XMI & Java. von Stefan Ocke 5.Juli 2001

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1 XMI & Java von Stefan Ocke 5.Juli 2001

2 1. XMI XML Metadata Interchange - Ziele und Historie - Metamodellarchitektur der OMG und MOF - XMI Dokumente und XMI DTD

3 Ziele und Historie 3 Juli 1998:OMG Request For Proposal (RFP) - einheitliches, generisches, stream-basiertes Austauschformat für Modelle (SMIF) gesucht, zwecks besserer Interoperabilität von CASE-Werkzeugen Drei Vorschläge : - UOL (Unified Object Language) von DaimlerChrysler u.a. - CDIF (CASE Tool Data Interchange Format) von Fujitsu u.a. - XMI (XML Metadata Inerchange) von IBM, Unisys, Oracle u.a. Juni 2000: XMI Spezifikation v1.0 komplett November 2000: XMI Spezifikation v1.1 Juli 2001: XMI Spezifikation v1.2 erwartet (vorwiegend editorielle Korrekturen) Weitere Entwicklung eng an die von XML gebunden (z.b. Einbeziehung von XML-Schemas, sobald diese working draft Status verlassen )

4 Die Metamodellarchitektur der OMG 4 Metaebene M 3 Meta-Meta-Modell MOF M 2 Meta-Modell (aus Meta-Metadaten) z.b. UML-Metamodell als ein MOF-Metamodell M 1 M 0 Modell (bestehend aus Metadaten) Daten z.b. UML Modelle Modellierte Systeme

5 MOF Meta Object Facility 5 dient der Beschreibung von Metamodellen separate OMG-Spezifikation für MOF (seit März 2000 Version 1.3) eine Art schlankes UML, kennt nur: - Packages - Klassen mit Attributen und Operationen - Binäre Assoziationen und Kompositionen generisch - nicht nur objektorientierte Metamodelle (UML), auch z.b. relationale können mit MOF beschrieben werden ù Darstellung mittels grafischer UML-Notation ù MOF selbst ist mittels MOF definiert, d.h.: - MOF ist ein MOF-Metamodell (M 2) - MOF ist ein Modell (M 1), dessen Metamodell (M 2) MOF ist

6 Die Metamodellarchitektur am Beispiel UML (1) 6 M 1 UML-Modell ClassA -attribx:int 1 knows 0..* ClassB b2:classb M 0 Anwendungs- Objekte :ClassA [attribx=1] b1:classb

7 Die Metamodellarchitektur am Beispiel UML (2) 7 M 2 UML-Metamodell (vereinfachterauszug, Vererbungshierarchie verflacht) Attribute scope visibility ModelElement name AssociationEnd Class 0..* multiplicity 1 0..* 2..* Association M 1 UML-Modell (als Instanz des UML- Metamodells) :Attribute [name="attribx"] scope=instance visibility=private :Class [name="classb"] :Class [name="classa"] :AssociationEnd [multiplicity=0..*] :AssociationEnd [multiplicity=1] :Association [name="knows"]

8 Die Metamodellarchitektur am Beispiel UML (3) 8 M 2 und M 3 Das UML-Metamodell als Instanz von MOF (informell) MOF Klassen ModelElement name MOF Attribute Attribute Association 2..* AssociationEnd multiplicity 0..* 1 Class 0..* scope visibility MOF Assoziation/ Komposition

9 XMI Dokumente und XMI DTD (1) 9 MOF Meta-Modell (z.b. UML-Metamodell) DTD Production Rules DTD (z.b. UML.dtd) validiert Modell (z.b. ein UML-Modell) Document Production Rules XML Document Daten MOF ist mittels MOF selbst beschrieben => MOF.dtd, MOF.xml, UML.xml

10 XMI Dokumente und XMI DTD (2) Ein Beispiel SimpleUML Metamodell (M2) 10 name ModelElement Association Attribute scope visibility 0..* attributes 2..* connections AssociationEnd Class 1 type 0..* associationends multiplicity

11 XMI Dokumente und XMI DTD (3) Ein Beispiel DTD: SimpleUML.dtd 11 <!ELEMENT XMI (XMI.header, XMI.content?, XMI.difference*, XMI.extensions*)> <!ATTLIST XMI xmi.version CDATA #FIXED "1.0" > <!ELEMENT XMI.content ANY> andere fixe XMI DTD Elemente (z.b. XMI.header, XMI.difference) und Entitäten (z.b. XMI.element.att, XMI.link.att) aus Metamodell generiert: <!ELEMENT ModelElement.name (#PCDATA XMI.reference)* > <!ELEMENT ModelElement(ModelElement.name?, XMI.extension*)? > <!ATTLIST ModelElement %XMI.element.att; %XMI.link.att;> <!ELEMENT Class.attributes (Attribute)* > <!ELEMENT Class.associationEnds (AssociationEnd)* > <!ELEMENT Class(ModelElement.name?,XMI.extension*, Class.attributes*, Class.associationEnds*)?> <!ATTLIST Class %XMI.element.att;%XMI.link.att;> analog für M2-Klassen Association,AssociationEnd,Attribute

12 XMI Dokumente und XMI DTD (4) Ein Beispiel DTD: Details 12 für jede M2-Klasse - ob abstrakt oder nicht - ein Element <!ELEMENT ModelElement > Attribute für Zuweisung einer ID und für Verlinkung (notwendig, da XML-Dokumente Baumstruktur aufweisen, M1-Modelle i.a. nicht) <!ATTLIST ModelElement %XMI.element.att; %XMI.link.att;> mit den Entitäten (definiert im fixen Teil der DTD) <!ENTITY %XMI.element.att xmi.id ID #IMPLIED > für Angabe einer eindeutigen ID <!ENTITY %XMI.link.att xmi.idref IDREF #IMPLIED href CDATA #IMPLIED > für Verlinkung (evtl. auch in ein anderes Dokument)

13 XMI Dokumente und XMI DTD (5) Ein Beispiel DTD: Details 13 Elemente für Attribute, Assoziationen, Kompositionen (Elementnamen haben den der enthaltenden M2-Klasse als Präfix) <!ELEMENT ModelElement.name (#PCDATA XMI.reference)* > <!ELEMENT Class.attributes (Attribute)* > <!ELEMENT Class.associationEnds (AssociationEnd)* > Vererbung wird durch Kopieren abgebildet <!ELEMENT ModelElement (ModelElement.name? )? > <!ELEMENT Class (ModelElement.name? )?> an verschiedenen Stellen Einfügen werkzeugeigener Erweiterungen möglich (Elemente XMI.extension[s] haben ANY als Content und den Namen des Extenders als Attribut) <!ELEMENT XMI ( XMI.extensions*)> <!ELEMENT ModelElement ( XMI.extension*)? >

14 XMI Dokumente und XMI DTD (6) Ein Beispiel DTD: Neuerungen in XMI <!ATTLIST XMI xmi.version CDATA #FIXED "1.1" > <!ELEMENT Class.attributes (Attribute)* > <!ELEMENT Class.associationEnds (AssociationEnd)* > <!ELEMENT Class (ModelElement.name XMI.extension Class.associationEnds Class.attributes)* > <!ATTLIST Class name CDATA #IMPLIED associationends IDREFS #IMPLIED %XMI.element.att;%XMI.link.att;> Assoziationen (wie associationends) und einfache Attribute (wie name) können auch als XML-Attribute angegeben werden -> drastische Verkleinerung der Dokumente möglich MOF Multiplizitäten nicht mehr abgebildet: <!ELEMENT Class (ModelElement.name Class.attributes)* > statt <!ELEMENT Class (ModelElement.name?, Class.attributes*, )?>

15 XMI Dokumente und XMI DTD (7) Ein Beispiel TwoClasses Ein SimpleUML Modell (M1) 15 :Attribute [name="attribx",] :Class [name="classa"] :AssociationEnd [multiplicity=1] Komposition im SimpleUML-Metamodell :Association [name="knows"] :Class [name="classb"] :AssociationEnd [multiplicity=0..*] Assoziation im SimpleUML-Metamodell

16 XMI Dokumente und XMI DTD (8) Ein Beispiel XML Document: TwoClasses.xml 16 <XMI xmi.version="1.1"> <XMI.header> </XMI.header> <XMI.content> <Class xmi.id="_1" name="classa" associationends="_3.1"> <Class.attributes> <Attribute name="attribx" scope="instance" visibility=""/> </Class.attributes > </Class > <Class xmi.id="_2" name="classb" associationends="_3.2"/> <Association xmi.id="_3" name="knows"> <Association.connections> <AssociationEnd xmi.id="_3.1" multiplicity="1" type="_1"/> <AssociationEnd xmi.id="_3.2" multiplicity="0..*" type="_2"/> </Association.connections> </Association> </XMI.content> </XMI>

17 XMI Dokumente und XMI DTD (9) Ein Beispiel XML Document: Details 17 Inhalt von <XMI.content>: Tags für alle Instanzen von M2 Klassen, die nicht durch andere M2 Klassen per Komposition aggregiert werden (TopLevel-Objekte) <Class name="classa" > </Class > <Class name="classb" /> <Association name="knows"> </Association> Metamodell-Kompostionen auf Enthaltensein der Tags abgebildet <Association > <Association.connections> <AssociationEnd xmi.id="_3.1" /> <AssociationEnd xmi.id="_3.2" /> </Association.connections> </Association>

18 XMI Dokumente und XMI DTD (10) Ein Beispiel XML Document: Details 18 Metamodell-Assoziationen als XML-Attribute ( IDREFS) <Class xmi.id="_2" associationends="_3.2"/> <AssociationEnd xmi.id="_3.2" type="_2"/> oder: als enthaltene Tags (bei XMI 1.0 nur so) <Class xmi.id="_2"> <Class.associationEnds> <AssociationEnd xmi.idref="_3.2"/> ( Proxy ) </Class.associationEnds> </Class> Attribute (einfachen Typs) auf XML-Attribute abgebildet <Class name="classa" > </Class > oder: als Content (bei strukturiertem Typ und bei XMI 1.0 nur so) <Class > <ModellElement.name> ClassA </Modellelement.name> </Class >

19 2. Anwendung von XMI in Java - Java Metamodell und Java.dtd - Lesen und Schreiben von XMI Dokumenten

20 Java-Metamodell und Java.dtd (1) 20 MOF Java Meta-Modell (Class, Field, Method, als Klassen) DTD Production Rules Java.dtd validiert *.java Document Production Rules JavaXMI Document

21 Java-Metamodell und Java.dtd (2) 21 Anwendungsmöglichkeiten: JavaXMI als Austauschformat zwischen Java-IDEs und Repositories - Vorteile gegenüber *.java : - Struktur sofort nach Einlesen des XMI-Dokuments klar, kein zusätzliches Parsen nach Methoden und Feldern nötig - Veränderungen einzelner Methoden oder Felder mittels XMI.difference (nur Veränderungen, nicht den gesamten Quelltext übertragen) Transformationen nach/von Java (z.b. UML - Java) als Transformation von XML-Dokumenten -> XSLT - Vorteile: - Transformationsregeln in verständlicher, standardisierter Darstellung, - einfach zu ändern oder zu erweitern ABER: Java.dtd nicht standardisiert XSLT-Transformationen zumindest beim forward-engineering (UML -> Java) ohne Umweg über JavaXMI möglich

22 Java-Metamodell und Java.dtd (3) 22 Beispiel: IBM XMI Toolkit Rational Rose Modell (*.mdl) Uml11i.dtd JavaMM.dtd *.java validiert validiert UMLXMI JavaXMI (.zip mit einer.xml Datei für jede Klasse)

23 Java-Metamodell und Java.dtd (4) Beispiel: IBM XMI Toolkit 23 Uml11i.dtd entspricht weitestgehend der in der XMI-Spezifikation angegebenen Uml.dtd für UML1.1 JavaMM.dtd proprietär Auszug: <!ELEMENT Class(Element.name?, Class.isAbstract?, Class.isFinal?,, Element.contains*)? > <!ELEMENT Attribute(Element.name?, Attribute.isFinal?, Attribute.isStatic?, )? > <!ELEMENT Method (Element.name?, Method.isAbstract?, Method.isFinal?, Method.isStatic?,, Element.contains*)? >

24 Lesen und Schreiben von XMI Dokumenten (1) 24 Anforderungen an ein XMI API für Java: da durch Metamodell (M2) und Document-Production Rules die Abbildungen (M1-)Modell -> XMI XML Dokument und XMI XML Dokument -> (M1-)Modell eindeutig bestimmt sind (d.h. auch: der Code dafür ist vollständig generierbar), sollte folgendes möglich sein: Erzeugen von Instanzen von M2-Klassen und Schreiben des entsprechenden XMI-Dokuments Lesen eines XMI-Dokumentes liefert Instanzen von M2-Klassen des verwendeten Metamodells (z.b. bei SimpleUML Instanzen von Class, Association, ) wie dabei jeweils die Objekte und ihre Bestandteile in Tags umgesetzt werden, ist Sache des API s, dem dazu in geeigneter Form das Metamodell übergeben wird

25 Lesen und Schreiben von XMI Dokumenten (2) Beispiel: IBM XMI Framework 25 z.b mit IBM XML-Toolkit SimpleUML.mdl SimpleUML.xml java com.ibm.xmi.framework.uml2java -model SimpleUML.xml UserFactory.java ModelElement.java, Class.java, Association.java,

26 Lesen und Schreiben von XMI Dokumenten (3) Beispiel: IBM XMI Framework 26 UserFactory.java enthält Informationen über das Metamodell (Methode Model getmodel() ) enthält Factory-Methode, die dem Framework während des Lesens von XMI Dokumenten das Erzeugen von Instanzen von Klassen des Metamodells (Class, Association, ) ermöglicht (Methode XMIObject makexmiobject(string xminame) ) ModelElement.java, Class.java, Association.java Implementierungen der Metamodell-Klassen enthalten fachliche Methoden, wie z.b. addattributes(attribute a)in Class.java sind Unterklassen von XMIObjectImpl fungieren als Adapter auf das allgemeine Datenmodell des Frameworks, so z.b. in Class.java : public Collection getattributes() { return getlinkedobjects("attributes"); }

27 Lesen und Schreiben von XMI Dokumenten (4) Beispiel: IBM XMI Framework 27 Schreiben eines XMI Dokuments // Erzeugen des Modells (natürlich auch über GUI möglich) Class cl1 = new Class("ClassA"); Class cl2 = new Class("ClassB"); Attribute attr = new Attribute("attribX","private","instance"); cl1.addattributes(attr); //Erzeugen des XMI-Files und Schreiben der TopLevel-Objekte Collection tops = new ArrayList(); tops.add(cl1); tops.add(cl2); XMIFile f = new XMIFile("test.xml"); f.write(tops.iterator(), XMIFile.DEFAULT);

28 Lesen und Schreiben von XMI Dokumenten (5) Beispiel: IBM XMI Framework 28 UserFactory uf = new UserFactory(); //enthält das SimpleUML-Metamodel XMIFiles files = new XMIFiles(); Workspace w = new Workspace(); w.add(uf.getmodel()); w.add(files); Lesen eines XMI Dokuments XMIFile f = files.load("test.xml", XMIFiles.DEFAULT, false); Collection tops = f.getobjects(); //tops enthält nun alle TopLevel-Objekte, also Instanzen von //Class und Association

29 Ausblick: Java Metadata Interface 29 Soll wahrscheinlich Standard-API für Umgang mit Metadaten in der Java Enterprise Edition werden definiert MOF Java Abbildung Metadatenaustausch mittels XMI Details bisher nicht der Öffentlichkeit zugänglich

30 Quellenverzeichnis 30 XMI 1.0 und XMI 1.1 Spezifikationen (http://www.omg.org) MOF 1.3 und UML 1.3 Spezifikationen (http://www.omg.org) Informationen zur Historie und diverse nützliche Beispiele zu XMI: XMI-Toolkit: XMI-Framework: (vage) Informationen zu JMI:

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