从上学期期末进入模型驱动开发项目小组到现在已经有四个月了,对MDA的开发思想慢慢有了了解,以前总觉得用UML建模什么的都很浮云,而且根本没什么技术含量,在嵌入式领域更是少有用武之地,但是回望一下前段时间所做的工作,发现自己原来的想法还是太幼稚,而且把UML这套技术体系看得也太简单了。虽然现在仍不能说对UML已经有了深入的了解,但是认识的层面比起以前还是有了很大的提高。
OMG定义的四层模型体系架构,从上到下依次是元元模型(M3)、元模型(M2)、模型(M1)、实例(M0)层,每一层模型都是其上层模型的实例,如MOF(Meta Object Facility)处于元元模型这一层,UML处于元模型这一层,那么UML实际上是MOF的一个实例,即UML是根据MOF而定义出来的。我们也可以根据需求用MOF来定义一套自己的元模型而舍弃UML,但是显然这需要很强的技术后盾做支持,毕竟目前有着数量庞大的商业和开源工具很好地支持UML的最新规范,其中有的工具甚至能够很好将模型生成对应的框架代码,使用起来非常方便。而定义自己的元模型则意味着需要自己来实现相应的配套工具,其难度可想而知。有人可能会问,既然每层都是上一层模型的一个实例,那么处于最顶层的MOF又是谁的实例?这个问题我到现在弄得也不是很清楚,但是根据MOF的标准可以知道,它是自定义的,但是具体怎么自定义,则需要进一步的了解。
根据上面所述,UML是处于元模型层的,而我们实际所要建立的软件的模型则是处于模型层,即对UML提供的模型元素进行实例化,形成模型层中需要的各模型元素,来表述软件中的静态模块和动态动作,当然,仅仅依靠UML提供的状态图和交互图是没法精确表述模型动作语义的,因此而引发了项目组对xUML(可执行UML)的探索。Kenndy Carter公司与OMG合作,产生了一套具体的可执行UML建模方案,在模型中加入表示动作语义的ASL代码(Action Specification Language),从而精确地表达模型中每个操作、每个信号的具体实现。就像高级语言对于汇编语言来说更容易让人理解一样,ASL对模型中行为的表述则可以看成是高级语言在模型层次上的抽象。我们可以对C语言这样的高级语言开发编译器,生成汇编语言,那么同样的道理,对ASL这种模型层次的语言,我们也可以对它进行词法、语法、语义分析,将其映射到高级语言,这就是代码生成的基本思想。
当然,具体的实现远比上面的概念要复杂,也是我们接下来要好好研究的对象。首先,模型中的静态元素(比如类、类的属性、类之间的关联)存储在XML文件中,我们要对静态元素生成高级语言(如C语言)的框架代码,如何将模型中的规则完整而准确地映射到C语言上就需要仔细考虑,确定映射规则后,再考虑如何解析XML文件并提取其中存放的信息进行映射。其次,模型中的动态元素(比如操作、类的状态转换),由于这些是用ASL这种抽象语言表达出来的,对这种语言进行词法和语法分析,生成其抽象语法树,这就相当于要开发一个ASL的编译器,充分解析出ASL代码中的语法元素后,再考虑如何将ASL中的语法元素映射到C语言上,映射的过程可以手工的,也可以选用模版(如StringTemplate)来完成。最后,就是如何对生成的C代码文件进行管理,组织各函数之间的调用关系,利用用GCC之类的编译器,对其生成可执行文件。生成的代码可用并且完全符合模型中表达出来的需求,这才是最终的目标。至于做出的工具是否要做成Eclipse的插件,是否要有友善的界面,则需要根据小组前期工作完成的好坏而定。
由于前期的验证工作已经完成并写出了相关文档,下一步将进入较为困难的实现工作,在这里梳理一下思想,以方便以后返回来重新体会,目前的理解肯定还是有很多局限性,在后面还需要慢慢的深入体会和纠正。
posted @ 2012-05-15 00:02 cchugh 阅读(21) 评论(0) 编辑
Model to Text工具Acceleo使用教程——背景知识
Acceleo是OMG的MOF Model to Text Language (MTL)标准的实现,由法国Obeo公司研发,专用于MDA过程中的代码生成,能够有效提高开发效率。接下来的几天,我将对Acceleo进行全面的介绍,希望对大家有所帮助,并欢迎交流。
一、背景知识
1、元模型
大家都知道,模型是用具有精确语法和语义的语言对系统的抽象表示。那么,什么是元模型(meta model)呢?元模型,即模型的模型,是模型的定义,定义了模型中的内容,是模型的抽象表示。知道了元模型的定义,相信大家对元元模型(即元模型的定义)的概念也都可以举一反三了吧?
可以用地图举例,地图是真实路线的精确表示,因此地图可以认为是模型。而对地图的图例(legend)定义了地图模型由哪几部分组成、以及各部分的语义,如果没有这些图例,我们就看不懂这个地图,所以图例可以认为是地图模型的元模型(当然,我们平时不需要看图例也能看懂地图,因为所有地图的图例都是一样的)。不仅如此,所有图例元模型还都基于同一个元元模型,即每种颜色代表一种特征,所以有了相同的元元模型,在不同的地图之间保持一致就方便多了。计算机科学中也用到了类似的思想设计软件,一般用MOF表示元元模型。
2、MOF
元建模领域是非常广阔的,因为对于同一个概念,可以有数不清的方法来抽象表示。例如,同样的地方的城市、路线、地貌等可以用多种多样的地图来表示。因此OMG提出了元建模技术的标准,并在今天得到了广泛认可,这就是MOF(Meta Object Facility)。MOF可以用非常有限的词汇,表示所有的元模型类型。MOF是一种元元模型。
3、XMI
XML Metadata Interchange是OMG定义的一种模型转换标准。XMI可以将模型或元模型序列化xmi格式,从名字上可以看出,XMI格式XML的扩展。XMI实现了模型转换过程中的模型互操作性。注意一点,相同的元模型可以被序列化成不同的XMI格式。
4、EMF
Eclipse Modeling Framework是为简化Eclipse环境中模型的加载、编辑及存储等操作而提出的。它并不只适用于元模型,而是可以处理所有的模型。EMF基于一种元模型的描述标准Ecore。Ecore是EMOF((Essential MOF)的子集(EMOF同时也是MOF2的子集)。
5、UML
相信大家对UML比较熟悉了,这里就不多介绍了。UML有自己的元模型,分别定义了类、类中的属性、方法、类的关联等。UML在大多数情况下,尤其是非正式场合能表示非常多的概念,但有时我们仍然需要定义更加形式化的建模语言,来满足不同需求,例如AADL。
6、其它元模型
UML并不能表示所有的场合,当然我们可以使用UML profiles或原型的概念扩展UML,但这样很容易达到极限,即需求与UML元素的原始语义偏离甚远的时候。因此,我们需要专用的元模型来满足不同场合的需求,通常把这种元模型称为DSL(Domain Specific Language)。目前,DSL技术已经得到广泛使用,下面是建立新DSL的基本步骤:
- 定义建模概念及相关语义
- 用MOF或EMF图的概念表示这些概念
当然,定义自己的DSL也有非常多的困难,举几个例子:
- 怎样用最好的方式表示概念。这需要有相当多的领域经验;
- 每定义新的元语言,用户就需要重新学习,如果DSL很多,掌握起来有难度;
二、总结
此文讲解了元模型的相关背景知识,下文将介绍Acceleo在这些概念基础上的应用——模型到代码的生成。
从广义上讲,元数据不仅可以描述内容本身,也可以描述整个内容体系。这就产生了内容元数据体系结构的问题。
内容元数据可以分为以下几种:
内容元数据
直接关于内容的数据。
这个层次的元数据和内容相关,不同的内容类型会有不同的元数据。
比如,对于视频内容和文本内容,其元数据的结构会有差别。
内容元数据根据内容的分类关系,会有对应的继承关系。
关系元数据
由于内容元数据之间具有关系,所以需要有数据记录这项元数据之间的关系。这里数据不妨称之为关系元数据。
聚合元数据
除了元数据之间有关系外,内容之间也有相关性。描述内容之间相关性的数据表达了内容之间的聚合,称为聚合元数据。聚合元数据按照相关关系的不同会有不同的体系。比如按作者聚合,按来源聚合,按主题聚合等等。
知识元数据
对于上述三种元数据,可以进行一定程度的抽象和总结。比如对于聚合类型的事先定义等等。如果把上面的元数据看作“操作层面”,则这些数据可以看作“知识层面”,所以暂且命名为“知识元数据”。
元元数据
这里元元数据定义为“元数据的元数据”,元元数据也是元数据,所以能够描述自身。可以参照元元模型的概念来理解元元数据。
综合考虑上述几种元数据,我们就可以建立一个相对完整的内容元数据体系结构(或者叫内容元数据架构)。
内容元数据参考模型:
元元数据参考模型: