李丹丹，劉曉燕，朱匯龍，曹榮凱

（昆明理工大學(xué) 信息工程與自動(dòng)化學(xué)院，云南 昆明 650500）

可擴(kuò)展性IFML元模型開發(fā)新的Web應(yīng)用程序問題

李丹丹，劉曉燕，朱匯龍，曹榮凱

（昆明理工大學(xué) 信息工程與自動(dòng)化學(xué)院，云南 昆明 650500）

Web工程是開發(fā)Web應(yīng)用的一種系統(tǒng)方法，大量的Web工程方法已被提出。 通過使用不同的機(jī)制捕獲Web應(yīng)用程序概念，定義新模型來擴(kuò)展這些方法。由于Web應(yīng)用程序的復(fù)雜性上升，Web工程方法無法再提供Web解決方案。盡管交互流建模語言（IFML）是最近被提出作為開發(fā)Web應(yīng)用程序的新方法，但它有局限性。因此,這些方法需要改進(jìn)。 在本文中，介紹了IFML可擴(kuò)展性支持Web應(yīng)用程序新問題的能力。此外，通過UML機(jī)制擴(kuò)展IFML，以支持從上下文到用戶界面的新問題。新的IFML通過定義新模型解決上下文Web應(yīng)用程序的缺失，并成為開發(fā)現(xiàn)代Web應(yīng)用的新方向。

web工程；IFML；可擴(kuò)展性；元模型

0 引言

模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)（MDD）方法在軟件開發(fā)過程中利用三個(gè)關(guān)鍵要素：模型，模型轉(zhuǎn)換和元模型。近年來，由于Web系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的挑戰(zhàn)，大部分模型驅(qū)動(dòng)方法已經(jīng)有了改進(jìn)。這些挑戰(zhàn)歸因于Web領(lǐng)域的新需求以及技術(shù)實(shí)施的變化在這里，改進(jìn)是指采用將新問題考慮在內(nèi)的新模型。

多年來，Web超媒體應(yīng)用的范圍有所擴(kuò)大，成為確保用戶訪問正確信息的最佳方法。然而，在開發(fā)這些應(yīng)用時(shí)，不同的超媒體建模活動(dòng)面臨著一些設(shè)計(jì)問題[1]。許多研究人員經(jīng)歷了諸如建模復(fù)雜業(yè)務(wù)流程，導(dǎo)航訪問結(jié)構(gòu)，活動(dòng)和事務(wù)工作流程，用戶依賴過程等設(shè)計(jì)問題[2-3]。為了處理這些設(shè)計(jì)問題，提出了一些利用不同建模概念和替代設(shè)計(jì)特征的超媒體方法。它們包括基于 UML的 Web工程（UWE）[4-7]，面向?qū)ο蟮某襟w設(shè)計(jì)方法（OOHDM）[8]，面向?qū)ο蟪襟w（OOH）[6-7]和網(wǎng)站設(shè)計(jì)方法（WDM）[9]。最后，交互流建模語言（IFML）[10]被認(rèn)為是解決與 Web應(yīng)用開發(fā)相關(guān)的當(dāng)前問題的標(biāo)準(zhǔn)方法。例如，它有助于解決與移動(dòng)應(yīng)用和交互用戶界面相關(guān)的問題。IFML是一種標(biāo)準(zhǔn)方法并經(jīng)過十年的 WebML經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，但需要更多的擴(kuò)展和改進(jìn)，特別是對(duì)Web應(yīng)用程序的新關(guān)注和特性。 問題是大多數(shù)以前的作品已經(jīng)擴(kuò)展了IFML以支持用戶界面。 此外，還擴(kuò)展了IFML元模型，通過UML機(jī)制支持從內(nèi)容到用戶界面的新問題。

1 分析IFML元模型的可擴(kuò)展性

隨著應(yīng)用被安裝在像桌面，筆記本電腦，智能手機(jī)，平板電腦和PDA系統(tǒng)上，IFML[10]改進(jìn)了GUI平臺(tái)獨(dú)立的定義。 關(guān)鍵的重點(diǎn)是應(yīng)用程序的行為和結(jié)構(gòu)，如最終用戶所觀察到的。 本節(jié)中，在移動(dòng)應(yīng)用和 Web應(yīng)用開發(fā)過程中分析 IFML元模型。 然后提取以前的擴(kuò)展。

1.1 IFML工件

由OMG正式定義的IFML，在已被解釋的技術(shù)工件中[10]，最重要的工件如下：

·IFML元模型，指定元素之間的結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)；

·IFML是UML簡檔，意思是使用UML概念設(shè)計(jì)和擴(kuò)展類圖，狀態(tài)機(jī)和元素。

·IFML視覺語法，它具有用于表示元素和模型的圖形符號(hào)。

·總而言之，這些工件構(gòu)成了IFML語言規(guī)范。每個(gè)都是根據(jù)OMG標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的：

·通過MOF元建模語言定義元模型。

·UML配置文件與UML 2.4配置文件策略一致。

·通過圖定義（DD）和圖交換（DI）OMG標(biāo)準(zhǔn)定義視覺語法。

·基于XMI定義模型序列化和交換格式。

1.2 IFML元模型

IFML元模型的定義是語言描述的最佳方法。將抽象，模塊化，回收作為最佳可擴(kuò)展性。 它由三個(gè)包組成：“核心包”，“擴(kuò)展包”和“數(shù)據(jù)類型包”。第一個(gè)軟件包是核心軟件包，包含用于創(chuàng)建交互基礎(chǔ)架構(gòu)的所有概念，例如“交互流元素，交互流程和參數(shù)”。第二個(gè)包是擴(kuò)展包，擴(kuò)展的思想由核心包定義，第三個(gè)包是數(shù)據(jù)類型包，它具有由 UML的元模型確定的數(shù)據(jù)類型，并將一些 UML元類作為IFML元類的起源，并且假設(shè)IFML域模型在UML[10]中表示。

IFML模型被稱為其他模型組件的頂級(jí)組件。它涉及領(lǐng)域模型，交互流模型以及觀點(diǎn)。 交互流模型通過參考“交互流模型元素”集合提供用戶的應(yīng)用視圖，并定義系統(tǒng)的完整功能部分。

1.3 IFML元模型的可擴(kuò)展性

在本節(jié)中，討論了Web工程方法中的擴(kuò)展元模型，可擴(kuò)展性IFML元模型；并討論用于IFML和UML元模型的擴(kuò)展機(jī)制。此外，在本節(jié)結(jié)尾處，分析了關(guān)于IFML擴(kuò)展的現(xiàn)有工作。

為了解決網(wǎng)絡(luò)工程方法中的新問題，定義了三種方式：1-將當(dāng)前原始方法與附加模型結(jié)合，2-合并兩種或三種方法，3-通過擴(kuò)展或生成定義新模型或新方法[12]。此外，UML允許在元模型中擴(kuò)展包[13]。另一方面，UML可擴(kuò)展性機(jī)制允許設(shè)計(jì)者通過添加由原型，標(biāo)記值和約束組成的新構(gòu)建塊來定制和擴(kuò)展UML[14]。

擴(kuò)展分類為擴(kuò)展機(jī)制和擴(kuò)展目的[15]?！皵U(kuò)展目的”涵蓋了與目標(biāo)擴(kuò)展相關(guān)的目標(biāo)，并反映了需要實(shí)現(xiàn)的目的。擴(kuò)展機(jī)制被理解為用于擴(kuò)展這種語言的 EML的明確機(jī)制或更一般的擴(kuò)展方法?；谖墨I(xiàn)[16-17]和現(xiàn)有EML規(guī)范的綜述，已經(jīng)發(fā)展了以下機(jī)制，如圖1，圖2所示。

圖1 合并擴(kuò)展目的Fig.1 Merger expansion purposes

1.4 現(xiàn)有工作的IFML擴(kuò)展

IFML作為2014年的新方法可以支持大多數(shù)交互方面，但也需要擴(kuò)展，因?yàn)閃eb應(yīng)用和移動(dòng)應(yīng)用日益增長，下表收集了所有擴(kuò)展 IFML模型和元模型的論文。

根據(jù)語言的哲學(xué)，并不是所有可能的擴(kuò)展都被允許。有效的擴(kuò)展應(yīng)該將核心概念改進(jìn)或適應(yīng)特定的情況，專門處理其語義而不改變它們。IFML規(guī)范明確提到，只有以下概念（及其專業(yè)化）可以擴(kuò)展，同時(shí)保持符合標(biāo)準(zhǔn)：

圖2 合并擴(kuò)展機(jī)制Fig.2 Merge expansion mechanism

表1 現(xiàn)有工作中的IFML擴(kuò)展Tab.1 IFML extensions to existing work

·查看容器（用于定義特定屏幕或界面容器）；

·查看組件（用于描述特定小部件或控件）；

·查看組件部分（用于指定現(xiàn)有或新的查看組件的特定屬性）；

·事件（涵蓋平臺(tái)特定事件）；

·域概念和特征概念（用于覆蓋其他內(nèi)容源）以及行為概念和行為特征概念（用于涵蓋與其他行為模型或建模語言的集成）。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，其他元素的擴(kuò)展是不允許的。任何其他擴(kuò)展概念將被視為專有的并且在IFML符號(hào)之外。

IFML是UML簡檔，IFML使用UML擴(kuò)展機(jī)制，擴(kuò)展 UML的四種常用機(jī)制是：規(guī)范，常規(guī)劃分，裝飾和擴(kuò)展機(jī)制。

2 方法

在本節(jié)中，定義了一個(gè)擴(kuò)展 IFML元模型的新框架，以支持開發(fā)Web應(yīng)用的新問題。新模式將增強(qiáng)和擴(kuò)充作為擴(kuò)展目的，重點(diǎn)將元模型定制作為擴(kuò)展機(jī)制。圖3解釋了框架，由五個(gè)步驟組成：步驟1是前面介紹的擴(kuò)展之前的IFML，步驟2顯示IFML元模型是三個(gè)包：核心包，擴(kuò)展包和數(shù)據(jù)類型包，在第3步中解釋了元模型包，第3節(jié)中分析這個(gè)包，包的細(xì)節(jié)非常重要，在第4步中使用UML擴(kuò)展機(jī)制來擴(kuò)展IFML以支持Web應(yīng)用的新問題，最后一步是擴(kuò)展后的新的IFML。

圖3 擴(kuò)展IFML元模型的新框架Fig.3 New framework for extending the IFML metamodel

基于過程開發(fā)IFML來涵蓋生命周期[20]，框架擴(kuò)展了所有步驟，在擴(kuò)展元模型中從內(nèi)容到用戶界面，擴(kuò)展了交互流元素，交互流和參數(shù)。然后通過使用 UML機(jī)制，定義新的元素。這表明，元模型中增加的功能導(dǎo)致在結(jié)束Web應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生更多的可用性。擴(kuò)展機(jī)制有助于研究人員改進(jìn)Web應(yīng)用開發(fā)的 Web工程方法。在下文中，介紹了從機(jī)制中[21]定義新元素的步驟，如圖4所示。

圖4 UML擴(kuò)展機(jī)制[22]Fig.4 UML extension mechanism

3 設(shè)計(jì)案例研究

在本節(jié)中，將IFML為RIA設(shè)計(jì)的付款執(zhí)行延伸為新概念，然而 IFML可以支持 RIA，為了證明框架，擴(kuò)展了 IFML模型前端，之前設(shè)計(jì)了付款執(zhí)行[20]。如圖5所示。

RIA功能集中在客戶端（C）和服務(wù)器（S）上，在圖6中，擴(kuò)展了查看組件，查看容器和參數(shù)，此外定義了一個(gè)用于檢查客戶端或服務(wù)器端的事件。

擴(kuò)展后，根據(jù)UML擴(kuò)展機(jī)制定義RIA元素，如下所述：

1. 名稱：RIA；

2. 原型：ClientServer；

3. 屬性{Title ClintServer =“ClintServer”，Number Elements = n，elements =“string”}；

4. 屬性列表（名稱，數(shù)量，元素）；

圖5 模塊付款執(zhí)行的內(nèi)部過程[20]Fig.5 The internal process of module payment execution

圖6 模塊付款執(zhí)行的內(nèi)部流程（RIA擴(kuò)展）Fig.6 Module Payment Execution Internal Flow (RIA Extensions)

5. 上下文：ClientServer inv：name.size（）＜=40 inv：number＞ = 0 && number ＜= 100 inv：elements.size（）＜= 4；

4 結(jié)束語

在這項(xiàng)工作中，提出了一個(gè)用于擴(kuò)展 IFML元模型的新框架，然后通過UML機(jī)制來擴(kuò)展IFML，以支持從現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的內(nèi)容到用戶界面的新問題。擴(kuò)展 IFML解決了語境的缺乏，成為開發(fā)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能的新方向。未來計(jì)劃是改進(jìn)為 IFML定義適應(yīng)性模型的框架，以開發(fā)多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

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Extensibility Interaction Flow Modeling Language Metamodels to Develop New Web Application Concerns

LI Dan-dan, LIU Xiao-yan, ZHU Hui-long, Cao Rong-kai
(School of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan, 650500)

Web engineering is a systematic approach to develop web applications, and numerous web engineering methods have been proposed. These methods were extended through defining new models by using different mechanisms to capture the web application concepts. Due to the complexity rising of web applications, the web engineering methods cannot provide web solutions anymore. Even though Interaction Flow Modeling Language (IFML)is recently proposed as a new method for developing web applications, it has limitations. Therefore these methods need to be improved. In this paper, we present the ability of IFML extensibility to support new concerns from web applications. Moreover, we extend IFML through UML mechanisms to support new concerns from the context to the user interface. The new IFML solves the lack of context web application through defining a new model and becomes a new direction to develop concerns modern web applications.

Web Engineering; IFML; Extensibility; Metamodel

TP311.5

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.12.046

本文著錄格式：李丹丹，劉曉燕，朱匯龍，等. 可擴(kuò)展性IFML元模型開發(fā)新的Web應(yīng)用程序問題[J]. 軟件，2017，38（12）：233-237

李丹丹(1993-)，女，安徽六安人，昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)槟Ｐ万?qū)動(dòng)方法、web應(yīng)用開發(fā)。

劉曉燕(1964-)，女，云南昆明人，博士，昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院副教授、研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槟Ｐ万?qū)動(dòng)方法。