技術(shù)分享 UML類圖轉(zhuǎn)化成XML文檔模式方法揭秘
一種將UML類圖轉(zhuǎn)化成XML文檔模式的方法
UML是用面向?qū)ο蠹夹g(shù)描述一個(gè)系統(tǒng)的有效方法，XML是一種描述數(shù)據(jù)和交換數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，W3CXMLSchema是用來(lái)描述XML文檔的模式。通過討論UML類圖中類之間的關(guān)系，給出一種將一個(gè)用UML類圖轉(zhuǎn)化成一個(gè)XML文檔模式。
1.引言
UML是UnifiedModelingLanguage(統(tǒng)一建模語(yǔ)言)的縮寫，它定義了一個(gè)用于簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言和圖形符號(hào)。UML是分析、設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)時(shí)廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)。XML是eXtensibleMarkupLanguage(可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言)的縮寫，它定義了一種描述數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，也可以作為原語(yǔ)言定義其它的標(biāo)準(zhǔn)。W3CXMLSchema是2001年5月通過的用于描述XML文檔結(jié)構(gòu)的模式語(yǔ)言。它具有豐富的數(shù)據(jù)類型和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義及約束功能、用標(biāo)準(zhǔn)XML格式表示．支持命名空間、具有廣泛的應(yīng)用前景等優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)有的系統(tǒng)有很大一部分是基于RUP建模技術(shù)建立的模型，都是通過UML圖來(lái)描述整個(gè)系統(tǒng)的。為了方便與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的交換，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成用XML描述的。通過對(duì)類與類之間的關(guān)系的研究，給出了一種將UML類圖轉(zhuǎn)化成XMLSchema的方法。
2.UML和XMLSchema
2.1UML
UML是一種定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍適用的建模語(yǔ)言。它溶入了軟件工程領(lǐng)域的新思想、新方法和新技術(shù)。它的作用域不限于支持面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì),還支持從需求分析開始的軟件開發(fā)的全過程。作為一種建模語(yǔ)言,UML的定義包括UML語(yǔ)義和UML表示法兩個(gè)部分：
◆UML語(yǔ)義 描述基于UML的精確元模型定義。元模型為UML的所有元素在語(yǔ)法和語(yǔ)義上提供了簡(jiǎn)單、一致、通用的定義性說明,使開發(fā)者能在語(yǔ)義上取得一致,消除了因人而異的最佳表達(dá)方法所造成的影響。此外UML還支持對(duì)元模型的擴(kuò)展定義。
◆UML表示法 定義UML符號(hào)的表示法，為開發(fā)者或開發(fā)工具使用這些圖形符號(hào)和文本語(yǔ)法為系統(tǒng)建模提供了標(biāo)準(zhǔn)。這些圖形符號(hào)和文字所表達(dá)的是應(yīng)用級(jí)的模型，在語(yǔ)義上它是UML元模型的實(shí)例。
2.2XMLSchema
XMLSchema是用一套預(yù)先規(guī)定的XML元素和屬性創(chuàng)建的，這些元素和屬性定義了文檔的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容模式。相應(yīng)的一套精巧的規(guī)則指定了每個(gè)Schema元素或者屬性的合法用途。如果違反這些規(guī)則解析器就會(huì)拒絕解析你的Schema以及任何同它相聯(lián)系的文檔。
XMLSchema通過元素以及元素的屬性和類型來(lái)描述對(duì)象。元素的類型可以使簡(jiǎn)單類型，也可以是復(fù)雜類型。元素之間的約束描述了元素之間的關(guān)聯(lián)重?cái)?shù)。元素的類型是復(fù)雜類型，復(fù)雜類型的元素的類型又是復(fù)雜類型，這樣就構(gòu)成了一個(gè)樹狀的分層的結(jié)構(gòu)。這樣一個(gè)樹狀層級(jí)結(jié)構(gòu)描述了類和類之間的層級(jí)關(guān)系。#p#
3.UML類圖和XMLSchema之間的映射
UML類圖中主要描述了三類語(yǔ)義：繼承，聚合/組合和關(guān)聯(lián)。繼承通過一個(gè)帶三角箭頭的直線表示類A是類B的基類。聚合通過一個(gè)帶菱形的直線表示類A是類B的組成部分。關(guān)聯(lián)時(shí)通過一條兩邊都有約束的直線表示類A和類B之間有滿足約束關(guān)系的聯(lián)系。下面通過對(duì)這三種情況的分別討論，給出了UML類圖和XMLSchema之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并給出了相應(yīng)的用來(lái)描述UML類的XML文件的描述。
3.1繼承關(guān)系到XMLSchema的映射
繼承在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中是一個(gè)很基本，也是很關(guān)鍵的概念。人們將具有共同特性的事物抽象成類，并通過增加其內(nèi)涵而進(jìn)一步分類。繼承(Generalization)定義了一般事物和特殊事物之間的分類關(guān)系。用W3CXMLSchema中復(fù)雜類型的擴(kuò)展機(jī)制很容易表示類的繼承關(guān)系
XMLSchema中通過定義一個(gè)復(fù)雜類型，這個(gè)復(fù)雜類型可以作為另外一個(gè)復(fù)雜類型的基類型來(lái)表示繼承關(guān)系。復(fù)雜類型A中所有的元素將繼承到它的子類型當(dāng)中去，同時(shí)可以在子類型當(dāng)中增加基類型當(dāng)中所沒有的元素，實(shí)現(xiàn)對(duì)基類型的擴(kuò)展。
3.2聚合/組合關(guān)系到XMLSchema的映射
UML類圖中聚合和組合是兩種特殊的關(guān)聯(lián)關(guān)系。聚合是整體——部分關(guān)系的一種，它描述了“hasa”關(guān)系，即聚合是有許多部分組成，它是一種較弱的整體與部分之間的關(guān)系。組合是聚合關(guān)系的一種變體，組合與聚合的區(qū)別是：組合是一種較強(qiáng)的擁有關(guān)系，在組合中部分脫離整體就不能獨(dú)立存在，而且整體與部分的生命周期是一致的。在UML中表示類A中組合或者聚合類B的關(guān)系的時(shí)候，也就是在類A的屬性中增加一個(gè)類型為B的屬性。在XMLSchema中表示組合或者聚合關(guān)系的時(shí)候，相當(dāng)于在A對(duì)應(yīng)的元素的下一個(gè)層級(jí)關(guān)系中包含一個(gè)B的元素。
3.3關(guān)聯(lián)關(guān)系到XMLSchema的映射
UML類圖中關(guān)聯(lián)關(guān)系一般用名稱、角色和多重性描述。
(1)名稱：用以描述關(guān)聯(lián)的性質(zhì)，為了消除名稱含義上的歧義，可提供一個(gè)指引讀者名稱方向的三角形，給名稱一個(gè)方向。
(2)角色：當(dāng)一個(gè)類處于關(guān)聯(lián)的一端時(shí)，該類就在這個(gè)關(guān)系中扮演了一個(gè)特定的角色；角色是關(guān)聯(lián)中靠近它的一端的類對(duì)另一端的的類呈現(xiàn)的職責(zé)。
(3)多重性：多重性說明了在一個(gè)關(guān)聯(lián)的實(shí)例中一個(gè)對(duì)象有多少個(gè)可以連接的對(duì)象，多重性是對(duì)關(guān)聯(lián)的一種約束，可以精確地表示多重性為1(1)，0或1(0...1)，很多(0...)，一個(gè)或很多(1...)，甚至可以精確地指明多重性為一個(gè)數(shù)值。
對(duì)于一對(duì)多的關(guān)聯(lián)和多對(duì)一的關(guān)聯(lián)關(guān)系，我們都可以用兩種方式來(lái)進(jìn)行描述。第一種是借用XMLSchema中的ID和IDREF來(lái)實(shí)現(xiàn)一對(duì)多和多對(duì)一的關(guān)聯(lián)關(guān)系，第二種是我們可以通過XPath一個(gè)元素里邊包含另一個(gè)元素XPath來(lái)實(shí)現(xiàn)一對(duì)多和多對(duì)一的關(guān)聯(lián)關(guān)系.下邊分別介紹兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)系。多對(duì)一的關(guān)聯(lián)關(guān)系我們采用ID和IDREF的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)系。一對(duì)多的關(guān)聯(lián)關(guān)系我們采用XPath方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.3.1多對(duì)一的關(guān)聯(lián)關(guān)系到XMLSchema的映射
ID類型唯一的確認(rèn)文檔中的元素。類型ID的屬性值必須是一個(gè)有效的XML名稱。IDREF類型允許一個(gè)屬性值是一個(gè)在文檔中可以找到的元素。IDERF屬性值必須是文檔中某個(gè)元素的ID，也就是說，IDREF屬性值必須等于另一個(gè)元素中ID屬性值。
3.3.2一對(duì)多的關(guān)聯(lián)關(guān)系到XMLSchema的映射
XPath遵循文檔對(duì)象模型(DOM)的路徑格式，由于每個(gè)XML文檔都可以看成是一棵擁有許多結(jié)點(diǎn)的樹，如果需要定位一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就可以用這個(gè)樹上邊的一系列節(jié)電組成的路徑來(lái)表示這個(gè)節(jié)電在這棵樹上邊的位置。對(duì)于一個(gè)A對(duì)應(yīng)多個(gè)B的情況，可以在A的下一層級(jí)結(jié)構(gòu)當(dāng)中保存一個(gè)列表，這個(gè)列表記錄了所有關(guān)聯(lián)到這個(gè)A上邊的B的XPath，這個(gè)B可能是DOM樹狀結(jié)構(gòu)上邊的另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這同時(shí)也解決了UML模型描述的是個(gè)圖，如何將它轉(zhuǎn)化成一個(gè)DOM模型的樹狀結(jié)構(gòu)的問題。
3.3.3多對(duì)多的關(guān)聯(lián)關(guān)系到XMLSchema的映射
通過上邊的討論可以看出，對(duì)于多對(duì)多的關(guān)系，可以采用上邊兩種方法中的任何一種方法來(lái)進(jìn)行描述。不同的地方在于，一個(gè)A對(duì)應(yīng)多個(gè)B，一個(gè)B對(duì)應(yīng)于多個(gè)A的情況，也就是多對(duì)多的情況，需要在A和B兩邊分別保存一個(gè)ID/IDREF序列或者XPath序列。則對(duì)于一個(gè)A，它有一個(gè)它所對(duì)應(yīng)的所有的B的ID/IDREF或者XPath序列。對(duì)于一個(gè)B，它有一個(gè)它所對(duì)應(yīng)的所有A的ID/IDREF或者XPath序列。從而實(shí)現(xiàn)了A和B之間的多對(duì)多的關(guān)系。
4.小結(jié)
通過對(duì)UML類圖中類之間的繼承，組合/聚合和關(guān)聯(lián)關(guān)系的研究，給出了一個(gè)將UML類圖轉(zhuǎn)化成XMLSchema的方法。并且XMLSchema忠實(shí)的反應(yīng)了UML類圖中類之間的關(guān)系。對(duì)于用UML類圖描述的系統(tǒng)，通過這種方法將UML類圖轉(zhuǎn)化成XMLSchema，根據(jù)該XMLSchema生成的XML文件同樣可以忠實(shí)的反應(yīng)UML類圖所描述的系統(tǒng)的模型。
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