ADONIS元建模平台：理论计算机科学电子笔记中的UML状态图描述与应用

理论计算机科学电子笔记127（2005）27-36www.elsevier.com/locate/entcsADONIS元建模平台Hans-Georg Fill1维也纳大学知识工程系奥地利维也纳摘要元建模平台ADONIS最初是为了在业务流程管理中使用而实现的。它的方法独立性和广泛的自定义功能也允许在许多不同的其他领域，如战略管理，电子学习，面向对象的系统工程，知识管理等应用。在计算机科学中，统一建模语言（UML）是描述系统和行为的主要标准。在这篇文章中，它显示了如何抽象和具体的语法UML状态图可以通过使用ADONIS的元建模概念来描述关键词：状态图，元建模，业务流程管理，UML1介绍导致ADONIS2元建模平台实现的研究和开发的原始动机可以描述如下：支持不同的框架，这些框架能够对当前和预期的未来业务应用程序需求进行建模，集成现有和新的信息技术企业环境，以及为评估和改进正在运行的业务提供持续的性能方法[7]。大约十年前1电子邮件：hans-georg. univie.ac.at2ADONIS是BOC Information- Technologies Consulting GmbH1571-0661 © 2005 Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放访问。doi：10.1016/j.entcs.2004.12.02828H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）27当维也纳大学开始对ADONIS的研究时，当时存在的用于业务流程管理的大多数软件工具都有局限于特定的、不可修改的方法和组件的缺点[5]。ADONIS背后的想法是开发一个软件工具包，提供方法独立性，并可适应客户（即用户）的个性化需求。根据这些指导方针，ADONIS由维也纳大学的一家旋转公司BOC基于元建模的概念实现，并从那时起在业务流程管理、面向流程的应用程序开发和许多其他应用领域（例如战略管理、电子学习或知识管理[5，8，9，13]）中非常成功地部署。1.1相关工作与本文相关的建模语言的语法和语义的基本关系已经由Harel和Rumpe [2]描述，他们也特别强调UML。OMG [20，19]的Meta Object Facility和Model Driven Architecture规范可以被看作是在元建模中整合不同方法的一种官方尝试，并且在未来都将非常相关由于ADONIS的开发已经发生在这些规范仍处于非常早期的阶段，因此它们尚未用于产品- 然而，随着标准化需求的增长，它们可能会集成到未来的版本中。使用元模型定义建模语言的类似商业产品是Metacase MetaEdit+工具箱[14]，它也提供对UML模型的支持。可以与ADONIS相比较的UML建模的其他商业工具包是Borland Together [22]，IBM Rational Software [4]，Gentleware Poseidon for UML [1]或Microsoft Excel [15]。本文的结构如下：第二章阐述了本文所涉及的建模方法的特点，第三章描述了ADONIS的建模层次和体系结构，第四章概述了状态图在ADONIS中的实现，并着重介绍了抽象语法和具体语法。2建模方法今天，存在几种类型的建模方法，用于业务和信息技术领域。它们要么是针对特定的应用领域而设计的，例如战略管理模型（例如，H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）2729[13]）、业务流程和组织管理（例如，[5，11]）或工作流程模型（例如[3，6，12]），或者可以用于面向对象的系统工程，如UML [16]的模型根据Karagiannis et al.[10]建模方法由两部分组成：(i) 一种建模技术和(ii) 机制和算法建模技术可以进一步分为建模语言和建模过程。建模语言包含用于生成模型的元素，并通过其语法、语义和符号（例如文本或图形）进行描述。建模过程解释了如何应用建模语言来生成模型的实例[10]。图1.一、元模型和元语言的关系[10]为了描述建模语言，一种方法是将元模型定义为建模语言的模型[20]。因此，构建了建模语言的层次结构，其中一层中的（Meta）建模语言描述了底层中的建模语言[21]。这些建模语言的层次结构在理论上并不局限于某个级别，但必须找到有用的抽象级别[10]。图1以图形方式描述了这些关系，其中底层是原始的，它象征着所有建模活动的目标点。3ADONIS建模层次和体系结构ADONIS元建模平台基于建模层次结构（参见图2），这是上述理论考虑的一个可能实例。ADONIS建模层次结构由三层组成[5]：(i) ADONIS元-元（元2）模型，30H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）27(ii) ADONIS元模型和(iii) 元模型的具体模型实例元-元模型是用C++实现的。Meta元模型的修改只能由ADONIS开发人员执行。通过实例化元元模型，创建了用ALL语言（ADONIS库语言）描述的ADONIS元模型（例如业务流程管理的基本元模型）从这些元模型可以导出进一步的个体元模型。图3显示了ADONIS元元模型的摘录。图二. ADONIS建模层次结构[5]为了在ADONIS中创建单个元模型，用户可以指定类和关系类以及它们的属性，从而定义建模语言的语法。建模语言的语义可以通过向相关类和关系类添加属性来以文本表示法指定，或者通过可以在ADONIS的脚本语言JavaScript中编码的附加机制和算法来指定，并且还包括在ALL描述中。ADONIS的标准配置包含一个模型编辑器、一个用于模拟业务流程的模拟组件以及一个用于查询和评估对象、关系及其属性的分析和评估组件ADONIS的图形表示法是基于图形的，类（即节点）和关系类（即边）的可视化可以通过特定的图形表示语法（GraphRep）来定义，该语法还允许基于属性值的动态状态更改。元模型的实例（即模型）用ADONIS定义语言ADL或XML描述。H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）2731图3.第三章。ADONIS元元模型摘录[5]ADONIS的软件体系结构实现为三层体系结构，包括数据库设施和ADONIS核心组件、包含应用组件（例如建模、分析、仿真和评估组件）的逻辑层和用户界面层[5]。4ADONIS中的UML状态图在下文中，应将其与ADONIS UML库版本2.1以及ADONIS版本3.6一起引用，该版本包含允许表示活动、类、协作、组件、部署、包、序列、状态图和UML用例图的元模型[16]。4.1抽象语法在其当前实现中，ADONIS UML库的modeltypeState Diagram包含七个建模元素（start、state、end、selfdelegation、note、'has successor'和'has note'），以表示状态图UML符号指南的selfdelegation类是ADONIS中表示的一个规范，允许对起点和终点指向同一状态的转换进行建模。状态图模型类型是ADONIS UML库的一部分，该库包含基于ADONIS元模型的用户定义的类层次结构。建模元素State将被用作示例来展示如何32H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）27建模元素被定义（由于篇幅限制，这里省略了所有源代码的完整列表）：ADONIS元模型定义了一个类modelElement，它派生自一个预定义的ADONIS元类（GP-Konstrukt3），并为创建建模元素提供了一组属性和默认值。从modelElement派生出一个用户定义的类，名为stateElement，它作为表示状态图元素（例如State建模元素）的类的元类。模型型状态图包含两个关系类，有后继类和有注释类.类和关系类通过“Is From Class”和“Is To Class”关系互连类和关系类都可以具有属性集，这些属性集可以进一步受到方面的约束。类属性表示包含引用类或关系类的所有实例的公共值在例4.1中，ALL代码对应于modelElement类、stateElement类和State类的定义以及has successor关系类的定义来自ADONIS的课程元模型用双下划线表示。例4.1状态图类的语法定义的全部摘录//...CLASSmodelElement>：GP-Konstrukt>：modelElement>//...CLASSState>：stateElement>//...RELATIONCLASS具有successor>FROMstateElement>到状态元素>在State类中定义了几个属性（除了从元类继承的属性之外），这些属 性 与 类 的 特 定 行 为 相 关 。其 中 包 括 用 于 描 述图 形 表 示（GraphRep-attribute）、可由用户在建模环境中修改的属性的枚举（Attr- Rep-attribute）或对其他对象的基数限制。例4.2显示了两个类属性GraphRep和Klassenka rdental i？at（classcardinali t y）的ALL语法定义。与目前讨论的提案相比，已经存在-这个元类是ADONIS业务流程元模型的一部分，它也被用作UML库的基本元模型。H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）2733\\\\\\规范UML模型抽象和具体语法的标准化[17，18] ADONIS将图形表示的定义集成到元模型描述中，从而允许内在地定义每个对象的图形表示以及将图形表示的属性直接链接到元模型的类和属性。这尤其有利于在ADONIS模型编辑器中显示和编辑模型，这需要额外的信息来正确显示和编辑模型（例如，关于相应模型的布局或上下文）。例4.2classattributes的ALL代码定义摘录//...CLASSATTRIBUTE GraphRep>Value“GRAPHREPSHADOWoff FILL颜色：黑色椭圆形：0.15 cm ry：0.15 cmAVALdATTR“名称“y：-.2cm w：c h：bENDIF”//...CLASSATTRIBUTEKlassenkardinaliat>价值“基数RELATION“hassuccessor“max-outgoing：1max-incoming：0”//...4.2具体语法ADONIS中状态图实例的具体语法可以用ADONIS定义语言ADL或基于XML模型的ADONIS文档类型定义的XMLADONIS为这些语言提供导入和导出组件。在撰写本文时尚未发布的ADONIS的下一个版本（3.8）将包括UML的XML元数据交换（XMI）功能，该功能允许基于OMG的UML元数据概要文件与其他工具交换UML模型。例4.3显示了ADL测试的摘录TYPE元素指定模型类型，并包括用于描述模型特定信息的附加属性，例如模型的作者，创建日期和时间或可视化表示的设置。元模型元素定义了元模型中指定的建模元素的具体实例，具有ADONIS建模环境的特定属性（例如，34H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）27相应图形对象的位置）。使用RELATION元素，元模型的关系类的实例被定义，包括“Is From Class” 和“Is To Class”关系的实例图4 显示了ADONIS建模环境，其中包含一个状态图的模型实例、允许编辑类实例属性的Notebook组件以及用于编辑类层次结构的ADONIS管理工具包的摘录。见图4。 ADONIS建模和管理环境例4.3统计图表的具体模型实例的ADL//...类型状态图>属性Autor>VALUE“测试用户”//...活动状态>：状态>属性位置>数值“节点x：11.49cm y：7.98cm w：4.82cm h：2.54cm指数：1”//...RELATION具有后继者>FROMActive>：state>TOIdle>：state>//...H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）2735属性职位>VALUE“边缘0指数：3中x：6.72cm y：7.99cm”//...5结论与展望本文概述了如何在ADONIS元建模平台上实现UML状态图。为此，ADONIS提供了不同的语言来定义任意元模型的抽象和具体语法。随着ADONIS的最新版本，也将有可能交换XML元数据交换（XMI）格式的UML模型，从而允许用户在其他建模和CASE工具中导入UML模型，这些工具也支持该标准。在ADONIS中当前的状态图实现中，语义属性只能用文本表示法来描述。进一步的工作将不得不做集成操作语义的状态图在阿多尼斯。实现这一点的一种可能性是通过脚本语言JavaScript，它可以用来评估建模的对象和关系，并根据预定义的规则生成新的模型引用[1] 餐具，海神为UML，URL：http://www.gentleware.com/products/descriptions/ee.php4 访 问 日 期 ：2004-06-30。[2] 哈雷尔， 大卫， 和 Bernhard 朗普， 建模 语言： 你好， 语义 和所有的斯图-第一部分：基本的史都，教师的数学和计算机科学，魏茨曼科学研究所，（2000），以色列，完整版本：URL：http://wisdomarchive.wisdom.weizmann.ac.il/ archive/00000071/01/00-16.psaccess：2004-06-30.[3] IBM Corporation，IBM MQ系列工作流程：概念和体系结构版本3.3，（2001），URL：ftp://ftp.software.ibm.com/software/集成/mqfamily/library/books/fmcg0mst.pdf。[4] IBM，Rational软件，URL：http://www-306.ibm.com/software/rational/access：2004-06-30。[5] 君杰，斯特凡Harald库恩，罗贝尔斯特罗布尔，和Dimitris卡拉吉安尼斯，EinGeschéaftsprozessmanagementWerkzeugdernéachstenGeneration-ADONIS：KonzeptionundAnwendungen，Wirtschaftsinformatik42（2000），392[6] Junginger ， Stefan ， HaraldKuhn， MarkHeidenfeld ， andDimitrisKaragiannis ，BuildingComplex Work Wavelow Applications ： How to Overcome the Limitations of theWaterfall Model，in：Fischer，Layna（ed.），工作流程管理联盟：2001年工作流程手册，未来战略公司，（2000），191[7] Karagiannis，Dimitris，Stefan Junginger和Robert Strobl，业务流程管理系统概念介绍，Scholz-Reiter，Bernd和Eberhard Stickel（编辑），“Business Process Modelling,” (1996), Springer,36H.- G. 理论计算机科学中的填充/电子笔记127（2005）27[8] Karagiannis，Dimitris，Christoph Prackwieser，and Rainer Telesko，The PROMOTE project：Processorientedknowledgemanagement ， in ： Goncalves ， Ricardo ， AdolfoSteiger-GarBaglicao，andRaimar Scherer，（eds.）：“Proceedings of the 3rd European Conference onProduct and Process Modeling,” (2000),[9] Karagiannis，Dimitris和JuditBajnai，ADVISORR- 一个教育管理工具，迈向新教育社会专题讨论会，斯洛伐克兹沃伦（2001年）。[10] Karagiannis ， Dimitris ， andHaraldKuhn ， Metamodellingplatforms ， invitedpaperperin ：Bauknecht，Kurt，A Min Tjoa，and Gerald Quirchmayer（eds.），第三届国际会议论文集ec-web 2002 - 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