专利名称：一种基于工具总线的case环境体系结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及软总线及CASE环境技术领域，尤其是涉及一种基于工具总线的CASE坏境体 系结构。
背景技术：
CASE (ComputerAided Software Engineering计算机辅助软件工趕)环境作为一类复杂的 系统软件， 一般由一套工具集(Tool Suite)和工具集成框架(Tool Integration Framework)组 成，能够给应用软件整个开发过程的大部分阶段或所有阶段提供计算机辅助支持，提高了软 件的开发质量和开发效率。而如何开发和构造一个CASE环境，满足集成性、开放性、适用 性、灵活性、分布性等要求则一直是个难题，目前还没有一个通用的实现方法，其中软件体 系结构(SoftwareArchitecture)是一个关键因素。
与操作系统的结构相类似，CASE环境结构可以分为三种，即单块式(Monolithic)结构、 层次(layered)式结构和工具总线(ToolBus)结构。目前大多数CASE环境采用单块式或 层次式结构实现，工具总线结构是近十年出现的新技术，其基本思想是工具总线只提供工具 集成所需的最基本的公共服务，完成集成框架的数据集成和控制集成功能。工具由具有规范 接口的工具构件(Component)组成，以"即插即用"的方式加入到工具总线上，同时，工具构 件只能通过工具总线相互间接通信，从而减少了CASE环境的层次，大大简化了CASE工具 的互连结构。
发明内容
在工具总线的基础上，实现了一种面向CASE环境领域的软件体系结构风格(Software Architectural Style),称之为基于工具总线的CASE环境体系结构风格。设计目标首先是指导 通用CASE环境的开发，然后可用于各种领域的开发环境(平台)和大型行业应用软件，包 括嵌入式软件开发平台、电子商务开发平台、电信OSS (Operation Support System运营支持 系统)、电子政务平台等。
本发明的目的在于提供了一种基于工具总线的CASE环境体系结构，解决其技术难题所釆 用的技术方案是
1、采用工具总线规范，从软件体系结构角度，实现了一种CASE环境体系结构风格，包 括操作系统层、数据存储层、工具总线层和工具层，并分别设计和实现了相应的数据存储层、 工具总线层和工具层的功能及结构。
2、 操作系统层架构在各种硬件平台之上，为上述各层提供公共服务和编程接口。
3、 数据存储层为工具总线层提供数据存储服务和服务接口
4、 工具总线层作为一种连接件(Connector),是用于工具集成的结构性构件，为工具层 提供了数据集成、控制集成和表示集成所需的通信与协作服务及接口，实现了工具集成设施 和工具逻辑处理功能的分离，将工具集成设施从以前的隐式方式改为显式方式，支持基于 Intemet的工具协同工作。
5、 工其层主要完成工具的逻辑处理功能，相应的工具构件由工具功能构件和工具适配 器构件组成。其中，工具功能构件完成工具自身的逻辑处理功能，工具适配器构件实现工具 与工具总线规范的数据接口和控制接口。
本发明的主要用途是在工具总线的基础上，建立一种基于工具总线的CASE环境体系 结构风格，从而减少了 CASE环境的层次，大大简化了 CASE工具的互连结构，提高了 CASE 环境的开放性、适应性和灵活性，对于促进基于Internet的分布式CASE环境和软件平台开 发具有重要的指导意义。
图1是本发明基于工具总线的CASE环境结构模型示意图。 图2是本发明工具构件间的交互疔为模型示意图。 图3是本发明工具结构模型示意图。 图4是本发明工具适配器结构模型示意图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步详细说明本发明的思想。
图1是本发明基于工具总线的CASE环境结构模型示意图
一种基于工具总线的CASE环境结构模型，包含工具构件、工具总线和约束(Constraints) 三部分，即基于工具总线的CASE环境体系结构风格-{工具构件，工具总线，约束},其中
1) 工具构件
工具构件主要完成工具的逻辑处理功能，通过工具总线与其它工具构件交互，为顺利实 现CASE环境的集成，工具构件的接t4必须符合工具总线的接口规范。
2) 工具总线
工具总线在CASE环境体系结构风格中起连接件的作用，是工具构件间相互通信的中介， 主要功能是实现工具构件到CASE环境的集成，对工具构件实施统一和一致的管理，方便工 具构件间的消息通信和数据交换。 2)约束
该CASE环境体系结构风格规定了工具构件通过工具总线的双向通信关系，工具构件与 工具总线的主要拓扑规则和约束为
CASE环境中的工具构件只有一个底部，工具总线则只有一个顶部。 *工具构件的底部应连接到工具总线的顶部，所有工具构件间的交互都必须通过工具总
线，禁止工具构件间的直接通信。 參工具总线可以和任意数目的工具构件和工具总线进行连接。 參不能有循环。也就是说， 一个工具构件不能接收它自己产生的消息。 对图l所示系统(简称System一CASE)的CASE环境体系结构风格，采用C2SADEL语 言描述如下
architecture System—CASE is { component—types { component Tooll一type is extern {Tooll.c2;} component Tool2一type is extern {Tool2.c2;}
component Tooln一lype is extern {Tooln.c2;} component GUI—type is extern {GULc2;}
connector—types { connector ToolBus—type is extern {ToolBus.c2;}
architectural—topology { component—instances { Tooll : Tooll一type; Tool2 : Tool2一type;
Tooln: Tooln一type; GUI : GUI—type^
connector—instances { ToolBus : ToolBus一type;
connections { connector Too也us { top Tooll，To。12.....Tooln，GUI;
图2是本发明工具构件间的交互行为模型示意图
連循该CASE环境体系结构风格的工具构件间的交互行为如图2所示。工具总线为一定 数量的工具1^=1，2，...，11)提供协作服务，组合成一个完整的系统。每个工具构件的内部行为或 实现是不相关的，它们可以采用不同的编程语言实现，或根据不同的功能设计规范而产生。 同时，每个工具构件应该能够维护其内部的状态。 一般情况下，每个工具都包含一个适配器 构件，将工具构件内部的数据格式调整为工具总线的数据格式和消息协议。
工具总线中包含可变数量的线程Si(i^，2，...^),线程Si的并发执行代表了整个CASE环 境的预期行为。工具与线程间的关系，可能是一对一，也可能多个线程控制一个工具，或者 一个线程控制多个工具。
C2SADEL语言侧重于CASE环境体系结构静态的描述，需要进一步采用进程代数
(Process Algebra)方法对于整个系统的动态行为进行描述，主要描述工具构件间的动态交互
关系。CCS (Calculus of Communication System)和CSP (Communicating Sequential Processes)
是进程代数方法的代表，是描述通信和并发的演算系统，它们均以进程为计算单位，进程的
基本动作是原子性动作。tc演算(7i Calculus)是R. Milner对CCS的进一步改进，其基本计
算实体只有名字和进程，进程之间的通信通过传递名字来完成。虽然工具和工具总线通常是
一个多线程的程序，由于进程和线程具有很多相似性，可以简化为一个抽象的进程实体，因
此，下面采用冗演算方法，刻画工具构件间的通信过程。 设
~~^——> 表示工具构件发出一条消息。 sen4_msg
->表示工具构件收到一条消息。
recy_msg
MPS (Message Passing Style)表示消息传递方式，分为同步和异步两种方式。 因此，CASE环境的系统行为描述如下 App(s) ^
if t=synchronous:(a), a [->].a->].App(s);
sen^msg recyjnsg
if t^asyiichronous:(a), a [->], App(s)l
sen<|_msg
a[->],App(s);
recyjnsg
其中，teMPS.
Adapter(s) a Oc(->)|a(->)| Adapter(s);
= scrKJ_msg recy_msg
ToolBus(s) a Oc(a).a(-->]
= sen(咖g 鄉(jjnsg
o(-[->]|Oc(a).a(_:j——^
S [->]|。(-->); [-^]1Toolbus(s);
sen(|_msgrecyjnsg recyjnsg
Tool(s) ^ (Oc，a)(App(s)|Adapter(s)); CASE ^ (o)(risewiseTool(s)inse鹏ToolBus(s)); App(s):工具构件发出或接收一系列的消息，用s表示一个工具构件，而App(s)则是指 工具构件的一次应用(指发出消息或接收消息)。t表示消息传递方式。发送方工具构件沿通 道Oc向ToolBus发出消息，接收方工具构件通过通道a从ToolBus接收消息。 Adapter(s》工具适配器构件完成消息发送或接收时协议和数据的转换功能。 ToolBus(s):每个发送方或接收方都连接到ToolBus,其任务是并发地接收工具构件发出 的消息，并将消息沿o通道输出到相应的工具构件。
该CASE环境体系结构风格能够"粘贴"和协调工具成为一个完整的CASE环境，满足 CASE环境对集成性的要求，主要因为工具总线为工具提供了以下集成设施 1)数据集成
工具总线不但为工具间数据交换提供了一套数据管理和控制设施，而且尽可能提供统一 的公共数据表示(如XML),并根据工具特定需求，为不同类型的数据提供一条数据总线进行 数据交换。
2〉控制集成
工具间的所有控制集成都通过消息传递实现，不管工具在同一台机器上，还是在网络中 的不同机器上。 3)表示集成
由于人-机界面程序往往是多线程的，同时，用户界面和工具并不都是完全分离的，往往 包含一些简单的工具和过程控制设施，因此，可将用户界面看作一类特殊的工具，工具间的 界面控制和过程控制能够通过数据集成和控制集成的设施完成。但另外一部分表示集成机制，
如用户界面的一致性开发和保证，需要提供相应的工具和构件库，这部分功能不包含在工具 总线中。
由于已经确定了CASE环境的体系结构，工具总线通过提供一条公共的通信通道将工具集 成在一起，工具内部是紧耦合的关系，工具之间是松耦合的关系。因此，开发统一规格的工 具，提髙工具的适应性是一个重要的问题。
图3是本发明工具结构模型示意图
一个工具可简化为由工具功能构件和工具适配器构件两个独立的工具构件组成，即工具 构件={工具功能构件，工具适配器构件}。其中，工具功能构件完成工具自身的逻辑处理功 能，工具适配器构件实现工具与工具总线规范的数据接口和控制接口。所有与工具总线接口 有关的部分都集中体现在工具适配器构件中，这种设计将工具逻辑处理功能与工具集成设施 相分离，从而隔离了 CASE环境对工具功能构件设计的影响，使工具开发者的大部分工作可 以独立于CASE环境。按照这一模型设计的工具，相当于CASE环境中的一个标准插件，工 具适配器构件是数据集成和控制集成两方面的"插头"，工具总线则是与之对应的"插槽"，容 易实现工具的"即插即用"功能。
图4是本发明工具适配器结构模型示意图
CASE环境采用基于工具总线结构的一个结果是， 一般情况下，每个工具都将封装一层 软件，这层软件扮演"工具适配器"的脚色。工具适配器构件位于工具功能构件和工具总线 之间，处理工具功能构件和工具总线间交互不匹配问题，主要作用是
1) 在工具功能构件的内部数据格式和工具总,的公共数据表示之间进行转换。
2) 负责工具功能构件和工具总线间通信协议的调整。
3) 负责向工具功能构件传递消息和接收执行结果，具有一定的工具功能构件管理功能。 工具适配器的主要结构如图4所示，其中工具i力能构件接口层主要负责工具功能构件的
消息接收、发送以及数据格式的识别，处理转换层主要负责舉据格式的转换和通信协议的调 整，工具总线接口层主要负责工具总线的消息接收、发送以及数据格式的识别。针对不同类 型(包括功能、实现语言等)的工具功能构件，工具适配器构件的具体处理内容和实现也各 不相同。
权利要求
1、 一种基于工具总线的CASE环境体系结构，其特征是采用工具总线规范，从软件 体系结构角度，实现了一种CASE环境体系结构风格，包括操作系统层、数据存储层、工具 总线层和工具层。
2、 根据权利要求1所述的CASE环境体系结构，其特征是操作系统层架构在各种硬 件平台之上，为上述各层提供公共服务和编程接口。
3、 根据权利要求1所述的CASE环境体系结构，其特征是数据存储层为工具总线层 提供数据存储服务和服务接口 。
4、 根据权利要求1所述的CASE环境体系结构，其特征是工具总线层作为一种连接 件(Connector),是用于工具集成的结构性构件，为工具层提供了数据集成、控制集成和表 示集成所需的通信与协作服务及接口，实现了工具集成设施和工具逻辑处理功能的分离，将 工具集成设施从以前的隐式方式改为显式方式，支持基于Internet的工具协同工作。
5、 根据权利要求1所述的CASE环境体系结构，其特征是工具层主要完成工具的逻 辑处理功能，由工具功能构件和工具适配器构件组成。其中，工具功能构件完成工具自身的 逻辑处理功能，工具适配器构件实现工具与工具总线规范的数据接口和控制接口。
6、 根据权利要求1所述的CASE环境体系结构，其特征是除CASE环境外，该体系 结构也适用于各种领域的开发环境(平台)和大型行业应用软件，包括嵌入式软件开发平台、 电子商务开发平台、电信OSS (Operation Support System运营支持系统)、电子政务平台等。
全文摘要
一种基于工具总线的CASE环境体系结构，在工具总线(ToolBus)的基础上，从软件体系结构的角度，实现了一种基于工具总线的CASE环境体系结构风格，包括操作系统层、数据存储层、工具总线层和工具层，并对相应的工具结构模型、工具适配器结构模型、工具集成机制等方面进行了深入的分析与设计。建立该体系结构，对于促进基于Internet的分布式CASE环境和软件平台开发具有重要的指导意义。附图是本发明基于工具总线的CASE环境结构模型示意图。
文档编号G06F9/44GK101122855SQ20071005008
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月24日 优先权日2007年9月24日
发明者李迅波, 艳 沈, 兵 郭 申请人:电子科技大学