专利名称：一种软构件资源管理方法
技术领域：
本发明涉及信息资源集成应用的语义互操作性管理与服务领域，特别涉及一种软构件资源管理方法。
背景技术：
软构件是在软件生命周期各阶段可以被复用的软件实体，如封装类、功能模块、软件框架、文档和设计模式等[1]，可以被重新组装以得到满足各类需求的其他应用软件。通过这种方式开发出来的软件不仅可以有效提高开发者的效率，降低软件开发的成本，还使得构造出的软件系统具有良好的扩展性和可维护性。因此，作为软件复用技术的成功应用，软构件和软构件技术能够为软件产品的系统化开发提供必要的技术支持。目前，基于构件的软件开发已经受到业界的普遍关注，并已成为业界开发软件所采用的主要方式。为此，国内外许多大型软件公司、高校和科研机构都已展开构件库管理的相关研究，并已建立了自己的构件库系统和软构件集成管理系统。不仅如此，许多行业组织根据已有的行业经验、公共建模技术和数据交换技术，如UML(Unified Modeling Language)和XML等也在相关领域取得了业务对象标准化工作的进展。这些成果和国际标准如OASIS/ebXML[2]、UDDI[3]、ISO/IEC 11179(MDR)[4]分别为元数据或一般信息资源的互操作奠定了基础。但这些构件库及其所采用的注册和管理技术都存在如下一些不足(1)现有的业务对象注册标准针对的是元数据等相对简单和单一的信息资源，缺乏对软构件这类复杂信息资源的支持[5]；(2)构件库所采用的注册机制基于不同的业界标准，难以保证不同构件库之间的互操作，加大了软构件的组织、复用和管理的难度，也影响到构件库的通用性。总的来说，软构件本身的复杂性导致现有的业务对象注册标准已经不能满足日益丰富的软构件资源应用集成的需求。
参考文献[1]杨芙清，梅宏，李克勤.软件复用与软件构件技术[J].电子学报，1999，27(2)68-75. OASIS/ebXML Registry Technical CommitteeOASIS/ebXML Registry Information Modelv2.1，2002[3]OASIS，UDDI，http://www.uddi.org/[4]ISO/IEC 11179 Metadata registries(MDR)，http://metadata-standards.org/[5]Chong Wang，Keqing He，and Yangfan He，MFI4OntoTowards Ontology Registration on theSemantic Web，In Proceedings of IEEE International Conference on Computer and InformationTechnology(CIT 2006)，IEEE Press，Seoul，Korea，September20-22，2006发明内容本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种集成应用软构件资源的管理方法。
为实现本发明所述目的，包括以下步骤，(1)构造一个用于描述软构件基本属性和语义的、公共的软构件属性本体，将其注册为软构件领域软构件属性的参考本体，注册参考本体的组成结构及其语义；(2)根据用户需求，对一个或一个以上应用领域中的软构件属性分别进行分析后复用参考本体的原子结构和粗粒度组件，修改完善后得到各应用领域的本地本体，注册本地本体的组成结构以及与参考本体之间存在的语义关联；(3)基于本地本体构造软构件库，采用本地本体描述相应应用领域的软构件属性；(4)使用本地本体对注册到软构件库中的软构件进行组织和管理；
(5)根据本地本体的注册信息，得到参考本体和本地本体之间的显式语义关联，建立软构件库之间的语义关联。
而且，基于国际标准ISO/IEC 19763-3注册软构件属性本体，并根据软构件属性本体注册参考本体和本地本体。
而且，建立OASIS/ebXML注册信息模型与ISO/IEC 19763-3本体注册元模型之间的映射。
本发明提供的技术方案建立了软构件属性本体的注册机制和具体领域软构件属性参考本体/本地本体的管理机制，然后根据不同软构件属性本体的注册信息建立不同应用领域中软构件库之间的语义关联，解决了异域软构件的共享、复用、组织和管理。本发明还通过建立本体注册元模型和其他业务标准注册模型的映射，实现了异构软构件库之间的语义互操作。本发明便于软构件资源的共享与复用，也有利于跨公司的集成应用开发。
图1是本发明实施例异域构件库组织管理原理示意图。
图2是本发明实施例的工作示意图。
图3是OASIS/ebXML与ISO/IEC 19763-3本体注册元模型的映射模型结构示意图。
图4是本ISO/IEC 19763-3中的本体注册元模型结构图。
具体实施例方式
参见附图，本发明包括以下步骤，(1)构造一个用于描述软构件基本属性和语义的、公共的软构件属性本体，将其注册为软构件领域软构件属性的参考本体，注册参考本体的组成结构及其语义；(2)根据用户需求，对一个或一个以上应用领域(如制造业信息化领域、医疗领域)中的软构件属性进行分析后复用参考本体的原子结构和粗粒度组件，修改完善后得到用于描述该领域中软构件属性的本地本体，注册本地本体的组成结构以及与参考本体之间存在的语义关联；(3)基于本地本体分别构造满足各应用领域需求的软构件库，采用软构件属性的本地本体描述该领域中的软构件属性；本发明实施时，可以根据用户的需求涉及到的实用领域数目制定相应本地本体和软构件库。出于共享软构件的目的，数目一般在一个以上。而在比较复杂的情况下需要用到基于参考本体的软构件库，因此具体实施时可以同时建立一个基于参考本体的软构件库，便于软构件库之间的信息交互。
(4)使用本地本体对注册到软构件库中的软构件进行组织和管理；(5)根据本地本体的注册信息，得到参考本体和本地本体之间的显式语义关联，建立软构件库之间的语义关联。软构件的共享和重用需要建立采用不同本地本体的软构件库之间的语义关联，被采用的本地本体通过共同参考本体提供的公共语义实现软构件库之间基于本体的语义互操作。若已建立了基于参考本体的软构件库，也应当建立其与各本地本体的软构件库的语义关联。
本发明利用本体论来解决实现知识共享和重组过程中涉及到的语义互操作问题。具体的说，就是通过基于共同参考本体的本地本体解决了异域软构件的共享、组织和管理问题。以下详述本发明所提供技术方案的理论基础，以便理解实施描述应用系统中运行时实体及其关系的信息组成了系统的模型，而定义和表示这些模型的模型称之为元模型。元模型定义了系统建模时用到的元信息，是对某一特定领域建模环境和内容的规范定义，能够表示该领域内的所有或全部系统实例。现在，随着UML(Unified Modeling Language)这样的通用可视化建模语言的普及以及OMG(Object Management Group)、MOF(Meta-ObjectFacility)规范的发布，元模型在系统建模、异构系统(模型)集成与互操作方面的应用日益广泛。元建模是一种更为抽象和系统化的建模技术，用于创建和构造元模型，便于规范和统一模型、数据的格式及其表现形式。
随着元建模技术的推广和应用，不同的领域(甚至同一领域)开始出现多种元模型格式，元模型的互操作成为信息资源共享、交换和复用要解决的关键问题。究其原因，主要是由于目前特定领域知识缺乏明确统一的表示和形式化的定义，造成领域内的不同主体难以进行交流而达成共识。本体概念源于哲学中的本体论，用于表示概念内涵的显式表达和语义约定。本体能为不同范围、不同层次的研究领域统一认识，从而消除由于应用背景不同而造成的理解上的冲突和混乱，促进人-机、机-机之间的通信、资源共享和协同工作。因此，使用本体能很好地解决元建模存在的互操作问题，为两者的有机融合提供了基础。另一方面，本体中的基本组成元素是概念，从分析和组织一个领域知识的角度来看，传统本体的树型概念图是半结构化的，缺乏模型的描述和构造能力。如果将本体中的概念视为对象，将对象作为本体建模的基本元素，那么概念就可以具有对象的结构，从而可以充分利用元模型框架的建模能力。因此，使用本体元建模理论与方法既能保证建模时模型应用的本体或者建模概念间的互操作，又能充分利用元建模技术的建模能力，便于实现基于模型的可复用软构件应用开发。
国际标准ISO/IEC 19763-3(Information Technology--Metamodelframework for interoperabi1ityMetamodel for ontology registration，即MFI本体注册元模型)是信息技术领域一个重要的前置性标准，其主要目的是解决本体注册以及本体之间的互操作问题，为互联网上复杂信息资源的注册、共享、组织和管理服务提供一个公共的元模型框架，进而为信息资源之间的语义互操作奠定基础。该标准的理论基础为本体元建模理论，能够协调现有的业务对象注册和管理的国际标准及行业标准，实现基于不同标准的应用之间的语义互操作。本发明直接利用了ISO/IEC 19763-3注册软构件属性本体，然后根据本体在语义互操作中扮演的不同角色注册参考本体和本地本体，实施简便。本发明提供了ISO/IEC 19763-3中的本体注册元模型结构图便于实施，参见图4本体由本体组件组合而成，本体组件由本体原子结构组合而成，本体原子结构是本体中最小的、不可再分的组成单位。本体语言用于记录被注册本体所采用的描述语言。参考本体和本地本体是本体的子类，分别用于表示在语义互操作过程中扮演不同角色的本体。相应地，参考本体组件和本地本体组件是本体组件的子类，而参考本体原子结构和本地本体原子结构则是本体原子结构的子类。参考本体由参考本体组件组成，参考本体组件由参考本体原子结构组成。本地本体可以直接复用参考本体的组件，可以添加新的本地本体组件，还可以将参考本体组件按照特定需求进行修改后作为本地本体组件使用。因此本地本体由参考本体组件和本地本体组件组成。同理，本地本体组件也可以由参考本体原子结构和本地本体原子结构组成。图中还表示了各种数量变化关系，“0”表示无，“1”表示1个，“*”表示多个，例如“0..*”表示由无到多个。
利用ISO/IEC 19763-3中的本体注册元模型实现异域构件库组织管理的原理参见图1首先，使用ISO/IEC 19763-3本体注册元模型作为本体的注册和管理模型，定义基于国际标准的本体库。然后，将软构件属性本体按照本体注册元模型定义的格式注册到本体库中，作为软构件属性的参考本体。由于已注册的本体支持本体组件和本体原子结构的复用，因此可以在复用已注册软构件属性参考本体的基础上得到满足两个不同其他领域需求的软构件属性本地本体1和软构件属性本地本体2，并将其注册到本体库中。基于软构件属性本地本体1、2和软构件属性参考本体，可以分别构建三个基于ISO/IEC 19763-3的软构件库1、2、3，并采用相应本体作为库中软构件的分类和属性描述方式。由于ISO/IEC19763-3提供了相应机制记录参考本体和本地本体之间的通过复用建立的显式语义关联，因此能够根据软构件属性参考本体和软构件属性本地本体在本体库中的注册信息得到两者的公共语义，进而实现基于国际标准的软构件库之间的语义互操作，促进同构软构件库之间的软构件共享和组织管理。
采用本发明提供的上述技术方案，已能实现异域构件库之间的集成应用，考虑到现有构件库是基于与本发明不同方法构建的，本发明称为异构构件库。为了能够利用现有异构构件库中存放的软构件资源，本发明提供了进一步方案建立OASIS/ebXML注册信息模型与ISO/IEC 19763-3本体注册元模型之间的映射。OASIS/ebXML注册信息模型是目前最常用的软构件注册方案，建立其与本体注册元模型间的映射，那么采用OASIS/ebXML注册信息模型注册构成的异构构件库也能被纳入组织管理，从而在更大范围内实现软构件资源的共享和组织管理。OASIS/ebXML与ISO/IEC 19763-3本体注册元模型的映射模型结构参见图3图3上部所示的是OASIS/ebXML注册信息模型(RIM)示意图，其中注册对象是分类节点、分类、注册参数、关联等的父类，而注册参数又是外部对象和分类模式的子类。分类节点的实例是所有注册对象的实例，分类模式则采用树型结构对注册对象进行分类，形成一个以分类模式为根、分类节点为节点的分类模式树。图3下部所示的是ISO/IEC 19763-3本体注册元模型的示意图。由于本体注册元模型中的本体、本体组件和本体原子结构之间的聚合关系与ebXML注册信息模型中分类模式与分类节点之间的关系类似，因此本体和本体原子结构分别继承了RIM中的分类模式和分类节点这两个元类。由于本体组件具有一定的结构，因此也将其定义为RIM中分类模式的子类。本发明的保护范围也应当涉及到OASIS/ebXML注册信息模型以外的异构构件库集成应用。
采用模型映射后，本发明可同时支持异域构件库和异构构件库之间的软构件复用和组织管理。本发明实施例提供完整工作方案，参见图2首先，使用本体作为软构件属性的描述和存储机制，采用ISO/IEC 19763-3本体注册元模型对所定义的软构件属性本体进行注册和管理，构建基于该国际标准的软构件库(包括基于参考本体或本地本体构建的软构件库)。用户通过基于Web Service的服务接口，输入对软构件某些属性的描述，提出软构件的查询服务请求。该请求由查询接口处理，通过捕获用户的输入，创建满足特定格式的查询。查询接口处理后的查询请求需要经过查询优化处理才能得以执行。查询的优化和执行必须遵循定义的软构件属性本体，即查询请求中所描述的软构件属性必须是软构件属性本体中已经定义了的。经查询优化后，只有不包括软构件属性本体中未定义属性的查询才能被成功执行。最后，将从基于国际标准的软构件库中返回的相应软构件信息通过格式化后，按照用户需求返回软构件的查询结果，实现同构软构建库之间、基于国际标准ISO/IEC 19763-3的软构件共享和查询。通过建立ISO/IEC 19763-3和ebXML注册信息模型之间的映射，为基于这两种不同注册机制构建的构件库之间的信息交换提供了语义保证，基于ebXML的软构件库中返回的相应软构件信息通过格式化后，也可按照用户需求返回软构件的查询结果。
以下对本发明的实施例进一步补充说明以便实施在步骤(1)需要进行以下操作，(1.1)分析现有的软构件注册和库管理标准，抽取软构件的公共属性特征，定义针对软构件的软构件属性本体，显式定义软构件各类属性的概念、含义及其之间的关联，并将其作为软构件的分类注册机制。
(1.2)根据国际标准ISO/IEC 19763-3中定义的本体注册元模型对软构件属性本体进行注册，标识软构件属性本体各个属性涉及的概念及其之间的关联，即将软构件属性本体注册为“参考本体”的实例，指导软构件查询的精化和执行。在基于软构件属性本体的构件查询过程中，只能根据属性本体中已定义的软构件属性进行查询。因此，用户自定义的软构件查询请求必须根据软构件库所采用的软构件属性本体进行精化后，才能顺利执行并得到精确的查询结果(见图2)。
(1.3)按照国际标准中定义的“本体-本体组件-本体原子结构”进行注册的细化，即将各类属性注册为“参考本体组件”的实例，将各类属性中涉及的具体概念和关联注册为“参考本体原子结构”的实例。
在步骤(2)中需要进行以下操作，(2.1)根据具体应用领域的需求，复用基于国际标准注册的软构件属性本体的组件和原子结构，重组得到满足应用领域中软构件库需求的软构件属性本体，按照(1.2)中的方法将其注册为“本地本体”的实例，并采用(1.3)中的方法将其对应的组件、概念和关联分别注册为“本地本体组件”和“本地本体原子结构”。
(2.2)分析本地本体和参考本体在本体库中的注册信息，判断出本地本体复用了参考本体中的哪些本体组件和本体原子结构。本地本体通过复用的方式建立了与参考本体之间的语义关联，因此可以基于被复用的本体组件/本体原子结构提供的公共语义实现本体之间的语义互操作。由于参考本体和本地本体均是软构件库所采用的建模基础，为构件库中的软构件注册和管理提供了一个统一的机制，所以软构件库之间也能够以本体互操作为基础，实现同构软构件库之间的软构件查询、组织和管理服务(见图1)。
ISO/IEC 19763-3提供的本体注册元模型是一个开放的、可扩展的本体注册和管理机制，还能够协调现有的信息注册标准。因此，本发明还能够建立ISO/IEC19763-3本体注册模型与OASIS/ebXML注册信息模型之间的映射，增强ebXML对语义信息的注册功能，并通过建立两者在元模型层的映射来确保基于不同标准的异构软构件库之间信息共享和互操作。在ebXML信息注册模型中，“分类模式”定义的树型结构的节点为“分类节点”，两者之间的聚合关系与本体注册元模型中“本体-本体组件-本体原子结构”之间的聚合关系类似，因此可以通过继承来构建两个注册标准之间的映射模型(见图3)。具体实现如下ebXML信息模型中的“分类节点”作为元类“本体原子结构”和“本体组件”的父类，而本体注册元模型中的元类“本体”则继承ebXML信息模型中的“分类模式”，使基于ebXML的注册信息都能够被基于ISO/IEC 19763-3的软构件库识别和使用。
如果用户所采用的软构件属性描述源于软构件属性参考本体，那么用户请求的软构件操作(如查询符合其描述的软构件，集成异库软构件等)就能够同时被基于ISO/工EC 19763-3和ebXML的软构件库理解和接收，并返回用户满意的执行结果。
权利要求
1.一种软构件资源管理方法，其特征是包括以下步骤，(1)构造一个用于描述软构件基本属性和语义的、公共的软构件属性本体，将其注册为软构件领域软构件属性的参考本体，注册参考本体的组成结构及其语义；(2)根据用户需求，对一个或一个以上应用领域中的软构件属性分别进行分析后复用参考本体的原子结构和粗粒度组件，修改完善后得到各应用领域的本地本体，注册本地本体的组成结构以及与参考本体之间存在的语义关联；(3)基于本地本体构造软构件库，采用本地本体描述相应应用领域的软构件属性；(4)使用本地本体对注册到软构件库中的软构件进行组织和管理；(5)根据本地本体的注册信息，得到参考本体和本地本体之间的显式语义关联，建立软构件库之间的语义关联。
2.如权利要求1所述的软构件组织管理方法，其特征在于基于国际标准ISO/IEC 19763-3注册软构件属性本体，并根据软构件属性本体注册参考本体和本地本体。
3.如权利要求1或2所述的软构件组织管理方法，其特征在于建立OASIS/ebXML注册信息模型与ISO/IEC 19763-3本体注册元模型之间的映射。
全文摘要
本发明涉及软构件资源管理方法，包括以下步骤，(1)构造一个软构件属性本体，注册为参考本体，注册参考本体的组成结构及其语义；(2)对一个或一个以上应用领域的本地本体，注册本地本体的组成结构以及与参考本体之间存在的语义关联；(3)基于本地本体构造软构件库，采用本地本体描述相应应用领域的软构件属性；(4)使用本地本体对注册到软构件库中的软构件进行组织和管理；(5)根据本地本体的注册信息，得到参考本体和本地本体之间的显式语义关联，建立软构件库之间的语义关联。本发明解决了异域软构件的共享、复用、组织和管理，还可通过建立本体注册元模型和其他业务标准注册模型的映射，实现了异构软构件库之间的语义互操作。
文档编号G06F9/44GK101017433SQ20061012531
公开日2007年8月15日 申请日期2006年12月6日 优先权日2006年12月6日
发明者何克清, 王翀, 何扬帆, 马于涛, 王健 申请人:武汉大学