GB T 28174.4-2011 统一建模语言(UML).第4部分:图交换.pdf
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1、ICS 35.080 L77 道昌中华人民共和国国家标准G/T 28174.4-2011 统一建模语言(UML)第4部分:图交换Unified modeling language CUML)-Part 4 : Diagram interchange 2011-12-30发布2012-06-01实施II.QO!2:;1$ fs飞咱窑t码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 28174.4-20门目次前言.m 引言.N 1 范围-2 规范性引用文件3 附加信息4 体系结构概览5 元模型扩展6 表示视图的推导7 表示SVG包元信息到SVG图附录A(资料性附录
2、)指派图元素.21 附录B(资料性附录)一个XMIDIJ例子的摘录. . . . . . . . . . . . 23 I GB/T 28174.4-2011 目IJJ=I GB/T 28174(统一建模语言CUML)分为4个部分:一一第1部分:基础结构;一一第2部分:上层结构;一一第3部分:对象约束语言COCL); 一一第4部分z图交换。本部分为GB/T28174的第4部分。本部分按照GB/T1. 1一2009给出的规则起草。本部分参考面向对象工作组COMG)的统一建模语言:图交换)2.0版。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由全国信息技术标
3、准化技术委员会CSAC/TC28)提出并归口。本部分起草单位:广东万维博通信息技术有限公司、北京大学、广东省广业信息产业集团有限公司、中国电子技术标准化研究所。本部分主要起草人z江善东、黄孝和、杨三宝、吴炯祥、邓海强、胡红林、许立勇、周伟强、唐泽欢、高健。阳山GB/T 28174.4-20门引统一建模语言(UML)是一种可视化规约语言,用于定义和构造计算机信息系统的制品,并将其文档化。它是一种通用建模语言,可以和所有主流的面向对象和面向构件的方法一起使用,并适用于所有的应用领域和实现平台(如:CORBA,J2EE、.NET等)。0.1 统一建模语言不同版本之间的关系由于UML的技术较新,所以该
4、国际标准历经多次的版本演化,下面是UML在OMG的演化过程:1997 U岛1Ll.1 1998 UMLl. 2 1999 UMLl. 3 2001 U岛1L1.4 2003 UML2.0 GB/T 28174的本部分正文中的UML均指UML2.0统一建模语言和GB/T281740 0.2 关于对读者的建议需要了解语言中的元模型构造物,利用这些构造物进行元模型扩展或者是构造新的建模语言的用户可阅读基础结构部分(GB/T28174.1)。应用系统建模用户和建模工具制造方都需阅读上层结构部分CGB/T28174.2)。但要注意,该部分的内容是交叉引用的,可不按目次顺序阅读。对于要精确地对模型进行约束
5、的应用系统建模用户或要支持对象约束语言的建模工具制造方,需阅读对象约束语言部分CGB/T28174.3)。支持在不同的软件工具间平滑且无缝地交换文档的建模工具制造方,需阅读图交互部分。0.3 关于本部分本部分的目标是使在不同的软件工具之间对兼容UML标准的文档(以下称作UML模型)进行平滑元缝的交换成为可能。它不仅包括用于开发UML模型的工具,也包括白板、代码生成器、字处理工具、桌面发布工具等。同样的,对于作为交换和展现UML模型的媒介一一互联网,也要给予格外的关注。已有的一种交换UML模型的机制,称为XML元数据交换(XMLMetadata Interchange) (以下称作XMIUML)
6、,并没有完全达到模型交换的目标。最重要的是它没有包含图信息的交换。该机制仅仅能够传递在一个UML模型中包含哪些元素的信息,但是没有这些元素在图中如何表现和布局的信息。因此,如果UML模型存储在一个UML工具中而又被另一个不同的UML工具(或者甚至是同一个工具用XMIUML载人,那么所有的图信息就会丢失。这个局限性并不是XMI本身的错,而是由于这样一个现实:UML元模型没有定义一个标准方法来表现图的定义。本部分是用一个附加的面向图形信息的包来扩展UML元模型,同时完全保留当前UML元模型的完整性。此外,它还兼容UML元模型,并且不被UML元模型后来的任何变化所影响。为了表示N GB/T 2817
7、4.4-2011 UML图信息,一种兼容MOF的元模型被提出来,作为UML元模型的扩展,还允许扩展XMI的DTD。那么XMI就能够用来在各种各样的工具之间交换UML模型而不丢失信息。为了保证需要交换的工具没有模型元素的概念而只有线、文本和图形,一种从XMI到SVG的转换机制被提出来。SVG是一种用来表示标量向量图形的基于XML的格式,作为W3C的推荐被采用。由于对表示任何UML的图它都有良好的适应性,它将成为一种在各种各样工具(图形的,桌面发布的,等等)中普遍采用的格式,并且被创建得适合网络应用。结合其他的基础结构部分(GB/T28174.1)和上层结构部分(GB/T28174.2)的严格定义
8、,本部分将使一种UML模型之间平滑元缝交换的机制成为可能。V 1 范围统一建模语言(UML)第4部分:图交换GB/T 28174.4一20门GB/T 28174的本部分规定了用于对各类软件系统进行可视化、详述、构造和文档化的统一建模语言。该语言也可用于对其他领域进行建模。本部分适用于在不同的软件工具间平滑且元缝地交换文档。这些工具可以是UML建模工具、代码生成器、词处理工具和桌面出版工具等。本部分也可用作在因特网上交换和表示UML模型起媒介作用的规范。图交换没有可选的兼容点。和图交换相兼容意味着和它的抽象语法、良构规则、语义、符号,还有XMI相兼容。指派图元素见附录A。2 规范性引用文件下列文
9、件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 28174.1 统一建模语言(UML)第1部分:基础结构GB/T 28174.2 统一建模语言(UML)第2部分:上层结构3 附加信息3. 1 概念考证声明本部分中提及的元模型已经用一套不同的图实现和测试了。提出的概念都是被证明过的。在整篇文档中使用并且在附录B中提供的例子,目前对它相应的XMI表示的转换更多是用手工而不是自动完成的。然而,针对所提供的DTD,这个例子是有效的,并且使得用XSLT转换到SVG成为可能。3.2 设计的基本原
10、理UML是一种强调图形化表示的面向对象软件系统的建模语言。它在整个软件开发过程中被部署,并且在这个过程中有大量多种多样的工具可以使用。工具之间差别很大:存在变化很大的方法来设计图、检查模型的一致性、存储模型用于永久存储或者版本管理,用于代码生成,用于准备文档、呈现或者制定文档以及很多更多的应用。对这些多样的工具毫元问题地进行元缝使用和联合是非常有价值和令人期望的。因此,一种模型信息的表示(从而包括交换)机制被包含在最初的标准中。尽管如此,UML1.x中安排的机制仅仅支持在模型中元素的定义。虽然这对于检查模型一致性或者生成代码的工具来说是必要的,但这些信息面向图形的工具来说并不够。因而就把广大利
11、用图形信息的工具排除在外,其中也包括UML工具本身。考虑到这方面,UML1.x的模型交换机制就显得不足,而OMG则发现并满足了改正这一缺陷的需要。OMG内部用来传送元信息的一般实现机制是XMLXMI是一个用它自己来传送内部非常有参1 G/T 28174.4-2011 考价值信息的XML应用。面向对象的模型和这样模型的模型都属于这个类型,但都只是一个例子。XMI通过在具体的UML元模型中应用XMI的规则生成一个特殊的DTD,用来传送UML模型。为了区别通常意义的XMI和它针对UML的应用,在本部分中我们将把后者记作XMIUML。尽管图形信息没有包含进来,这一机制也已经被证明是非常有用的。UML图
12、,正如UML模型,可以用元模型来描述。本部分为图信息提出了一个单独的元模型,它能简单地作为一个独立的包加人到现有的UML元模型中。并且就像带有元模型的UML,XMI能够用来传送这种图的元模型的实例。相应的DTD(简单地扩展了XMIUML的DTD)直接从元模型生成,并且在本部分中也提供了。这种格式这里将记作XMIDI。两者的联合,组成了完整的模型交换机制,将表示为XMIUML+D口,或者简记为XMI.在当前的标准中,一个DTD被生成来描述XMIUML和XMIDI的部分。在未来标准中,可以使用XLink来引用其他的模型元素,两个部分可以放在不同的文件中,允许为每个部分生成不同的DTD。本部分中提及
13、的元模型与MOF元模型工具一致。XMI定义了如何从适合MOF的元模型创建DTD或者模式,以及如何把它应用于XM10因此,一旦对一个适合MOF的元模型达成协议,就会考虑到它在XMI中的表示和相应的DTDo元模型本身由两个目标发展而来。首先,它应该灵活地扩展现存UML元模型(也包括将来的版本)而不需要妨碍和修改它。同时它还应该携带尽可能多的多余信息,通过引用UML元模型来访问这些信息。第二,它应该允许任何工具从得到的信息简单地描绘图。这当然包括UML工具,也包括网络浏览器、办公套件、图形编辑器等。各种工具需求有很大的不同。UML工具通常要能够用线条和文字本身来表现模型元素,而文本编辑工具就完全没有
14、模型元素的概念,只是需要一幅图以普通的图形形式出现。但图形工具就典型地需要一种丰富的面向向量格式,用来做复杂的操作和缩放。SVG,标量向量图形格式,是一种新的W3C标准,它承诺能够被广大的各种各样的工具所支持。它以XML为基础,能很容易地读入、处理,以及转换成其他的多种格式。它同样适合文本工具、办公套件和图形工具。此外它还适合即将直接支持它的网络浏览器(但是在这段过渡时期可以使用一个免费的Adobe插件)。然而,SVG并不是一个很适合UML工具的机制。UML工具并不只是需要线条和文本,它还锚要高层次的信息,因为它们不仅仅以图形方式显示图,它们还要求对用图形元语表示的模型元素有语义上的理解。但是
15、XML的巨大优势之一就在于,只要所有需要的信息都被呈现出来,以一种XML数据格式表示的数据能够很容易地转换成另一种不同的XML数据格式。因此本部分提出了一个用XMIDI传送的元模型和提供了种用XSLT从XMIUML十DI到SVG的转换方法。这个方法满足了最广阔范围内工具的需要。所有其他要用的格式都可以通过这个方法来产生。因此,通常用来表示附加信息以允许UML中所有图进行交换的抽象(abstraction)是什么呢?一个可选的方案是为组成UML图的每一种形状引人特殊的类,如果UML需要扩展,或者它的范围扩大了,或者如果核心机制将被别的建模符号复用,这种方法就显得太不灵活了。图的交换不应该限制UM
16、L的可扩展性。如果可能的话,图交换机制不应该有具体的形状或者其他元素的表示法。具体图形状的画法是UML工具或者SVG描绘器的职责。可以发现UML中的大多数图符合从图形理论得出的图形模式:它们由结点(可能是矩形、椭圆、圆或者其他形状)和边(连接结点之间的线、末端不同的箭头和形状)组成。结点可以包含分隔和图注;边也能有附加的图注。有些结点能嵌套到其他结点中,带有连接两个结点的边(有的情况下这两个结点也可以和边连接)。这种图形模式是功能强大的和能被很好理解的一种抽象,在可视化建模的很多领域都有应用。在2 GB/T 28174.4-20门该标准中使用这种抽象是因为正像将要讨论的那样,它被证明是完全足够
17、的。大多数UML图都有一个到图形的自然而直截了当的映射。类图、用况图、协作图、对象图、构件图以及部署图都是这种情况。在当前UML的形式下,只是顺序图没有这样到结点和边的自然映射,但还是能明显地发现一种映射。要讨论的是z尽管基于图形的方法可能不是所有图类型显而易见的选择,但它适合于大多数,并且完全足够表示任何现有的和将来的UML图类型。4 体系结构概览4. 1 概述从XMLUML到XMIUML+ DI的扩展使用了一些技术来创建它的元模型以及被提及模型的示例对象。相关的技术已经被发布为OMG和W3C以及任何能够自由利用它们的人使用的标准。而在这一过程中作为其他相关技术基础的基本技术,则是XML。它
18、由一些基本的规范组成(如良构规则),用来指导如何创建文档,及如何用标记来描述它们的内容。这种广泛接受的机制能被世界上许多工具所支持。4. 2 XMIDI DTD创建概览图1提供了一个在元模型和DTD创建过程中相关技术的概览。XMJ MOF UML-DJ metamodeJ document Case TooJ supporting UML and MOF profile UML-DJ metamodeJ XMJ UML UML-DJ metamodeJ document 图1XMIDI DTD创建概览UML + UML-DJ DTD XMIDI元模型由UML建模工具创建。利用这个工具,可以用U
19、ML为MOF外廓创建一个符合MOF的元模型,用来描述UML的M2扩展。为了和XMI的规范相一致,该工具需要有能力创建XMIUML文档。这是一种满足XML所定义的规范文档,并且包含XMIUMLDTD。这一步骤由XMI文档产生规则来体现。正如刚才所提到的,它产生符合XMI的文档,并且包含在UML工具的帮助下创建的元模型的内容。为了给XMIUML十DI生成新的DTD,新的M2应通过将XMIUML文3 GB/T 28174 .4-2011 档翻译成XMIMOF文档来表示成MOF的形式。从外廓到MOF的映射规则包含在MOF的UML外廓中。另一个方案则是通过使用CASE工具直接生成XMIMOF文档。最后,
20、XMIDTD的产生规则能够应用到M2的MOF描述中。运用这种为XML模式规范而出现的XMI产生规则,一个XML模式也能够被生成出来。以该扩展XMIUML+ DI元模型为基础,现在就有可能在交换XMIUML模型的时候把图信息包含进来。此外还能创建一些关于模型的描述。一个方案是用SVG来创建这种描述。SVG(标量向量图形,ScalableVector Graphics)是一种用于描述向量化图形的技术,它以清晰文本(基于XML的)格式描述向量化图形,并且在此之上产生出可视化效果。它由W3C发布为一种推荐格式。与普通图形比较一一比如位图格式一-SVG使得对图形的缩放、旋转以及在该技术中对单个元素的方法
21、调用成为可能。它同样也能处理和用户之间的交互,这就为在基于SVG的图形之上工作提供了多个选择。W3C的另一推荐XSLT(可扩展的样式表语言,eXtensibleStylesheet Language)定义了如何创建为从一种XML文档到另一种(通常也是XML)文档的转换创建样式表(它们本身也是XML文档)。在这种情况下,样式表用来把包含UML模型和图信息的XMIUML+DIXML文档转换为能够被浏览器显示的、包含完整图形翻译信息的SVGXML文档。注意,用来实现样式表驱动转换的XSLT引擎通常在开放源代码中间是可用的(Apache项目中的Xalan就是很显著的例子)。4.3 SVG图形创建概览图
22、2提供了一个从UML建模工具创建SVG文档过程中相关技术的概览。4 UMLm口delXMI UML+DI document UML + UML-DI DTD XSLT SVG DTD 图2SVG图形创建概览Browser + SVG Plugln GB/T 28174.4-2011 由于在创建XMIDI扩展的时候,起点是用一种UML建模工具来描述一个模型。基于这个模型,用XMI产生规范就能创建XMI文档。结果又是该XMI文档包含了所需内容,并且还包含了模型的图形信息这一点和以往的方法不同。相对于XMIUMLDTD为了检查XMI文档的语法正确性而包含XMIDI扩展,这种方法是很有效的。除此之外,
23、良构规则也同样总是要检查。下一步是从XMI的酒、文档创建SVG文挡。这个工作由XSLT样式表完成,它只要产生一次就能够用于所有同时包含模型和图信息的XMI文档。对XMIUML+DI源文档应用这种样式表就能生成SVG文挡,而SVG文档又能够由SVG查看器还原显示为图。使得通过翻译输入文档就能将模型可视化。多种不同的查看器,其中包括一些因特网浏览器中的集成插件的存在使在浏览器中通过较高层的用户交互来观察和操作UML图成为可能,并且这种交互可以设计得如同目前的UML工具一样直观和简便。5 元模型扩展5. 1 概述本章描述了图交换机制所依赖的元模型。它是UML元模型的一个扩展。现有的用于模型交换的XM
24、IUML机制只包含了模型信息而并没有包含图信息。图交换扩展则允许在UML模型中用到的图以图形化的信息包含进来。该扩展在现有UML元模型包中加入了一个新的包,但并没有改变现存的标准。同样,只要高层的概念一一Core: Elemen t (用于UML1.x) , Elements: : Element(用于UML2.0和所有基于通用核心的元模型)继续保持,针对版本更新所做的UML元模型更改也不会影响该模型。该扩展和UML元模型很大程度上保持独立,使得从扩展模型到UML元模型的单独链接被包含进来。这样,图形化的和模型的信息被清楚地分开了。此外,(该扩展)还避免了各种工具在对现有标准支持上的冲突,保持
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