面向对象软件工程
（标准建模语言UML）
李 宣 东
南京大学计算机科学与技术系
面向对象软件工程
面向对象
• “面向对象”是一种认识客观世界的世界观，
这种世界观将客观世界看成是有许多不同种类
的对象构成的，每个对象有自己的内部状态和
运动规律，不同对象之间的相互联系、相互作
用就构成了完整的客观世界。
面向对象软件工程
面向对象
• “面向对象”是从结构组织的角度去模拟客观
世界的一种方法，这种方法的基本着眼点是构
成客观世界的那些成分----对象。
• 用“面向对象”的观点去认识客观世界，用
“面向对象”的方法去模拟客观世界，这就构
成了“面向对象”的完整含义。
面向对象软件工程
面向对象概念
• 对象
对象是现实世界中个体或事物的抽象表示，是
其属性和相关操作的封装。属性表示对象的性
质，属性值规定了对象所有可能的状态。对象
的操作是指该对象可以展现的外部服务。
面向对象软件工程
面向对象概念
• 类和实例
类是某些对象的共同特性的表示，它描述
了这些对象内部是如何构造的。相同类的对象
在它们的操作和它们的信息结构两个方面都有
相同的定义。
在面向对象系统中，每个对象都属于一个
类。属于某个特定类的对象称为该类的实例。
因此，常常把对象和实例当作同义词。实例是
从某类创建的一个对象。
面向对象软件工程
面向对象概念
• 继承
如果类B继承类A，那么类A中描述的操作和信息结构将成为
类B的一部分。
借助继承，可以表示类之间的类似性，并且在其他类能继承的
一个类中描述这些相似性。因此，就能够复用公共的描述。继承
常常被提倡为软件工业界中关于复用的一个核心思想。继承还有
利于软件维护。
通过抽取和共享公共特性就能够通用化一些类，并且把它们
放在继承层次的更高位置。同样，如果希望增加新类，可以寻找
这样一个类，它已经提供了适用于该新类的某些操作和信息结构。
然后，让新类继承这个类，只需增加该新类所独有的那些内容。
然后，使这个类专用化。
建立对象模型
• Identifying classes and objects
（识别对象和类）
• Specifying attributes
（说明对象属性）
• Defining operations
（定义对象操作）
• Finalizing the object definition
（最终确定对象定义）
面向对象的过程模型
Planning
Risk
Analysis
Customer
Communication
Identify
candidate
classes
Construct
nth iteration
of system
Look up
classes
in library
Put new
classes
in library
Extract
classes
if available
Engineer
classes
if unavailable
Customer
Evaluation
Engineering,
Construction & Release
• analysis
• design
• programming
• testing
面向对象软件工程
面向对象建模
面向对象思想比较自然地模拟了人类认识
客观世界的方式，面向对象的分析和设计应该
从建模开始。构造模型通常出于以下几个目地：
•
•
•
•
在着手解决一个复杂问题之前，对解决方案进行检测；
用于同客户或其他相关人员进行交流；
加强视觉效果；
对复杂问题进行简化。
面向对象软件工程
面向对象建模
• 模型是对事物的一种抽象，人们常常在
正式建造实物之前，首先建立一个简化
的模型，以便更透彻地了解它的本质，
抓住问题的要害；
• 在模型中，人们总是剔除那些与问题无
关的、非本质的东西，从而使模型与真
实的实体相比更加简单、易于把握；
面向对象软件工程
面向对象建模
• 在建造一个复杂系统时，开发者必须从
多种不同的角度来抽象系统，使用准确
的符号来构造模型，然后检查这些模型
是否符合系统的需求，并逐步添加细节，
从而将这些模型转化成实现方案。
• 建模语言是面向对象建模中的一个非常
关键的因素。
标准建模语言UML
UML的设计目标：
• 运用面向对象概念来构造系统模型
• 建立起从概念模型直至可执行体之间明
显的对应关系
• 着眼于那些有重大影响的问题
• 创建一种对人和机器都适用的建模语言
标准建模语言UML
UML概要
• UML由OMG与1997年11月批准为标准建模语
言。
• UML建立在当今国际上最有代表性的三种面向
对象方法（Booch方法，OMT方法，OOSE方
法）的基础之上。
• UML是一种建模语言而不是一种方法，UML
本身是独立于过程的。
标准建模语言UML
UML为人们提供了从不同的角度去
观察和展示系统的各种特征的一种标准
表达方式。在UML中，从任何一个角度
对系统所作的抽象都可能需要用几种模
型图来描述，而这些来自不同角度的模
型图最终组成了系统的完整模型。
标准建模语言UML
一般而言，我们可以从以下几种常用的视
角来描述一个系统：
• 系统的使用实例：从系统外部的操作者的角度描述系
统的功能。
• 系统的逻辑结构：描述系统内部的静态结构和动态行
为，即从内部描述如何设计实现系统功能。
• 系统的构成：描述系统由哪些程序构件所组成。
• 系统的并发性：描述系统的并发性，强调并发系统中
存在的各种通信和同步问题。
• 系统的配置：描述系统的软件和各种硬件设备之间的
配置关系。
标准建模语言UML
UML模型图（5类，10种）：
• 用例图
• 静态图（类图，对象图，包图）
• 行为图（状态图，活动图）
• 交互图（顺序图，合作图）
• 实现图（构件图，配置图）
标准建模语言UML
UML语义
• 元-元模型：
元模型的基础体系结构，定义一种说明元模型的语言
• 元模型：
元-元模型的一个实例，定义一种说明模型的语言
• 模型：
元模型的一个实例，定义一种语言来描述信息领域
• 用户对象：
模型的一个实例，定义一个特定的领域
标准建模语言UML
UML主要文件：
•
•
•
•
UML概要（UML Summary）
UML语义（UML Semantics）
UML表示法指南（UML Notation Guide）
对象约束语言规约（Object Contraint language
Specification）：该文件定义并介绍了一种对象约束语
言（OCL），其用途是用来说明在图形化的系统模型
中不能充分表达的建模信息。它是一种形式化语言。
http://www.rational.com/uml/index.jtmpl
标准建模语言UML （用例图）
从本质上将，一个用例是用户与计
算机之间为达到某个目的的一次典型交
互作用：
• 用例描述了用户提出的一些可见的需求；
• 用例可大可小；
• 用例对应一个具体的用户目标
标准建模语言UML （用例图）
用例图描述系统外部的执行者与系
统的用例之间的某种联系。
• 所谓用例是指对系统提供的功能（或称系统的
用途）的一种描述；
• 执行者是那些可能使用这些用例的人或外部系
统；
• 用例和执行者之间的联系描述了“谁使用哪个
用例”。
标准建模语言UML （用例图）
• 用例图着重于从系统外部执行者的角度
来描述系统需要提供哪些功能，并且指
明了这些功能的执行者是谁；
• 用例图在UML方法中占有十分重要的地
位，人们甚至称UML是一种用例图驱动
的开发方法。
标准建模语言UML （用例图）
用例图中的图符：
•
用例
•
•
执行者
系统：用于界定系统功能范围，描述该
系统功能的用例都置于其中，而描述外部实体
的执行者都置于其外。
•
关联：连接执行者和用例，表示执行者
所代表的系统外部实体与该用例所描述的系统
需求有关。
标准建模语言UML （用例图）
用例图中的图符：
•
使用：由用例A连向用例B，表示用例
A中使用了用例B中的行为或功能。
• «扩展» 扩展：由用例A连向用例B，表示用例
B描述了一项基本需求，而用例A则描述了该
基本需求的特殊情况。
•
注释体：对UML实体进行文字描述
•
注释连接：将注释体与要描述的实体
连接，说明该注释体是针对该实体所进行的描
述。
«使用»
标准建模语言UML （用例图）
设置边界
更新帐目
记帐系统
贸易经理
风险分析
交易估计
营销人员
«使用»
«使用»
评价
进行交易
«扩展»
超越边界
销售人员
标准建模语言UML （用例图）
用例模型的获取：
• 获取执行者
• 获取用例
标准建模语言UML （用例图）
获取执行者：
• 谁使用系统的主要功能（主要使用者）？
• 谁需要系统支持他们的日常工作？
• 谁来维护、管理系统使其能正常工作
（辅助使用者）？
• 系统需要控制哪些硬件？
• 系统需要与其他哪些系统交互？
• 对系统产生的结果感兴趣的是哪些人？
标准建模语言UML （用例图）
获取用例：
• 执行者要求系统提供哪些功能？
• 执行者需要读、产生、删除、修改或存
储系统中的信息有哪些类型？
• 必须提醒执行者的系统事件有哪些？
• 执行者必须提醒系统事件有哪些？怎样
把这些事件表示成用例中的功能？
标准建模语言UML （类图）
• 在面向对象的建模技术中，类、对象和
它们之间的关系是最基本的建模元素。
对于一个想要描述的系统，其类模型、
对象模型以及它们之间的关系揭示了系
统的结构。
• 类图描述了系统中的类及其相互之间的
各种关系，其本质反映了系统中包含的
各种对象的类型以及对象间的各种静态
关系（关联，子类型）。
标准建模语言UML （类图）
类图中的图符：
•
Class
Attributes
Operations
类：表示一个类，其中第一栏是类的
名，第二栏是类的属性，第三栏是类
的操作。
•
包：包是一种分组机制，表示一个类
Package
图集合。
•
关联：用于表示类的对象之间的关系。
其特殊形式有组成关联和聚集关联。
标准建模语言UML （类图）
类图中的图符：
•
聚集关联：用于表示类的对象之间的
关系是整体与部分的关系。
•
组成关联：用于表示类的对象之间的
关系：整体拥有各部分，部分与整体共存，如
整体不存在了，部分也会随之消失。
•
泛化关联：泛化关系（继承关系）定
义了类和包间的一般元素和特殊元素之间的分
类关系。
标准建模语言UML （类图）
类图中的图符：
•
依赖关系：有两个类或包元素X、Y，
修改元素X的定义可能会引起对另一个元素Y
的定义的修改，则称元素Y依赖于元素X。
Object
•
对象：类的一个实例。
Values
•
链接：用于表示对象间的关联关系的
一个实例。
标准建模语言UML （类图）
*
订单
DateReceived
isPrepaid
number:String
prce:Money
Dispatch()
close()
1
Name
address
CreditRating():String
项 *
订单项
Quantity:Integer *
price:Money
isSatisfied:Boolean
客户
1
团体客户
个人客户
ContactName
creditRating
creditLimit
CreditCard#
Remind()
billforMonth(Intrger)
1
*
产品
销售代表 0..1
雇员
{creditRating()
=“poor”}
标准建模语言UML （对象图）
对象图
• 对象图是类图的一种变形。除了在对象名下面
要加下划线以外，对象图中所使用的符号与类
图基本相同。
• 对象图是类图的一种实例化。一张对象图表示
的是与其对应的类图的一个具体实例，即系统
在某一时期或者某一特定时刻可能存在的具体
对象实例以及它们相互之间的具体关系。
标准建模语言UML （对象图）
作者
名字：String
年龄：Integer
计算机
Uses
0..1
类图
1..*
名字：String
内存：Ineger
小王的工作PC：
计算机
小王：作者
名字 = “Dell486”
内存 = 64
名字 = “王小影”
年龄 = 32
小王的工作PC：
计算机
对象图
名字 = “Compaq X”
内存 = 32
标准建模语言UML （对象图）
• 对象图并不象类图那样具有重要的地位，
但是利用它可以帮助我们通过具体的实
例分析，更具体直观地了解复杂系统类
图的丰富内涵。
• 对象图还常常被用作合作图的一部分，
用以展示一组对象实例之间的动态协作
关系。
标准建模语言UML （包图）
• 包是类的集合。
• 包图所显示的是类的包以及这些包之间
的依赖关系。
• 如果两个包中的任意两个类之间存在依
赖关系，则这两个包之间存在依赖关系。
• 包的依赖是不传递的。
标准建模语言UML （包图）
订单获取
界面
邮件发送
清单界面
AWT
订单获取
应用
邮件发送
清单应用
订单
顾客
标准建模语言UML （包图）
何时使用包图：
• 在大项目中，包图是一种重要工具（有专家建
议，只要你不能将整个系统的类图压缩到一张
A4纸上，你就应该使用包图）；
• 依赖产生耦合，应该尽量将依赖性减少到最低
程度；
• 包的概念对测试也是特别有用的。
标准建模语言UML （状态图）
状态图
• 状态图是对类的一种补充描述，它展示了此类
对象所具有的可能的状态以及某些事件发生时
其状态的转移情况。
• 在状态图中，状态由圆角矩形表示。状态的改
变称作转移，状态转移由箭头表示，箭头旁可
以标出转移发生的条件。状态转移可以伴随有
某个动作，它表明当转移发生时系统要做什么。
标准建模语言UML （状态图）
上升
在第一层
上升状态
到达
到达第一层
向第一层下降
到达
下降状态
下降
超时
空闲状态
上升
标准建模语言UML （顺序图）
顺序图
• 顺序图描述了对象之间动态的交互关系，着重
体现对象间消息传递的时间顺序。
• 顺序图由一组对象构成，每个对象分别带有一
条竖线，称作对象的生命线，它代表时间轴，
时间沿竖线向下延伸。顺序图描述了这些对象
随着时间的推移相互之间交换消息的过程。消
息用从一条垂直的对象生命线指向另一个对象
的生命线的水平箭头表示。图中还可以根据需
要增加有关时间的说明和其他注释。
标准建模语言UML （顺序图）
：计算机
：打印服务程序
：打印机
：打印队列
打印文件
打印文件[打印机空闲]
保存文件[打印机忙]
标准建模语言UML （顺序图）
P1
P2
e2
e1
e4
e3
e5
e6
e8
e9
P3
e7
e10
标准建模语言UML （顺序图）
顺序图中的事件顺序：
• 因果性（Causality）：
对同一消息而言，发送事件先于接收事件。
• 可控性（Controlability)：
对同一对象而言，事件p出现在发送事件q的上方，
则p先于q。
• 队列性（FIFO)：
对同一对象而言，接收事件p出现在接收事件q的
上方，并且它们分别对应的发送事件也位于同一个对
象，则p先于q。
标准建模语言UML （顺序图）
P1
P2
P1
P3
e1
e1
e10
e12
e2
e3
e4
e5
e6
e8
e7
P2
P3
e2
e3
e4
e5
e9
e6
e11
e8
e10
e7
e9
e11
e12
标准建模语言UML （合作图）
合作图
• 与顺序图作用相同，合作图也是用来描述系统
中对象之间的动态协作关系。合作图侧重于描
述各个对象之间存在的消息收发关系（交互关
系），而不专门突出这些消息发送的时间顺序。
• 在合作图中，对象同样是用一个对象图符来表
示，箭头表示消息发送的方向，而消息执行的
顺序则由消息的编号来表明。
标准建模语言UML （合作图）
：计算机
1. 打印文件
：打印服务程序
：打印队列
3. 保存文件[打印机忙]
2. 打印文件[打印机空闲]
：打印机
标准建模语言UML （合作图）
• 合作图的布局方法能更清楚地表示出对象之间静态的
连接关系。
• 顺序图突出执行的时序，能更方便地看出事情发生的
次序。
• 如果要描述在一个用例中的几个对象协同工作的行为，
交互图是一种有力的工具。交互图擅长显示对象之间
的合作关系，尽管它并不对这些对象的行为进行精确
的定义。
• 如果想要描述跨越多个用例的单个对象的行为，应当
使用状态图；如果想要描述跨越多个用例或多个线程
的多个对象的复杂行为，则需考虑使用活动图。
标准建模语言UML （活动图）
活动图
• 活动图描述系统中各种活动的执行顺序，通常
用于描述一个操作中所要进行的各项活动的执
行流程。同时，它也常被用来描述一个用例的
处理流程，或者某种交互流程。
• 活动图由一些活动组成，图中同时包括了对这
些活动的说明。当一个活动执行完毕之后，控
制将沿着控制转移箭头转向下一个活动。活动
图中还可以方便地描述控制转移的条件以及并
行执行等要求。
标准建模语言UML （活动图）
[没有咖啡]
找饮料
人
[没有可口可乐]
[找到可口可乐]
[找到咖啡]
将咖啡放到
过滤器中
加水到容器中
取出咖啡杯
取一听
可口可乐
把过滤器放
到咖啡炉上
点燃咖啡炉
冲调咖啡
熄灭咖啡炉
倒咖啡
喝饮料
标准建模语言UML （活动图）
• 活动图最适合支持描述并行行为，这使
之成为支持工作流建模的最好工具。
• 活动图最大的缺点是很难清楚地描述动
作与对象之间的关系。
标准建模语言UML （活动图）
• 对于以下情况可以使用活动图：
（1）分析用例；
（2）理解牵涉多个用例的工作流；
（3）处理多线程应用。
• 在下列情况下，一般不要使用活动图：
（1）显示对象间合作；
（2）显示对象在其生命周期内的运转情况。
标准建模语言UML （构件图）
构件图
• 构件图描述软件构件以及它们之间的依赖关系，
从而便于人们分析和发现当修改某个构件时可
能对那些构件产生影响，以便对它们做相应的
修改或更新。构件可以是源代码构件、二进制
目标码构件、可执行构件或文档构件。
标准建模语言UML （构件图）
Whnd.cpp：
窗口处理器
Whnd.obj：
窗口处理器
Graphic.dll：
图形库
Comhnd.cpp：
命令处理器
Comhnd.obj：
命令处理器
client.exe：
客户程序
Main.cpp：
主类
Main.obj：
主类
标准建模语言UML （配置图）
配置图
• 配置图描述系统中硬件和软件的物理配置情况
和系统体系结构。
• 在配置图中，用结点表示实际的物理设备，如
计算机和各种外部设备等，并根据它们之间的
连接关系，将相应的结点连接起来，并说明其
连接方式。在结点里面，说明分配给该结点上
运行的可执行构件或对象，从而说明哪些软件
单元被分配在哪些结点上运行。
标准建模语言UML （配置图）
客户A：
个人电脑PC
«TCP/IP协议»
服务器：02
«DecNet协议»
客户B：
个人电脑PC
«TCP/IP»协议
数据库服务器：
VAX
UML支撑环境
Rational Rose
• 基于UML的模型驱动的软件开发环境
• 全面支持团队整体合作的开发形式
• 集成了最新软件开发技术和思想
UML的扩展
• 实时模型 UML-RT
• 可执行模型
• 企业计算
Enterprise Distributed Object Computing (EDOC)
Enterprise Application Integration (EAI)
• 软件过程 Rational Unified Process (RUP)
• 其他
Standard for Data Warehousing
CORBA maps to UML
XMI format for the exchange of UML
models in text format
UML框架下的软件工程
• 我们已经有了统一的建模语言UML
• 我们正在拥有统一软件过程（RUP?)
• 下一步是什么？
–
–
–
–
A Software Component Marketplace
Quality from the Beginning
Give Soul to Software Process
A Complete UML Based Software Platform
Ivar Jacobson
UML时间表
•
•
•
•
•
1997 ---1998 ---2000 ---2002 ---2004 ----
UML version 1.0, version 1.1
UML version 1.3
UML version 1.4 ?
UML version 2.0 ?
一个稳定完善的UML version ？
UML的国际会议
• <<UML>> 98 ---- The First International Workshop on The Unified
Modeling Language, 3 - 4 June, 1998, Mulhouse, France
• <<UML>> 99 ---- The Second International Conference on The
Unified Modeling Language, 28 - 30 October, 1999, Fort Collins,
Colorado, USA
• <<UML>> 2000 ---- The Third International Conference on the
Unified Modeling Language, 2 - 6 October, 2000, York, UK
• <<UML>> 2001 ---- The Fourth International Conference on the
Unified Modeling Language, 1 - 5 October, 2001, Toronto, Canada
• <<UML>> 2002 ---- The Fifth International Conference on the Unified
Modeling Language, 30 Sept. – 4 Oct., 2002, Dresden, Germany.
• <<UML>> 2003 ---- The Sixth International Conference on the
Unified Modeling Language, 20 – 24, Oct., 2003, USA.
Lecture Notes in Computer Science, Springer
UML当前的研究热点
当前围绕UML的研究工作集中在两个方面：
• 使得UML更加精确
• 为UML提供有效的工具支持
模型驱动的体系结构
Model Driven Architecture (MDA)
OMG
(Object Management Group)
• OMG是世界上最大的计算机工业联盟，
于1989年4月有8个公司发起，目前有800
多家成员。
Who Are OMG?
AT&T
Glaxo SmithKline Microsoft
Rational
BEA
Hewlett Packard
MITRE
SAGA Software
Borland
Hitachi
MSC.Software
SAP
Boeing
Hyperion
NASA
SAS Institute
CA
IBM
NEC
Secant
Citigroup
IONA
NetGenics
Siemens
Compaq
io Software
NTT
Sprint
Ericsson
Kabira
OASIS
Sun
Ford
Kennedy Carter
Oracle
Unisys
Fujitsu
John Deere
Pfizer
Vertel
异构--无处不在
• Programming languages
– ~3 million COBOL programmers
– ~1.6 million VB programmers
– ~1.1 million C/C++ programmers
• Operating systems
– Unix, MVS, VMS, MacOS, Windows (all 8!), PalmOS…
– Windows 3.1: it’s still out there!
– Embedded devices (mobile, set-top, etc.)
• Networks
– Ethernet, ATM, IP, SS7, Firewire, USB
– Bluetooth, 802.11b, HomeRF
OMG的技术目标
• 问题：分布异构限制了互操作，同一功能用多
种语言在多种环境下重复实现。
• 目标：使得基于对象的软件在分布异构环境下
具有良好的可重用性、可移植性和互操作性，
从而能够在由多种主流硬件平台上运行多种操
作系统构成的异构分布环境中，方便地建立异
构分布应用系统。
如何集成？
•
•
•
•
不存在统一的硬件平台
不存在统一的操作系统
不存在统一的网络协议
不存在统一的应用模式
必须通过接口和互操作达到集成。
OMG的任务
• The OMG’s mission is to help computer
users solve integration problems by
supplying open, vendor-neutral
interoperability specifications.
OMG的产品
• Common Object Request Broker Architecture
– CORBA® remains the only language- and platform-neutral interoperability
standard
• Unified Modeling Language
– UMLTM remains the world’s only standardized modeling language
• Common Warehouse Metamodel
– CWMTM, the integration of the last two data warehousing initiatives
• Meta-Object Facility
– MOFTM, the repository standard
• XML Metadata Interchange
– XMITM, the XML-UML standard
中间件
中间件是软件领域近十年来发展起
来的一种新技术，其泛指位于操作系统
与应用软件之间、能够屏蔽操作系统和
网络协议的差异、为异构系统之间提供
通讯服务的软件。
中间件
应用软件
应用软件
支撑软件
中间件
支撑软件
系统软件
系统软件
硬件平台
硬件平台
中间件
中间件屏蔽了底层系统软件（包括操作系
统、网络、数据库管理系统等）的异构性和复
杂性，通过一个简单而统一的开发环境，减少
程序设计的复杂性并提高程序的可移植性，使
得开发人员将注意力集中在自己的业务上，大
大减少了技术上的负担。中间件带给应用系统
的，不只是开发的简便和开发周期的缩短，也
减少了系统的维护、运行和管理的工作量，从
而减少了系统总体费用的投入。
中间件
目前的主流中间件可以分为五类：
•
•
•
•
•
数据访问中间件
远程过程调用中间件
事务中间件
消息中间件
面向对象中间件
面向对象中间件
面向对象的中间件是对象技术和分
布式计算发展的产物，它提供一种通讯
机制，透明地在异构的分布计算环境中
传递对象请求。
• OMG的CORBA
• 微软的COM
• Sun公司基于EJB的J2EE
面向对象中间件
面向对象中间件的异构性和开放性
各有不同：
• 适用于异构环境、开放的CORBA是Internet与企业应用事实上的
工业标准；
• 特定于Windows平台、专有的COM则是桌面系统的首选；
• 基于EJB的J2EE则兼具二者之优势，J2EE是一种利用Java2平台来
简化企业解决方案的开发、部署和管理相关复杂问题的体系结构，
已经被许多从事电子商务的中间件厂商所采纳。
中间件没有消除异构
• 由于一个中间件不能满足所有用户的要
求，导致多种中间件并存又无法统一，
于是为解决异构问题提出的中间件本身
产生异构。
• 中间件似乎“提升”了异构而没有消除
异构。
中间件没有消除异构
由于难以形成统一的标准，中间件
的不断发展将使得新旧系统之间的集成
或系统的演化面临不同的实现技术，从
而使得如何在保障已有投资的条件下驱
动整个系统的技术升级成为我们迫切需
要解决的问题。
模型驱动的体系结构MDA
(Model Driven Architecture)
• MDA is OMG’s next step in solving
integration problems.
MDA的主要思想
• MDA的主要思想是分离业务功能分析与
设计和实现技术与平台之间紧耦合的关
系，从而将技术与平台变化对系统的影
响降低到最小程度。
• MDA极大地加强了应用模型与领域模型
在整个软件生命周期中的复用。
MDA的主要思想
• 与实现技术和平台无关、描述业务需求的功能
模型（Platform-Independent Model, PIM）
• 与具体实现技术和平台相关的应用模型
（Platform-Specific Model, PSM）
• MDA将PIM抽象出来，针对不同实现技术与平
台制订多个映射规则，然后通过这些映射规则
及辅助工具将PIM转换成PSM，再将PSM不断
求精直至形成最后代码。
MDA的主要思想
PIM
Mappings
PSM
PSM
PSM
PSM
PSM
CORBA specific
platform models
EJB specific
platform models
XML specific
platform models
.NET specific
platform models
WEB specific
platform models
CORBA/CCM
J2EE/EJB
SOAP/XML
DCOM/.NET
WEB/WSDL
Building an MDA Application
PlatformIndependent
Model
A Detailed Model,
stating Pre- and PostConditions in OCL,
and Semantics in
Action Language
Start with a PlatformIndependent Model
(PIM) representing
business functionality
and behavior,
undistorted by
technology details.
Generating Platform-Specific
Model
PlatformIndependent
Model
CORBA
Model
Map a PIM to Specific
Middleware
Technologies via OMG
Standard Mappings
MDA tool applies a
standard mapping to
generate PlatformSpecific Model (PSM)
from the PIM. Code is
partially automatic,
partially hand-written.
Mapping to Multiple Deployment
Technologies
PlatformIndependent
Model
CORBA
Model
Java/EJB
Model
Map a PIM to Many
Middleware
Technologies via OMG
Standard Mappings
XML/SOAP
Model
Other
Model
MDA tool applies an
standard mapping to
generate PlatformSpecific Model (PSM)
from the PIM. Code is
partially automatic,
partially hand-written.
Generating Implementations
PlatformIndependent
Model
CORBA
Model
CORBA
Map PSM to application
interfaces, code, GUI
descriptors, SQL
queries, etc.
Java/EJB
Model
XML/SOAP
Model
Other
Model
Java/EJB
XML/SOAP
Other
MDA Tool generates all
or most of the
implementation code
for deployment
technology selected
by the developer.
Integrating Legacy & COTS
Reverse-engineering
existing application
into a model and
redeploy.
PlatformIndependent
Model
Legacy
App
COTS
App
Other
Model
Other
MDA Tools for reverse
engineering automate
discovery of models
for re-integration on
new platforms.
Automating Bridges
PlatformIndependent
Model
CORBA
Model
MDA Tools
combine
application and
platform
knowledge to
generate bridges
XML/SOAP
Model
XML/SOAP
System
CORBA
System
Interop
Bridge
Bridge generation is
simplified by common
application models,
simplifying creation of
integrated applications
both within and across
enterprises.
MDA带来的好处
• 增强软件复用性
• 增强软件可移植性
• 提高软件开发效率、降低成本
• 降低软件维护成本
• 推动软件自动化进程
MDA的构成
MDA的核心
以下标准或规范构成了MDA的核心：
• 统一建模语言（Uniform Modeling Language, UML，建模工
具）
• 元对象设施（Mete-Object Facility, MOF，标准的建模与交
换结构）
• 公共仓库元模型（Common Warehouse Metamodel , CWM，
数据仓库的标准）
• 基于XML的元数据交换（XML Metadata Interchange , XMI，
信息交换的标准格式）等。
• 此外，MDA还将标准化少数通用领域的PIM、基于特定于
中间件标准的PSM、以及PIM与PSM之间的映射规则，为设
计到代码的自动生成提供基础。
UML 2.0
MDA的需求：
•
•
•
•
•
精确的语义
可执行模型
自动代码生成
更强的描述能力
针对特定领域的可扩充性
UML Profiles
• A UML profile is a set of extensions to
UML using the built-in extension facilities
of UML, stereotypes and tagged values.
MOF (Meta Object Facility)
• MOF provides the standard modeling and
interchange constructs that are used in
MDA.
• Other standard OMG models, including
UML and CWN, are defined in terms of
MOF constructs.
CWM
(Common Warehouse Metamodel)
• CWM is the OMG data warehouse standard.
• CWM covers the full life cycle of designing,
building and managing data warehouse
applications and supports management of
the life cycle.
XMI
(XML Metadata Interchange)
• XMI is a standard interchange mechanism
used between various tools, repositories and
middleware.
• XMI can be used to automatically produce
XML DTDs (and soon XML Schemas) from
UML and MOF models.
MDA的发展进程
• Major direction agreed March ’01; overall
architecture adopted September ’01.
• UML 1.4 complete; 2.0 in process.
• Mappings (“profiles”) underway:
–
–
–
–
–
–
EDOC (adopted)
CORBA (adopted)
EAI (in process)
EJB (adopted by JCP)
SOAP/XML (in process)
.Net (to be started)
MDA的发展进程
• More importantly, vertical market groups are
thriving on MDA approach:
–
–
–
–
–
–
–
Electronic Commerce
Financial Services
Healthcare
Life Sciences Research
Manufacturing
Space & Ground Systems
Telecommunications
模型驱动的工程
Model Driven Engineering
• MDE is wider in scope than MDA:
MDE = MDA + process
基于MDA的UML模型转换
基于MDA的软件开发过程中需要解
决的关键技术问题是各种UML模型间的
转换：
•
•
•
•
PIM to PIM
PIM to PSM
PSM to PSM
PSM to PIM
基于MDA的UML模型转换
基于MDA的UML模型转换
• To implement the mapping, one needs to
know the metamodels of input and output
models and their mapping rules.
• UML profiles have an important role to play
in MDA.
Mapping PIM to J2EE
<<EDOC>>
<<PIM>>
My component
architecture
<<uses>>
EDOC_EJB
EDOC_JSP
Mapping rules
<<mapping>>
<<EJB>>
<<uses>>
<<PSM>>
My EJB & JSP
Models
<<uses>>
<<Infrastructure>>
J2EE Platform
<<JSP>>
MDA Information Page
• http://www.omg.org/mda/
• COTS
• Commerical-Off-the-Shelf