Xây dựng và thử nghiệm công cụ CODEGER-UWE phát triển ứng dụng Web hướng mô hình
JST: Engineering and Technology for Sustainable Development
Vol. 1, Issue 2, April 2021, 035-039
Xây dựng và thử nghiệm công cụ CODEGER-UWE phát triển ứng dụng
Web hướng mô hình
CODEGER-UWE - Model Driven Web Application Development Tool
Trần Đình Diễn, Huỳnh Quyết Thắng, Bùi Thị Mai Anh,
Hoàng Thành Đạt, Nguyễn Phi Lê*
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội, Việt Nam
Email: [email protected]
Tóm tắt
CODEGER-UWE là công cụ hỗ trợ phát triển ứng dụng web hướng mô hình. Trong bài báo này, chúng tôi
trình bày kiến trúc công cụ CODEGER-UWE. Công cụ đã được tích hợp các quy tắc chuyển đổi mô hình và
sinh mã để tạo ứng dụng web cho nền tảng JSF một cách tự động. CODEGER-UWE được triển khai như
một plugin cho công cụ MagicDraw cho phép sinh mã nguồn từ các mô hình UWE tương ứng với các thành
phần trong mô hình Web MVC. Đây là một công cụ với quy trình phát triển rõ ràng, tiện dụng, áp dụng công
cụ để phát triển ứng dụng web sẽ làm giảm rất nhiều thời gian cho việc phát triển ứng dụng Web
Từ khóa: CODEGER-UWE, phát triển phần mềm hướng mô hình, công cụ phát triển ứng dụng web, sinh
mã tự động
Abstract
In this paper, we present a CODEGER-UWE tool to support model-driven web application development. The
CODEGER-UWE tool has integrated rules for transformation model and code generation rules to create web
applications for the JSF platform automatically. CODEGER-UWE implemented as a plugin for the
MagicDraw tool which allows the generation of source code from UWE models that correspond to the
components of the MVC model. This is a tool with a clear, handy development process, applying tools to
develop web applications that will greatly reduce the time for developing Web applications.
Keywords: CODEGER-UWE, model driven software development, web application development tools,
automated code generation
Công cụ hỗ trợ đầy đủ là yếu tố quan trọng
mô hình UWE. MagicUWE được triển khai như một
plugin cho công cụ MagicDraw. Tuy nhiên, công cụ
này chủ yếu tập trung vào chuyển đổi mô hình, chưa
tập trung cho việc sinh mã. Trong bài báo này, chúng
tôi trình bày công cụ CODEGER-UWE, một plugin
được chúng tôi xây dựng và tích hợp trong phần mềm
MagicDraw cho phép sinh mã nguồn từ bốn mô hình
UWE tương ứng với các thành phần trong mô hình
Web MVC (Model–view–controller) [5].
quyết định thành công của phương pháp hoặc kỹ
thuật phát triển phần mềm nói chung và của ứng dụng
web nới riêng [1]. Việc sử dụng công cụ sinh mã sẽ
cải thiện quy trình phát triển phần mềm và làm tăng
chất lượng của mã được tạo ra [2]. Đối với phương
pháp UWE (UML-based Web Engineering) cũng đã
có một số công cụ như ArgoUWE, UWE4JSF [3],
đây là công cụ tự động sinh mã ứng dụng Web với
nền tảng JSF (JavaServer Faces) từ mô hình UWE,
bao gồm một chuỗi các plugin được tích hợp trong
môi trường mô hình hóa Eclipse EMF (Eclipse
Modeling Framework), được xây dựng và đóng gói
thành các thư viện Java (.jar), đây là minh chứng cho
khả năng sinh mã nguồn cho ứng dụng Web hướng
mô hình theo kỹ thuật UWE, nhưng hiện tại đã không
còn được tiếp tục phát triển, và không thể vận hành
với các phiên bản mới của Eclipse cũng như UWE
profile. Công cụ MagicUWE hỗ trợ thiết kế hệ thống
ứng dụng web với phương pháp UWE [4], giúp phát
triển ứng dụng web các hoạt động lập mô hình bằng
cách sử dụng cấu hình UWE và chuyển đổi giữa các
Quá trình phát triển của UWE là phát triển từ
quy trình thủ công thông qua quy trình định hướng
mô hình bán tự động (dựa trên các loại biến đổi mô
hình khác nhau [6]. Áp dụng những nguyên lý của
MDA, mục tiêu tiếp cận của UWE là xây dựng các
tập của CIM (Computation Independent Model), PIM
(Platform-Independent Model) và PSM (Platform-
Specific Model) là kết quả của việc phân tích, thiết kế
và cài đặt quá trình định hướng mô hình. Mục đích
giai đoạn phân tích là tập hợp được một tập các yêu
cầu ổn định, các yêu cầu chức năng sẽ được mô tả lại
bởi ý nghĩa của các mô hình yêu cầu. Mô hình yêu
cầu bao gồm các ‘use cases’ chuyên biệt và các ‘class
model’ cho ứng dụng Web. Giai đoạn thiết kế bao
gồm việc xây dựng một loạt các mô hình ở mức độ
độc lập nền tảng. Sau đó các mô hình thiết kế được
chuyển đổi để thực hiện trên các nền tảng cụ thể [7].
ISSN: 2734-9381
Received: February 24, 2020; accepted: July 24, 2020
35
JST: Engineering and Technology for Sustainable Development
Vol. 1, Issue 2, April 2021, 035-039
Quy trình bắt đầu bằng mức mô hình nghiệp vụ
-
-
NPROM2C (Navigation and Processing Model
to Controller Code Generation
(CIM) định nghĩa một mô hình yêu cầu. Các mô hình
thiết kế độc lập nền hệ thống (các PIM) được dẫn
xuất từ mô hình yêu cầu này. Tập các mô hình thiết
kế này biểu diễn các mối quan tâm khác nhau của các
ứng dụng Web. Nó bao gồm nội dung (content), điều
hướng (navigation), xử lý (process), trình bày
(presentation). Trong các nghiên cứu [6, 8-10] các tác
giả đã đề xuất các quy tắc chuyển đổi mô hình từ
CIM sang PIM sang PSM và [11] bổ sung bộ quy tắc
chuyển đổi từ mô hình yêu cầu sang mô hình xử lý và
mô hình trình bày, nhằm cải thiện quá trình chuyển
đổi tự động cho các ứng dụng web sử dụng UWE.
Trong [6] đã đề xuất chuyển đổi mô hình hỗ trợ cho
nhà thiết kế các hoạt động tạo lập mô hình bằng cách
sử dụng cấu hình UWE và tạo mô hình bán tự động.
Tuy nhiên, còn nhiều thành phần của mô hình vẫn
phải xây dựng lại thủ công, việc sinh code mới chỉ
dừng lại ở việc tạo ra các khung để lập trình viên viết
code. Chính vì vậy, chúng tôi dựa vào các quy tắc
chuyển đổi mô hình trong [11, 15] để đề xuất xây
dựng một số quy tắc, giải thuật sinh code tự động
nhằm cải tiến, nâng cao hiệu quả chuyển đổi từ mô
hình sang code với công cụ CODEGER-UWE.
Kiến trúc của công cụ CODEGER –UWE được
thể hiện tại Hình 1.
Hình 2. Chuyển đổi mô hình PIM sang PSM, mã
nguồn trong CODEGER -UWE
Chuyển đổi mô hình được phân chia thành một
vài mô-đun. Công việc cần làm là thiết lập từng mô-
đun cho mỗi công đoạn chuyển đổi mô hình UWE.
Mô-đun các quy tắc chuyển đổi mô hình (CIM to
PIM). Để chuyển đổi từ CIM sang PIM, đầu vào là
mô hình yêu cầu (CIM), dựa trên UML Metamodel,
UWE Metamodel và UWE Profile được ánh xạ với
nhau với mô hình Trong đó, mô hình nội dung
(content) chúng tôi đã tích hợp các luật chuyển đổi
C2O, S2O; Mô hình điều hướng (navigation) các luật
C2N, P2N, A2N; Mô hình xử lý (process) các luật
U2C, S2C, U2U, S2S; Mô hình biểu diễn
(presentation) gồm các luật D2G, P2E. UWE Profile
và UWE Meta-model được ánh xạ với nhau, chúng
gồm các phần có quan hệ tuyến tính với nhau. Ngoài
ra, UWE Meta-model còn là sự mở rộng của UML
Meta-model nên việc chuyển đổi gồm các luật (quy
tắc) chuyển đổi khuôn mẫu UML (stereotype) sang
các thành phần tương ứng của UWE Meta-model và
các thành phần UML cơ bản được lồng ghép vào.
Trong Hình 1, mô-đun các quy tắc và giả thuật sinh
code, được chúng tôi tích hợp quy tắc CM2M sinh mã
thành phần Model từ mô hình nội dung; Quy tắc
PRES2V sinh mã thành phần View từ mô hình trình
bày và Quy tắc NPROM2C sinh mã thành phần
Controller từ mô hình điều hướng và xử lý. Chuyển
đổi từ CIM sang PIM đơn thuần chỉ là ánh xạ giữa
mô hình UML và mô hình UWE. Đối với chuyển đổi
PIM sang PSM, trong CODEGER-UWE áp dụng
phương pháp khuôn mẫu và metamodel, kết hợp với
sự tương đồng về mặt định nghĩa của bốn mô hình
trong UWE là mô hình nội dung, điều hướng, xử lý,
trình bày với ba thành phần trong mô hình MVC,
nhóm nghiên cứu đề xuất quy trình chuyển đổi MDA
(Model-Driven Architecture) cho kỹ thuật UWE như
Hình 2.
Nội dung còn lại của bài báo được cấu trúc như
sau: Phần 2 trình bày cấu trúc của công cụ
CODEGER-UWE, phần 3 thử nghiệm và đánh giá
CODEGER –UWE, phần 4 kết luận và đề xuất.
2. Kiến trúc của công cụ CODEGER-UWE
Hình 1. Kiến trúc CODEGER –UWE
Trong [11] và [15] chúng tôi bổ sung 11 quy tắc
chuyển đổi mô hình CIM sang PIM. Trong [15],
chúng tôi cũng đề xuất 10 quy tắc cùng với 03 giải
thuật chuyển đổi từ PIM sang PSM và từ PSM sang
code:
-
CM2M (Content Model to Model Code
Genenation)
-
CM2V (Presenation Model to View Code
Generation)
36
JST: Engineering and Technology for Sustainable Development
Vol. 1, Issue 2, April 2021, 035-039
Mô hình nội dung (mức PIM) được chuyển đổi
dựng tương ứng với mô hình MVC, trong đó những
mối quan tâm của một ứng dụng Web tương ứng với
vai trò của Model (nội dung), View (trình bày) và
Controller (điều hướng và xử lý). Mỗi thành phần có
một nhiệm vụ riêng biệt và độc lập với các thành
phần khác, giúp phát triển ứng dụng nhanh, đơn giản,
dễ nâng cấp, bảo trì.
sang JavaModel (mức PSM), là một thể hiện của Java
metamodel, sau đó chuyển đổi sang mã nguồn Java,
tương ứng thành phần Model với giải thuật chuyển
đổi có tên là CM2M.
Mô hình điều hướng và xử lý được chuyển đổi
sang JavaModel, sau đó được chuyển đổi sang mã
nguồn Java, tương ứng thành phần Controller
(Hình 3). Giải thuật chuyển đổi có tên NPROM2C;
Mô hình trình bày được chuyển đổi sang JSPModel,
là một thể hiện của JSP metamodel, sau đó giải thuật
PRES2V chuyển đổi sang mã JSP, tương ứng thành
phần View (Hình 4, 5).
Để thử nghiệm và đánh giá công cụ CODEGER
–UWE chúng tôi áp dụng ví dụ Music Portal [5]. Đây
là một ứng về cổng thông tin âm nhạc cho phép người
dùng mua album và sau đó có thể được tải xuống
dưới dạng tệp MP3, được sử dụng nhiều để thử
nghiệm các thuật toán chuyển đổi mô hình
Hình 3. Quy trình sinh mã nguồn từ mô hình nội dung
Hình 5. Quy trình sinh mã JSP từ mô hình trình bày
Quy trình thực hiện như sau:
Bước 1: Xác định đầu vào của công cụ
Các yêu cầu trong UWE được mô hình hóa bằng
biểu đồ use case, CODEGER –UWE cho phép chuyển
đổi từ mô hình yêu cầu (Use case) sang mô hình nội
dung, điều hướng, xử lý và trình bày với các quy tắc
chuyển đổi đã được chúng tôi bổ sung, phát triển,
giúp cho quá trình chuyển đổi mô hình hiệu quả hơn.
Bước 2: Thực hiện chuyển đổi mô hình
Hình 4. Quy trình sinh mã nguồn từ mô hình điều
hướng
Lần lượt thực hiện chuyển đổi mô hình và thu
được các kết quả như trong Hình 7, 8, 9. Trong khuôn
khổ bài báo không liệt kê mô hình trình bày.
3. Thử nghiệm và đánh giá CODEGER –UWE
Bước 3: Thực hiện sinh mã sử dụng công cụ
CODEGER –UWE.
Công cụ CODEGER –UWE đã được hoàn thiện.
Toàn bộ mã nguồn được cài đặt, lưu trữ trên Github
[16], tuân thủ các quy định phần mềm nguồn mở.
Trong công cụ này, quá trình chuyển đổi mô hình nền
tảng độc lập PIM sang mô hình nền tảng cụ thể PSM
là quá trình chuyển đổi được xây dựng trên một nền
tảng Web cụ thể và các luật chuyển đổi được xây
Công cụ đã chuyển đổi từ mô hình thực thi sang
mã nguồn Java tự động tương ứng với nguyên tắc xây
dựng các thành phần Model, View, Controller trong
mô hình PSM.
37
JST: Engineering and Technology for Sustainable Development
Vol. 1, Issue 2, April 2021, 035-039
Hình 9. Mô hình Xử lý
Hình 6. Biểu đồ use case, mô hình đầu vào của ứng dụng
Hình 10. File mã nguồn sinh ra từ mô hình UWE
Một trường hợp điển hình khác là ứng dụng
UWE Website [14] thể hiện mô hình, các thành phần
hình này không có biểu đồ use case, song việc chuyển
đổi mô hình sang mã nguồn Java vẫn có thể thực
hiện. Sử dụng công cụ CODEGER-UWE, mã nguồn
Java được sinh ra bằng cách chuyển đổi các mô hình
nội dung, xử lý, điều hướng và trình bày. Kết quả thu
được như ở Hình 11, 12, 13.
Hình 7. Mô hình nội dung
Hình 11. Mô hình xử lý của UWE Website
Hình 8. Mô hình Điều hướng
Trong đó, thư mục Controller chứa mã nguồn
Process.java, là kết quả thu được từ việc chuyển đổi
mô hình xử lý sang Java, Hình 12. Thư mục Entities
chứa các thực thể, các đối tượng, lớp có trong mô
hình nội dung, cùng với các thuộc tính và phương
thức, như trong Hình 13. Thư mục JSP chứa mã
Kết quả thử nghiệm đã thu được một khung mẫu
đơn giản của mô hình Web viết bằng mã nguồn Java
(Hình 10). Trên cơ sở đó nhà phát triển ứng dụng có
thể bổ sung thêm vào các file mã nguồn để xây dựng
ứng dụng.
38
JST: Engineering and Technology for Sustainable Development
Vol. 1, Issue 2, April 2021, 035-039
Information and Software Technology, vol. Volume
103, pp. Pages 92-111, 2018.
nguồn giao diện, file jsp là kết quả của việc chuyển
đổi mô hình trình bày sang mã nguồn Java. File này
đã chèn sẵn một số mã nguồn Java kết hợp với
HTML.
[3]. C. Kroiss, N. Koch, and l. Knapp, UWE4JSF: A
Model Driven Generation Approach for Web
Applications, presented at the In Proc. 9th Int. Conf.
Web Engineering (ICWE’09), 2009.
[4]. M. Busch and N. Koch, MagicUWE – A CASE Tool
Plugin for Modeling Web Applications, in 9th
International Conference, ICWE 2009, Spain, 2009,
pp. 505-508.
[5]. UWE – UML-based Web Engineering
[6]. K. Nora, Transformation Techniques in the Model-
Driven Development Process of UWE, in sixth
international conference on Web engineering
California, USA, 2007, p. 10.
[7]. K. Andreas, K. Alexander, and K. Nora, Model-
Driven Generation of Web Applications in UWE, in
3rd International Workshop on Model-Driven Web
Engineering, Italy, 2007, pp. 23-38.
Hình 12. Mã nguồn Process.java, sinh ra bởi chuyển
đổi mô hình xử lý sang Java.
[8]. M. Busch and M. Á. G. d. Dios, ActionUWE:
Transformation of UWE to ActionGUI Models,
Institute for Informatics, Germany, 2012.
[9]. L. Abdellatif, M. Chhiba, Abdelmoumen Tabyaoui,
and O. Mjihil, Model driven architecture approach for
application security integration, Journal of
Theoretical and Applied Information Technology,
vol. 8, p. 13, 30th April 2017.
[10]. A. F. Subahi,
A Business User Model-Driven
Engineering Method for Developing Information
Systems, Department of Computer Science,
Hình 13. Các định nghĩa lớp được sinh ra bởi chuyển
đổi mô hình nội dung sang Java.
University
of
Sheffie,
Englan
https://github.com/zbloodz/CODEGER-UWE d, UK,
2015.
5. Kết luận và đề xuất
[11]. T. D. Dien, H. Q. Thang, and T. Q. Khanh,
Development of The Rules for Model Transformation
with OCL Integration in UWE, in 7th International
Conference on Frontiers of Intelligent Computing:
Theory and Application (FICTA 2018), Da Nang,
Viet Nam, 2018.
Trong bài báo, chúng tôi đã trình bày công cụ
CODEGER –UWE chuyển đổi mô hình và sinh mã tự
động phát triển ứng dụng web từ mô hình UWE
tương ứng với các thành phần trong mô hình Web
MVC. Đây là một plugin được tích hợp trong phần
mềm MagicDraw và là một phần mềm có tính
mô-đun cao và dễ mở rộng. Trong thời gian tới chúng
tôi sẽ hoàn thiện các quy tắc chuyển đổi cũng như
sinh mã nguồn áp dụng vào các bài ton khác nhau và
bổ sung thêm giải thuật cho mô hình tích hợp điều
kiện OCL hướng tới việc cải thiện kết quả sinh mã
cho phát triển ứng dụng web.
[12]. K. Andreas, Model Driven Software Engineering for
Web Applications, PhD, Faculty of Mathematics,
Computer Science and Statistics, University of
Malaga, Spanien, 2007.
Lời cảm ơn
[15]. Quyet-Thang Huynh, Dinh-Dien Tran, Thi-Mai-Anh
Bui, Phi-Le Nguyen (2019). Development of Rules
and Algorithms for Model-Driven Code Generator
with UWE Approach. New Trends in Intelligent
Software Methodologies, Tools and Techniques,
Volume 318, 2019, pp. 531 – 544, ISBN 978-1-
64368-012-5,
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội trong đề tài mã số T2018-PC-015.
Tài liệu tham khảo
[1]. S. Jácome, J. M. Ferreira, and A. Corral, Software
Development Tools in Model-Driven Engineering
presented at the 5th International Conference in
Software Engineering Research and Innovation,
Mexico, 2017.
Indexed.
[2]. E.V. Sunitha and P. Samuel, Object Constraint
Language for Code Generation from Activity Models,
39
5 trang
26240
Free
Bạn đang xem tài liệu "Xây dựng và thử nghiệm công cụ CODEGER-UWE phát triển ứng dụng Web hướng mô hình", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- xay_dung_va_thu_nghiem_cong_cu_codeger_uwe_phat_trien_ung_du.pdf
