MetaModelEngine：约束和验证

　　在前一篇MetaModelEnginebolg中介绍了界面表示，本篇继续介绍一下约束和验证相关内容。

什么是约束

　　验证在我们开发中经常遇到，例如在强类型语言中，当我们敲错一个关键字，或者语法写错，当编译时就会报出错误。约束也很常见，例如主流的程序设计规范都建议使用断言（seertion），这样在调试时它就会对调用方法的合法参数值施加显示约束（如不允许传入空字符串等）。编程语言这样，对于建模语言呢？

　　建模中的情况其实也是类似的，它也有必须遵守的语法，例如表示门的类，其宽度和高度必须是浮点类型；我们还可以使用表达式或者脚本来支持用户自定义的约束。用语言来表述的模型约束的例子有很多，例如可以是：

• 消防员的身高属性必须大于1.8米
• 房屋必须至少有一个门
• 类定义不直接或间接地通过基类属性引用它自己

　　约束一般被认为是不变式，也就是说在模型的整个生命期中它的值都是真，或者在设计时（如代码生成、保存）或运行时（如计入借方银行账户）作为一些操作的先决条件或后续条件。在模型中常见的一种约束就是重数：

MetaEdit+中的约束（Constraints）

　　除了上面说的重数外，为了额外增加一些规则，MetaEdit+支持几种预定义规则，它允许我们在relationship、role、port和object之间组合起来定义一些约束，定义界面如下：

约束可以在以下几种情况中使用：

1. 连接约束：例如，一个对象在某个特定角色中最多只能出现的次数
2. 对象次数：例如，一个对象类型在一个图形中最能有特定数量的实例
3. 端口约束：例如，在一个绑定中，一个特定类型的所有端口必须有同样的特定属性
4. 属性唯一：例如，图中一个特定类型的所有对象的特定属性必须有一个唯一值

• 连接约束（Connectivity constraints）

　　一个连接约束是定义在Object之上的，它限制每个实例可以有之多N次于指定的role或relationship关联。例如下面限制Start对象职能有一个From角色。当我在Start和b对象之间建立关系时，由于Start和t有关联已经存在一个From角色，所以弹出连接约束错误框架
  

• 对象次数（Occurrence constraints）

次数限制限制对象实例在一个图形中出现的次数。一个典型的示例是在状态图中的start状态，当我拖放第二个start状态时弹出对象次数限制错误

   

• 端口约束（Port constraints）

端口约束限制绑定端口属性值约束，例如signal必须从“out”端口流向“in”。

• 属性唯一（Uniqueness constraints）

唯一性约束可以定义一个对象在一个图中所有对象类型的某个属性不重复，例如Alarm的名称name在一个图中不重复，当我加入另一个Alarm对象，并也取名为a时弹出属性不唯一错误

  

验证类别

　　验证类别指的是在验证环节，一般可以有以下几种，这些具体细则还需要在设计时仔细考虑：

1. 装载模型
2. 打开
3. 保存
4. 各种菜单操作
5. 自定义类别
   

   [RuleOn(typeof(Generalization), FireTime=TimeToFire.TopLevelCommit)]internal sealed class CyclicInheritanceAddRule: AddRule

选择硬约束还是软约束

　　对于可视化设计器而言，约束可以分为以下两类：

1. 硬约束：在任何时期都不能违反的强制约束，如一个形状元素的宽度必须为有效地数字，这个宽度设置在输入数字时就要进行及时的验证
2. 软约束：用户在有些时期可以违反，而在另一种情况下又不能违反的约束，例如，模型中所有的元素都要有唯一的名字在更改名称时不检查，而在保存时再验证；还有比如建立多个属性时，最后才检验属性名称是否重复的约束

　　采用硬约束可以保证用户不会犯错误，所以在任何情况下把约束表达成硬约束。但是实际建模场景中，硬约束会带来两个实际应用中的问题：

1. 大多数约束的计算量都不小，所以实时的大量计算验证可能会带来性能问题
2. 用户并不需要在任何时候都一直需要正确的模型。有时我知道模型是错误的，但我有其他急的事情要处理，我这时候就希望能保存错误的模型，只是不提交运行而已。

　　单独使用硬约束不会带来最佳的用户体验，因为硬约束只是不让用户进行任何违反规则的操作，而不是引导用户进行正确的操作。对重数的一种处理方式就是：将重数的最大值作为硬约束，而把最小值作为软约束

　　提示：当使用DSL工具在概念层建模时，经验证明，一个有用的做法是使用字符串作为基本属性类型，然后用一组软约束检验属性的值符合更为严格的类型集

本篇参考

• 书籍 Visual Studio DSL工具特定领域开发指南
• MetaEdit+ Workbench

 

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