精通xmi

本专栏目前专注于建模，UML和XML。 更具体地说，我正在探索将UML建模用于XML开发，尤其是XSLT样式表如何通过自动派生提供帮助。

由于XML已成为开发项目中的常见功能，因此许多开发人员对将XML与他们的其余开发集成起来越来越感兴趣。 尽管许多组织仍使用临时工具来进行XML开发，但趋势是采用已经用于其他开发需求（例如Java技术）的相同XML方法论（或至少一套通用工具）。 ，数据库或Web。

自动推导

如上一专栏所述，模型是对系统的简化描述，可以帮助进行计算和预测。 在本文的上下文中，系统始终是XML词汇表。

图1将建模周期说明为模型的连续体。 第一个模型绘制在白板（或一张纸）上，并且往往是非正式的。 在此阶段，目标是给所有参与者（用户，开发人员，设计师）一个自由表达自己的机会。

图1.连续的模型

下一步是绘制一个UML模型（如果词汇很复杂，则可以绘制几个模型）。 UML模型更为完善和形式化，但由于它主要用作团队成员之间的沟通工具，因此仍具有综合性和可读性。

最后一个模型是XML模式，这是所有模式中最精确的一种。 它的目标是允许解析器根据词汇表定义来验证XML文档，以便它可以放弃可读性，而倾向于精度。

所有这些模型之间的主要区别是它们的目标：从非正式交流到解析器进行精确的正式验证。 区别不在于模型的性质（XML词汇表的简化描述），而在于每种模型提供的帮助级别。

如果您考虑到模型的连续性，从最不精确的模型到最正式的模型，则有必要研究一下自动推导 -从较早的模型自动生成一个模型的过程。 显然，仅当两个模型具有相同的描述性时，自动推导才能很好地工作，这与某些模型的描述性强于其他模型的思想产生了冲突。 下一节将讨论模型中描述的不同层次。 在这里，我将专注于推导。

XML元数据交换（XMI）

您会从上一期中回想起我是通过XMI和XSLT实现自动派生的。 假设你已经熟悉XML模式（如果你不是，请参阅相关信息 ），我将在本节介绍XML元数据交换（XMI）。

词汇和兼容性

XMI是一个复杂的规范（1.2版超过400页），因此，在本文中，我将局限于自动派生所需的最低限度的描述。

XMI不指定XML词汇表，而是指定一种为元模型生成词汇表的算法 。 换句话说，XMI不会像您期望的那样定义Class ， Attribute ， Association或其他标签。 相反，XMI指定如何为元模型中的概念创建标签。 我知道有很多模型可以使用，但请耐心等待-稍后它会变得更加清晰。

因此，XMI与其说是框架，不如说是词汇。 不幸的是，这意味着没有两个工具以相同的方式解释该框架。 同一工具的不同版本之间也存在差异：Rational Rose最初是通过Unisys开发的附件来支持XMI的。 最新版本的Rational XDE具有对XMI的内置支持，但这是一个稍微不同的变体。 差异不一定显着，但可能会导致不兼容。 在实践中，将样式表定位到社区中使用的一个或两个工具是有意义的，而不必担心其余的工具。

在本文中，我将坚持使用OMG发布的示例，而不是采用一个特定版本的XMI。 尽管没有工具可以直接与样品兼容，但这是良好的中间立场。 使它们适应您选择的工具将不会很困难。

XMI标头

尽管XMI主要指定一种算法，但它还定义了一些标签和属性。 您将需要以下内容：

• XMI始终是根元素。 它必须具有xmi.version属性（有效版本为1.0、1.1、1.2和2.0）。
• XMI.header是有关模型信息的占位符。 它最重要的子级是XMI.documentation和XMI.metamodel 。
• XMI.documentation将最终用户信息保留为以下子元素（其名称不言自明）：
  • XMI.owner
  • XMI.contact
  • XMI.longDescription
  • XMI.shortDescription
  • XMI.exporter
  • XMI.exporterVersion
  • XMI.exporterID
  • XMI.notice
• XMI.metamodel记录了已应用XMI算法的元模型-在这种情况下，是UML元模型（XMI与其他元模型（如Metaobject Facility，MOF，也由OMG发布）一起工作）。
• XMI.content包含实际模型。
• xmi.id和xmi.idref是用于编码链接的属性： xmi.id是元素标识符，必须唯一。 xmi.idref是通过其标识符对元素的引用。

元模型

UML 元模型是描述UML语言的模型-具体地说，它描述了UML语言中的类，属性，关联，包，协作，用例，参与者，消息，状态以及所有其他概念。 为了保持一致性，元模型是用UML编写的。

前缀“元”表示元模型描述了模型的模型。 同样，XML是一种元语言，因为它是一种描述语言的语言。

UML元模型在UML规范中发布。 更具体地说，XMI使用UML规范的第5章中描述的“ UML模型交换”（请参阅参考资料 ）。

请注意，UML元模型相当庞大且令人生畏。 我只能在本文中为您介绍一下。 图2是描述类的元模型的摘录，类是类图中的核心概念之一。

图2.类的元模型

在元模型中，类概念被建模为继承自抽象元类Classifier的元类Class 。 分类器是类，接口和数据类型的父类（后两个未在图2中表示）。 继承链将继续： GeneralizableElement ，它表示所有可以推广（继承自）的概念； ModelElement ，代表模型中的所有抽象（例如名称空间，约束和类）； 最后是Element ，最顶层的元类。 这些元类均具有继承自Class的属性。

分类符和要素之间存在一个合成，该合成是StructureFeature的父代。 属性是从StructuralFeature派生的。

对元模型感到困惑？ 尝试忘记它是一个元模型，尝试忘记它是关于UML的，然后将其视为普通模型。 图2只是指出了类的概念，它是一个高度专业化的元素，与接口和数据类型相关（通过继承自Classifier）。 类具有名称，可见性和更多属性。 最后，在类和属性之间存在关联。

因此， 图2正式表示一个类具有名称，可见性和其他属性，并且可以具有属性。 实际上，图2是UML类的定义。 如果您感到困惑，那可能是因为定义本身是用UML编写的！

我故意简化了图1，以忽略名称空间，约束，构造型，继承以及使类成为类的许多其他方面。 相信我，它们包含在完整的UML元模型中，但是对本文没有帮助。

为什么要打扰元模型？ 因为当您将其提供给XMI算法时，您会获得UML的XML词汇表。 例如，清单1是图3的XMI表示（使用规范中说明的XMI的变体-参见上文 ）：

图3.地址的UML模型

清单1.导出到XMI的地址

<?xml version="1.0"?>
<XMI xmi.version="1.2" xmlns:UML="org.omg/UML/1.4"><XMI.header><XMI.documentation><XMI.exporter>ananas.org stylesheet</XMI.exporter></XMI.documentation><XMI.metamodel xmi.name="UML" xmi.version="1.4"/></XMI.header><XMI.content><UML:Model xmi.id="M.1" name="address" visibility="public"isSpecification="false" isRoot="false"isLeaf="false" isAbstract="false"><UML:Namespace.ownedElement><UML:Class xmi.id="C.1" name="address" visibility="public"isSpecification="false" namespace="M.1" isRoot="true"isLeaf="true" isAbstract="false" isActive="false"><UML:Classifier.feature><UML:Attribute xmi.id="A.1" name="name" visibility="private"isSpecification="false" ownerScope="instance"/><UML:Attribute xmi.id="A.2" name="street" visibility="private"isSpecification="false" ownerScope="instance"/><UML:Attribute xmi.id="A.3" name="zip" visibility="private"isSpecification="false" ownerScope="instance"/><UML:Attribute xmi.id="A.4" name="region" visibility="private"isSpecification="false" ownerScope="instance"/><UML:Attribute xmi.id="A.5" name="city" visibility="private"isSpecification="false" ownerScope="instance"/><UML:Attribute xmi.id="A.6" name="country" visibility="private"isSpecification="false" ownerScope="instance"/></UML:Classifier.feature></UML:Class></UML:Namespace.ownedElement></UML:Model></XMI.content>
</XMI>

注意清单1中的XML元素和属性如何与图2中的类和属性匹配。 现在您已经全面了解了：XMI文档是UML元模型的直接表示，因为UML元模型是UML本身的描述。

表现方面

UML元模型的一部分处理概念的视觉表示-在屏幕上绘制概念的位置。 我没有在样式表中处理该信息，原因有两个：

• 从UML模型派生XML模式时，不需要它。
• 从XML模式派生UML模型时，要产生视觉输出是极其困难的。 一个更合理的选择是在建模工具中打开模型，并花费几分钟准备屏幕上模型的可视化表示。 样式表完成了最艰苦的工作（正确定义）。

XSLT样式表

既然您拥有读取XMI文件的关键，就可以轻松地将XMI标签映射到它们的XML模式等效项。 一种可能的映射是：

• UML:Model变成xs:schema ; 其目标名称空间是从模型名称派生的。
• UML:Class成为全局XML元素声明（ xs:element ）。
• UML:Attribute成为本地XML元素声明（ xs:element ）。

清单2是实现映射的XSLT样式表：

清单2. XML模式派生

<?xml version="1.0"?>
<xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform"xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"xmlns:UML="org.omg/UML/1.4"exclude-result-prefixes="UML"version="1.0"><xsl:output indent="yes"/><xsl:template match="XMI[@xmi.version='1.2']"><xsl:apply-templates select="XMI.content/UML:Model"/>
</xsl:template><xsl:template match="XMI"><xsl:message terminate="yes">Unknown XMI version</xsl:message>
</xsl:template><xsl:template match="UML:Model"><xs:schema targetNamespace="http://psol.com/uml/{@name}"><xsl:apply-templates/></xs:schema>
</xsl:template><xsl:template match="UML:Namespace.ownedElement/UML:Class"><xs:element name="{@name}"><xs:complexType><xs:sequence><xsl:apply-templates/></xs:sequence></xs:complexType></xs:element>
</xsl:template><xsl:template match="UML:Attribute"><xs:element name="{@name}" type="xs:string"/>
</xsl:template><xsl:template match="text()"><xsl:value-of select="normalize-space(.)"/>
</xsl:template></xsl:stylesheet>

显然， 清单2中的样式表仍然非常有限（并且它执行非常有限的错误检查），因为它仅支持UML元模型的一小部分。 它忽略包，接口，关联等。 到目前为止，您可以通过对过程的简单扩展来丰富样式表并支持这些概念：研究UML元模型的适当部分，定义到XML模式的映射，并实现它。

反之亦然

如果遵循正常的建模工作流程， 清单2将非常方便：从最不详细的模型到最详细的模型。 通常，您会发现XML模式已经存在，并且应该作为您工作的起点。 重新创建UML模型非常繁琐，因此实现反向映射的样式表非常方便。 清单3是一个示例：

清单3.反向派生（从XML模式到UML）

<?xml version="1.0"?>
<xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform"xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"xmlns:UML="org.omg/UML/1.4"exclude-result-prefixes="xs"version="1.0"><xsl:output indent="yes"/><xsl:template match="xs:schema"><XMI xmi.version="1.2"><XMI.header><XMI.documentation><XMI.exporter>dW simple stylesheet</XMI.exporter></XMI.documentation><XMI.metamodel xmi.name="UML" xmi.version="1.4"/></XMI.header><XMI.content><UML:Model xmi.id="{generate-id()}" name="{substring-after(@targetNamespace,'http://psol.com/uml/')}"visibility="public" isSpecification="false"isRoot="false" isLeaf="false" isAbstract="false"><UML:Namespace.ownedElement><xsl:apply-templates/></UML:Namespace.ownedElement></UML:Model></XMI.content></XMI>
</xsl:template><xsl:template match="xs:element"><UML:Class xmi.id="{generate-id()}" name="{@name}"visibility="public" isSpecification="false" isRoot="true"isLeaf="true" isAbstract="false" isActive="false"><xsl:apply-templates/></UML:Class>
</xsl:template><xsl:template match="xs:sequence"><UML:Classifier.feature><xsl:apply-templates/></UML:Classifier.feature>
</xsl:template><xsl:template match="xs:sequence/xs:element"><UML:Attribute xmi.id="{generate-id(.)}" name="{@name}"visibility="private" isSpecification="false"ownerScope="instance"/>
</xsl:template></xsl:stylesheet>

走向更全面的样式表

如果说我在本文中介绍的样式表过于简单，那是轻描淡写。 它们的长度少于50行，并且只处理UML元模型的一小部分。 现实世界的样式表可以识别更多的UML概念，并且通常包含500行或更多行。 在本期文章中，我的目标是介绍自动模型推导背后的概念：

• 甚至模型（UML，XML模式）也表示为数据集。 这个特殊的数据集称为元模型。
• 您可以在UML元模型和XML模式之间建立映射。
• 您可以在XSLT样式表中实现映射。
• UML和XML模式只是同一现实的不同表示。 它们之所以不同是因为它们服务于不同的目标。

在本文中，我不得不进行简化。 如果尝试扩展清单2和3中的样式表，则可能会遇到两个问题：

• UML模型可能不够具体（因为它是一个高级视图），无法实现XML模式（低级，详细模型）的有意义的派生。
• 您可能会在UML元模型和XML模式之间找到多个明智的映射。

下两个专栏文章的主题是解决这两个问题。

翻译自: https://www.ibm.com/developerworks/xml/library/x-wxxm24/index.html

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