利用Rational对.NET程序进行建模

IBM Rational建模工具
Rational Software Modeler、Rational Application Developer、Rational Systems Developer和Rational Software Architect——这些全都是Rational建模工具——构建于Eclipse集成开发环境(integrated development environment，IDE)之上。它们提供可视化的绘图工具，以帮助您了解现有应用程序，或者更容易地创建和理解新的应用程序。
扩展了Rational Modeling Extension for Microsoft .NET(简称Rational Modeling Extension)的Rational Software Modeler(或者Rational Systems Developer或者Rational Software Architect)提供由UML模型生成C#代码的功能。它还提供代码绘图工具，以帮助您了解现有的Microsoft .NET应用程序。本文将介绍如何在Rational Software Modeler(或者Rational Systems Developer或者Rational Software Architect)中处理Microsoft .NET解决方案，以及如何利用代码建模技术从现有的C#代码和.NET汇编生成各种图(Class、Sequence和Browse Diagrams)。本文没有涉及到从UML模型生成C#代码的内容。以下，Rational Modeling Extension指的是安装在Rational Software Modeler里面的Rational Modeling Extension。
Code Modeling(代码建模)是什么?
我们所称的code modeling(代码建模)简单地说就是IBM Rational建模工具中的一种技术，它可以帮助您利用UML Notation，并且在不依赖于本别地保留的UML语义(抽象语法)的情况下，图形化地描述代码级概念。用UML表示代码元素有很多好处。最重要的是，UML是开放的标准，并且是软件开发团体所知道的。通过创建可视地表示系统的内部构件的图和视图，可以很容易地了解任何复杂的系统。在3GL领域，例如，Java和C++，利用代码建模技术很容易做到这件事。
代码建模与像IBM Rational Rose或IBM Rational XDE这样的产品所提供的传统的双向工程(Round Trip Engineering，RTE)是不同的，因为它具有以下特征：
◆使用UML标记(具体语法)
◆不需要了解UML语义(抽象语法)
◆不需要了解3GL语义如何映射到UML语义
◆与传统的RTE相比较，消除了3GL-to-UML映射同步的开销
总是如实并即刻地用UML标记描述代码，将变更映射到代码，并且当通过图进行编辑时，可以马上对代码进行更新。
与传统RTE相比较，大大地简化了团队工作流
能够用于Mixed-Modeling(混合建模)，就是依靠真正的UML语义元素，以及DDL(表)描述，和其他语义范畴来描述代码元素
Rational Modeling Extension for Microsoft .NET简介
Rational Modeling Extension用来补充Microsoft Visual Studio 2005的功能，以及Visual Studio中的Class Designer特性的功能(Class Designer也是上面描述的代码建模的一种实现)。Rational Modeling Extension不是要代替Class Designer特性。所以，Rational Modeling Extension不提供完整的可视代码编辑功能，就像Rational Systems Developer、Rational Application Developer，或Rational Software Architect中的Java或C++代码建模支持。
在.NET中，这是Class Designer的工作，Rational Modeling Extension只是提供C#(基于源代码文件)和CTS类型(基于汇编中包含的二进制码)的只读的可视化表示。通过用Class Designer不支持的可视化特性来补充Class Designer，已经足够提供重要的价值了。
虽然Rational Modeling Extension允许您像Class Designer那样使用类图来可视地描述C#(Classes、Interfaces、Structs、Delegates，等)，但是它还支持您通过观察Browse和Topic图中的各种.NET元素之间的关系来审阅应用程序的结构。此外，它还能让您在序列图中描述.NET类之间的典型或者what if的交互。Class Designer不支持Topic、Browse，或序列图。
在Rational Modeling Extension中处理Microsoft Visual Studio工程
对于绝大多数.NET开发人员来说，Microsoft Visual Studio是编写和调试C#代码的首选IDE。Rational Software Modeler、Rational Systems Developer，和Rational Software Architect代表用UML2设计应用程序的市场导向的解决方案。RationalModeling Extension的设计预计到了这一点，并且提供了用户可以在Rational Software Modeler(或者Rational Systems Developer或者Rational Software Architect)中处理Visual Studio工程的方法。利用Rational Modeling Extension，用户可以用UML可视地设计他们的.NET应用程序，然后使用转换来生成Visual Studio工程中的代码，并且由此，利用Visual Studio(包括Class Designer特性)和Rational Modeling Extension中的代码可视化功能继续进行代码开发和调试。
从技术上说，Rational Modeling Extension使用Visual Studio可扩展API，从关于其内容(像工程所引用的C#文件和汇编)的Visual Studio C#工程中获得信息。Visual Studio可扩展API只能从打开的解决方案中查询并返回信息。由于这一限制，只要Rational Modeling Extension在使用中，包含了将要在Rational Modeling Extension中进行建模的C#工程的解决方案就应该在Visual Studio中是打开的。
将Visual Studio工程导入到Rational Modeling Extension中
要处理Visual Studio C#工程，您首先要将工程导入到Rational Modeling Extension中。这可以通过使用.NET Solution Import向导很容易地做到，该向导可以从File > Import > Others > .NET Solution打开(如图1所示)。

图1：.NET Solution Import向导

Import向导的第一页上应该填写解决方案文件的路径(如图2所示)。向导将解析该解决方案文件，从而找到包含该解决方案的C#工程，而拥有相同名称的相应Eclipse工程将在Eclipse工作区中创建(如图3所示)。导入器还将创建Eclipse到该工程所使用的C#文件和.NET汇编的链接。这些链接用于获取关于C#工程内容的信息。这些链接存储在相应Eclipse工程的.project文件中。

图2：.NET Solution Import向导

图3：.NET Solution Import向导

在您成功地将Visual Studio .NET解决方案导入到Eclipse中之后，Rational Modeling Extension将切换到.NET透视图。您可以利用Project Explorer来查看工程内容。注意，工程内容只能通过Project Explorer视图(与透视图无关)来查看，不能通过其他视图来查看。
一个导入的工程实例显示如下。图4展示了Visual Studio中的Solution Explorer视图，图5展示了Rational Modeling Extension Project Explorer视图中的导入工程的相应视图。

图4：MS Visual Studio Solution Explorer视图

图5：Rational Modeling Extension Project Explorer视图

您可以扩展.NET Assemblies或C#文件，以查看其中定义的类型，并且您可以在图中将这些类型可视化(独立的图，和属于实际的UML模型中的图)。您还可以通过扩展封装它们的相应类型来可视地查看C#(利用语句、C#属性，操作，等等)。

可视化：Rational Modeling Extension提供的可用性特性
Visualize菜单
Visualize菜单，如图6所示，允许您将所选的元素添加到新的序列图、Topic图，或类图中。您还可以利用Explore in Browse Diagram命令来探究所选的元素。当然，可用的选项依赖于所做的选择。例如，如图6所示，如果所选的元素是CTS Enumeration，那么序列图选项是不可用的。

图6：Visualize上下文菜单

Visualize命令可视化.NET元素所需的时间总量依赖于以下因素：
◆C#工程的大小
◆所选的元素数量
◆查询深度
在一些情况下，由于这些因素，可能需要若干秒来完成Visualize命令。
Browse和Topic图
如前面所提到的，Visualize菜单允许您在Browse图中探究.NET元素。图7例举了一个Browse图，它是提供了探究现有元素及其关系的快速方法的临时、不可编辑的图。Browse Diagrams是为了了解代码结构和其相关性特性而走查代码的好方法。

图7：进行可视化的Browse图

Browse图允许您选择想要查看的关系，当您点击Apply时，利用新的查询将生成新的browse图。您还可以利用工具栏上的导航按钮导航Browse图。由于Browse图是临时的，所以不能保存。然而，您可以通过访问图上的File > Save As弹出菜单，将browse图的快照保存为常规的UML图(.dnx)或Image文件。
Topic图可以用于快速地创建.NET元素之间关系的动态视图。图8展示了Topic向导提供的预定义查询，以便您可以查看这些关系。

图8：Topic图预置

Topic图——像Browse图一样——是查询驱动的，并且不能编辑，但您可以定制查询(这将导致图的刷新)。您还可以只刷新该图，从而使代码变更反映在图上。
Sequence diagrams(序列图)
序列图展示了对于具体交互的.NET元素实例之间的消息流的顺序。Visualize菜单也允许您创建序列图(图9)和创建新的交互。

图9：序列图

如您所看到的，您可以在序列图中的生命线之间创建各种类型的消息，并选择现有的操作作为消息的标记。局限性是您不能创建新的消息类型，而只可以选择现有的消息。

Show Related Elements
Show Related Elements是一个非常有用的特性，它可以帮助您查询图上的相关元素。在Rational Modeling Extension中，通过右键单击类图上的任意.NET元素可以进行Show Related Elements动作。Show Related Elements选项出现在Filters子菜单中。
Rational Modeling Extension还提供增强的Show Related Elements对话框，如图10所示。对话框提供了您可以用来快速查看相关元素的预定义的定制查询。默认Details是折叠的，对话框中只有左边窗格是可见的。单击Details按钮，您可以查看实际的关系，以及与所选查询相关的其他设置。对查询所做的任何变更都可以存储起来为将来使用。

图10：.NET元素的Show Related Elements对话框

您可以选择Incoming、Outgoing，或Both方向。例如，如果您想要看到所选元素的超类层次，那么选择Outgoing。为了查看子类层次，选择Incoming。
还值得注意的是.NET Show Related Elements Filters Preferences页，如图11所示。

图11：.NET Show Related Elements Filters的Preference页

当执行Show Related Elements动作时，参数可以让您选择滤出.NET Assembly类型。注意该设置将影响查询相关元素的所有操作(例如，Browse图和Topic图上的查询)。
Visualize existing > .NET type 菜单
Visualize existing > .NET type 菜单，如图12所示，位于图的弹出菜单上。它允许您可视化图上任何现有的.NET类型。

图12：Visualize existing > .NET type 菜单

当您选择该菜单时，将启动Visualize .NET type对话框，它允许您选择想在图上可视化表示的.NET类型。该菜单可以让您免于首先在Project Explorer中找到.NET类型，然后将其拖到图中，或者访问Visualize > Add to current Class Diagram命令。Visualize .NET type对话框只允许您选择工作区中的类型。
从Rational Modeling Extension中导航到C#代码
通过双击Project Explorer中的元素，或者双击从类图中可视化来的C#元素(注意这在Browse图中是不可行的，在Browse图中，双击操作有通过一系列图导航的特殊含义)，您可以很容易地导航到Visual Studio中的C#文件中恰当行。当您双击Rational Modeling Extension中的C#元素时，控制将切换到Visual Studio，并且光标将置于C#文件中的恰当行上。
将C#代码更新导入Rational Modeling Extension
如本文前面所叙述的，Rational Modeling Extension目前的版本不支持C#代码的可视化编辑，但用户可以在Rational Modeling Extension中刷新导入的工程和图，来快速地反映Visual Studio中所做出的任意代码变更。要这样做，您需要按照以下这些简单的步骤进行。
首先，在Visual Studio中对C#文件做出您的修改。
在Visual Studio中保存工程。
接下来，切换到Rational Modeling Extension。
右键单击需要更新的Visual Studio工程的根文件夹，并单击Refresh。
当您单击Refresh时，就从Visual Studio中得到了更新了的工程内容，并且Project Explorer和各种图中相应的元素也更新了。
结束语
Rational Modeling Extension提供了大量关于MS .NET可视化建模的特性。如前面所提到的，除了本文中所介绍的C#和CTS绘图及可视的探究能力，还有以下能力，它们是其他文章的主题：
◆从UML转换到C#
◆从C#转换到UML
◆使用UML模型、转换，及代码建模的组合来实现对架构管理的Mixed Modeling(混合建模)方法
◆使用UML到C#和C#到UML转换的组合，以及IBM Rational model fusing技术来实现架构管理的Architecture Reconciliation方法
Rational Modeling Extension为.NET开发带来了全新的体验，它极大地支持利用UML建模技术来设计应用程序。除了利用一些命令，例如Show Related Elements，还有利用类图、序列图，Topic和Browse图，您可以很容易地了解现有应用程序的结构和设计。