面向服务的建模:一种基于复用的方法

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随着Web服务的广泛应用,面向服务的计算(SOC)已成为软件技术的发展方向。面向服务的计算采用面向服务体系架构(SOA),通过集成分布、自治的Web服务来构建软件应用,具有快速开发、随需而变、易于维护的特点。面向服务的建模(SOM)作为面向服务软件生命周期中的首要任务,已经成为面向服务计算中的一个重要研究领域。面向服务的计算是一项从初始需求开始,通过组合服务资产开发面向服务型软件以满足需求的工程,建模在这项工程中起到非常重要的作用。建模得到的服务模型直接驱动软件生命周期后续的服务组合、部署等任务,并且直接影响到最终软件的质量。   本文提出了一种基于复用的面向服务建模方法。其特点是:第一,将领域工程与应用工程相结合,在领域工程中积累并组织可复用资产,在应用工程中复用并产生可复用资产,通过复用各种资产进行模型的快速构建;第二,使用面向软件的层次化本体系统表示领域特性及资产语义,将环境本体作为资产功能语义表示的基础,用环境状态变迁表达处于环境中的资产的能力,从而促进软件复用;第三,建模过程可迭代,通过迭代重复必要的建模阶段达到模型随需而变,为变化而建模的效果。   本文的主要工作可总结为以下四个方面:   1.提出迭代式的面向服务建模过程框架。迭代的建模过程包括四个阶段:业务流程建模、合作模板建模、服务建模和模型生成。各建模阶段通过复用软件资产构建一定抽象层次上的模型。   业务流程建模阶段通过复用业务流程构建应用层面的业务流程模型;合作建模阶段通过复用合作模板构建合作层面的服务合作模型;服务建模阶段通过复用现有服务为合作模型发现匹配的服务;模型生成阶段编排所有服务生成服务层面的需求应用的服务模型。各建模阶段根据可复用资产情况对软件资产进行直接复用、修改后复用或重新构建。新增的资产积累到相关领域中,领域工程伴随面向服务建模过程而进行,资产复用呈现松散耦合、灵活复用的特点。整个建模过程是迭代的,当需求发生变化时,重复必要的建模阶段以实现模型的随需而变。   2.构建层次化本体系统,支持面向服务的建模。层次化本体系统包括领域本体、合作本体、服务本体和环境本体。这个本体系统与面向服务的软件建模的各阶段相适应,不同的建模阶段关注并使用与之相应的小同的本体。业务流程建模使用领域本体,合作建模使用合作本体,服务建模使用服务本体。各建模阶段复用的资产具有不同的抽象层次和粒度,资产关联在与其对应的本体资产库中。业务流程资产关联在领域本体资产库中,合作模板资产关联在合作本体资产库中,现有服务关联在服务本体资产库中。环境本体用于统一描述资产的能力,是资产能力匹配的基础。在建模过程中,新增的资产不断加入到本体系统中,本体系统随着面向服务建模的进行而动态演进。层次分明的本体系统方便组织与维护,有助于提高可复用资产的复用率,从而提高面向服务建模的效率。   3.建立面向服务建模过程中不同软件资产的复用机制,支持面向服务应用模型的快速生成。将可复用资产的范围从服务扩展到业务流程、合作模板、工作流等软件资产,通过广泛复用各类可复用资产进行快速的面向服务的建模。资产复用在特定领域中展开,积累和复用的资产均按领域进行组织和分类。从业务流程到合作模板再到服务,建模的抽象层次从抽象逐渐过渡到具体,不同层次上的资产复用机制不同:业务流程复用强调业务逻辑和业务活动的复用;合作模板复用强调合作模板能力、合作中的合作流程及合作中的期望服务能力的复用;服务复用强调服务能力复用。通过匹配小同抽象层次的资产的能力进行资产发现和复用。为此,定义了不同粒度状态变迁间匹配的概念和类型,在此基础上给出了资产能力匹配定义。设计了资产发现和复用算法,包括合作模板发现算法和服务发现算法,从而支持建模过程的半自动化和应用模型的快速生成。   4.设计了面向服务建模的工具原型。设计了一个支持本文建模方法的工具原型,并给出了工具的体系架构。以快递领域的货件追踪应用为例,从初始用户需求开始,展示了如何在快递领域本体系统基础上通过复用各种软件资产进行货件追踪的业务流程建模、合作建模、服务建模直至货件追踪应用服务模型生成的具体面向服务建模过程,说明本文所提建模方法的可行性和适用性。
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