OCL和MDA

闲聊：

我的BLOG又是一周没有更新了，倒不是因为懒，而是上周的大部分时间花在审阅两篇稿件上了。而尚未发表的稿件不能公开讨论，所以BLOG上面就空空如也了。这几天集中精力读《Object Constraint Language, The: Getting Your Models Ready for MDA, Second Edition》这本书，颇有心得。作者Jos Warmer是OCL的创始人，他对于这门语言的把握是最专业的，而且行文流畅，读原著如同读汉语一样，不由得大发感慨，“好书即是好老师”。全书一共十章，分为两大部分，第一部分User Manual包括前五章，主要讲述OCL的由来、概念、简单的使用和实现方法，以及与MDA的关系等；第二部分Reference Manual内容要深一些，讲述了OCL的一些高级使用方法。

这几天奋起疾“书”，以一天一章的速度看完了前五章，脑中彷佛有豁然开朗之感，尤其对于OCL和MDA的关系有了新的认识。

OCL和MDA的初感想

要谈OCL和MDA之间的关系，先要搞清楚它们各自的定义。OCL的定义上次已经说过了，再贴过来看看：UML图（例如类图）通常不够精细，无法提供与规范有关的所有相关部分。这其中就缺少描述模型中关于对象的附加约束。这些约束常常用自然语言描述。而实践表明，这样做经常造成歧义。为了写出无歧义的约束，已经开发出几种所谓的“形式语言”。传统上的形式语言，缺点是仅适合于有相当数学背景的人员，普通商务或系统建模者则难以使用。OCL即为填补这一空白而来。它是一种保留了易读易写特点的形式语言。它已在IBM的保险分部作为一种业务建模语言开发出来，根植于 Syntropy 方法。

而MDA的定义如下：MDA是OMG提出的一种新的软件开发方法，它定义了基于模型的开发过程，以及自动将模型映射到实现的方法。它提供了一种使用模型来指导系统的理解，设计，构造，开发，操作，维护和修改的方法。

直观的来说，MDA是OMG定义的一种软件开发方法，为了标准化这种开发方法，OMG定义一组规范来支持MDA，其中最重要的有：MOF，UML，XMI，CWM。目前MOF，UML和XMI的最新版本都是2.0（CWM不知道，本身就不熟悉它）。在UML2.0的规范中，用了一个单独的部分来专门定义OCL（OCL在UML的较早版本中已经定义，不过没有作为单独的部分来定义）。这说明，OCL和MDA的关系是：OCL是MDA众多标准中的UML标准中的一个子标准。

但是OCL在MDA中的重要性如何呢？

模型成熟度（Modeling Maturity Levels，MML）

在书中我首次见到了MML的概念，当然不一定是本书作者提出的，只不过是我以前孤陋寡闻罢了。MML指出了模型在你的软件开发过程中扮演了一个什么样的角色？并且指出了为了提高软件开发效率你应该采取什么样的措施。

下图画出了MML的六层示范图：

 

    第零层：没有标准：模型存在于开发者的头脑中；

第一层：文本表达：用自然语言写下想法；

第二层：文本和图：用自然语言以及一些图来表达想法；

第三层：模型和图：用建模语言描述的图来表达模型，用自然语言加以辅助描述；

第四层：精确的模型：用一致而连贯的文本/图来精确的描述模型，它们都是没有歧义的，可以直接映射到编程语言；

第五层：只有模型：第五层的模型是对于系统的一个完备的、一致的、详细和精确的描述。它足以进行全部的代码生成工作，生成的代码不需要任何改动即可运行。总而言之一句话：“模型可运行”！

通过以上MML的描述我们可以了解，如果使用UML来描述模型，但是不使用OCL来描述模型中的约束，那么只能达到第三层。如果使用UML+OCL，那么模型就是精确的，MML可以达到第四层。如果模型可以达到MML5，那么是我睡着了。。。当然我们坚信MML5总有一天会达到，那时我们就可以像使用高级语言一样使用建模语言，而像不理今天的汇编一样不理明天的高级语言。也许有一种叫做MVM（Model Virtual Machine）的东西就像今天的JVM一样流行。

OCL用在了MDA的哪些方面？

从上一节可知，OCL是MDA的必要条件，但远远不是充分条件。但不可否认的是，OCL被广泛用于MDA的各个方面。下面的两张图可以说明一部分问题：

第一张图是MDA的一个典型的开发流程，建立PIM，描述转换定义，利用转换工具将PIM转换为PSM。第二张图是OCL在MDA典型开发流程中的使用。其中三个方面使用了OCL：第一是model的创建使用了OCL来描述模型中的约束；第二是模型转换的定义可以使用OCL来描述；第三是建模语言可以使用OCL来创建。

其中让人迷惑的是第一和第三有什么区别呢？用OCL来约束模型和用OCL来创建建模语言有什么区别？区别在于它们所属元层次的不同，也就是MOF中所描述的模型层次不同。这不是绕口令！其实我刚刚接触MDA的时候也认为模型、元模型、元元模型好像绕口令一样，但这些概念在接触中慢慢清晰起来。用OCL来约束模型是处于M1层，其模型是指对系统的描述，例如对一个信用卡管理系统的UML模型。而用OCL来建立建模语言是处于M2层，这时OCL是用来描述UML的元模型中存在的约束，因为元模型等于模型的语言，也就是用OCL来创建建模语言（可能叫用OCL来定义建模语言中的约束更好）。下面是一个UML元模型中使用OCL的例子：

context Interface

inv: features->select(f |f.oclIsKindOf( Attribute ) )->isEmpty()

这个OCL表达式说明，接口Interface中不能有属性存在。如果UML的元模型中缺少OCL的描述，那么此元模型就不是一个“精确”的元模型，那么UML也就不是一个精确的建模语言了。那么MDA就离我们而去了！

OCL，约束自己，约束父亲

    由上可知，虽然OCL号称“对象”约束语言，其实它可以对MOF的模型层次中的任一层次进行约束，从而表达出精确的模型（四层模型中任一层的模型）。

    OCL可以约束M2层的模型，例如UML的元模型，而OCL的元模型也处于M2层，那么OCL是否可以约束自己的元模型呢？答案是肯定的。

上图是OCL的元模型简化图，其中也用OCL对一些地方进行了描述：

context LoopExpression

inv: source.oclIsKindOf( Collection )

inv: iteratorVariable.type= source.oclAsType(Collection).elementType

    上面的约束表达了LoopExpression中source的类型必须是Collection，而迭代子iterator的类型必须是source这个Collection中的元素的类型。由此可见，OCL的元模型也需要OCL来约束，否则这个元模型就是不“精确”的，可以说，OCL在某种程度上自定义了自己。

从M0（对象），M1（模型）到M2（元模型）都可以用OCL来描述，那么M3层呢？定义UML和OCL元模型的元模型MOF，是否需要用OCL来约束。答案是肯定的！ 随便举一个例子：

[1] The multiplicity of Association::memberEnd is limited to 2 rather than 2..* (i.e. n-ary Associations are not supported).

context Association inv: memberEnd->size() = 2

[2] The type of Operation::raisedException is limited to be Class rather than Type.

context Operation inv: raisedException.oclIsType(Class)

约束1说明Association的memberEnd的数量必须是2，也就是说Association只能有两个memberEnd；约束2说明Operation抛出的异常类型必须是Class。以上摘自MOF2.0规范。这说明MOF作为OCL的定义者，父亲，同时也被OCL这个儿子约束着。

后记

OCL是MDA中不可缺少的一环，MDA即使离开了UML还有可能使用其他的建模语言来执行，但是离开了约束各层模型的OCL恐怕就处处漏风了。OCL以后很可能会作为一个单独的规范从UML中分离出来。因为它不仅仅是一个“对象”约束语言，更是一个MDA约束语言，渗透在MDA的各个方面。文中还提到了OCL可以定义模型转换，但是由于模型转换的规范QVT还没有最后确定，所以这个部分只是试探，而不是唯一标准。而目前的OCL如果要定义转换，还必须做一些扩充，所以这里没有介绍。

OCL和MDA，目前我的理解也仅限于此，希望看完整本书后，能够有进一步的理解。