可扩展数据流框架的应用模型描述及可视化建模工具的实现

摘要

随着软件应用和网络技术的飞速发展,人们对分布式应用的需求越来越大。缩短复杂应用系统的开发周期、降低开发成本和难度、提高系统的可扩展性和可复用性、提高软件质量成为了目前急待解决的问题。打破常规的软件开发方法,建立适合未来大型分布式应用系统的软件开发框架是十分必要的。 本课题提出一种可扩展的数据流框架XDFF(Extensible Dataflow Framework),它是基于网格数据资源融合的结构可扩展的软件开发框架,属于数据流处理框架。它将应用系统看作是通过将网格数据资源进行融合而形成的。融合是通过融合器来完成,融合器是对提供数据通路的通道和加工、处理和控制数据的组件的统称。各融合器协同工作形成了XDFF的基本结构骨架。通过组合已有的或用户扩展的融合器,让软件开发者可以像搭积木一样快速地构造应用程序。 本论文在详细研究数据流编程开发和框架技术的基础上,为基于XDFF应用系统的开发设计了一个统一的模型,从平面模型引出层次模型,并且对层次模型进行扩展,详细介绍了模型的核心实体、消息传递原理以及调度执行机制。 在分析模型描述语言的特点和应满足的条件后,设计了基于XML的模型配置描述语言,详细介绍了模型配置文档的元素组成,通过解析配置文档构建XDFF内存模型的过程以及从内存模型导出配置文档的反过程。同时给出了XDFF的可视化建模工具的实现,为用户构建应用系统,提供了可视化图形编辑器。通过从图形编辑器的通用库中选择融合器,以连线的方式对融合器进行组装,来快速构建应用系统。最后通过实验证明XDFF是可行和正确的,并且体现了其良好的可扩展性、并发性和可重组性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2论文的主要工作及结构

第二章相关技术概述

2.1数据流模型

2.1.1数据流模型的概念

2.1.2数据流模型的特点

2.1.3数据流模型的分类

2.2基于流的编程

2.3组件及组件技术

2.3.1组件

2.3.2组件的组装技术

2.4软件框架

2.5本章小结

第三章XDFF模型的设计

3.1设计思想

3.2平面模型

3.2.1组件

3.2.2通道

3.2.3端口

3.2.4数据包

3.2.5消息传输

3.3层次模型

3.3.1组合组件的端口

3.3.2组合组件的消息传输

3.4核心软件实体

3.4.1接口

3.4.2核心类

3.5模型的扩展

3.5.1融合器的分类

3.5.2融合器的调度

3.5.3模型的事件处理

3.6本章小结

第四章基于XML的XDFF模型描述

4.1 XDFF模型的配置描述语言

4.1.1 XDFF模型的配置描述语言要满足的条件

4.1.2 XML语言

4.1.3 XML Schema

4.1.4 XML对XDFF模型配置的描述

4.2配置文档元素组成

4.2.1融合器配置

4.2.2变量和参数配置

4.2.3连接关系配置

4.2.4增量配置

4.3配置文档的解析

4.3.1解析原理

4.3.2内存模型的构建

4.4配置文档的导出

4.5本章小结

第五章可视化建模的设计与实现

5.1可视化描述

5.1.1可视化元素

5.1.2可视化表示

5.2设计原理

5.2.1图形模型GraphModel

5.2.2图形控制器GraphController

5.2.3图形窗口GraphFrame

5.2.4图形绘制器Renderer

5.2.5图形交互器Interactor

5.3事件处理机制

5.3.1事件监听机制

5.3.2事件处理流程

5.4可视化建模工具的实现

5.4.1节点的创建

5.4.2边的创建和连接

5.4.3导入组件库

5.5本章小结

第六章实验与应用

6.1合并排序思想

6.2基于XDFF的合并排序的设计

6.2.1合并排序的XDFF模型设计

6.2.2可视化设计

6.2.3 XML配置文件的设计

6.3合并排序的扩展

6.4实验分析

6.5本章小结

第七章总结与展望

7.1论文总结

7.2论文展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢