分布式移动应用软件建模及模型转换技术

Compared with the traditional applications, the functions of distributed mobile applications usually have diversity and distributivity,both the development environments for the applications and the smart mobile devices for running the applications have diversity, and such as the functions, development environments, and smart mobile devices all have rapid evolutionary. Moreover, distributed mobile applications usually are closely related to diversified the native applications running on smart mobile devices, cloud services, and Web services, and focus on cooperativity and adaptivity at run time. The characteristics of distributed mobile applications and the developing and running environments for the applications bring new scientific problems for building distributed moble applications. To take building distributed mobile applications as the research object, in this grant proposal we plan to study the modeling and model transformation technologies from the aspects of theory and practice, closely together with new development of related disciplines. To be more specific, (1) we are going to put forward a modeling concept system and further study an extended modeling language in order to provide a theory and technology foundation for modeling distributed mobile applications; (2) for the characteristics of distributed mobile applications such as adaptivity and cooperativity, we are going to clarify modeling rules for building distributed mobile applications based on the modeling language, and further put forward a comprehensive modeling technology; and (3) we are going to reveal the rules for building distributed mobile applications based on model-driven development method and further study a set of key technologies to promote the automation of developing, operating, and maintaining distributed mobile applications.

与传统应用软件相比，分布式移动应用软件的功能通常具有多样性和协同性，其开发环境和运行其智能移动设备都具有多样性，且其功能、开发环境、智能移动设备等还具有快速演化性。分布式移动应用软件往往涉及到多样化的本地应用以及云服务和Web服务,且运行时强调人-机-环境的协同性和自适应性。分布式移动应用软件及其开发和运行环境的上述特点为构造分布式移动应用软件带来了新的科学问题。本项目拟紧密结合相关学科新发展，从理论和实践上，以构造分布式移动应用软件为研究对象，研究对其进行建模及模型转换技术。其中：明确分布式移动应用软件建模概念体系并研究出可扩展的建模语言，为其建模提供理论和技术基础；针对分布式移动应用软件的自适应性和协同性等特点，基于该建模语言阐明构造该类软件的建模规律，形成综合建模技术；揭示基于模型驱动方法构造分布式移动应用软件的规律，研究出一组关键技术，以促进分布式移动应用软件的开发与运维自动化。

与传统应用软件相比，分布式移动应用软件及其建模所具有的特点，为其开发带来了新科学问题。本项目紧密结合相关学科新发展，从理论和实践上研究了建模及模型转换技术。其中：1）完善与验证了以用户为中心的人机界面的构成及其与问题域模型交互的成果，提出了建模概念及建模技术。2）建立了面向人-机-环境的刻画自适应性的建模概念体系及建模技术，包括对基于传感器的移动应用软件建模的元模型、Android低内存优化机制、跨层监视和评估云主机运行时状态的方法等，为软件的自适应性提供了良好支持。3）研究出了对微服务建模的解决方案、信息化建设中的变化适应性解决方案、Web内容的语义加权多视图聚类技术以及对云服务中函数与触发器匹配状态的检测及处理方法，基于云服务和Web服务对分布式移动应用软件的结构和行为建模的技术进行了积极探索。4）提出了平台无关的多维度的综合建模概念体系的核心部分，为分布式移动应用软件建模提供了理论和技术基础。5）采用UML扩展机制，研究出了上述建模概念体系的扩展点和扩展模式，形成建模语言，并提出了（元）模型质量评估、按需裁剪元模型和UML元模型演化分析技术，以适应建模领域、实现技术以及运行环境的多样性和快速演化性。6）从不同维度明确了结构和行为建模元素和建模机制，并重点研究了针对微服务解决方案的建模维度。7）解析出了上述建模维度间关系，通过UML扩展机制，明确了运用该概念体系的建模技术与典型建模技术相结合的互补性，其中重点研究了变化适应性解决方案、Android API推荐系统和代码自动生成技术，并从多方面验证了综合建模技术。8）研制出了一种分布式移动应用软件建模工具。9）基于上期自然基金在模型转换方面的研究成果，研究出了从典型模型生成关键代码技术和基于代码补全模型的代码生成技术，以及基于模板的模型生成技术。上述研究成果对分布式移动应用软件的应用基础技术研究有着实质性的推动作用。