基于XMI标准实现UML到XML转化

1、基于XMI标准实现UML到XML转化摘要：MDA的早日实现依赖其生成器的支持,基于XMI的UML模型与XML Schema的转换的研究属于MDA生成器的研究.本论文介绍了MDA标准的根本思想，说明对UML模型进行信息提取的必要性，然后介绍了UM L模型到XML文件的转换过程，给出生成UML文件所需的DTD 定义，并介绍用DOM 实现对XML文档进行操作的方法，最后说明此转换在工程中的应用情况。论文关键词：XMI,UML,XML,模型驱动体系结构2002年初,OMG把MDA(Model Driven Architect ure ,模型驱动架构)作为它的战略方向 ,MDA成为近几年新的关注焦点,被

2、视为解决平台无关、技术无关,以及异构系统高效整合问题的最有希望的途径.制定与主持发布了与MDA相关的一系列标准。其核心思想是采用一套标准语义建立信息系统的业务模型,然后实现元模型到各种开发平台的映射,最终到达应系统在元模型上的统一。其实UML类图、XML Schema属于数据在不同阶段的定义方式 ,他们是统一的、一致的,既然,软件开发中已经花精力设计了UML图 ,就没必要再重复工作来分析设计XML Schema,正如MDA的倡导完全可以由UML模型生成XML Schema【1】。2 UML到XML转化2.1 实现转换的必要性UML是一种可视化的建模语言,它是在面向对象思想的形成和开展过程中成熟

3、起来的,具有定义良好、易于表达、功能强大和普遍适用的特点,成为面向对象建模的首选。UML的定义包括UML语义和UML表示法两局部;UML语义通过其元模型严格定义。元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者在语义上取得一致，另外，UML语义支持对元模型的扩展定义。UML表示法定义了UML的表示符号，为建模者和建模支持工具的开发者提供了标准的图形符号和正文语法【2】。通常,系统分析人员采用一种UML建模环境如Rational公司的ROSE建立业务模型，这些图形化的业务模型如用户实例图、类图、顺序图、状态图等包含应用系统中的数据结构与逻辑约束，但这种业务模型的

4、外在表现是图形的集合,不便于开发环境对模型的进一步处理。为解决这个问题，我们把模型中的信息输出为显式文件XML ，以实现对模型的后续处理以及模型之间的信息交换。采用XML 作为模型信息的载体基于以下原因：1 XML是开放的、平台无关的、独立于软件开发商的一种标准；2XML 支持扩展的ISOUnicode字符集，可在多种操作系统平台上进行处理；3XML独立于模型而存在，可表示MDA中的元元模型信息；4 XML与编程语言无关，开发人员可采用DOM、SAX、Web-DAV等技术实现XML文件的APIs，完成XML 文档的创立、浏览和集成工作；5构造和解析XML文档比拟方便，XML文档的标签结构和文本

5、描述的语义能表达结构化信息。目前,XML已逐步替代HT 成为在企业在Internet上传递信息、进行电子商务的中间媒介【3】。2.2 转换过程系统开发人员首先在支持UM L标准的图形化建模环境中对业务模型进行描述，生成用户实例、顺序图、类图等表示动态流程与静态结构的信息实体，这些信息实体会保存在模型库中。在进行模型信息处理时，通过UML建模环境提供的API对模型中的模型类别、元素、参数、约束、数据类型等元元数据进行处理，转换为可识别的信息模型，然后通过标准的DTD，生成与元模型一致的XML 文件描述。在XML生成过程中，可借助一些标准的组件，如DOMDocument Object Model、

6、Web-DAV(Web based Distributed Authoring and Versioning)进行开发，提高XML 文档生成的速度与质量【7】。3 XMI标准中的DTD定义3.1 根本规那么从UML 模型中生成XML文档需要一定的规那么，OMG 组织正在制定和完善的XMI 标准即为这一目标而设计，此标准采用数据流交换格式Stream-based Model Interchange Format,SMIF进行数据传递，目的是建立不同知识库、中间件、工具之间的标准交换机制。XMI标准主要包含两方面的内容：XM L D T D 生成规那么和X M L Document生成规那么，前者

7、针对XMI编码元数据生成XML DTD，后者把元数据解释成与XML兼容的格式。DTD与XML别离的优点在于DTD 可以存储在本地，数据交换只需传递XML 文件，在一段时间内，D T D 是稳定的，这样可减少数据交换量。XMI特别针对基于MOF的元模型作出定义，对于不符合MOF 标准的元模型，也可通过XMI 进行个别映射以实现交换【4】。XMI标准所定义的每一个元素必须满足以下要求：1每一个XMI 定义的元素必须有相应的DTD 声明； 2 元模型的每一个组成类，属性，关联必须有相应的元素声明及可能的属性声明；3 任何表达元模型扩展机制的XML元素必须在扩展DTD中定义。在XMI标准的应用中，重点

8、是DTD的定义和生成，它决定了UML中根本元素到XML的映射关系。XMI定义了23种DTD元素，大致可以划分为4 类：文档声明的元素；表示元模型的元素；表示元模型扩展的元素；表示元模型区别的元素。其中UML模型根本信息一般用表示元模型的元素来表示。3.2 UML根本元素在DTD中的处理DTD 中的23种元素按用途和作用范围分为处理指令；可选的字符集控制；任何合法的其他XML处理指令；具体元模型的声明；元模型差异声明；元模型扩展(extension)声明；属性声明等类型。每种类型中包含假设干指令，如扩展声明中Add和Delete操作，这些元素组成一定语义来表达UML 中的元模型。下面重点以UML

9、 中的静态信息处理为例，说明UML模型到DTD映射的表示方法。1类表示每一个元模型类都以XML元素来表达，元素名对应类名，元素定义中列出类的属性，与类相关的关联端的引用，以及该类包含的内部类。属性与关联的顺序不作要求。以下是一个元模型类C 的定义，其属性、关联为空。2 属性表示类c中元素a的声明格式如下：一个元素的类型标准type specification 可以直接对应于元模型中的类型声明，或通过扩展方式进行定义，扩展类型用字string 类型表示，其定义如下：元素a如果为枚举类型变量，XML处理器需验证枚举值的合法性，其定义表示如下：m1|enum2|.)#REQUIRED-3关联表示元模

10、型类之间关联关系用两个表示关联端角色的XML 元素来表达，角色的承当者可以是XML实体、XML 元素或XML属性。关联端的多重性约束在DTD 中不做规定。对元模型类c,关联角色r定义如下：ELEMENT r(content)*content在XMI根本元素中进行了定义，是一个any类型的变量，可以表示模型或元模型信息。4继承关系描述XMI 目前没有内建的机制build-inmechanism来描述继承关系。XMI规定继承的表示用下溯拷贝; copy-down的方法，继承用类本身的属性加上继承的属性、引用等来表示。比方类C1有属性a1,引用r1,其父类C0有属性a0,引用r0。其定义如下：ELE

11、MENT % C1 (C0.a0 | C1.a1 | XMI.ATTLIST C1a1 CDATA #IMPLIEDr0 CDATA #IMPLIEDr1 CDATA #IMPLIED5小结以MDA为背景,从底层标准、四层元模型、转化流程、转化规那么等角度深入、全面的分析了UML模XML 模式转换原理,基于XMI框架提出了可行的实现方案。此研究对于 MDA转换工具、增强UML工具功能具有实践和理论价值,对于MDD的实现具有推动作用,可促进涉及XML Schema的技术的广泛使用,如Web Services等.此转换设计遵循默认的XMI转换规那么,在转换结果的参数可调节性方面还需进一步研究。参考

12、文献【1】 FREEMAN C, SOETE L. The economics of MIT Press, Cambridge, MA,1997.【2】 FREEMAN C. A green techno-economic paradigm for the world economy. In: Freeman, C. (Ed.) , the economics of hope: essays on technical change, economic growth and the environment .Pinter, London,1992.【3】 MULLER E, ZENKER A. Business services as actors of knowledge transformation: the role of KIBS in regional and national innovation systems . Research Policy, 2001 (30): 1501-1516.【5】 MOORE J. Predators and prey: a new ecology of competition .Harvard Business Review, 1993, 3: 75-8