一个数据和功能相分离的双层开发框架，如图4，数据层位于底层，是二维表的集合，功能层位于上层，是业务流程的集合，设计者通过为两个集合添加、修改或删除元素来完成设计工作；功能层用于描述目标系统的功能模型，数据层用于描述目标系统的信息模型，两者既相互独立、又相互依赖；独立性在于，各自都可以在不改变对方的前提下进行扩张和变更；依赖性在于，这种扩张和变更不是任意的，对数据层的变更可能会影响功能层，而对功能层的变更可能需要数据层的变更作为支持。这种开发框架的优点在于：方便代码和界面的自动化生成，实现统一接口规范、统一界面风格、统一操作思路，达到使用方便、操作容易、维护简单的目的；信息模型可自由伸缩、功能模型可任意增减，比当前模块化、参数化的系统更具弹性、更易扩展；业务流程具有外部无交集、内部跨职能的特点，方便企业管控业务流程、协同员工工作、高效配置资源。

本发明提供了一种简单易学的、完全图形化的形式化语言，使得无需编码即可完成信息处理系统的开发工作。该形式化语言的图形要素包括：位于数据层的自定义类型、基本表、生成表和位于功能层的业务流程。

自定义类型用于描述目标信息系统的特定数据类型，它源自于自然界的基本数据类型，比如整数、实数、字符、声音、图像等，同时附加了格式、范围、尺寸等属性信息；

基本表用于描述存储信息的表格的结构，根据基本表平台就可以按既定策略部署目标系统的底层数据库模式；

生成表用于描述表格的运算过程，即若干来源表如何经过一系列关系运算得出一个生成表，它包括表结构单元、投影线、约束线和运算线，如图5；

业务流程用无回路的流程图来描述业务模型的执行步骤和步骤间的衔接关系，该流程图的图形元素包括——界面单元、操作流和信息流，如图6；界面单元代表一个执行步骤，描述了该步骤的操作界面，其中包含设定了操作方式的二维表格和连接到下一个界面单元的跳转按钮；操作流由结点间连线来体现，它一端连接了前一界面单元中的跳转按钮，另一端连接了跳转到的后一界面单元；信息流由结点间的表格生成关系来体现，若后继界面单元中的某二维表格是前驱界面单元中的若干二维表的生成表时，自动在表格间创建信息流，以表达业务流程中的信息走向。

总之，基本表为客观事物提供了一种描述方式，生成表为有限的描述方式提供了无限的操作方法，业务流程把一系列操作方法连接成独立、完整的业务模型，并在每个业务步骤中通过界面单元与用户交互，这就是本发明提供的图形化4GL的开发方式。

5、运行环境：为用户提供信息处理系统的应用界面，响应用户操作，返回操作结果。

a)用户接口子模块：每个正在平台上运行的信息处理系统，都有一个“应用界面”，用户通过该界面与系统实施交互，这个应用界面是在本模块中实现的。

i.快捷桌面子模块：提供与windows桌面类似的“应用界面”，可在任意位置放置常用业务功能的快捷方式，以便打造自己的专属界面。

ii.转盘菜单子模块：在应用界面上提供转盘式功能菜单。比起其他类型的菜单，该菜单具有最简约的外形、最宽广的视野和最灵活的操作；另外，平台允许用户自由组织功能层次，打造最喜爱的系统。

iii.任务列表子模块：在应用界面上提供任务列表。该列表显示了所有跨职能任务，包括接收的、发出的、完成的、未完成的；可以设置过滤条件以隐藏某些任务也可以手动清理列表；可以为列表指定排列条件，比如按紧迫性、发生时间、等待时间、完成速度等，也可以进行条件的组合排列；用户还可以全程跟踪任务的进行状态，比如任务当前步骤、历史步骤的完成人和完成时间等。

iv.操作导航子模块：用户执行某个业务功能时，在“应用界面”中部会启动一个“操作界面”，它是该业务功能的交互界面，用户通过与操作界面的交互完成对该业务功能的操作。由于可同时运行多个业务功能，故操作界面可以同时存在多个。本模块为操作界面提供“导航窗口”，用于对业务流程已完成步骤进行堆栈管理，方便用户通过“上一步/下一步”按钮，快速切换到某一先前步骤。

b)业务模型解析器子模块：用于解释执行业务模型，响应用户操作，按照业务步骤生成操作界面。

i.流程解析子模块：用于解析整个业务流程，根据当前业务步骤和用户“界面跳转操作”决定流程走向，以及进行跨职能业务的状态追踪。

ii.界面生成子模块：读取业务模型中当前业务步骤的界面单元，根据其内容自动生成“操作界面”。

iii.业务翻译子模块：响应用户“业务操作”，生成相应的数据库命令交给底层数据库接口执行或直接调用特殊功能集，接收返回结果并显示到操作界面。

iv.特殊功能集子模块：用于提供系统标准功能，如计时、定时、打印等。

在运行环境中，提供一个统一、灵活、开放的信息系统架构，这个信息系统架构不同于其他具有复杂功能体系的信息系统，它只是一个简单的业务功能集合，具有以下特点：

单元性：每个业务功能都是最小的、不可分割的单元功能；

互异性：每个业务功能都完成特定的业务目标，彼此各不相同；

独立性：业务功能彼此独立，互不相关；

无序性：当执行多个业务功能时，没有执行顺序的差别；

开放性：可根据需要任意增加、修改或删除具体的业务功能。

角色性：受到组织框架的约束，用户只能开发和使用有相应权限的业务功能。

本发明用业务模型库替代传统需要经过编译、连接而生成的应用程序，一个业务模型库对应一个信息处理系统，它由业务模型集合和配置文件组成。一个业务模型对应一个业务功能，由一个业务流程和该流程中包含的所有二维表格构成，配置文件保存了目标系统的全局性特征，如组织框架和权限设置等。所以，整个业务模型库由自定义类型集、基本表集、生成表集、业务流程集和配置文件集组成，这种存储形式，易于现有设计成果的保留和传播，易于进行快速变更，具有极强的适应性。

本发明还提供一种基于新型图形第四代语言的信息处理系统软件开发方法，其步骤为：

1、创建业务模型库并命名；

2、在组织环境中，定义职能单元并为其搭建层次结构，以直观反映用户组织架构。

3、在组织环境中，设置各种系统规则，如权限的种类和推演规则，设计任务的下发、提交和审批规则，业务流程角色限制规则（比如只能上报或下发、不可越级）等。

4、在设计环境中，用自定义类型设计器创建自定义类型（自定义类型用于设置基本表字段类型，自定义类型设计器采用属性编辑器形式），具体步骤包括：

a)新建自定义类型，并为其命名，名称不可重复；

b)设置自定义类型的基本数据类型，基本数据类型应该包括整型、实型、文本型、枚举型、格式串、日期时间、图片、音频、视频等；

c)设置基本数据类型的各项属性，不同的基本数据类型有不同的属性，比如整型有范围属性、文本型有长度属性、图片有尺寸属性等；

d)对自定义类型进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

e)将合法的自定义类型保存到业务模型库；

f)若有必要，为职能角色设置该自定义类型的权限。

5、在设计环境中，用基本表设计器创建基本表（基本表用于表达信息的存储结构，基本表设计器采用表格编辑器形式），具体步骤包括：

a)新建基本表，并为其命名，名称不可重复；

b)向基本表添加空字段（列），并设置空字段的各个属性，字段属性应该包括字段名、字段类型（即自定义类型）、显示格式、是否唯一、默认值等；

c)必要时，可向基本表插入其他合法基本表的合法字段，以体现基本表间的关联关系；

d)必要时，可为基本表增加约束条件，以限制字段的取值范围或字段间的取值关系；

e)重复上述b、c、d步骤，直至完成基本表设计；

f)对基本表进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

g)将合法的基本表保存到业务模型库；

h)若有必要，为职能角色设置该基本表的权限。

6、在设计环境中，用生成表设计器创建生成表（生成表用于表达二维表格的加工过程；生成表设计器从上至下分为若干层，采用图形形式化语言，包括表结构单元、投影线、运算线和约束线四种图形要素），具体步骤包括：

a)新建生成表，并为其命名，名称不可重复；

b)向生成表设计器添加“来源表”（原始加工表），来源表既可以是基本表也可以是合法的生成表；

c)在来源表下层添加空白“中间表”（临时加工表），可以为“中间表”命名；

d)从上层来源表向下层中间表做投影操作，以便向中间表添加字段（列）；可以从多个来源表向中间表做投影操作；可以将多个字段投影到一个字段，以便得到计算字段；可以为中间表的字段重命名；

e)重复步骤d，直至中间表设计完毕；

f)必要时，可以继续向非空中间表的下层添加空白中间表、同层添加来源表，再按照步骤d的方法从非空中间表和其同层来源表向空白中间表做投影操作；

g)必要时，可以向一个表格或有运算线相连的一对表格间添加约束线；约束线下端与字段相连，上端与约束条件相连，用于约束字段的取值范围或字段间的取值关系；

h)重复上述b、c、d、e、f、g步骤，直至完成生成表（加工结果表）的设计；一个生成表的加工过程符合树状结构，树根是生成表，所有的树叶是来源表；

i)另外，做投影操作时，在上层表的来源字段和下层表的目标字段间会自动生成投影线，以表明投影关系；

j)另外，多个上层表向一个下层表做投影操作时，上层表间会自动生成运算线，以表明运算关系；上层表间结构不同时运算关系是联接运算，用户可以选择是自然联接、左联接、右联接还是全连接；上层表间结构相同时运算关系是集合运算，用户可以选择是并运算、交运算还是差运算；

k)对生成表进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

l)对合法生成表的加工过程进行优化，使之最简洁；

m)将优化后的生成表保存到业务模型库；

n)若有必要，为职能角色设置该生成表的权限。

7、在设计环境中，用业务流程设计器创建业务流程（业务流程用于表达业务功能的执行步骤；业务流程设计器从左至右采用无回路的流程图，包括界面单元、操作流和信息流三种图形元素），具体步骤包括：

a)新建业务流程，并为其命名，名称不可重复；

b)向业务流程设计器添加一个空白界面单元，作为业务功能的起始操作界面；

c)向新添加的空界面单元中添加基本表或生成表；添加基本表没有限制；添加生成表时要满足一个条件，其来源表若是生成表则必须出现在先导界面单元中；

d)为新添加的基本表或生成表设置操作类型和显示属性；操作类型应该包括录入、删除、修改、查询、汇总等；显示属性应该包括控件格式（单一表格或组合控件，比如关联表等）、显示行数（表格一页有多少行）、列顺序、隐藏列（隐藏该列）、查询列（为该列提供查询控件）、去重复列（去除该列的重复记录）、分组列（汇总操作时按该列分组）、行数统计（汇总操作时添加行数统计列）等；

e)重复步骤c、d，直至完成界面单元的设计；

f)必要时，要为设计好的界面单元指定操作角色，以实现跨职能业务流程；

g)必要时，向非空界面单元中添加跳转按钮，并为其命名（不能重名）；此时会在该界面单元的右侧添加一个空白界面单元，并与该跳转按钮相连，作为下一步骤的操作界面；

h)重复步骤c、d、e、f、g，直至完成业务流程的设计，一个业务流程是一张以界面单元为结点、以操作流为连线的多分支、无回路的流程图；信息流只起标示作用，可以不显示；

i)对业务流程进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

j)将合法的业务流程保存到业务模型库；

k)若有必要，为职能角色设置该业务流程的权限。

8、在设计环境中，必要时，用户可以用界面单元设计器对指定的界面单元进行手动调整，具体步骤包括：

a)在界面单元设计器中打开指定界面单元，平台自动生成相应操作界面；

b)必要时，用户可以手动设置该操作界面的布局方案；

c)必要时，用户可以手动调整操作界面中任意控件的位置和尺寸；

d)保存手动调整后的界面单元，并退出界面单元设计器。

9、在设计环境中，必要时，用户可以打开模型比较器，将当前模型库与目标模型库进行比较，复制任意目标模型库中的内容到当前模型库中。

10、在程序界面（平台的用户界面，是个多文档界面）中，加载业务模型库，具体步骤如下：

a)指定要加载的模型库；

b)依据模型库的内容，进行性能优化；优化方式应该有表格重组（重组基本表）、约束合并（自定义类型约束、基本表约束、生成表约束的合并）、定义视图、设置索引、采用临时表、事务和触发器等；

c)按优化结果部署数据库，即创建数据库、表、视图、索引、事务和触发器。

d)必要时，要对现有数据库结构进行变更，具体步骤如下：

e)为发生变更的表，创建新表；

f)将旧表中的数据迁移到新表中；若涉及级联变更或级联删除时，应允许用户决定具体实施策略；

g)删除旧表；

h)加载成功后，一个同名的“信息处理应用程序”就出现在程序界面中。

11、在运行环境中，运行业务模型库，具体步骤如下：

a)用户在程序界面中启动目标信息处理系统；

b)在程序界面中，创建该信息系统的“应用界面”（信息处理系统的用户界面）窗口，作为其运行环境；

c)应用界面的滚轮菜单中包含了所有用户有权使用的业务功能，必要的话，用户可以自由组织业务功能的层次结构；另外，用户可以将常用的业务功能拖拽到应用界面中，创建快捷方式；

d)用户执行指定业务功能时，运行环境以“解释执行”的方式实现具体业务功能，具体步骤如下：

i.根据业务功能名称，从信息系统的业务模型库中取得相应的业务流程，并在应用界面的中部，创建操作界面（业务功能的用户界面）窗口；

ii.按照业务流程的当前面单元内容，自动生成操作界面；

iii.用户执行业务操作时，运行环境将用户操作翻译成系统指令，交给底层执行，并将执行结果反馈到界面上；系统指令应该包括数据库命令和特殊功能命令；

iv.用户执行界面跳转时，运行环境根据业务流程和当前步骤，定位到下一个界面单元，并返回到步骤b；界面跳转可以是分支跳转（按分支按钮），也可以是导航跳转（按“上一步”或“下一步”按钮）；

v.另外，若后继步骤跨职能时，用户可自由选择该职能的用户作为交接目标，该业务将发送给目标用户，由其执行或许操作；

vi.重复步骤2、3、4、5，直至业务流程结束，业务功能执行完毕。

e)用户可以关闭开启的信息处理系统，也可以同时运行多个信息处理系统。

12、另外，用户可以在不影响原有系统正常运营情况下利用其有权操作的模型库内容，来设计新的业务模型，向下级下发或向上级提交。

本发明提供的二维的信息系统支撑平台，允许同时执行多个信息系统，每个信息系统可以采用不同的系统策略，可以执行在不同的环境中（组织环境、开发环境或运行环境），是开放、灵活、易用的应用生成系统。在开发前先确定用户组织架构、权限管理方案和系统规则集，进而把用户组织架构打造成一个系统管理工具，参与到整个系统开发和应用过程中。系统开发时，管理员可以向组织成员分派开发任务、协调开发进度，实现并行开发。本发明采用一种数据和功能相分离的双层开发框架，底部是数据层，上部是功能层，两者即相互独立又相互依赖。两个分层都是普通的集合结构，具有良好的伸缩性，无论是进行系统开发还是应对需求变更，都能够通过对特定集合元素进行简单的增、删、改来实现。这种开发架构能够最大发挥4GL的特点，扩展其应用空间，其完全图形化，而且采用常见的二维表格和流程图作为基本图形元素，比当前流行的其他4GL更简单易学，使用户能够所见即所得的进行软件开发；生成表作为表格加工过程的描述方式，不仅遵循人类自然思维方式，更具有智能优化功能，使用户的设计更加自由灵活；业务流程提供了复杂业务功能的描述方式，弥补了4GL难以实现非过程化应用的缺陷；以“模板”的形式保存设计成果，一个业务功能的模板是业务模型，一个信息处理系统的模板是业务模型库，用户只需把设计好的模板加载到平台上即可运行，并在不需要的时候卸载。

Claims (11)

1.一种用于构建信息处理系统的装置，其特征在于，该装置基于新型图形第四代语言，包括：

数据库接口模块：为上层应用提供数据库服务，以隐藏底层数据库操纵细节，具体服务包括数据定义、数据操纵、数据控制、事务控制和数据查询服务；

平台管理模块：包括多系统框架、用户管理、配置管理和模型库加载器四个子模块；多系统框架子模块用于按照指定系统策略搭建平台，使之运行；用户管理子模块，用于对平台用户信息进行管理，实现用户的注册、登录、退出、切换操作，实现不同用户不同界面，以及离开时的现场保留功能，对用户的配置信息进行统一管理，实现远程登录；配置管理子模块，用于对平台本身的运行配置信息进行管理，辅助多系统框架子模块进行平台搭建；模型库加载器子模块，用于加载指定的业务模型库到平台上，从而得到实例信息系统，或从平台上卸载指定的实例信息系统；

组织环境模块：用于设置用户组织架构、职能角色、系统权限和系统规则；

开发环境模块：用于为设计者提供开发工具，进行信息处理系统软件的开发和修改；

运行环境模块：用于为用户提供信息处理系统的应用界面，响应用户操作，返回操作结果。

2.如权利要求1所述的构建信息处理系统的装置，其特征在于，所述组织环境模块还包括以下子模块：

组织架构子模块：用于设计用户企业或组织的组织结构图，为将来明确岗位职责、分配用户权限和安排协同工作做好准备；

权限管理子模块：用于权限的设置、读取和推演，匹配当前用户可见或可操作的功能和内容；

规则集子模块：设定和实施基于组织架构的系统规则，系统规则包括权限的扩展规则、设计任务的管理规则、业务流程的角色限制规则。

3.如权利要求1所述的构建信息处理系统的装置，其特征在于，所述开发环境模块还包括以下子模块：

自定义类型设计器子模块：提供一个自定义类型的属性编辑器，用户可以基于基本数据类型，创建特殊的数据类型；

基本表设计器子模块：提供一个表格编辑器，以创建基本表；

生成表设计器子模块：提供一种图形形式化语言，创建生成表，图形形式化语言的图形要素包括：代表表格得表结构单元、连接上下层表格体现投影操作得投影线、连接同层表格体现联接或集合操作的运算线、为表格增加约束条件体现选择操作的约束线；

业务流程设计器子模块：提供一种没有回路的流程图，来让用户描述实现指定业务功能的业务步骤，包括操作界面和分支；整个业务流程是由一系列前后相连的界面单元构成，单元间有控制流和信息流，单元内部有设定了操作方式的二维表格和连接到下一单元的跳转按钮；

界面单元设计器子模块：提供一个用户界面设计工具，来让用户对自动生成的操作界面进行手动调整，包括布局调整、控件的尺寸和位置调整；

合法性检测子模块：对设计结果进行合法性检测；

模型比较器子模块：提供一种树状目录比较图，帮助用户快速发现相比较的两个业务模型库之间的差别，并能够实现快速的局部复制和变更。

4.如权利要求1所述的构建信息处理系统的装置，其特征在于，所述运行环境模块还包括以下子模块：

用户接口子模块：其用于生成信息处理系统的应用界面，用户通过该界面与系统实施交互；用户接口子模块包括：快捷桌面子模块，用于提供应用界面，可在任意位置放置常用业务功能的快捷方式；转盘菜单子模块，用于在应用界面上提供转盘式功能菜单；任务列表子模块：用于在应用界面上提供任务列表，该列表显示了所有跨职能任务，包括接收的、发出的、完成的、未完成的；设置过滤条件以隐藏某些任务或者手动清理列表；为列表指定排列条件，以及全程跟踪任务的进行状态；操作导航子模块：用于在用户执行某个业务功能时，在应用界面中启动一个操作界面，它是该业务功能的交互界面，用户通过与操作界面的交互完成对该业务功能的操作，本模块为操作界面提供导航窗口，用于对业务流程已完成步骤进行堆栈管理，方便用户通过上一步/下一步按钮，快速切换到某一先前步骤；

业务模型解析器子模块：用于解释执行业务模型，响应用户操作，按照业务步骤生成操作界面。

5.如权利要求4所述的构建信息处理系统的装置，其特征在于，所述业务模型解析器子模块还包括以下子模块：

流程解析子模块：用于解析整个业务流程，根据当前业务步骤和用户“界面跳转操作”决定流程走向，以及进行跨职能业务的状态追踪；

界面生成子模块：读取业务模型中当前业务步骤的界面单元，根据其内容自动生成“操作界面”；

业务翻译子模块：响应用户“业务操作”，生成相应的数据库命令交给底层数据库接口执行或直接调用特殊功能集，接收返回结果并显示到操作界面；

特殊功能集子模块：用于提供系统标准功能，该标准功能包括计时、定时、打印。

6.一种构建信息处理系统的方法，其特征在于，该构建方法基于新型图形第四代语言，包括以下步骤：

1） 创建业务模型库；

2） 在组织环境中，定义职能单元并为其搭建层次结构，该层级结构可以直观反映用户组织架构；

3） 在组织环境中，设置系统规则和权限；

4） 在设计环境中，用自定义类型设计器创建自定义类型，自定义类型用于设置基本表字段类型，自定义类型设计器采用属性编辑器形式；

5） 在设计环境中，用基本表设计器创建基本表，基本表用于表达信息的存储结构，基本表设计器采用表格编辑器形式；

6） 在设计环境中，用生成表设计器创建生成表，生成表用于表达二维表格的加工过程；生成表设计器从上至下分为若干层，包括表结构单元、投影线、运算线和约束线四种图形要素；

7） 在设计环境中，用业务流程设计器创建业务流程，业务流程用于表达业务功能的执行步骤；业务流程设计器从左至右采用无回路的流程图，包括界面单元、操作流和信息流三种图形元素；

8） 在程序界面加载业务模型库，生成目标信息处理系统；

9） 在运行环境中，执行目标信息处理系统的各项业务功能。

7.如权利要求6所述的构建信息处理系统的方法，其特征在于，所述在设计环境中用生成表设计器创建生成表，进一步包括：

a)新建生成表，并为其命名，名称不可重复；

b)向生成表设计器添加来源表，来源表是原始加工表，其既可以是基本表也可以是合法的生成表；

c)在来源表下层添加空白中间表，中间表是临时加工表；

d)从上层来源表向下层中间表做投影操作，以便向中间表添加字段；根据需要从多个来源表向中间表做投影操作；根据需要将多个字段投影到一个字段，以便得到计算字段；根据需要为中间表的字段重命名；做投影操作时，在上层表的来源字段和下层表的目标字段间会自动生成投影线，以表明投影关系；多个上层表向一个下层表做投影操作时，上层表间会自动生成运算线，以表明运算关系；上层表间结构不同时运算关系是联接运算，用户可以选择是自然联接、左联接、右联接还是全连接；上层表间结构相同时运算关系是集合运算，用户可以选择是并运算、交运算还是差运算；

e)重复步骤d，直至中间表设计完毕；

f)必要时，可以继续向非空中间表的下层添加空白中间表、同层添加来源表，再按照步骤d的方法从非空中间表和其同层来源表向空白中间表做投影操作；

g)必要时，可以向一个表格或有运算线相连的一对表格间添加约束线；约束线下端与字段相连，上端与约束条件相连，用于约束字段的取值范围或字段间的取值关系；

h)重复上述b、c、d、e、f、g步骤，直至完成生成表的设计；一个生成表的加工过程符合树状结构，树根是生成表，所有的树叶是来源表；

i)对生成表进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

j)对合法生成表的加工过程进行优化，使之加工步骤最少；

k)将优化后的生成表保存到业务模型库；

l)若有必要，为职能角色设置该生成表的权限。

8.如权利要求6所述的构建信息处理系统的方法，其特征在于，所述在设计环境中用业务流程设计器创建业务流程，具体包括：

a)新建业务流程，并为其命名，名称不可重复；

b)向业务流程设计器添加一个空白界面单元，作为业务功能的起始操作界面；

c)向新添加的空界面单元中添加基本表或生成表；添加基本表没有限制；添加生成表时要满足一个条件，其来源表若是生成表则必须出现在先导界面单元中；

d)为新添加的基本表或生成表设置操作类型和显示属性；

e)重复步骤c、d，直至完成界面单元的设计；

f)必要时，要为设计好的界面单元指定操作角色，以实现跨职能业务流程；

g)必要时，向非空界面单元中添加跳转按钮，并为其命名，不能重名；此时会在该界面单元的右侧添加一个空白界面单元，并与该跳转按钮相连，作为下一步骤的操作界面；

h)重复步骤c、d、e、f、g，直至完成业务流程的设计，一个业务流程是一张以界面单元为结点、以操作流为连线的多分支、无回路的流程图；

i)对业务流程进行自身合法性检测和系统合法性检测，不合法则给出提示；

j)将合法的业务流程保存到业务模型库；

k)若有必要，为职能角色设置该业务流程的权限。

9.如权利要求6所述的构建信息处理系统的方法，其特征在于，所述在程序界面加载业务模型库，生成目标信息处理系统，包括：

a)选择合法的目标模型库进行加载；

b)对目标模型库内容进行优化，得到底层数据库的模式结构定义，包括表、视图、索引、事务和触发器的定义；

c)按优化后得到的模式结构定义，创建或变更底层数据库，包括表、视图、索引、事务和触发器；

e） 成功加载后，产生目标信息处理系统，以供用户运行。

10.如权利要求6所述的构建信息处理系统的方法，其特征在于，所述在运行环境中，执行目标信息处理系统的各项业务功能包括：

a)用户在程序界面中启动目标信息处理系统；

b)在程序界面中，创建该信息处理系统的应用界面窗口，作为其运行环境；

c)应用界面的滚轮菜单中包含了所有用户有权使用的业务功能，必要的话，用户可以自由组织业务功能的层次结构；用户可以将常用的业务功能拖拽到应用界面中，创建快捷方式；

d)用户执行指定业务功能时，运行环境以解释执行的方式实现具体业务功能；

e)用户可以关闭开启的信息处理系统，或者同时运行多个信息处理系统。

11.如权利要求10所述的构建信息处理系统的方法，其特征在于，所述用户执行指定业务功能时，运行环境以解释执行的方式实现具体业务功能的步骤包括：

i.根据业务功能名称，从信息系统的业务模型库中取得相应的业务流程，并在应用界面的中部，创建操作界面窗口；

ii. 按照业务流程的当前面单元内容，自动生成操作界面；

iii.用户执行业务操作时，运行环境将用户操作翻译成系统指令，交给底层执行，并将执行结果反馈到界面上；系统指令应该包括数据库命令和特殊功能命令；

iv. 用户执行界面跳转时，运行环境根据业务流程和当前步骤，定位到下一个界面单元，并返回到步骤b；界面跳转可以是分支跳转，也可以是导航跳转；

v.若后继步骤跨职能时，用户可选择该职能的用户作为交接目标，该业务将发送给目标用户，由其执行；

vi. 重复步骤ii- v，直至业务流程结束，业务功能执行完毕。