xUML - executable UML

1. xUML - executable UML Vortrag im Rahmen des Seminars zum Thema Modellgetriebene Softwareentwicklung René Heilmann

2. Inhalt • Motivation • Was ist xUML? • Ablauf der Modellierung • Zusammenfassung • Ausblick René Heilmann

3. Motivation • Experteneinsatz in ihren Fachgebieten unterstützen • Domainexperten • Softwareentwicklungsexperten • Funktionale Verhalten der Software auf Basis des Modells verifizierbar • Agile Softwareentwicklung auf neuer Abstraktionsebene • Abtrennung der Anforderungen durch die Plattform von der Anwendung • Austauschbarkeit der Hardware- und Softwareplattform erreichen René Heilmann

4. Was ist xUML? • auch x(t)UML, für executable and translatable UML • Integration von Modell und Programmiersprache • für gleiche Semantik stehen grafische und textbasierte Notation zur Verfügung • UML-Profil • eingegrenzte UML Modellmenge + präzisere Elementbeschreibung, entfernte Doppelbelegung • „Stützpfeiler“ der MDA • Nutzermodelle gemäß xUML entsprechen PIMs • Abgrenzung von der MDA • PSM als entbehrliche grafische Zwischenstufe zum Code angesehen René Heilmann

5. Ablauf der Modellierung • externe Sicht auf Systemverhalten • Domainspezifikation • USE-CASEs  Erkennen der Anforderungen • interne Sicht • Klassen • Constraints • Lebenszyklus • Kommunikation / Synchronisation der Objekte • Domänenverifikation • Modellkompilierung / -verbund René Heilmann

6. Annahme Anforderung Domäne1 Bridge Domäne2 Anforderung Annahme Ablauf: Domains und USE-CASEs • Domain (realer, abstrakter, hypothetischer Problemraum): • voneinander eindeutig abgrenzbaren Teile des System • Darstellung: grafisch - Domain Chart + textbasierte Beschreibung • Verknüpfung über „Join Points“, Umsetzung über Bridges • USE-CASE: • dienen Modellgründung und Testfallermittlung, keine Ausführbarkeit • Aktivitätsdiagramme zur Verdeutlichung der Abfolge René Heilmann

7. Ablauf: Klassen I • Modellierung mithilfe von Klassendiagrammen • Attribute: • core type, domain type (nutzerdefiniert, sind zu bevorzugen) • Operationen / Methoden • definiert über klasseneigene Zustandsmaschine • Signale • ist nicht mit Operation gleichzusetzen, sondern Auslöser • Parametrisierung möglich • Assoziationen • Generalisierung, Spezialisierung, ... analog UML • Klassenmodellierung erzwingt keine objektorientierte Umsetzung René Heilmann

8. Ablauf: Klassen II • Action Language: bildet Umgang mit (konkreten) Instanzen ab • Erstellen, Löschen, Zugriff auf Attribute, Iterationen, Auswahl, Datenmanipulation, Berechnungen (allgemein) • abstrahiert Details der Softwareplattform (Datenstrukturen) • Basis bildet „Precise Action Semantics for UML“, mit eigens für xUML definierten Syntax • Constraints: Regeln zur Festlegung gültiger Werte • Umsetzung mittels OCL (Object Constraint Language) • ausführbar, definiert berechenbare Werte, unterstützt Laufzeittests René Heilmann

9. Ablauf: Lebenszyklus I • Abbildung von Ereignis – Zustandsrelation der Instanzen einer Klasse mittels Zustandsmaschine • Abbildungsmittel: Zustandsdiagramm • Elemente: • Zustände, Ereignisse • Transition (Regel zur Festlegung welcher neue Zustand durch welches Ereignis eintritt) • Prozeduren (notwendige, zu vollendende Aktivität / Operation bei Erlangung eines neuen Zustandes  Action Language) • initiale, finale Pseudozustände • ergänzend: Zustandsübergangstabelle • Matrix aus Ereignisse X Zustände  finden verborgener Übergänge, Kombinierbarkeit René Heilmann

10. Ablauf: Lebenszyklus II • Kommunikation / Synchronisation von Objekten • Abbildungsmittel Interaktionsdiagramme: • Kollaborationsdiagramme - Kommunikation zwischen Klassen • Sequenzdiagramme – zeitl. Verlauf eines Szenarios, bei bekannten Zuständen und Attributwerten • Informationsaustausch als Signale zwischen den nebenläufigen Instanzen der jeweiligen Zustandsmaschinen • Modellierer hat korrekte Reihenfolge und Datenkonsistenz zu garantieren René Heilmann

11. Überblick René Heilmann

12. Ablauf: Domänenverifikation • Testfälle für einzelnen Use-Case • betrachtet eine Aktivität: precondition, initiales Signal, postcondition • Basis = Szenario: Kombination aus initialem Systemzustand (Zustandsmaschine), festgelegter Wertebereich für Signalparameter und Attributwerte • Menge der Testfälle durch Anfangszustände und Signalparameterwerte bestimmt • Testvektoren bestimmen ein bestehen / fehlschlagen des Tests • Automatisierung mithilfe der Action Language René Heilmann

13. Ablauf: Modellcompiler • Compiler trifft HW- / SW-Entscheidungen  allein Compiler entscheidet wie die einzelnen Modellelemente in Quelltext umgesetzt werden • Verflechtung der Nutzermodelle: • Regelwerk aufgebaut aus Urtypen (archetypes) • Urtypen: Fragment aus Datenzugriff und Textmanipulation, welches formal eine Überführung in Text beschreibt • Datenzugriff – Repository aus xUML Modellen • Textmanipulation – mögliche Anpassung der Textausgabe René Heilmann

14. xUML Anwendungsmodelle Quelltext Zusammenfassung I xUML-Metamodell Systemarchitektur Metamodell Compiler „weaving“ Abstraktionsebene René Heilmann

15. Zusammenfassung II • möglicher Einsatz von Experten aus Anwendungsgebiet • Plattformunabhängigkeit, vereinfachte Technologiewechsel • erhöhte Wiederverwendbarkeit und Qualität • debuggen auf Modellebene • UML versierte Anwender kaum Einarbeitung • fördert konkurrierende Entwicklung René Heilmann

16. Ausblick • Ergebnisse der OMG QVT Standardisierung könnte nochmals zu Veränderungen führen (Metamodellmapping untereinander) • OMG RFP für Standard um Metamodell nach Text zu mappen • Entwickler nur noch Modellierung und Modellkompileranpassung  darunterliegende Ebene (höhere Programmiersprache) bleibt unangetastet, wie heutzutage Assemblerebene René Heilmann

17. Quellen • Mellor, Stephen, Balcer, Marc: Executable UML – A Foundation for Model-Driven Architecture. Addison-Wesley, 1. Auflage 2002 • http://www.pafis.shh.fi/graduates/leogal01.pdf • http://www.bptrends.com/publicationfiles/06-04%20COL%20Agile%20MDA%20-%20Frankel%20-%20Mellor.pdf • http://www.embedded.com/story/OEG20030115S0043 • http://www.sigs.de/publications/os/2005/MDD/Buehler_MDA_OS_2005.pdf • http://www.acceleratedtechnology.com/embedded/nuc_xtuml.html • http://www.informit.com/articles/article.asp?p=28274&seqNum=3&rl=1 • http://www.stsc.hill.af.mil/crosstalk/2004/09/0409Mellor.html René Heilmann

18. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit René Heilmann