Building Semantic Web Applications--搭建语义网应用程序

 

wiki地址：http://protegewiki.stanford.edu/wiki/BuildingSemanticWebApplications 

Main article: ProtegeOWL_API_Programmers_Guide

Building Semantic Web Applications--搭建语义网应用程序

可以使用Protege-OWL API 构建独立的应用程序。这些应用程序可以从语义网（Semantic Web）上下载本体，对这些本体进行查询或者编辑，对实例和类进行归纳划分，并且将结果本体写入文件中。语义网应用的一些方法和架构由Holger Knublanch在他的论文中提出。下面的图是从论文中截取的，主要描述了一个应用的典型架构。

 

 

 

上图的架构，将整个应用系统划分为两个部分：语义网层，逻辑层

语义网层：存储大量可用的领域本体，其他用户可以使用web Service获取网络上的本体。

逻辑层：将使用的本体封装成应用中对应的具体java类（针对应用构建模型），底层拥有各种推理机可以进行推理。这里可以这么理解，将语义网理解成一个巨大的数据库，而图中Customer.java和Activity.java可以理解成我们平时的应用中的Model。

其实这里还隐藏了一个与用户的交互层，即View。使用Jsp编写，通过web service或者servlet等方式调用逻辑层提供的服务。

Wiki中给出了下面的例子：

1. 有一个Purchase本体，每个purchase包含了customer和product（这两个概念定义在别的本体中）。

2. 我们需要处理某个customer，则直接调用本体的代码如下。

 

OWLNamedClass customerClass = owlModel.getOWLNamedClass("Customer");
OWLDatatypeProperty firstNameProperty = owlModel.getOWLDatatypeProperty("firstName");
OWLIndividual myCustomer = owlModel.getOWLIndividual("Customer42");
String firstName = (String) myCustomer.getPropertyValue(firstNameProperty);

 这种调用方式容易造成混乱，直接通过字符串处理本体是非常不合理的。

如果我们需要统计用户的个数，则代码如下

 

private static float getPurchasesSum(RDFIndividual customer) {
    OWLModel owlModel = customer.getOWLModel();
    float sum = 0;
    RDFProperty purchasesProperty = owlModel.getRDFProperty("purchases");
    RDFProperty productProperty = owlModel.getRDFProperty("product");
    RDFProperty priceProperty = owlModel.getRDFProperty("price");
    Iterator purchases = customer.listPropertyValues(purchasesProperty);
    while(purchases.hasNext()) {
        RDFIndividual purchase = (RDFIndividual) purchases.next();
        RDFIndividual product = (RDFIndividual) purchase.getPropertyValue(productProperty);
        Float price = (Float) product.getPropertyValue(priceProperty);
        sum += price.floatValue();
    }
    return sum;
}

 3. 封装为应用的model

编写一个接口，完成Customer需要的功能，向外部应用提供这样的接口可以提高程序的安全性，也符合面向对象的原则。

 

public interface Customer {
    String getFirstName();
        
    void setFirstName(String value);
    ...
    float getPurchasesSum();
}

 编写一个默认用户类，实现这些方法。每个用户是本体中的一个实例，所以该类可以从api提供的本体实例类继承。

 

package com.demo.model.impl;
    public class DefaultCustomer extends DefaultOWLIndividual implements Customer {
    
    public DefaultCustomer(KnowledgeBase kb, FrameID id) {
        super(kb, id);
    }        
    public String getFirstName() {
        RDFProperty property = getOWLModel().getRDFProperty("firstName");
        return (String) getPropertyValue(property);
    }        
    public void setFirstName(String value) {
        RDFProperty property = getOWLModel().getRDFProperty("firstName");
        setPropertyValue(property, value);
    }

}

 另外，编写一个工厂类MyFactory用于实现向本体中添加新的数据。

 

package edu.stanford.smi.protegex.owlx.examples.javaDemo.model;

import edu.stanford.smi.protegex.owl.model.OWLModel;
import edu.stanford.smi.protegex.owl.model.RDFSNamedClass;

/**
 * Generated by Protégé-OWL (http://protege.stanford.edu/plugins/owl).
 *
 * @version generated on Mon Feb 21 10:53:08 EST 2005
 */
public class MyFactory {

    private OWLModel owlModel;

    public MyFactory(OWLModel owlModel) {
        this.owlModel = owlModel;
    }

    public RDFSNamedClass getCustomerClass() {
        final String uri = "http://www.owl-ontologies.com/javaDemo.owl#Customer";
        final String name = owlModel.getResourceNameForURI(uri);
        return owlModel.getRDFSNamedClass(name);
    }

    public Customer createCustomer(String name) {
        final RDFSNamedClass cls = getCustomerClass();
        return (Customer) cls.createInstance(name).as(Customer.class);
    }

    public RDFSNamedClass getPurchaseClass() {
        final String uri = "http://www.owl-ontologies.com/javaDemo.owl#Purchase";
        final String name = owlModel.getResourceNameForURI(uri);
        return owlModel.getRDFSNamedClass(name);
    }

    public Purchase createPurchase(String name) {
        final RDFSNamedClass cls = getPurchaseClass();
        return (Purchase) cls.createInstance(name).as(Purchase.class);
    }

    public RDFSNamedClass getProductClass() {
        final String uri = "http://www.owl-ontologies.com/javaDemo.owl#Product";
        final String name = owlModel.getResourceNameForURI(uri);
        return owlModel.getRDFSNamedClass(name);
    }

    public Product createProduct(String name) {
        final RDFSNamedClass cls = getProductClass();
        return (Product) cls.createInstance(name).as(Product.class);
    }
}

 4. 改进后

可以直接使用提供的接口对本体中的用户进行操作，整个代码结构非常清晰简洁。

 

private static Purchase createPurchase(Customer customer, Product product, String date) {
    OWLModel owlModel = customer.getOWLModel();
    Purchase purchase = new MyFactory(owlModel).createPurchase(null);
    purchase.setCustomer(customer);
    purchase.setProduct(product);
    RDFSDatatype xsdDate = owlModel.getRDFSDatatypeByName("xsd:date");
    purchase.setDate(owlModel.createRDFSLiteral(date, xsdDate);
    return purchase;
}

 

这是一个简单应用的基本框架。最近也正好在做本体相关的工作，但是应用中出现的类和实例非常之多，主要涉及的也是推理的工作，真正直接对本体各个数据进行直接改动的工作还是比较少。但是这个思维方式还是非常值得借鉴的，觉得很经典，其实也很像MVC。在后续的工作中或许也会涉及到这样的应用，这里先初步学习记录。