Eclipse Modeling Framework, 2nd Edition. (EMF)学习笔记（一）——EMF介绍

EMF介绍

• 为了理解EMF究竟是什么，你只需要知道一件事：“模型”（model）是什么？“模型”的目的是什么？
• EMF不要求全新的方法论亦或是任何复杂的建模工具。只需要从Eclipse的Java开发工具着手开始。
• EMF将建模概念直接与其实现相关联，所以上手比较容易。

统一Java、XML和UML

　　举个编程实例，假设老板让你编写一个程序来管理供应商的采购清单。采购清单包含付款对象（bill to）和送货对象（ship to）的地址，以及货物的集合。其中，货物信息包含名称、数量、价格。

    //采购清单    public intrerface PurchaseOrder    {        //送货对象        String getShipTo();        void setShipTo(String value);        //付款对象        String getBillTo();        void SetBillTo(String value);        //货物的集合        List getItems();    }

    //货物信息    public intrerface Item    {        //货物名称        String getProductName();        void setProductName(String value);        //货物数量        int getQuantity();        void setQuantity(int value);        //货物价格        float getPrice();        void setPrice(float value);     }

　　从上面的接口着手，你将需要开始编写应用程序的UI以及之后一系列工作。

　　然而，这时候你的老板问你：“你不先建立模型吗？”尽管你觉得有点多此一举，但还是按吩咐建立了UML模型。

　接下来需要保存这些“模型”，然后你决定使用XML文件来解决，于是写下了XML Schema来定义你XML文件的结构：

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>    <xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"                xmlns:po="http://www.example.com/SimplePO"                targetNamespace="http://www.example.com/SimplePO">        <xsd:complexType name="PurchaseOrder">            <xsd:sequence>                <xsd:element name="shipTo" type="xsd:string"/>                <xsd:element name="billTo" type="xsd:string"/>                <xsd:element name="items" type="po:Item"                             minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>            </xsd:sequence>        </xsd:complexType>        <xsd:complexType name-"Item">            <xsd:sequence>                <xsd:element name="productName" type="xsd:string"/>                <xsd:element name="quantity" type="xsd:int"/>                <xsd:element name="price" type="xsd:float"/>            </xsd:sequence>        </xsd:complexType>    </xsd:schema>

　　在进行下一步工作前，你意识到，针对同一事物：程序的“数据模型”，你已经拥有三种不同的表示。于是你在思考：能不能只编写三者中的一种模型，其他两种从这一种模型中生成？更进一步，在这种模型中是否有足够的信息来生成接口的Java实现。
　　于是，EMF就出现了。EMF是一个框架和代码生成工具，借助EMF这个桥梁，你可以用任意一种表示来定义一个模型，然后从中生成其他表示以及相应的实现类。下图展示了EMF是如何统一Java、XML、UML的。

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建模vs编程

　　有个经常问到的问题：“我是该建模呢还是该编程？”，它的答案是：“都可以，建模亦或编程，这并不是问题。”在EMF看来。建模和编程可以被认为是等价的。
　　对于初学者，相比于代码，建模更容易使他们描述出应用程序的功能。如果你是个经验丰富的程序员，如果对高阶建模的想法没有很大的信心，可将EMF看作建模的文雅介绍以及蕴含的优势。你不必接触一种全新的方法论，但你也能享受的建模的一些好处。
　　如果你已经了解了建模的知识，甚至是MDA的重点，你应该讲EMF看作在那个方向的一种技术。问题是高阶建模语言还需要去学习，此外，因为我们将需要处理（例如调试）生成的Java代码，所以还需要理解它们之间的映射。优秀的传统Java编程是做这件事最简单和最直接的方式。
　　我们认为，EMF将建模与编程完美地相结合，以最大限度地发挥两者的效果。
　　在EMF看来，用户和其他开发者不必去了解高阶建模语言和生成的Java代码之间的映射，这些映射让Java程序员来理解是自然而又简单的。同时，应用程序之间的细粒度数据集成；代码生成产生的生产力增益，这些是建模的优势。

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定义模型

Ecore（元）模型

　　用于表示EMF中模型的模型称为Ecore。Ecore本身就是EMF模型，因此是它自己的元模型。也可以说Ecore是个元元模型。
　　元模型是模型的模型，如果该模型本身是一个元模型，那么这个元模型实际上就是元元模型。
　　元模型的概念也能递归到元元元模型（meta-meta-metamodel）等等，但是我们目前用不到。
　　下图给出了一个简化的Ecore元模型，说它是简化的，是因为它只是Ecore元模型的子集，而且为了方便，将某些公共类省略，如ENamedElement类（定义了类中属性的名字）。

　　上图中有EClass 、EAttribute 、EReference 、EDataType 四个类，这四个类都是元模型（位于MOF的M2层）。它们的模型又都是EClass，所以位于MOF的M3层的只有EClass ，所以EClass 也是元元模型，可参考下图：

　　需要四种Ecore类来表示我们的模型：
　　1. EClass 用于表示模型中的类，它有一个name，0个或多个attributes，0个或多个references。
　　2. EAttribute 用于表示模型中的attribute，它有一个name和一个type。
　　3. EReference 用于表示两个类之间的关联，它有一个name，一个布尔值表示它是否是containment，还有一个引用类型（其它类）。
　　4. EDataType 用于表示attribute的类型，它可以是基本类型，例如int 、 float 或对象类型 java.util.Date等。

　　从图中可以注意到Ecore类的名称和UML中的非常相似，这并不奇怪，因为UML是统一建模语言。事实上，你也许会疑惑为什么EMF模型不是UML呢？EMF为什么还需要自己专门的Ecore模型？原因就是，Ecore是UML的简化子集。
　　现在我们可以使用定义在Ecore中的类的实例，来描述应用程序模型中的类结构。

创建和编辑模型

　　你可以从你开始的任何输入形式中建立模型。如果从Java接口开始，EMF将分析并建立Ecore模型。如果从XML Schema开始，模型也将从中建立。如果从UML开始，将有三种可能性：
　　1. 直接Ecore编辑。EMF有一个简单的基于树的样本编辑器。
　　2. 从UML导入。EMF Project和EMF Model 向导（wizard）提供一个可扩展的框架，其中有模型导入器，支持不同的模型格式。
　　3. 从UML导出。类似于第二种选择，但是转换支持是由UML工具专门提供的。
　　也许你会想，第一种选择是最好的，因为在开发过程中不需要导入和导出的步骤，也不必担心Ecore模型与工具本身的模型不同步。
　　第二种和第三种选择的优点是，相比于EMF建模，你可以使用UML工具做得更多。

XMI序列化

　　现在你也许会想Ecore模型的序列化形式是什么。上文中，这个“概念上的”模型已经被三种物理空间（Java代码、XML Schema、UML图）所表示。事实上，我们有另一种（即第四种）保存形式来作为权威性表示： XML Metadata Interchange (XMI)。
　　为什么不适用前三种形式中的一种呢？首先，Java代码、XML Schema、UML图都具有Ecore模型不需要的额外信息，然后，它们三个中没有一个可以满足所有EMF使用的场合。采购清单模型的Ecore XMI文件如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><ecore:EPackage xmi:version="2.0" xmlns:xmi="http://www.omg.org/XMI"　　　　　　　　　xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"　　　　　　　　　xmlns:ecore="http://www.eclipse.org/emf/2002/Ecore" name="po"　　　　　　　　　nsURI="http://www.example.com/SimplePO" nsPrefix="po">　　<eClassifiers xsi:type="ecore:EClass" name="PurchaseOrder">　　　　<eStructuralFeatures xsi:type="ecore:EAttribute" name="shipTo"　　　　　　　　　　　　　　　　eType="ecore:EDataType　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.eclipse.org/emf/2002/Ecore#//EString"/>　　　　<eStructuralFeatures xsi:type="ecore:EAttribute" name="billTo"　　　　　　　　　　　　　　　　eType="ecore:EDataType　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.eclipse.org/emf/2002/Ecore#//EString"/>　　　　<eStructuralFeatures xsi:type="ecore:EReference" name="items"　　　　　　　　　　　　　　　　upperBound="-1" eType="#//Item" containment="true"/>　　</eClassifiers>　　<eClassifiers xsi:type="ecore:EClass" name="Item">　　　　<eStructuralFeatures xsi:type="ecore:EAttribute"　　　　　　　　　　　　　　　　name="productName" eType="ecore:EDataType 　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.eclipse.org/emf/2002/Ecore#//EString"/>　　　　<eStructuralFeatures xsi:type="ecore:EAttribute" name="quantity"　　　　　　　　　　　　　　　　eType="ecore:EDataType　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.eclipse.org/emf/2002/Ecore#//EInt"/>　　　　<eStructuralFeatures xsi:type="ecore:EAttribute" name="price"　　　　　　　　　　　　　　　　eType="ecore:EDataType　　　　　　　　　　　　　　　　http://www.eclipse.org/emf/2002/Ecore#//EFloat"/>　　</eClassifiers></ecore:EPackage>

要导出EMF模型时，实际上就是导出EMF的XMI。

Java注释

　　EMF可以根据包含标准get()方法的接口，来生成模型属性和引用。但是，EMF不会盲目地将每一个接口和方法都看作模型中的一部分。只有按照EMF特定的规范才可以生成（EMF使用JavaBeans简单属性访问器命名模式的子集，具体规范可参考http://java.sun.com/products/javabeans/docs/spec.html）。
　　根据此规范，需要用@model标明需要用EMF生成模型的接口。例如前面给的PurchaseOrder接口就需要用下面的格式来生成UML：

    /**     * @model     */    public interface PurchaseOrder    {         /**         * @model         */        　　String getShipTo();        　　         /**         * @model         */        　　String getBillTo();        　　         /**         * @model type="Item" containment="true"         */        　　List getItems();    }

　　@model标签是来将PurchaseOrder 标识为一个需要被建模的类。
　　shipTo和billTo的类型是String，所以在@model标签之后没有额外的模型信息。
　　getItems()返回的是一个对象类型为Item的List，所以需要在@model标签之后加上type=”Item”。此外，因为getItems()是货物的容器并会在其中将货物作为孩子序列化，所以需要标识出containment=”true”。
　　从Java 5.0 开始，泛型可以被用来指定List中对象的类型，从EMF 2.3开始，也可以支持泛型。
　　我们注意得到在接口PurchaseOrder中没有定义 setShipTo()和setBillTo()方法，因为在EMF看来，只要get()方法的上面有注释，如果没有相应的set()方法，EMF就会自动生成set()方法并整合到接口中。

Ecore“蓝图”

　　我们回顾一下前面的知识。
　　- Ecore和XMI序列化，是EMF的核心。
　　- Ecore模型的创建，有至少三种方式：UML模型、XML Schema、注释后的Java接口。
　　- Ecore模型可以生成 Java 接口的实现代码以及模型的其他形式。
　　使用XML Schema来定义模型有个重要的优点：根据schema，可以序列化模型的实例来符合模型。除了简单地定义模型，XML Schema也能指定模型实例的持久形式。
　　这里有个问题：“是否有其他持久形式？”答案是肯定的。例如RDB Schema。“蓝图”如下：

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生成代码

　　EMF最大的优点就是自动生成代码的效率很高。现在，在前面的基础上，你只需要使用EMF Project 向导（自动加载了生成器）来创建项目，然后在菜单上选择Generate Model Code。

生成的模型类

　　EMF生成的代码是什么样的呢？
　　首先，Ecore类（比如一个EClass）对应Java中的接口以及其实现类。举例子来说，PurchaseOrder的EClass对应的Java接口：

    public interface PurchaseOrder ...

　　这个接口对应的实现类：

    public class PurchaseOrderImpl extends ... implements PurchaseOrder {

　　这种接口-实现两者分离（interface–implementation）是EMF青睐的设计选择。因为这是任何一个类模型API（model-like API）最好的模式。例如，文档对象模式（DOM）是这样的，Eclipse的许多API也是如此。它也是支持Java中多重继承的必要模式。
　　其次，每个生成的接口都直接或间接扩展了基接口EObject：

    public interface PurchaseOrder extends EObject {

　　EMF中的EObject等价于java.lang.Object，它是所有建模对象的基础。扩展的EObject引入了以下三种主要行为：
　　1. eClass()返回对象的元对象（一个EClass）。
　　2. eContainer()和eResource() 返回的是对象里面包含的对象和资源。
　　3. eGet()、eSet()、eIsSet()，和eUnset()提供一个API，用来反射式访问对象。
　　然后，EObject还是另一个接口Notifier的扩展：

    public interface EObject extends Notifier {

　　Notifier接口向建模对象中引入一个重要的特性：模型变更通知（notification），正如在观察者模式（Observer design pattern）中。和对象持久性一样，通知也是EMF对象的一个重要特征。
　　最后，根据类型及用户设定的属性生成方法以及方法中的实例变量。例如：

    public String getShipTo()    {        return shipTo;    }

　　EMF会自动生成对应的set()方法并设置相同的变量，但是set()方法也会发送一个通知给任何可能对状态变更感兴趣的观察者，如下：

    public void setShipTo(String newShipTo)    {    　　String oldShipTo = shipTo;    　　shipTo = newShipTo;    　　if (eNotificationRequired())    　　　　eNotify(new ENotificationImpl(this,    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Notification.SET,    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　POPackage.PURCHASE_ORDER__SHIP_TO,    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　oldShipTo, shipTo));    }

　　可以看到，为了使方法更高效，当没有观察者时，为了避免调用eNotify()花费的高昂代价，EMF会添加一个eNotificationRequired()守卫条件。