面向服务的建模_一种全过程复用的方法

收稿日期 :2008204209 ;最终修改稿收到日期 :2008206218. 本课题得到国家自然科学杰出青年基金项目 (60625204) 、国家自然科学重点基 金项目 (60736015) 和国家“八六三”高技术研究发展计划项目基金 (2006AA01Z155) 资助. 吴步丹 ,女 ,1982 年生 ,博士研究生 ,研究方向 为面向服务的软件建模和服务计算. E2mail : wubudan @amss. ac. cn. 金 芝 ,女 ,1962 年生 ,研究员 ,博士生导师 ,研究领域为需求工程 、 软件工程和知识工程. 赵 彬 ,男 ,1983 年生 ,博士研究生 ,研究方向为人工智能 、软件工程 、形式化方法和面向服务的体系结构.
本文第 2 节给出支持面向服务建模的本体系 统 ,说明其中各类本体包含的基本术语和关联 ;第 3 节给出一个特定领域的本体实例 ;第 4 节说明环境 状态变迁的匹配 ;第 5 节结合具体的在线购物应用 建模的实例 ,说明基于全过程复用的面向服务建模 过程 ;第 6 节给出本文的结论及未来工作展望.
2 本体系统
摘 要 面向服务的计算是 Internet 环境下的一种新型软件架构理念 ,即通过集成分布的服务构建软件. 面向服务 建模是面向服务计算中的重要研究内容. 一方面 ,面向服务的软件同传统软件一样 ,需要首先对应用需求进行建 模. 另一方面 ,面向服务的计算需要实现分布复用和快速集成 ,这对面向服务的建模提出了新的要求. 文中提出一 种基于全过程复用的面向服务的建模方法 ,即提出构建特定应用领域的本体系统 ,包含相互关联着的多个不同类 型的本体. 不同层次的软件资产关联到这些本体上 ,支持面向服务建模的不同阶段 ,包括应用框架建模 、业务流程 建模 、合作模式建模以及组合服务建模等. 当出现新的服务软件应用需求时 ,通过本体系统的引导复用软件资产 , 最后构造出服务软件模型.
可复用性和灵活性是 SOA 的核心理念. 现有 的 SOA 框架仅复用服务来实现所需的功能 , SOA 中复用是否仅限于此呢 ? 复用的概念是否能扩展到 建模的各个阶段呢 ? 在一些早期的工作[10211 ] 中 ,我 们曾提出多层次多粒度软件重用的概念和相关技术 途径. 目前 ,也已经有相关工作予以认同 : SOA 可复 用资产可能应该包括应用框架 、业务流程 、合作模板 和服 务 等[12] . SOM 通 过 在 不 同 阶 段 复 用 不 同 的 SOA 资产 ,可实现软件模型的快速构建.
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计 算 机 学 报
2008 年
ted Modeling ,SOM) ,目前仍然是实施 SOC 的一大 挑战性问题. SOM 是 SOC 应用开发的首要任务 ,因 为软件应需求而生 ,需求模型是驱动整个软件开发 的基石. SOM 应该为 SOA 应用开发提供蓝图 ,所建 立的模型也应该可以快速驱动服务的整合和部署并 有效保证应用的质量[2] . 研究 SOM 的目的是希望 能提供一些特定的原则和统一的建模语言为面向服 务的应用提供灵活的解决方案[3] .
建模结果的完整性和一致性 ,从而提高领域内 SOA 资产的可复用性.
本文提出了一个基于多元本体系统的全过程复 用的面向服务的建模方法. 多元本体系统包含多个 本体 ,提出这种本体系统的目的是为了在不同的抽 象层面上对面向服务的软件应用建模. 使用本体系 统中的不同本体 ,可分离建模过程中的关注点. 比 如 ,应用本体只需要关注业务流程方面 ,合作本体只 需要关注不同服务间的交互以及流程到服务之间的 映射与连接 ,服务本体关注服务本身的描述 、发现. 关注点的分离便于我们从不同的抽象层次对业务建 模 ,符合从抽象到具体的认识世界的方式. 该本体系 统的基础是我们所定义的软件环境本体 ,所有 SOA 资产的功能语义都可以映射到该环境本体上 ,从而 为各类 SOA 资产之间的比较与匹配提供渠道. 在 本体系统基础上 ,全过程复用的方法通过复用各类 SOA 资产来快速构造软件应用的服务模型 ,包括应 用框架复用 、业务流程复用 、合作模式复用以及服务 复用等 ,其过程本身可迭代.
Keywords service 2o riented modeling ; SOA asset s ; SOA asset reuse ; o ntology system
1 引 言
面向服务的计算 ( SOC) 是一种新兴的分布式计
算模式 ,它使用面向服务的体系架构 ( SOA ) ,通过 整合服务来构建软件解决方案[1] . 目前 SOC 已经得 到广泛的应用. 但是 ,如何构建面向服务的应用软件 模型 ,即如何进行面向服务的建模 ( Service Orien2
关键词 面向服务建模 ; SOA 资产 ; SOA 资产复用 ;本体系统 中图法分类号 TP311
Service2Oriented Modeling Based on Whole Process Asset Reuse
WU Bu2Dan1) J IN Zhi1) ,2) ZHAO Bin2)
1) ( A cadem y of M at hem atics an d S ystems S cience , Chi nese A ca dem y of S ciences , B ei j i n g 100190) 2) ( I nstit ute of Com p uti n g Technolog y , Chi nese A cadem y of S ciences , B ei j i n g 100190)
本文的建模方法可以真正有效地将面向服务的 软件应用需求转化为应用的服务模型 ,并充分体现 广泛复用 、灵活匹配 、松散耦合的 SOA 理念. 一方 面 ,可迭代的建模过程使服务模型随需求快速敏捷 地变化. 另一方面 ,建模输出的服务模型可部署为技 术架构中的功能数据 ,因此服务模型是业务架构的 底层 ,技术架构的顶层 ,承上启下 ,是灵活的业务流 程和 IT 之间的桥梁 ,保证二者之间的可追溯性.
本体定义了组成主题领域的词汇的基本术语和 关系以及用于组合术语和关系以定义词汇的外延的 规则[15] . 本文构建本体系统的目的是支持面向服务 建模的全过程 SOA 资产复用.
本文提出的本体系统结构如图 1 所示. 它由环 境本体 、领域本体 、合作本体和服务本体 4 部分组 成. 其中 ,环境本体为特定领域的环境实体的定义提 供框架 ,是其它本体术语定义的基础. 领域本体给出 特定应用领域的概念和关联. 合作本体定义领域相
目前 ,主要有 3 类研究涉及面向服务的建模. 第 1 类采用面向目标的建模方法对服务行为进行建 模 ,使用基于构件的分析和面向对象的分析设计方 法为面向服务的应用建模 ,将业务目标映射到可实 现该目标的服务上[425] . 但是 ,用目标来识别服务[6 ] 非常困难 ,如何从目标映射为功能仍然是面向目标 软件工程尚未完全解决的问题[7] . 另外 ,构件是否是 服务的载体 ,服务是否由构件提供仍悬而未决. 因为 当构件中的控制流和数据传输绑定到服务上时 ,服 务间联系将变为紧耦合 ,这可能违背 SOA 对松耦 合和灵活性的要求. 第 2 类混合使用传统的建模方 法 (如面向对象分析和设计方法 、业务流程方法和企 业级体系结构方法) 对服务建模[8] . 然而 ,面向服务 的建模与传统面向对象建模之间具有本质上的不 同. 在服务建模过程中使用面向对象建模方法一般 仅能在建模后期实现服务的功能性复用 ,这本质上 还是面向对象建模. 第 3 类采用迭代增量式的面向 服务的建模流程 ,包括服务 、构件和流的识别 、描述 和实现[9] . 尽管这类方法使用了迭代流程来增强模 型的适应性 ,但还是依赖目标导航 、构件子系统分析 等方法 ,因此不适合真正的面向服务建模.
第 31 卷 第 ຫໍສະໝຸດ 期 2008 年 8 月计 算 机 学 报 C H IN ESE J OU RNAL O F COM PU T ERS
Vol. 31 No . 8
Aug. 2008
面向服务的建模 :一种全过程复用的方法
吴步丹1) 金 芝1) ,2) 赵 彬2)
1) (中国科学院数学与系统科学研究院 北京 100190) 2) (中国科学院计算技术研究所 北京 100190)
SOA 资产的复用与要构造的应用软件所处的 领域密切相关. 对软件复用的研究和实践表明 ,特定 领域内的软件复用活动相对容易取得成功[13] . 领域 工程[14] 的关注点正是生成特定领域内可供复用的 软件资产. 利用领域内服务资产的精化关系 ,不同粒 度和抽象层次的 SOA 资产可以被组织成层次式的 结构. 对 SOA 资产所受约束的刻画 ,可以保证服务
Abstract Service 2oriented co mp uting ( SOC) is an emerging soft ware architect ure paradigm o n Internet , which develop s soft ware by integrating services. Service 2oriented modeling ( SOM) is t he essential task in SOC applicatio n develop ment . On t he o ne hand , like t raditio nal soft ware , service 2oriented applicatio n al so needs requirement modeling as t he fir st p rinciple step of it s de2 velop ment p rocess. On t he ot her hand , dist ributed reuse and fast integrating in SOC ask distinc2 tive feat ures for service 2oriented modeling. This paper p ropo ses an extensive reuse app roach for SOM , which utilizes a multi2facet s o ntology system suppo rting reuse of vario us SOA asset s t hro ugho ut t he modeling p rocess. The asset s in hierarchical repo sitories are associated wit h t he o ntology system , which include applicatio n f rames , business p rocesses , collaboratio n templates , and services. The paper also p resent s an iterative modeling p rocess , when new requirement co mes up , o ntology2guided reuse in each modeling p hase is performed iteratively and finally a de2 ployable service 2oriented sof t ware model is o btained.