XMI 與 UML 合力推動產品開發

在軟件開發過程中，無數組織依賴 UML（統一建模語言）。然而，用于管理 UML 本身的軟件卻有著靈活性差以及難于使用的口碑。本文講述了丹麥開發公司 Ideogramic ApS 是怎樣擴展 XMI（針對諸如 UML 的元數據的 XML 規范），以及探討了“XML 化（XMLization）”的優點及局限性。

UML（統一建模語言）是一種軟件建模表示法。這么說通常意味著使用 UML 的建模者并不是通過編寫計算機程序來開始軟件開發項目的。相反，他們相互討論，在索引卡上作記錄，繪制圖形，進行少量的技術實踐，評審圖形以及進行其它一些抽象概念的設計，進行這些工作是為了編寫代碼時能獲得更高的工作效率。典型的 UML“工作產品”包括所獲取的位于一堆堆物理的記錄（索引）卡片上的類概要，如同圖 1 中所示的圖形以及稱為用例（use case）的敘述，該用例描述了期望用戶將怎樣同交付的軟件產品交互。

簡單地講，UML 的目的在于成為人類工程學。它的成功基于這樣一個事實：當人們在白板上書寫或在小組內通過討論解決問題時，他們表達有用想法和對事物的理解的效率特別高。

已經證明這些方法同人們的表達方式非常吻合，但是他們本身不適宜于完成計算機化這一過程。雖然以數字化的方式獲取白板上的繪圖是可能的。但這么做的代價通常很昂貴，并且所產生的數據難于發送、控制版本、歸檔、驗證、轉換。對于管理以源代碼或 HTML（它是 Web 頁面的基礎）形式表示的數據，計算機的基礎設施早已做好了準備。

通過以文本方式提供“序列化”UML 數據的構件，XML 消除了二者之間的部分差距。“XML 元數據交換（XMI）”是一項開放的工業標準，它將 XML 應用到諸如 UML 的抽象系統。XMI 方法捕捉和表達 UML 表達的關系，而拋棄特定 UML 圖的大多數可視細節。這種將事物劃分成必不可少的內容與可有可無的形式的做法增強了 UML 的可管理性。

本文研究了 XMI 對這個 Ideogramic ApS 小開發公司的影響。另外，還特別講述了如下問題，即 XML 標準和一些逐漸成熟的工具（這些工具集成了市場上其它一些標準）是如何使得一個組織能夠把精力集中在它自己的產品開發上。

Ideogramic ApS
Ideogramic ApS 是一家專業從事手勢數字化（gestural digitization）和協作開發公司。該公司已經將一些理論知識精心轉化成了產品，正如該公司的網站所描述的那樣：“對編程的直覺工具支持，特別結合了諸如電子白板和圖形輸入板計算機等基于筆的界面。”

設計者可以使用任意多的常見輸入設備 — 先進的電子白板、軌跡球等 — Ideogramic 的專利產品“手勢識別”算法將這些草圖轉換成 UML 圖。捕捉到這些結果，并將其表示成 XMI，然后加以調整，輸入到可視化建模工具（譬如，Rational Software Corporation 軟件公司的 Rational Rose）中。

這一過程是值得研究的，因為直到幾年以前這一過程還不是很過硬。不同供應商的產品之間的互操作性是如此之差，以致于那些具有好的 UML 想法的人，在想把該想法推向市場時，都不得不隨之帶一套包羅萬象的工具集。雖然 XMI 只實現了部分標準化，但是現在它已經足以允許 Ideogramic 把精力集中在他們最拿手的地方：相信第三方的產品可以處理此結果。

工作示例
為了更好的理解 Ideogramic 的“手勢識別”是如何工作的，我們將采用一個包含單個類 Small 的示例。圖 1 顯示了由“手勢識別”對設計者所畫的略微有點潦草的草圖進行了一點加工的樣子。

圖 1. 手勢識別產生的 UML 圖
 

當然，Ideogramic 的產品還包括許多工具，您可以選擇這些工具來以圖形方式精心制作這樣的圖形。盡管如此，我們所感興趣的是位于 XMI 中的缺省序列化。該產品事實上將圖 1 保存到清單 1 中所示的文檔實例中。

XMI 定義了一個“插頭”，該“插頭”允許 Ideogramic 同其它產品（譬如 Rational Rose 或其它的 UML 制圖工具）緊密結合。這使得 Ideogramic 能夠解脫出來把全部精力集中在精益求精地提高其“手勢識別”工具的獨特價值上。例如，一個組織向 Rational Rose 保證，它能夠將可視化建模工具與它的 Ideogramic UML 結合在一起。它之所以能有信心這么做是因為依賴 XML 在這兩者之間來回傳遞信息。除了單向迭代之外，對往返迭代也是可能的，從而甚至逆向工程的 Rational 圖可以“流”回 Ideogramic，作為進一步協作和細化的基礎。

有關于實現的現狀
至少，這是目標。這個夢想的實現還不完美。正如 Ideogramic 的產品經理 Klaus Marius Hansen 于 2001 年秋季所說的, “XMI 標準本身不支持所有需求，所以非常遺憾的是供應商對它的實現各不相同。”

Ideogramic 的解決方案是盡可能多地使用 XMI，并且在不能使用 XMI 的情況下定義擴展。由于 UML、XMI以及其它市場化產品都在不斷地變化，因此維持版本的一致性是一項挑戰，但是“手勢識別”是一項功能強大的技術，在這方面作出努力是值得的。用 Hansen 的話說就是：“所有這些為我們帶來了許多工作：使用不同工具進行測試，產生可替代的實現方案等等，但是這些辛苦是值得的。”

下面的部分更進一步研究了 Ideogramic 工程師所采取的步驟，他們采取這些步驟來在維持他們的產品實現的最佳靈活性的同時擴展和促成 XMI。

對 XMI 的功能擴展
XMI 目前僅解決了純 UML 模型信息。然而，實際上用戶也需要保留原理圖。這項工作的一個示例是清單 1 中所顯示的標記 <Diagramming.Diagram ...>。該標記是對標準 XMI 的專門針對 Rational Rose 的擴展，該擴展提供了圖的表示信息。這一標記和相關的標記相互傳遞大小、位置、顏色以及其它 UML 中未定義，但作為基礎對使用 UML 構建的 Rational 工具是必不可少的信息。Unisys XMI 首先使用了這些擴展的 Ideogramic 格式。

Ideogramic 通過編碼那些部分的，因而是無效 UML 的圖形來進一步擴展 XMI。在預備工作期間，“根除”同一個僅僅為一個端點定義的類的聯系是很有價值的。Ideogramic 還允許在圖上進行徒手畫。

從某些意義上來說，XMI 的體系結構標準化產生作用使得 Ideogramic 的 UML 實現“Rational 化”。盡管本文幾乎專門將 XMI 作為一種 UML 序列化來進行討論，但 XMI 的定義事實上比這要廣泛的多。嚴格的講，XMI 對從“對象管理集團（OMG）元對象設施（MOF）”模型到大量的裝入器、保存器以及模式的映射進行序列化。UML 僅僅是最受歡迎的 MOF 模型。

由于“手勢識別”的目標是 XMI，所以在它與 UML 的細節方面結合的不是很緊密。從軟件工程的觀點上來說，“手勢識別”并不同某個特定方法學相聯系，Hansen 說：“我們的目標不是支持任何特定已指定的過程。但是我們試圖提供能夠用于這些過程的商業對象表示法（Business Object Notation，BON）、極限編程（Extreme Programming）、Rational 統一過程（Rational Unified Process）的靈活工具”。事實上，Ideogramic 已經開始開發基于手勢的建模工具，其目標是 e-GIP Software AG 開發的專用表示法。這種表示法，依次同 Jeffrey Conklin 開發的“基于問題的信息系統（Issue-Based Information System，gIBIS）”的圖形格式相聯系。

讀與寫 XMI
支持所有這些能力的 Ideogramic 引擎是 tDOM，它是一種高性能 XML 處理器。跟大多數 XML 產品不一樣，tDOM 支持 Tcl 而不是 Java。Ideogramic 將它的 UML 元模型編碼進 [incr Tcl]。在這個標準的 Tcl 面向對象的擴展中，一段 XMI 裝入代碼類似于清單 2 中所示的代碼。

這是典型的、很常規的裝入和存儲代碼的 Ideogramic 實現。Hansen 說：“我們甚至編寫了一些腳本，這些腳本可以用來生成最初的裝入和存儲的代碼，基于從 [incr Tcl] 代碼執行逆向工程的 UML 模型。”對于 UML 元模型的每一個類，都有用于裝入特定元素以及調用同元模型結構相符的其它方法的方法。所以，例如，類 Class 繼承類 Classifier。類 Classifier 依次又繼承 Namespace 和 GeneralizableElement 并且聚集 Attributes 和 Operations。

因而源代碼的類結構在很大程度上模仿了 UML 元模型。用 Hansen 的話說就是：“將屬性映射到簡單的屬性，將關聯和聚合映射到 [incr Tcl] 對象之間的簡單引用。例如，對 [incr Tcl] 不能夠覆蓋基類來處理多重繼承這一情形，有一些詳細的說明。”

這樣做的一個結果是唯一留給 DOM::scanChildren 方法的工作十分簡單。如清單 2 中的樣本代碼演示的一樣，它使用 tDOM 對 XMI 元素內容做結構化的轉換。

結束語
XMI 體現了 XML 標準化所帶來的好處。有了 XML 這項基本技術，可以促使組織將他們的注意力集中在他們自己獨特的產品上，組織可以信任 XML“巴士”將使得他們能夠同其它組織的過程和數據相連接。

在本文中，我演示了 Ideogramic ApS 是怎樣利用 XMI 來將其“手勢識別”產品連接到 Rational Software 的 UML 產品，因而對于開發者社區來說，擴大了雙方產品集的使用。同時，我也講述了 Ideogramic 是怎樣擴展 XMI 以滿足其特殊目標。在某些情況下，該擴展已經被證明是十分簡單而有效的，在其它一些情況下，它卻顯得既復雜又不全面。但無論那種狀況，這項努力已經獲得一個極富創新性的小開端，這一點是很清楚的。

盡管 UML 與 XMI 仍然不十分完善，但是它們都已足夠成熟，足以支持（包括 Ideogramic 的“手勢識別”在內）成功的商業產品。正如我相信在這篇實例研究中所顯示的那樣，最終結果實現非常象任何其它 XML 引擎以及特定的基于 DTD 的應用程序。

參考資料

XML 與 XMI

• 單擊文章頂部或底部的討論來參加有關本文的論壇。
• “對象管理組（OMG）”為 XMI、CORBA 以及其它企業技術建立一些標準。該組織負責維護有關它所制訂規范的頁面，這其中包括下載 XMI 規范的頁面。
• 因為 IBM 是 XMI 標準的主要贊助商，所以 IBM 的 XMI 主頁尤為重要。
• 在其它一些維護重要的 XML 元數據交換（XMI）主頁的組織中，還有非贏利的“結構信息標準發展組織（Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS)）” 聯盟。
• IBM 的 XMI 工具箱提供了一個開始 XMI 編程的可靠方法。
• XML.com 維護 XMI 參考大全頁面。
  
• W3C 將 XML 和相關技術加以標準化。請在其 XML 活動頁面上閱覽 W3C 在 XML 方面所做的成就。

UML

• OMG 的官方 UML 標準集是有關 UML 規范的權威網站。
• Rational Software Corporation 的統一建模語言資源中心含有豐富的 UML 信息資源。
• Cetus 維護一個聲譽極好的有關面向對象的 UML 的鏈接集合。
• DevX 是一份其中包括有用的 UML 專區的在線雜志。
• Scott Ambler 的 developerWorks 文章 The Object Primer 介紹了在開發面向對象軟件的過程中作為基本元素的 UML。
• 在 Scott Ambler 的個人主頁上還會發現有關 UML 建模的一些實際方面的建議。
• Granville Miller 的 developerWorks 專欄 Java Modeling，為 Java 程序員提供了有關 UML 建模的概念和上機實驗方面的指導。
• BON 分析和設計方法是另一種 UML 的方法學。

Ideogramic ApS

• Ideogramic ApS 是本文中所提到的一家小的丹麥新興公司。
• Ideogramic UML FAQ 詳細敘述了有關 Ideogramic 產品的一些細節。
• e-GIP Software AG 是本文中所提到的 Ideogramic 的客戶。

其它一些相關鏈接

• Transforming XMI to HTML 是一個在 Web 瀏覽器里顯示 UML 的項目。
• 可以從 MINI.net 下載 tDOM 的最新版本。
• The IBIS Manual 介紹了 Jeffrey Conklin 有關團隊協作及項目管理方面的想法。
• Go ForIT Chronicles 提供了完全是獨一無二的極限編程簡介。

關于作者 Cameron Laird 是一家獨立咨詢公司 Phaseit Inc. 的全職開發人員。他經常撰寫一些有關 XML 與其它技術主題的文章?？梢酝ㄟ^ Cameron@Lairds.com 和他聯系。