CN116991923A - 一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统及方法，系统包括：数据源模块，用于提供从物理模型到逻辑模型构建的数据库，同时根据数据建模引擎的处理结果完成逻辑模型到物理模型的生成；数据建模引擎，基于数据源模块实现从物理模型到逻辑模型构建；可视化操作模块，进行可视化操作编辑逻辑模型输出给数据建模引擎，完成逻辑模型到物理模型的生成。本发明避免了传统C/S架构可视化建模工具对底层操作系统和硬件架构的强依赖，解决了其他可视化建模工具缺少对于数据库的支持问题，对数据库中表和字段的中文注释内容的兼容性差的问题，以及数据建模与数据标准的关联问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机建模技术领域，尤其涉及一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统及方法。
背景技术
数据建模是发现、分析和确定数据需求的过程，用一种称呼为数据模型的精确形式表达和传递这些数据需求，是数据管理的一个重要组成部分，建模过程中要求组织发现并记录数据组合的方式。数据模型是数据特征的抽象，它从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象的框架，通过整合各个源系统的数据，最终形成统一、规范、易用的数据仓库，进而提供包括数据集市、数据挖掘、报表展示、即席查询等上层服务。
数据模型能够促进业务与技术进行有效沟通，形成对主要业务定义和术语的统一认识，具有跨部门、中性的特征，可以表达和涵盖所有的业务，无论是操作型数据库，还是数据仓库都需要数据模型组织数据构成、指导数据表设计。数据建模过程需要专业的建模人员，业务人员以及潜在信息系统的用户紧密工作在一起。数据建模是认识数据的过程，数据模型是数据建模的输出，数据建模的方式非常多，且涉及到企业和组织内部多个部门的人员，过程复杂，所以需要专业的数据建模软件来完成这样的任务。
目前流行的可视化数据建模工具有PowerDesigner和Erwi。PowerDesigner是Sybase公司的CASE工具集，是图形化、易于使用的企业建模环境。使用它可以方便地对管理信息系统进行分析设计，它几乎包括了数据库模型设计的全过程。利用PowerDesigner可以制作数据流程图、概念数据模型、物理数据模型，可以生成多种客户端开发工具的应用程序，还可为数据仓库制作结构模型，也能对团队设计模型进行控制。使用Power Designer可以方便地进行软件分析设计，制作业务流程图、概念数据模型、物理数据模型、面向对象模型，还可以为数据库制作结构模型。erwin的全称是erwin Data Modeler，是erwin公司的数据建模工具，支持各主流数据库系统。erwin提供数据库结构可视化，简单容易的管理界面，对复杂的数据结构进行视觉上的图形显示。erwin提供了独特的灵活性，以创建多个模型层从逻辑，物理，甚至更高级别模型。用户可以创建完全分开的逻辑和物理模型，或者创建有关联的逻辑和物理模型，您可以选择最适合的风格实现您的需求。Erwin支持windows操作系统，支持MySQL、Oracle、SQL Server等数据库环境。
目前，软件可视化数据建模存在以下缺陷：
(1)现有软件产品对cpu和操作系统支撑不好，因为目前的主流产品的架构是基于传统的C/S架构，且大多仅支持x86的cpu架构，windows操作系统，不容易对其他架构的cpu和操作系统进行迁移适配，造成传统C/S架构可视化建模工具对底层操作系统和硬件架构的强依赖。
(2)因为软件的架构是基于传统的C/S架构，无法满足目前用户主流基于浏览器的操作习惯，且C/S架构的软件部署麻烦，需要对每一个客户机安装各种依赖环境，和B/S架构相比，C/S架构的部分处理工作放到了客户机上，对客户机性能要求高。此外C/S架构的软件，不易实现分布式协同设计。
(3)现有软件产品对数据治理的理念融入性不强，在构建数据模型时，无法与数据治理过程中已有的数据标准相结合，因此无法满足实体、属性、关系的统一规范化描述。
(4)数据库逆向工程和正向建库操作缺少对于数据库的支持，且数据库数据存储方式不统一，无法满足自主可控的要求。
(5)表和字段的注释内容对于中文的内容支持不友好，数据库中表和字段的中文注释内容的兼容性差。
发明内容
本发明提供一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统及方法，避免了传统C/S架构可视化建模工具对底层操作系统和硬件架构的强依赖，解决了其他可视化建模工具缺少对于数据库的支持问题，对数据库中表和字段的中文注释内容的兼容性差的问题，以及数据建模与数据标准的关联问题。
本发明提供一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统，包括：
数据源模块，用于提供从物理模型到逻辑模型构建的数据库，同时根据数据建模引擎的处理结果完成逻辑模型到物理模型的生成；
数据建模引擎，包括数据标准管理组件、数据库连接适配器、数据库元数据抽取引擎、数据模型变更获取组件、数据类型映射组件、数据库DDL构建引擎，其中：数据标准管理组件，用于维护或调用相关数据标准；数据库连接适配器，用于配置数据源；数据库元数据抽取引擎、数据模型变更获取组件，用于分别进行元数据抽取、数据模型变更获取，从数据源中进行逆向工程，实现从物理模型到逻辑模型的转换；数据类型映射组件，用于对可视化操作模块解析后的逻辑模型进行数据类型的映射；数据库DDL构建引擎，用于构建与当前连接的数据源相匹配的DDL语句，将DDL语句通过数据库连接适配器交由数据库执行；
可视化操作模块，包括画布编辑器、数据表组件、属性编辑器、实体关系组件、组件管理器、属性组件、标准选取组件、模型解析引擎，其中：画布编辑器，用于实现至少绘画、交互式响应、开放式组件管理和扩展的可视化操作；组件管理器，用于进行可视化操作过程的组件管理；数据表组件，用于新建数据表或者编辑通过逆向工程生成的数据表；属性组件，用于添加新属性或者选取从逆向工程中获得的属性；标准选取组件，用于接收从数据标准管理组件中获得到的标准，并将标准关联到属性上；属性编辑器，用于对属性进行编辑修改；实体关系组件，用于对实体之间创建一对多或者多对多的关系；模型解析引擎，用于对编辑好的逻辑模型进行解析，然后提交给数据建模引擎。
进一步的，所述数据库元数据抽取引擎抽象出数据表列表获取、单表信息获取、字段信息获取、关系信息获取四个接口，其中：
数据表列表获取接口，用于实现每个数据库中数据表的获取；
单表信息获取接口，用于实现具体的一个数据表对应的至少备注信息、存储信息的内容获取；
字段信息获取接口，用于实现数据表中包含的数据字段信息获取，至少包括字段注释、字段代码、字段类型、约束信息；
关系信息获取接口，用于获取数据表之间的关联信息。
进一步的，所述数据库DDL构建引擎通过解析数据表携带的实例信息，生成对应数据库的DDL语句。
进一步的，所述画布编辑器基于mxGraph框架扩展模型相关展示的图形组件。
进一步的，所数据标准管理组件以结构化的方式提供到可视化操作界面，并在数据建模中绑定到实体的属性当中，所述数据标准使用中体现在数据元素和数据字典方面。
本发明还提供一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模方法，包括以下步骤：
使用数据库连接适配器配置好数据源，通过数据库元数据抽取引擎和数据模型变更获取组件，从数据源中进行逆向工程，实现从物理模型到逻辑模型的转换；
用户在画布编辑器上进行可视化操作，先利用数据表组件新建数据表或者编辑通过逆向工程生成的数据表，再利用属性组件添加新属性或者选取从逆向工程中获得的属性；使用标准选取组件，接收从数据标准管理组件中获得到的标准，并将标准关联到属性上；使用属性编辑器，对属性进行编辑修改；使用实体关系组件，对实体之间创建一对多或多对多的关系；
当用户操作逻辑模型生成物理模型时，模型解析引擎对编辑好的逻辑模型进行解析，然后提交给数据建模引擎，并通过数据类型映射组件进行数据类型的映射，数据库DDL构建引擎根据上述操作结果构建与当前连接的数据源相匹配的DDL语句，最终通过数据库连接适配器将DDL语句交由数据库执行，最终完成逻辑模型到物理模型的生成。
进一步的，所述数据库元数据抽取引擎抽象出数据表列表获取、单表信息获取、字段信息获取、关系信息获取四个接口，其中：
数据表列表获取接口实现每个数据库中数据表的获取；
单表信息获取接口实现具体的一个数据表对应的至少备注信息、存储信息的内容获取；
字段信息获取接口实现数据表中包含的数据字段信息获取，至少包括字段注释、字段代码、字段类型、约束信息；
关系信息获取接口获取数据表之间的关联信息。
进一步的，所述数据库DDL构建引擎通过解析数据表携带的实例信息，生成对应数据库的DDL语句。
进一步的，所述画布编辑器基于mxGraph框架，扩展模型相关展示的图形组件。
进一步的，所数据标准管理组件以结构化的方式提供到可视化操作界面，并在数据建模中绑定到实体的属性当中，所述数据标准使用中体现在数据元素和数据字典方面。
本发明采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
1、本发明基于浏览器的可视化操作技术，根据鼠标的拖拽移动，快速新建逻辑模型和模型间的关联关系，与数据标准管理模块的深度结合，为逻辑模型快速添加标准化的实体属性。
2、本发明数据库DDL构建引擎，能够对多种数据库的DDL语句提供广泛兼容，实现同一个逻辑模型，物化成多种不同的数据库中的物理模型。
3、本发明通过数据库元数据抽取引擎，根据数据源的配置信息，识别不同的数据库类型，采取不同的元数据抽取策略，解决了不同数据库数据存储方式不统一的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统架构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
本发明的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统及方法，目的在于开发一种基于浏览器的，轻量化的，对数据库友好，拖拽式数据模型可视化建模工具。
本发明采用B/S架构设计，只要在其中一台服务器安装部署，客户端安装满足要求的浏览器，即可满足局域网内多用户的使用，解决传统C/S架构产品的部署困难，多用户协同问题。产品的后端基于spring boot框架进行开发，使产品运行于jre中，利用jvm实现软件产品与底层硬件的隔离，有利于快速兼容不同的操作系统和不同架构的处理器。具体而言，本发明经过java语言编程实现后，编译后形成class文件的字节码，jvm读取字节码，再转换成对应硬件平台的机器码。在现在的主流CPU，操作系统的环境下，各大操作系统已经内置了与之兼容的jre，所以编译后的class文件，可以直接运行，实现了一次编译多处运行的极强的兼容性。
针对数据模型和数据标准的关联问题，本发明通过设计数据标准管理模块，维护或调用国家标准、军用标准、行业标准等相关数据标准，并以结构化的方式提供给操作界面，并在数据建模中，绑定到实体的属性当中。实现从逻辑模型建模，到逻辑模型物化，都一步绑定数据标准。具体而言，数据标准在使用中主要体现的是数据元素和数据字典，分别使用一张表来存储这些标准，在逻辑模型的设计阶段，为每个实体属性，提供两个字段，用来存储数据元素和数据字典的主键，进而实现对数据元素和数据字典的关联。用户在浏览器界面操作时，给用户展现的是一个树状结构，用户可以根据数据元素和数据字典的名称进行搜索，用户选定数据元素或数据字典以后页面上自动填充属性名称，属性类型，长度等信息。
针对数据库的兼容性问题，本发明通过利用数据库厂家提供的jdbc驱动，自定义数据库操作适配器、元数据抽取引擎，提取数据库物理模型数据表、数据字段以及相应的注释内容等元数据。具体而言，本发明将主流数据库厂商提供的jdbc驱动内置其中，用户在添加数据源时，设置好数据源类型，就可以自动选取对应的jdbc驱动对数据库进行连接，在采集元数据的阶段，因为不同的数据库的元数据组织方式不同，所以本发明为不同的数据库采用不同的采集方式，最终实现对数据表、数据字段以及相应的注释内容等元数据的提取。在数据源方面，本发明支持多种关系型数据库，特别适配了多种数据库，如人大金仓数据库，南大通用数据库，达梦数据库，神州通用数据库，瀚高数据库，此外对传统的，使用较广泛的开源和闭源数据库也都提供了很好的支持，如mysql，postgresql，Microsoft sqlserver，Oracle。
如图1所示，用户通过本发明，使用数据库连接适配器，配置好数据源以后，可以通过数据库元数据抽取引擎和数据模型变更获取组件，从数据源中进行逆向工程，实现从物理模型到逻辑模型的转换。用户通过可视化操作技术，在画布上进行操作，先利用数据表组件，新建数据表(也可以称为逻辑模型)，或者编辑通过逆向工程生成的数据表。再利用属性组件，添加新属性，或者选取从逆向工程中获得的属性，使用标准选取组件，接收从数据标准管理组件中获得到的标准，并将标准关联到属性上。使用属性编辑器，可以对属性进行更复杂的编辑修改。使用实体关系组件，对实体(也称逻辑模型)之间创建关系，如一对多，多对多等关系。当用户操作逻辑模型生成物理模型时，模型解析引擎对编辑好的逻辑模型进行解析，然后提交给数据建模引擎，并进行数据类型的映射，数据库DDL构建引擎，根据上述操作结果构建与当前连接的数据源相匹配的DDL语句，最终通过连接适配器，将DDL语句交由数据库执行，最终完成逻辑模型到物理模型的生成。
本发明的主要技术方案可以概况为：
(1)基于浏览器的可视化操作技术
浏览器可视化操作技术的核心是可视化编辑器，它主要包括画布/编辑器、属性编辑器，组件管理器。其中画布/编辑器实现了基于浏览器的绘画功能、交互式的响应环境、开放式的组件组件管理和扩展能力。编辑器技术基于mxGraph框架，扩展模型相关展示的图形组件，让用户在浏览器页面中通过灵活拖拽流程组件单元，实现数据表(实体)、字段(属性)关系的可视化编排。对应的图形组件包括数据表组件、属性组件、关系组件，提供了图形展示与对应数据的展示、编辑、存储操作。
(2)基于数据标准的数据库建模引擎
数据库建模引擎主要包括数据库连接适配器、元数据抽取引擎、ddl构建引擎、数据模型变更获取、数据类型映射以及标准管理技术。
数据库连接适配器，是采用工厂设计方式，抽象对应的读写操作接口，针对具体的数据库类型，实现对应数据库读写操作适配器，方便后期数据源类型的扩展。
数据库元数据抽取引擎，抽象出了数据表列表获取、单表信息获取、字段信息获取、关系信息获取四个接口，各类数据库实现对应的方法。其中数据表列表获取接口用于实现数据每个数据库中数据表的获取；单表信息获取接口实现具体的一个数据表对应的备注信息、存储信息等内容的获取；字段信息获取接口实现数据表中包含的数据字段信息获取，包括字段注释、字段代码、字段类型、约束信息等；关系信息获取用于获取数据表之间的关联信息。具体的每类数据库在实现对应的接口时，采取从各自数据库的元数据信息存储表中获取相应数据的搜索方法。
数据库DDL构建引擎，通过解析数据表(包含字段)携带的实例信息，生成对应数据库的DDL语句。每种数据库都有各自的DDL语句格式，所以在实现时，抽象数据表的创建、更新、字段创建、更新、字段的注释创建更新、字段约束创建、更新接口，具体的各类数据库再对应的实现。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统，其特征在于，包括：
数据源模块，用于提供从物理模型到逻辑模型构建的数据库，同时根据数据建模引擎的处理结果完成逻辑模型到物理模型的生成；
数据建模引擎，包括数据标准管理组件、数据库连接适配器、数据库元数据抽取引擎、数据模型变更获取组件、数据类型映射组件、数据库DDL构建引擎，其中：数据标准管理组件，用于维护或调用相关数据标准；数据库连接适配器，用于配置数据源；数据库元数据抽取引擎、数据模型变更获取组件，用于分别进行元数据抽取、数据模型变更获取，从数据源中进行逆向工程，实现从物理模型到逻辑模型的转换；数据类型映射组件，用于对可视化操作模块解析后的逻辑模型进行数据类型的映射；数据库DDL构建引擎，用于构建与当前连接的数据源相匹配的DDL语句，将DDL语句通过数据库连接适配器交由数据库执行；
可视化操作模块，包括画布编辑器、数据表组件、属性编辑器、实体关系组件、组件管理器、属性组件、标准选取组件、模型解析引擎，其中：画布编辑器，用于实现至少绘画、交互式响应、开放式组件管理和扩展的可视化操作；组件管理器，用于进行可视化操作过程的组件管理；数据表组件，用于新建数据表或者编辑通过逆向工程生成的数据表；属性组件，用于添加新属性或者选取从逆向工程中获得的属性；标准选取组件，用于接收从数据标准管理组件中获得到的标准，并将标准关联到属性上；属性编辑器，用于对属性进行编辑修改；实体关系组件，用于对实体之间创建一对多或者多对多的关系；模型解析引擎，用于对编辑好的逻辑模型进行解析，然后提交给数据建模引擎。
2.根据权利要求1所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统，其特征在于，所述数据库元数据抽取引擎抽象出数据表列表获取、单表信息获取、字段信息获取、关系信息获取四个接口，其中：
数据表列表获取接口，用于实现每个数据库中数据表的获取；
单表信息获取接口，用于实现具体的一个数据表对应的至少备注信息、存储信息的内容获取；
字段信息获取接口，用于实现数据表中包含的数据字段信息获取，至少包括字段注释、字段代码、字段类型、约束信息；
关系信息获取接口，用于获取数据表之间的关联信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统，其特征在于，所述数据库DDL构建引擎通过解析数据表携带的实例信息，生成对应数据库的DDL语句。
4.根据权利要求1所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统，其特征在于，所述画布编辑器基于mxGraph框架扩展模型相关展示的图形组件。
5.根据权利要求1所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模系统，其特征在于，所数据标准管理组件以结构化的方式提供到可视化操作界面，并在数据建模中绑定到实体的属性当中，所述数据标准使用中体现在数据元素和数据字典方面。
6.一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用数据库连接适配器配置好数据源，通过数据库元数据抽取引擎和数据模型变更获取组件，从数据源中进行逆向工程，实现从物理模型到逻辑模型的转换；
用户在画布编辑器上进行可视化操作，先利用数据表组件新建数据表或者编辑通过逆向工程生成的数据表，再利用属性组件添加新属性或者选取从逆向工程中获得的属性；使用标准选取组件，接收从数据标准管理组件中获得到的标准，并将标准关联到属性上；使用属性编辑器，对属性进行编辑修改；使用实体关系组件，对实体之间创建一对多或多对多的关系；
当用户操作逻辑模型生成物理模型时，模型解析引擎对编辑好的逻辑模型进行解析，然后提交给数据建模引擎，并通过数据类型映射组件进行数据类型的映射，数据库DDL构建引擎根据上述操作结果构建与当前连接的数据源相匹配的DDL语句，最终通过数据库连接适配器将DDL语句交由数据库执行，最终完成逻辑模型到物理模型的生成。
7.根据权利要求6所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模方法，其特征在于，所述数据库元数据抽取引擎抽象出数据表列表获取、单表信息获取、字段信息获取、关系信息获取四个接口，其中：
数据表列表获取接口实现每个数据库中数据表的获取；
单表信息获取接口实现具体的一个数据表对应的至少备注信息、存储信息的内容获取；
字段信息获取接口实现数据表中包含的数据字段信息获取，至少包括字段注释、字段代码、字段类型、约束信息；
关系信息获取接口获取数据表之间的关联信息。
8.根据权利要求6所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模方法，其特征在于，所述数据库DDL构建引擎通过解析数据表携带的实例信息，生成对应数据库的DDL语句。
9.根据权利要求6所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模方法，其特征在于，所述画布编辑器基于mxGraph框架，扩展模型相关展示的图形组件。
10.根据权利要求6所述的一种基于浏览器的拖拽式数据模型可视化建模方法，其特征在于，所数据标准管理组件以结构化的方式提供到可视化操作界面，并在数据建模中绑定到实体的属性当中，所述数据标准使用中体现在数据元素和数据字典方面。
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