Sybase 公司PowerDesigner上海研發(fā)中心 張曉光，王曉昀
1． 簡介
提高軟件質(zhì)量，縮短開發(fā)周期, 并且使軟件更能夠適應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化，以提高投資回報(bào)率，是每個(gè)企業(yè)所面臨的、需要解決的關(guān)鍵問題。軟件建模一直被認(rèn)為是提高與有效控制軟件質(zhì)量的解決之道。近些年來為大家關(guān)注的主要是數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模型、對象模型、和業(yè)務(wù)流程模型。由于歷史原因，面向數(shù)據(jù)架構(gòu)，開發(fā)以及業(yè)務(wù)分析的建模工作總是被單獨(dú)購買，彼此之間沒有集成或共享信息。但是，企業(yè)不斷需要更集成的建模套件，即集成化企業(yè)級建模工具，來支持在共享環(huán)境下，企業(yè)整個(gè)架構(gòu)的不同方面的全面建模。
目前各主要的建模工具廠商如Sybse PowerDesigner, IBM Rational Rose, Computer Associates的ERWin等都在加強(qiáng)各自建模工具的融合與集成。PowerDesigner經(jīng)過近20年的發(fā)展，已經(jīng)在原有的數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，形成一套完整的集成化企業(yè)級建模解決方案（如圖1所示），
融合了幾種標(biāo)準(zhǔn)建模技術(shù)：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建模、使用 UML 的應(yīng)用程序建模和業(yè)務(wù)流程建模。而且支持主流應(yīng)用程序開發(fā)平臺（如 Java J2EE、Microsoft .NET、Web Services 和 PowerBuilder，Eclipse等）以及流程執(zhí)行語言（如 ebXML 和 BPEL4WS）。業(yè)務(wù)或系統(tǒng)分析人員，設(shè)計(jì)人員，數(shù)據(jù)庫管理員DBA和開發(fā)人員都可以對其裁剪，以滿足他們的特定的需要。
本文首先介紹PowerDesigner12對企業(yè)級建模支持所提供的各個(gè)模型及其之間的關(guān)系。并通過典型實(shí)例－客戶訂單處理子系統(tǒng)展示PowerDesigner12在以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)應(yīng)用分析開發(fā)這個(gè)生命周期的全面建模的支持。
2. 企業(yè)級建模 ＝ PowerDesigner
Sybase PowerDesigner是Gartner評出的2004年全球排名第一的數(shù)據(jù)庫建模工具。PowerDesigner靈活的分析和設(shè)計(jì)特性允許使用一種結(jié)構(gòu)化的方法有效地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫，并支持最新的RDBMS引擎以及數(shù)據(jù)庫中的Web services和XML等功能，而且不要求嚴(yán)格遵循一個(gè)特定的方法學(xué)。PowerDesigner提供了直觀的符號表示使數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建更加容易，同時(shí)能更加簡單地向非技術(shù)人員展示數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用的設(shè)計(jì)。目前PowerDesigner支持60多種數(shù)據(jù)庫及其不同版本，主要的數(shù)據(jù)倉庫以及數(shù)據(jù)分析工具 (OLAP)等
PowerDesigner是一個(gè)功能強(qiáng)大而使用方便的工具集，為新一代數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的建模提供了全面的支持。具體地，PowerDesigner提供：
1． 需求分析模型（Requirements Model—RQM）
2． 企業(yè)業(yè)務(wù)流程模型（Business Process Model—BPM）
3． 概念數(shù)據(jù)模型(Conceptual Data Model—CDM)
4． 物理數(shù)據(jù)模型(Physical Data Model—PDM)
5． 對象模型(Object Oriented Model－OOM)
6． 信息流動模型（Information Liquidity Model—ILM）
7． XML 模型（XML Model）
8． O/R 映射支持（如Hibernate，JDO等）
并提供了強(qiáng)大的模型間生成、鏈接和同步技術(shù)（具體地轉(zhuǎn)換關(guān)系見圖2），比如由CDM可以生成PDM，PDM可以生成OOM，OOM可以生成
應(yīng)用程序的代碼，并可以從應(yīng)用程序代碼（如C#, Java等）生成類圖（雙向工程）等。并提供了沖突分析(impact analysis)，有效地評價(jià)各個(gè)模型修改帶來的沖擊，從而得到更好的敏捷性和可預(yù)測性。這樣，用戶可以根據(jù)需求分析模型(RQM)，從面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)（OOM）開始，依次建立用例圖，時(shí)序圖及類圖，由類圖轉(zhuǎn)化為CDM以及PDM；或者從結(jié)構(gòu)化分析開始，依次產(chǎn)生流程分析模型(BPM), CDM，PDM并轉(zhuǎn)化為類圖等。為了支持企業(yè)團(tuán)隊(duì)的開發(fā)管理，PowerDesigner更進(jìn)一步，建立了所有模型的統(tǒng)一共享環(huán)境，一套元數(shù)據(jù)庫 (metadata repository)，為企業(yè)級應(yīng)用的分析、設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了一個(gè)企業(yè)建模、UML和數(shù)據(jù)建模等三種建模的集成化的工作環(huán)境。
3．PowerDesigner 應(yīng)用實(shí)例
3.1客戶訂單處理子系統(tǒng)需求定義
建立需求模型的目的是定義系統(tǒng)邊界，使系統(tǒng)開發(fā)人員能夠更清楚地了解系統(tǒng)需求，同時(shí)為計(jì)劃迭代的技術(shù)內(nèi)容提供基礎(chǔ)，為估算開發(fā)系統(tǒng)所需成本和時(shí)間提供基礎(chǔ)。 PowerDesigner提供了有效的需求建模，保證更準(zhǔn)確的項(xiàng)目結(jié)果，并通過建立設(shè)計(jì)和需求的關(guān)聯(lián)保證更好的可追蹤性。圖3給出的是客戶訂單處理子系統(tǒng)中的部分需求模型，PowerDesigner通過層次結(jié)構(gòu)顯示了該系統(tǒng)的主要功能。用戶可以通過屬性對話框（如圖3所示），進(jìn)行詳細(xì)的需求描述。同時(shí)，為了進(jìn)一步分析該子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，結(jié)構(gòu)及機(jī)制，發(fā)現(xiàn)企業(yè)中當(dāng)前存在的問題并確定改進(jìn)的可能性，可以進(jìn)行業(yè)務(wù)流程分析。圖4給出了該子系統(tǒng)的最上層的企業(yè)業(yè)務(wù)模型表示。在PowerDesigner中，不僅支持業(yè)務(wù)過程建模，而且也提供了業(yè)務(wù)流程仿真，業(yè)務(wù)流程經(jīng)過配置，可以導(dǎo)入Simul8中進(jìn)行仿真，幫助用戶對業(yè)務(wù)過程進(jìn)行量化的評價(jià)。
由于該企業(yè)原來已經(jīng)有若干Legacy子系統(tǒng)，包括CRM，ERP以及訂單管理系統(tǒng)，因此，該企業(yè)提出基于XML的Web Service的集成，同時(shí)為了有效響應(yīng)市場的變化，必須建立決策支持子系統(tǒng)，如庫存趨勢分析或客戶響應(yīng)分析等，提高企業(yè)資源的合理分配及其敏捷性。
3.2 概念數(shù)據(jù)模型 (CDM) 建模
概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型（CDM）設(shè)計(jì)是建模過程的關(guān)鍵階段，此階段把現(xiàn)實(shí)世界中需要保存的信息抽象成信息世界中的實(shí)體(Entity)和關(guān)系 (Relationship)，產(chǎn)生實(shí)體關(guān)系圖(E/R Diagram)。這一階段可以為高質(zhì)量的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。建立概念數(shù)據(jù)模型(CDM)是一項(xiàng)綜合性的工作。通常在一個(gè)清晰的、包括全部業(yè)務(wù)過程描述的應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，由具有業(yè)務(wù)領(lǐng)域知識的專家和數(shù)據(jù)模型專家共同合作，把這些原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)流程圖和概念數(shù)據(jù)模型。
PowerDesigner并不限制CDM的建模過程，用戶可以（1）從數(shù)據(jù)項(xiàng)開始，“自底向上”地從最小的數(shù)據(jù)單位開始向上構(gòu)造，當(dāng)收集到足夠的信息時(shí)進(jìn)行歸納，把數(shù)據(jù)項(xiàng)分組放入不同的實(shí)體中，然后歸納產(chǎn)生域；（2）從感興趣的對象開始，即實(shí)體開始，然后指定它們的屬性。當(dāng)收集到足夠信息時(shí)，進(jìn)行歸納產(chǎn)生域；圖4的CDM就是根據(jù)上面的系統(tǒng)需求分析中的從實(shí)體選擇出發(fā)，如在圖3的需求模型以及圖4業(yè)務(wù)過程模型中，可以抽取Customer, Order, Product等實(shí)體，逐漸完善各實(shí)體的屬性，并建立它們之間的關(guān)系。（3）也可以“自頂向下”，從域開始，使用這種方法，在收集開發(fā)數(shù)據(jù)模型前，必須有某些業(yè)務(wù)問題所需要的預(yù)備知識，以此對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
PowerDesigner支持非常復(fù)雜的概念模型建模，包括中間實(shí)體（Association Entity），標(biāo)識符（Identifier），檢驗(yàn)約束(包括數(shù)據(jù)項(xiàng)或?qū)嶓w屬性的取值范圍及有效性規(guī)則)，實(shí)體繼承，復(fù)雜關(guān)系定義，如：一對多，多對一及多對多以及反身（Reflexive）與依賴關(guān)系等（見圖5）。
這里需要特別指出，PowerDesigner引入了業(yè)務(wù)規(guī)則。定義了6種業(yè)務(wù)規(guī)則的類型：定義型(Definition)，事實(shí)型(Fact)，有效型 (Validation)，公式型(Formula)，需求型（Requirement）和限制型(Constraint)。這些規(guī)則能夠定義實(shí)體、聯(lián)系的狀態(tài)、數(shù)據(jù)一致性及業(yè)務(wù)表達(dá)式。在CDM轉(zhuǎn)換成PDM的過程中，概念級定義的業(yè)務(wù)規(guī)則直接轉(zhuǎn)換成物理級的業(yè)務(wù)規(guī)則。在PDM 中，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)則需要使用特定的RDBMS 的代碼（例如，觸發(fā)器或存儲過程）。上述功能大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析建模能力。
3.3 物理數(shù)據(jù)模型(PDM)建模
CDM反映了業(yè)務(wù)領(lǐng)域中信息之間的關(guān)系，它不依賴于物理實(shí)現(xiàn)。只有重要的業(yè)務(wù)信息才出現(xiàn)在CDM 中。PDM定義了模型的物理實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。例如，所選RDBMS的數(shù)據(jù)類型特征、索引定義、視圖定義、存儲過程定義、觸發(fā)器定義等。 PowerDesigner支持CDM和PDM之間的雙向工程。圖6是由圖5所示的CDM模型自動生成的PDM模型，CDM中的實(shí)體，實(shí)體屬性，標(biāo)識符，聯(lián)系，甚至繼承關(guān)系等都將自動轉(zhuǎn)換為PDM中的表，列，主鍵或外鍵，參照完整性等。用戶可以通過屬性對話框，修改PDM模型并反向生成并合并（Merge）原來的CDM模型。
PDM建模除了最基本的數(shù)據(jù)庫建模（如表，列，主鍵/外鍵以及關(guān)系定義）的支持，還支持觸發(fā)器(Trigger)和存儲過程或函數(shù)的建立與優(yōu)化，并建立它們與業(yè)務(wù)規(guī)則的關(guān)系。用戶可以針對選擇的RDBMS，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)。并且經(jīng)過PDM的模型校驗(yàn)后，設(shè)置生成屬性（自12.0后，為了提高用戶設(shè)置的復(fù)用性，這些設(shè)置可以保存在模型內(nèi)/外），可以生成SQL腳本，直至通過ODBC直接生成到最終的DBMS中。當(dāng)然PowerDesigner還支持由 DBMS的逆向生成PDM模型，即用戶可以選擇DBMS中現(xiàn)有的表，生成它們的PDM模型。整個(gè)過程都是可以迭代進(jìn)行，不斷完善用戶的物理數(shù)據(jù)庫模型。
在完成PDM建模以后，用戶可以根據(jù)需求，如本書中的實(shí)例中要求基于XML的Web Service的集成，因此需要生成相應(yīng)的XML模型。PowerDesigner可以根據(jù)用戶的選擇（如選擇所需的表等）生成相應(yīng)的XML模型，并提供了進(jìn)一步編輯與修改環(huán)境。圖7是本書實(shí)例對應(yīng)的XML模型及其屬性對話框。
3.4 數(shù)據(jù)倉庫(Data warehouse)建模
數(shù)據(jù)倉庫的作用在于從企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)中獲取信息并轉(zhuǎn)換到一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫，通過對新庫中的歷史信息和面向主題的信息進(jìn)行分析，為決策提供支持。以本書的客戶訂單處理子系統(tǒng)為例，企業(yè)需要作出如下典型決策，如哪些產(chǎn)品最有利可圖?哪些客戶會為我們帶來最大利益?哪些環(huán)節(jié)需要花費(fèi)很高的費(fèi)用?哪些市場活動運(yùn)行得最好，為什么?我們有可能會失去哪些客戶等等。圖8是PowerDesigner建立的本書實(shí)例
相關(guān)的一個(gè)典型數(shù)據(jù)倉庫，表示訂單立方體(Cube)包含客戶，產(chǎn)品，區(qū)域以及門店等維度(Dimension)，在ORDER刻面(Fact)定義了不同的評價(jià)(measures)來進(jìn)行訂單分析。通過這樣的數(shù)據(jù)倉庫，用戶可以查看某個(gè)區(qū)域的某個(gè)產(chǎn)品的訂單情況，也可查看每天的訂單變化趨勢等等。
PowerDesigner不但是業(yè)界知名的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具，也是數(shù)據(jù)倉庫模型設(shè)計(jì)工具。支持多種數(shù)據(jù)倉庫模型，包括星型模式（Star）和雪花模式（Snowflake）。這是同行業(yè)中最優(yōu)秀、最靈活的開發(fā)工具，可用來設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)系的或OLAP(聯(lián)機(jī)分析處理)的軟件倉庫。
PowerDesigner在數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)工具市場中占有最大份額。它能從已有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行反向工程，從運(yùn)行系統(tǒng)中將現(xiàn)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽取出來形成數(shù)據(jù)模型，使設(shè)計(jì)變得簡單。
3.5 面向?qū)ο竽Ｐ?OOM)建模
除了數(shù)據(jù)庫建模，采用標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML，對企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)從需求，分析與設(shè)計(jì)，實(shí)施等不同階段的全面建模，也是目前的主流方式。 PowerDesigner支持UML1.3的所有模型從PowerDesigner11.0開始就全面支持UML2.0。
在PowerDesigner中用戶可以采用典型的面向?qū)ο蠓治龇椒?，如用例?qū)動的軟件分析與開發(fā)，即由需求模型出發(fā)，建立用例圖，類圖及其順序圖，進(jìn)而組件與部件圖。同時(shí)，PowerDesigner是一個(gè)集成環(huán)境，各個(gè)模型之間可以快捷的模型同步與管理。特別地，本書實(shí)例是數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)應(yīng)用，因此， OOM可以有PDM來自動生成（如圖9）。
（特別需要指出，OOM和PDM地關(guān)系等價(jià)于模型級的O/R映射關(guān)系，可以很直接地支持現(xiàn)有比較流行地O/R 映射地框架，如Hibernate， JDO等，在1.8節(jié)中提到Hibernate代碼生成的支持。）用戶在此基礎(chǔ)上，對OOM修改，進(jìn)一步定義系統(tǒng)的動態(tài)行為特性，如通過順序圖，活動圖等。圖10是訂單處理子系統(tǒng)中的典型順序圖。當(dāng)然用戶在進(jìn)行OOM建模的過程中，會加深對應(yīng)用系統(tǒng)的理解，通常會對先前的PDM甚至CDM進(jìn)行優(yōu)化，可以利用PowerDesigner的雙向工程，在重新生成并合并已有模型。
3.6 信息流模型(ILM)建模
在企業(yè)應(yīng)用的分析與開發(fā)整個(gè)過程中，會有大量的模型產(chǎn)生，這些模型之間都存在相應(yīng)的關(guān)系。PowerDesigner創(chuàng)新地提出信息流模型(ILM)，并通過非常直觀的映射編輯器來表達(dá)模型之間的信息流動關(guān)系，大大方便了企業(yè)級建模的管理能力。圖11是訂單處理子系統(tǒng)的典型信息流模型以及信息流動關(guān)系的定義，這里表示的是PDM和OOM之間的一個(gè)信息映射關(guān)系。
3.7 程序生成的支持
在建模的基礎(chǔ)上，PowerDesigner可以生成應(yīng)用程序代碼（如C#, Java等），當(dāng)然也可以反向由應(yīng)用程序更新相應(yīng)的模型如類圖（雙向工程）。因此用戶可以選擇建?；虼a優(yōu)先的不同的軟件開發(fā)過程。
特別地，PowerDesigner由于其內(nèi)置的模型映射關(guān)系（包括O/R mapping即PDM和OOM之間的映射關(guān)系），可以很直接支持目前比較流行的ORM mapping框架，如Hibernate，JDO的支持。圖12是典型的Hibernate的映射文件的代碼預(yù)覽。不僅如此，PowerDesigner提供了UI界面生成的支持，如現(xiàn)在比較流行的JSF(Java Server Faces)支持，真正實(shí)現(xiàn)了以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用程序的完整的建模與開發(fā)環(huán)境。
3.8 團(tuán)隊(duì)開發(fā)的支持
企業(yè)級應(yīng)用的開發(fā)通常都是有一個(gè)龐大的團(tuán)隊(duì)來完成，而且在整個(gè)軟件開發(fā)過程中的不同階段，會產(chǎn)生龐大的分析與設(shè)計(jì)模型，必須提供一個(gè)理想的團(tuán)隊(duì)開發(fā)解決方案，允許多個(gè)建模成員在一個(gè)相同的模型上同時(shí)工作，這個(gè)和傳統(tǒng)的軟件代碼版本管理如CVS，ClearCase有相似之處，不同的是模型的管理粒度，如支持類圖甚至類及其屬性的版本管理等。PowerDesigner基于RDBMS提供了所有模型的統(tǒng)一共享環(huán)境，一套元數(shù)據(jù)庫(metadata repository)，成為企業(yè)知識庫，
圖13給出了一個(gè)典型實(shí)例，具體包括：
• 元模型管理—能在一個(gè)位置上存儲、管理和版本化PowerDesigner模型，以及其他類型的文檔，同時(shí)全面的權(quán)限管理模型，能控制用戶對模型的訪問和可視化。
• 跨模型的沖突分析—知識庫能為跨企業(yè)的沖突分析提供和維護(hù)完整的存儲和跨模型的依賴關(guān)系。
• 軟件資產(chǎn)管理—查找和重用跨越所有模型和項(xiàng)目的對象。
• 安全—基于角色的安全機(jī)制，同時(shí)伴有記錄日志的功能。
4 .總結(jié)
PowerDesigner提供了一整套可以靈活組合了數(shù)據(jù)建模、UML和業(yè)務(wù)處理建模技術(shù)的集成環(huán)境，支持產(chǎn)品生命周期的所有階段。
PowerDesigner利用基于可靠方法、真正的兩級(概念上和物理上)關(guān)系數(shù)據(jù)庫建模，設(shè)計(jì)并生成數(shù)據(jù)庫，還支持?jǐn)?shù)據(jù)倉庫建模技術(shù)。同時(shí)， PowerDesigner使用標(biāo)準(zhǔn)的UML技術(shù)完成面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)和分析。PowerDesigner不僅加速了分析、設(shè)計(jì)與開發(fā)的全過程，也向最終用戶提供了管理和訪問項(xiàng)目的信息的一個(gè)有效的結(jié)構(gòu)，真正地提供了一個(gè)“一站式”建模與設(shè)計(jì)解決方案，最大限度地增強(qiáng)IT企業(yè)的生產(chǎn)效率和迅速適應(yīng)變化的能力。
