專利名稱：一種基于工具總線的case環(huán)境體系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟總線及CASE環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于工具總線的CASE壞境體 系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
CASE (ComputerAided Software Engineering計(jì)算機(jī)輔助軟件工趕)環(huán)境作為一類復(fù)雜的 系統(tǒng)軟件， 一般由一套工具集(Tool Suite)和工具集成框架(Tool Integration Framework)組 成，能夠給應(yīng)用軟件整個(gè)開發(fā)過程的大部分階段或所有階段提供計(jì)算機(jī)輔助支持，提高了軟 件的開發(fā)質(zhì)量和開發(fā)效率。而如何開發(fā)和構(gòu)造一個(gè)CASE環(huán)境，滿足集成性、開放性、適用 性、靈活性、分布性等要求則一直是個(gè)難題，目前還沒有一個(gè)通用的實(shí)現(xiàn)方法，其中軟件體 系結(jié)構(gòu)(SoftwareArchitecture)是一個(gè)關(guān)鍵因素。
與操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相類似，CASE環(huán)境結(jié)構(gòu)可以分為三種，即單塊式(Monolithic)結(jié)構(gòu)、 層次(layered)式結(jié)構(gòu)和工具總線(ToolBus)結(jié)構(gòu)。目前大多數(shù)CASE環(huán)境采用單塊式或 層次式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，工具總線結(jié)構(gòu)是近十年出現(xiàn)的新技術(shù)，其基本思想是工具總線只提供工具 集成所需的最基本的公共服務(wù)，完成集成框架的數(shù)據(jù)集成和控制集成功能。工具由具有規(guī)范 接口的工具構(gòu)件(Component)組成，以"即插即用"的方式加入到工具總線上，同時(shí)，工具構(gòu) 件只能通過工具總線相互間接通信，從而減少了CASE環(huán)境的層次，大大簡(jiǎn)化了CASE工具 的互連結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
在工具總線的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一種面向CASE環(huán)境領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格(Software Architectural Style),稱之為基于工具總線的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格。設(shè)計(jì)目標(biāo)首先是指導(dǎo) 通用CASE環(huán)境的開發(fā)，然后可用于各種領(lǐng)域的開發(fā)環(huán)境(平臺(tái))和大型行業(yè)應(yīng)用軟件，包 括嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)、電子商務(wù)開發(fā)平臺(tái)、電信OSS (Operation Support System運(yùn)營(yíng)支持 系統(tǒng))、電子政務(wù)平臺(tái)等。
本發(fā)明的目的在于提供了一種基于工具總線的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，解決其技術(shù)難題所釆 用的技術(shù)方案是
1、采用工具總線規(guī)范，從軟件體系結(jié)構(gòu)角度，實(shí)現(xiàn)了一種CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，包 括操作系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、工具總線層和工具層，并分別設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、 工具總線層和工具層的功能及結(jié)構(gòu)。
2、 操作系統(tǒng)層架構(gòu)在各種硬件平臺(tái)之上，為上述各層提供公共服務(wù)和編程接口。
3、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層為工具總線層提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)和服務(wù)接口
4、 工具總線層作為一種連接件(Connector),是用于工具集成的結(jié)構(gòu)性構(gòu)件，為工具層 提供了數(shù)據(jù)集成、控制集成和表示集成所需的通信與協(xié)作服務(wù)及接口，實(shí)現(xiàn)了工具集成設(shè)施 和工具邏輯處理功能的分離，將工具集成設(shè)施從以前的隱式方式改為顯式方式，支持基于 Intemet的工具協(xié)同工作。
5、 工其層主要完成工具的邏輯處理功能，相應(yīng)的工具構(gòu)件由工具功能構(gòu)件和工具適配 器構(gòu)件組成。其中，工具功能構(gòu)件完成工具自身的邏輯處理功能，工具適配器構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工具 與工具總線規(guī)范的數(shù)據(jù)接口和控制接口。
本發(fā)明的主要用途是在工具總線的基礎(chǔ)上，建立一種基于工具總線的CASE環(huán)境體系 結(jié)構(gòu)風(fēng)格，從而減少了 CASE環(huán)境的層次，大大簡(jiǎn)化了 CASE工具的互連結(jié)構(gòu)，提高了 CASE 環(huán)境的開放性、適應(yīng)性和靈活性，對(duì)于促進(jìn)基于Internet的分布式CASE環(huán)境和軟件平臺(tái)開 發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。


圖1是本發(fā)明基于工具總線的CASE環(huán)境結(jié)構(gòu)模型示意圖。 圖2是本發(fā)明工具構(gòu)件間的交互疔為模型示意圖。 圖3是本發(fā)明工具結(jié)構(gòu)模型示意圖。 圖4是本發(fā)明工具適配器結(jié)構(gòu)模型示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的思想。
圖1是本發(fā)明基于工具總線的CASE環(huán)境結(jié)構(gòu)模型示意圖
一種基于工具總線的CASE環(huán)境結(jié)構(gòu)模型，包含工具構(gòu)件、工具總線和約束(Constraints) 三部分，即基于工具總線的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-{工具構(gòu)件，工具總線，約束},其中
1) 工具構(gòu)件
工具構(gòu)件主要完成工具的邏輯處理功能，通過工具總線與其它工具構(gòu)件交互，為順利實(shí) 現(xiàn)CASE環(huán)境的集成，工具構(gòu)件的接t4必須符合工具總線的接口規(guī)范。
2) 工具總線
工具總線在CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格中起連接件的作用，是工具構(gòu)件間相互通信的中介， 主要功能是實(shí)現(xiàn)工具構(gòu)件到CASE環(huán)境的集成，對(duì)工具構(gòu)件實(shí)施統(tǒng)一和一致的管理，方便工 具構(gòu)件間的消息通信和數(shù)據(jù)交換。 2)約束
該CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格規(guī)定了工具構(gòu)件通過工具總線的雙向通信關(guān)系，工具構(gòu)件與 工具總線的主要拓?fù)湟?guī)則和約束為
CASE環(huán)境中的工具構(gòu)件只有一個(gè)底部，工具總線則只有一個(gè)頂部。 *工具構(gòu)件的底部應(yīng)連接到工具總線的頂部，所有工具構(gòu)件間的交互都必須通過工具總
線，禁止工具構(gòu)件間的直接通信。 參工具總線可以和任意數(shù)目的工具構(gòu)件和工具總線進(jìn)行連接。 參不能有循環(huán)。也就是說， 一個(gè)工具構(gòu)件不能接收它自己產(chǎn)生的消息。 對(duì)圖l所示系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱System一CASE)的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，采用C2SADEL語(yǔ) 言描述如下
architecture System—CASE is { component—types { component Tooll一type is extern {Tooll.c2;} component Tool2一type is extern {Tool2.c2;}
component Tooln一lype is extern {Tooln.c2;} component GUI—type is extern {GULc2;}
connector—types { connector ToolBus—type is extern {ToolBus.c2;}
architectural—topology { component—instances { Tooll : Tooll一type; Tool2 : Tool2一type;
Tooln: Tooln一type; GUI : GUI—type^
connector—instances { ToolBus : ToolBus一type;
connections { connector Too也us { top Tooll，To。12.....Tooln，GUI;
圖2是本發(fā)明工具構(gòu)件間的交互行為模型示意圖
連循該CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的工具構(gòu)件間的交互行為如圖2所示。工具總線為一定 數(shù)量的工具1^=1，2，...，11)提供協(xié)作服務(wù)，組合成一個(gè)完整的系統(tǒng)。每個(gè)工具構(gòu)件的內(nèi)部行為或 實(shí)現(xiàn)是不相關(guān)的，它們可以采用不同的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，或根據(jù)不同的功能設(shè)計(jì)規(guī)范而產(chǎn)生。 同時(shí)，每個(gè)工具構(gòu)件應(yīng)該能夠維護(hù)其內(nèi)部的狀態(tài)。 一般情況下，每個(gè)工具都包含一個(gè)適配器 構(gòu)件，將工具構(gòu)件內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式調(diào)整為工具總線的數(shù)據(jù)格式和消息協(xié)議。
工具總線中包含可變數(shù)量的線程Si(i^，2，...^),線程Si的并發(fā)執(zhí)行代表了整個(gè)CASE環(huán) 境的預(yù)期行為。工具與線程間的關(guān)系，可能是一對(duì)一，也可能多個(gè)線程控制一個(gè)工具，或者 一個(gè)線程控制多個(gè)工具。
C2SADEL語(yǔ)言側(cè)重于CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)靜態(tài)的描述，需要進(jìn)一步采用進(jìn)程代數(shù)
(Process Algebra)方法對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行描述，主要描述工具構(gòu)件間的動(dòng)態(tài)交互
關(guān)系。CCS (Calculus of Communication System)和CSP (Communicating Sequential Processes)
是進(jìn)程代數(shù)方法的代表，是描述通信和并發(fā)的演算系統(tǒng)，它們均以進(jìn)程為計(jì)算單位，進(jìn)程的
基本動(dòng)作是原子性動(dòng)作。tc演算(7i Calculus)是R. Milner對(duì)CCS的進(jìn)一步改進(jìn)，其基本計(jì)
算實(shí)體只有名字和進(jìn)程，進(jìn)程之間的通信通過傳遞名字來完成。雖然工具和工具總線通常是
一個(gè)多線程的程序，由于進(jìn)程和線程具有很多相似性，可以簡(jiǎn)化為一個(gè)抽象的進(jìn)程實(shí)體，因
此，下面采用冗演算方法，刻畫工具構(gòu)件間的通信過程。 設(shè)
~~^——> 表示工具構(gòu)件發(fā)出一條消息。 sen4_msg
->表示工具構(gòu)件收到一條消息。
recy_msg
MPS (Message Passing Style)表示消息傳遞方式，分為同步和異步兩種方式。 因此，CASE環(huán)境的系統(tǒng)行為描述如下 App(s) ^
if t=synchronous:(a), a [->].a->].App(s);
sen^msg recyjnsg
if t^asyiichronous:(a), a [->], App(s)l
sen<|_msg
a[->],App(s);
recyjnsg
其中，teMPS.
Adapter(s) a Oc(->)|a(->)| Adapter(s);
= scrKJ_msg recy_msg
ToolBus(s) a Oc(a).a(-->]
= sen(咖g 鄉(xiāng)(jjnsg
o(-[->]|Oc(a).a(_:j——^
S [->]|。(-->); [-^]1Toolbus(s);
sen(|_msgrecyjnsg recyjnsg
Tool(s) ^ (Oc，a)(App(s)|Adapter(s)); CASE ^ (o)(risewiseTool(s)inse鵬ToolBus(s)); App(s):工具構(gòu)件發(fā)出或接收一系列的消息，用s表示一個(gè)工具構(gòu)件，而App(s)則是指 工具構(gòu)件的一次應(yīng)用(指發(fā)出消息或接收消息)。t表示消息傳遞方式。發(fā)送方工具構(gòu)件沿通 道Oc向ToolBus發(fā)出消息，接收方工具構(gòu)件通過通道a從ToolBus接收消息。 Adapter(s》工具適配器構(gòu)件完成消息發(fā)送或接收時(shí)協(xié)議和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換功能。 ToolBus(s):每個(gè)發(fā)送方或接收方都連接到ToolBus,其任務(wù)是并發(fā)地接收工具構(gòu)件發(fā)出 的消息，并將消息沿o通道輸出到相應(yīng)的工具構(gòu)件。
該CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格能夠"粘貼"和協(xié)調(diào)工具成為一個(gè)完整的CASE環(huán)境，滿足 CASE環(huán)境對(duì)集成性的要求，主要因?yàn)楣ぞ呖偩€為工具提供了以下集成設(shè)施 1)數(shù)據(jù)集成
工具總線不但為工具間數(shù)據(jù)交換提供了一套數(shù)據(jù)管理和控制設(shè)施，而且盡可能提供統(tǒng)一 的公共數(shù)據(jù)表示(如XML),并根據(jù)工具特定需求，為不同類型的數(shù)據(jù)提供一條數(shù)據(jù)總線進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換。
2〉控制集成
工具間的所有控制集成都通過消息傳遞實(shí)現(xiàn)，不管工具在同一臺(tái)機(jī)器上，還是在網(wǎng)絡(luò)中 的不同機(jī)器上。 3)表示集成
由于人-機(jī)界面程序往往是多線程的，同時(shí)，用戶界面和工具并不都是完全分離的，往往 包含一些簡(jiǎn)單的工具和過程控制設(shè)施，因此，可將用戶界面看作一類特殊的工具，工具間的 界面控制和過程控制能夠通過數(shù)據(jù)集成和控制集成的設(shè)施完成。但另外一部分表示集成機(jī)制，
如用戶界面的一致性開發(fā)和保證，需要提供相應(yīng)的工具和構(gòu)件庫(kù)，這部分功能不包含在工具 總線中。
由于已經(jīng)確定了CASE環(huán)境的體系結(jié)構(gòu)，工具總線通過提供一條公共的通信通道將工具集 成在一起，工具內(nèi)部是緊耦合的關(guān)系，工具之間是松耦合的關(guān)系。因此，開發(fā)統(tǒng)一規(guī)格的工 具，提髙工具的適應(yīng)性是一個(gè)重要的問題。
圖3是本發(fā)明工具結(jié)構(gòu)模型示意圖
一個(gè)工具可簡(jiǎn)化為由工具功能構(gòu)件和工具適配器構(gòu)件兩個(gè)獨(dú)立的工具構(gòu)件組成，即工具 構(gòu)件={工具功能構(gòu)件，工具適配器構(gòu)件}。其中，工具功能構(gòu)件完成工具自身的邏輯處理功 能，工具適配器構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工具與工具總線規(guī)范的數(shù)據(jù)接口和控制接口。所有與工具總線接口 有關(guān)的部分都集中體現(xiàn)在工具適配器構(gòu)件中，這種設(shè)計(jì)將工具邏輯處理功能與工具集成設(shè)施 相分離，從而隔離了 CASE環(huán)境對(duì)工具功能構(gòu)件設(shè)計(jì)的影響，使工具開發(fā)者的大部分工作可 以獨(dú)立于CASE環(huán)境。按照這一模型設(shè)計(jì)的工具，相當(dāng)于CASE環(huán)境中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)插件，工 具適配器構(gòu)件是數(shù)據(jù)集成和控制集成兩方面的"插頭"，工具總線則是與之對(duì)應(yīng)的"插槽"，容 易實(shí)現(xiàn)工具的"即插即用"功能。
圖4是本發(fā)明工具適配器結(jié)構(gòu)模型示意圖
CASE環(huán)境采用基于工具總線結(jié)構(gòu)的一個(gè)結(jié)果是， 一般情況下，每個(gè)工具都將封裝一層 軟件，這層軟件扮演"工具適配器"的腳色。工具適配器構(gòu)件位于工具功能構(gòu)件和工具總線 之間，處理工具功能構(gòu)件和工具總線間交互不匹配問題，主要作用是
1) 在工具功能構(gòu)件的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式和工具總,的公共數(shù)據(jù)表示之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
2) 負(fù)責(zé)工具功能構(gòu)件和工具總線間通信協(xié)議的調(diào)整。
3) 負(fù)責(zé)向工具功能構(gòu)件傳遞消息和接收?qǐng)?zhí)行結(jié)果，具有一定的工具功能構(gòu)件管理功能。 工具適配器的主要結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中工具i力能構(gòu)件接口層主要負(fù)責(zé)工具功能構(gòu)件的
消息接收、發(fā)送以及數(shù)據(jù)格式的識(shí)別，處理轉(zhuǎn)換層主要負(fù)責(zé)舉據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和通信協(xié)議的調(diào) 整，工具總線接口層主要負(fù)責(zé)工具總線的消息接收、發(fā)送以及數(shù)據(jù)格式的識(shí)別。針對(duì)不同類 型(包括功能、實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言等)的工具功能構(gòu)件，工具適配器構(gòu)件的具體處理內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)也各 不相同。
權(quán)利要求
1、 一種基于工具總線的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，其特征是采用工具總線規(guī)范，從軟件 體系結(jié)構(gòu)角度，實(shí)現(xiàn)了一種CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，包括操作系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、工具 總線層和工具層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，其特征是操作系統(tǒng)層架構(gòu)在各種硬 件平臺(tái)之上，為上述各層提供公共服務(wù)和編程接口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，其特征是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層為工具總線層 提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)和服務(wù)接口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，其特征是工具總線層作為一種連接 件(Connector),是用于工具集成的結(jié)構(gòu)性構(gòu)件，為工具層提供了數(shù)據(jù)集成、控制集成和表 示集成所需的通信與協(xié)作服務(wù)及接口，實(shí)現(xiàn)了工具集成設(shè)施和工具邏輯處理功能的分離，將 工具集成設(shè)施從以前的隱式方式改為顯式方式，支持基于Internet的工具協(xié)同工作。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，其特征是工具層主要完成工具的邏 輯處理功能，由工具功能構(gòu)件和工具適配器構(gòu)件組成。其中，工具功能構(gòu)件完成工具自身的 邏輯處理功能，工具適配器構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工具與工具總線規(guī)范的數(shù)據(jù)接口和控制接口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，其特征是除CASE環(huán)境外，該體系 結(jié)構(gòu)也適用于各種領(lǐng)域的開發(fā)環(huán)境(平臺(tái))和大型行業(yè)應(yīng)用軟件，包括嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)、 電子商務(wù)開發(fā)平臺(tái)、電信OSS (Operation Support System運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng))、電子政務(wù)平臺(tái)等。
全文摘要
一種基于工具總線的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，在工具總線(ToolBus)的基礎(chǔ)上，從軟件體系結(jié)構(gòu)的角度，實(shí)現(xiàn)了一種基于工具總線的CASE環(huán)境體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，包括操作系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、工具總線層和工具層，并對(duì)相應(yīng)的工具結(jié)構(gòu)模型、工具適配器結(jié)構(gòu)模型、工具集成機(jī)制等方面進(jìn)行了深入的分析與設(shè)計(jì)。建立該體系結(jié)構(gòu)，對(duì)于促進(jìn)基于Internet的分布式CASE環(huán)境和軟件平臺(tái)開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。附圖是本發(fā)明基于工具總線的CASE環(huán)境結(jié)構(gòu)模型示意圖。
文檔編號(hào)G06F9/44GK101122855SQ20071005008
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者李迅波, 艷 沈, 兵 郭 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)