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1 1 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt 1. EINLEITUNG DAS THEMA DES BUCHES MDA ZIELGRUPPEN Architekten Entwickler Entscheider/Projektleiter ZIELE DES BUCHES ABGRENZUNG STRUKTUR DES BUCHES UND READERS GUIDE ÜBER DIE AUTOREN DANKSAGUNGEN MDSD GRUNDIDEEN UND BASISTERMINOLOGIE HERAUSFORDERUNG Historischer Rückblick Aktuelle Bilanz MDSD-ZIELE DER MDSD-ANSATZ BASISTERMINOLOGIE MDA Konzepte im Überblick ARCHITEKTURZENTRIERTE MDSD Motivation Generative Softwarearchitekturen Architekturzentriertes Design Vorgehensweisen Merkmale architekturzentrierter MDSD FALLSTUDIE: EINE TYPISCHE WEB-ANWENDUNG EINLEITUNG ANWENDUNGS-ENTWICKLUNGSSTRANG Das Anwendungsbeispiel MDSD-Werkzeuge Beispiel 1: Einfache Modelländerungen Beispiel 2: Modelländerungen und geschützte Bereiche Beispiel 3: Arbeiten mit dynamischen Modellen Zusammenspiel Entwicklung und Architektur Zwischenfazit ARCHITEKTUR-ENTWICKLUNGSSTRANG UML-Profil Transformationen... 64

2 2 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Funktionsweise des MDSD-Generators Bootstrapping Anpassungen der generativen Softwarearchitektur Der Rand des Infrastrukturcode-Rahmens Strukturierung von Metaprogrammen FAZIT UND AUSBLICK BEGRIFFSBILDUNG ALLGEMEINE MDSD-KONZEPTE UND TERMINOLOGIE Modellierung Plattformen Transformationen Software-Systemfamilien ABBILDUNG DER MDA-KONZEPTE ABBILDUNG DER AC-MDSD-KONZEPTE ABBILDUNG DER GENERATIVE PROGRAMMING-KONZEPTE EINORDNUNG UND ABGRENZUNG MDSD VS. CASE, 4GL, WIZARDS MDSD VS. ROUNDTRIP ENGINEERING MDSD UND PATTERNS MDSD UND AGILE SOFTWAREENTWICKLUNG Das Agile Manifest und MDSD Agile Techniken MDSD UND DOMAIN-SPECIFIC MODELING MDSD UND DOMAIN-DRIVEN DESIGN TEIL 2: DOMÄNENARCHITEKTUREN METAMODELLIERUNG WAS IST METAMODELLIERUNG? META-EBENEN VS. ABSTRAKTHEIT MOF UND UML ERWEITERUNG DER UML Erweiterung auf Basis des Metamodells Erweiterung mittels Stereotypen in UML 1.x Erweiterung mittels Profilen in UML UML-PROFILE METAMODELLIERUNG UND OCL METAMODELLIERUNG: BEISPIEL METAMODELLIERUNG: BEISPIEL TOOLGESTÜTZTE MODELLVALIDIERUNG

3 3 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt METAMODELLIERUNG UND VERHALTEN EIN AUSFÜHRLICHERES BEISPIEL Grundlegendes Value Types Physikalische Größen FALLSTRICKE BEI DER METAMODELLIERUNG Interfaces Abhängigkeiten IDs Primärschlüssel Meta-Ebenen und instanceof KONSTRUKTION MDSD-TAUGLICHER ZIELARCHITEKTUREN SOFTWAREARCHITEKTUR IM KONTEXT VON MDSD WAS IST EINE GUTE ARCHITEKTUR? WIE KOMMT MAN ZU EINER GUTEN ARCHITEKTUR? Architekturmuster & -stile BAUSTEINE FÜR SOFTWAREARCHITEKTUR Frameworks Middleware Komponenten ARCHITEKTUR-REFERENZMODELL AUSBALANCIERUNG DER MDSD-PLATTFORM Beispiele Integration von Frameworks ARCHITEKTURKONFORMITÄT KONSTRUKTION VON MDSD-TRANSFORMATIONEN BEST PRACTICES VORGEHEN Welche Teile der Zielarchitektur sollen generiert werden? Glaube an die Wiedergeburt Beuten Sie das Modell aus Generiere gut aussehenden Code wann immer möglich Modellgetriebene Integration Trennen von generiertem und nicht-generiertem Code BEST PRACTICES TECHNOLOGIE Explizite Integration von Generat und manuellen Anteilen Dummy Code

4 4 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Technische Subdomänen Proxy-Elemente Externe Modellmarkierungen Aspektorientierung und MDSD Beschreibende Metaobjekte Generierter Reflection-Layer Modulare Transformationen TECHNIKEN DER CODEGENERIERUNG CODEGENERIERUNG WARUM? Performance Codegröße Analysierbarkeit Fehlerfrüherkennung Plattformportabilität Einschränkungen der (Programmier-)Sprache Aspekte Introspection KATEGORISIERUNG Metaprogrammierung Trennung/Verquickung von Programm und Metaprogramm Implizite oder explizite Integration des generierten mit dem nicht-generierten Code Beziehungen Beispiele für Verquickung von Programm und Metaprogramm GENERIERUNGSTECHNIKEN Templates + Filtering Templates + Metamodell Frame-Prozessoren API-basierte Generatoren Inline-Generierung Code-Attribute Code-Weaving Kombination verschiedener Techniken Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Ansätze Weitere Systeme MDSD-WERKZEUGE: ROLLEN, ARCHITEKTUR UND AUSWAHLKRITERIEN

5 5 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt DIE ROLLE VON WERKZEUGEN IM ENTWICKLUNGSPROZESS Modellierung Modellvalidierung & Codegenerierung Build-Werkzeug IDE-Baukasten WERKZEUGARCHITEKTUR UND AUSWAHLKRITERIEN Implementierung des Metamodells Ignorieren der konkreten Syntax Mehrstufige Generierung Modulare Transformationen Modelltransformationen sind First Class Citizens TEIL 3: PROZESSE UND ENGINEERING MDSD-PROZESSBAUSTEINE UND BEST PRACTICES EINLEITUNG TRENNUNG VON ANWENDUNGS- UND DOMÄNENARCHITEKTUR-ENTWICKLUNG Grundprinzip Architektur-Entwicklungsstrang Anwendungs-Entwicklungsstrang Organisatorische Aspekte ZWEIGLEISIG ITERATIVE ENTWICKLUNG TESTEN TESTARTEN TESTS IN DER MODELLGETRIEBENEN ANWENDUNGSENTWICKLUNG Unit-Tests Akzeptanztests Lasttests Nicht-funktionale Tests Modellvalidierung TESTEN DER DOMÄNENARCHITEKTUR Test der Referenzimplementierung und der MDSD- Plattform Akzeptanztest der DSL Test der MDSD-Transformationen VERSIONIERUNG WAS WIRD VERSIONIERT?

6 6 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt PROJEKTE UND ABHÄNGIGKEITEN STRUKTUR VON ANWENDUNGSPROJEKTEN VERSIONSMANAGEMENT UND BUILD-PROZESS BEI GEMISCHTEN DATEIEN MODELLIERUNG IM TEAM UND VERSIONIERUNG VON TEILMODELLEN Partitionierung vs. Subdomänen Verschiedene generative Softwarearchitekturen Weiterentwicklung der DSL Partitionierung und Integration GRUNDLAGEN DES PRODUCT LINE ENGINEERING SOFTWARE-SYSTEMFAMILIEN UND PRODUKTLINIEN EINORDNUNG IN DEN MDSD-PROZESS METHODIK Domänenanalyse Domänendesign & -implementierung DOMÄNENMODELLIERUNG Beispiel: Simple Components Beispiel: Enterprise Applications Beispiel: Modellierung von Hochspannungsnetzen WEITERFÜHRENDE LITERATUR FALLSTUDIE: EINGEBETTETE KOMPONENTENINFRASTRUKTUREN ÜBERBLICK Einführung und Motivation Komponenteninfrastrukturen Anforderungen an Komponenteninfrastrukturen bei eingebetteten Systemen Grundsätzlicher Ansatz PRODUCT LINE ENGINEERING Domain Scoping Variabilitätsanalyse und Domänenstrukturierung Domänendesign Domänenimplementierung MODELLIERUNG Definition von Interfaces Definition von Komponenten und Ports Definition eines Systems Gesamtmodell Verarbeitung

7 7 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt IMPLEMENTIERUNG VON KOMPONENTEN Abbildung auf Java GENERATORANPASSUNG Parsen der textuellen Syntax Parsen des Systemdefinitions-XML Parsen und Zusammenführen des Gesamtmodells Pseudodeklarative Metamodellimplementierung CODEGENERIERUNG Referenzen Polymorphismus Trennung von Verantwortlichkeiten im Metamodell Generierung der Build-Files Verwendung von AspectJ KASKADIERTE DOMÄNENARCHITEKTUREN Modellierung Generierung OBJEKTORIENTIERTE GESCHÄFTSPROZESSMODELLIERUNG UND MDSD GESCHÄFTSPROZESSMODELLIERUNG EINHEITLICHKEIT OOGPM-METHODIK TRANSFORMATION IN DAS SOFTWARE-ANALYSEMODELL SOFTWARE-ANALYSEMODELL SYSTEMDESIGN UND IMPLEMENTIERUNG FAZIT TEIL 4: MANAGEMENT ENTSCHEIDUNGSHILFE BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHES POTENZIAL AUTOMATION UND WIEDERVERWENDUNG QUALITÄT Wohldefinierte Architektur Konserviertes Expertenwissen Stringentes Programmiermodell Aktuelle und nutzbare Dokumentation Qualität von generiertem Code Testaufwand und mögliche Fehlerquellen WIEDERVERWENDUNG PORTABILITÄT, ÄNDERBARKEIT INVESTITIONEN UND ERZIELBARE GEWINNE

8 8 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Architekturzentrierte MDSD Fachlich ausgerichtete MDSD-Domänen KRITISCHE FRAGEN ZUSAMMENFASSUNG WEITERFÜHRENDE LITERATUR ORGANISATORISCHE ASPEKTE ROLLENVERTEILUNG Domänenarchitektur-Entwicklung Anwendungsentwicklung TEAMSTRUKTUR Ausgestaltung der Rollen und Personalbedarf Querschnitts-Teams Aufgaben der Architekturgruppe SOFTWARE-PRODUKTENTWICKLUNGSMODELLE Terminologie In-House-Entwicklung Klassisches Outsourcing Offshoring Radikales Offshoring Kontrolliertes Offshoring Komponentenweise Entscheidung ADAPTIONSSTRATEGIEN FÜR MDSD VORAUSSETZUNGEN GETTING STARTED MDSD-PILOTIERUNG Risikoanalyse Projektinitialisierung MDSD-ADAPTIERUNG BESTEHENDER SYSTEME KLASSIFIKATION DES SOFTWARE-INVENTARS Bauen, Kaufen oder Open Source ENTWURF EINER ZULIEFERKETTE INKREMENTELLE EVOLUTION VON DOMÄNENARCHITEKTUREN RISIKOMANAGEMENT RISIKO: TOOLZENTRIERTHEIT Risiko: Für MDSD kontraproduktive Entwicklungs- Toolkette Risiko: Überlastetes Domänenarchitekturteam Risiko: Wasserfall-Vorgehensmodell, datenbankzentrierte Entwicklung Risiko: Elfenbeinturm

9 9 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Risiko: Keine Trennung von Anwendung und Domänenarchitektur MDA-STANDARD ZIELE KERNKONZEPTE UML MOF die Meta Object Facility XMI PIM/PSM/PDM Mehrstufige Transformationen Action-Sprachen Core Models Steuerung der PIM/PSM-Transformation Modelltransformationen Executable UML HERAUSFORDERUNGEN FÜR DIE MDA Modell-zu-Modell-Transformationen Modell-Management Evolution von DSLs Adäquate IDEs Interoperabilität INDEX

10 10 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt 1. Einleitung 1.1. Das Thema des Buches Dieses Buch handelt von modellgetriebener Softwareentwicklung oder Model-Driven Software Development, kurz MDSD. Eine etwas ungenauere, aber gängige Bezeichnung für diese Disziplin lautet Model- Driven Development (MDD) Vielleicht werden Sie sich als Leser fragen, warum wir ein solches Buch schreiben. Wir denken, dass modellgetriebene Softwareentwicklung eine große Bedeutung hat und in Zukunft eine noch viel größere haben wird. Es handelt sich im Grunde um die natürliche Fortsetzung der Programmierung, wie wir sie heute kennen. Die Verwendung von Modellen in der Softwareentwicklung hat zwar eine lange Tradition und spätestens seit der Definition der Unified Modeling Language (UML) auch eine zunehmende Verbreitung, doch handelt es sich dabei in aller Regel nur um eine Dokumentation von Softwaresystemen, insofern als dass es lediglich eine gedankliche Verbindung zwischen Modell und Softwareimplementierung gibt. Diese Form der Modellnutzung in einem Entwicklungsprozess nennen wir modellbasiert. Sie birgt zwei gravierende Nachteile in sich: Zum einen sind Softwaresysteme nicht statisch, sondern insbesondere während der ersten Phasen ihres Lebenszyklus zum Teil starken Änderungen unterworfen. Die Dokumentation muss daher sorgfältig angepasst werden dies kann je nach Detaillierungsgrad sehr aufwändig sein oder sie wird inkonsistent. Zum anderen tragen solche Modelle nur mittelbar etwas zum Fortschritt bei, da ja erst durch die Interpretation der Softwareentwickler daraus Code wird. Diese Gründe veranlassen nicht ganz zu unrecht viele Programmierer, Modelle als Overhead zu betrachten und sie allenfalls als Zwischenergebnisse anzusehen. Die modellgetriebene Softwareentwicklung geht einen anderen Weg: Modelle sind hier nicht nur Dokumentation, sondern sie sind

11 11 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt gleichzusetzen mit Code die Umsetzung ist automatisiert. Ein Vergleich mit ausgereiften Ingenieursdisziplinen wie dem Maschinenbau lässt die Idee plastisch werden: Stellen Sie sich zum Beispiel eine CNC- Fräse vor, die mit CAD 1 -Daten gespeist wird und dieses Modell vollautomatisch in ein entsprechendes Werkstück umsetzt. Oder nehmen wir eine Produktionsstraße im Automobilbau: Sie geben Ihre Bestellung inklusive Ausstattungsmerkmalen (das Modell Ihres Autos) auf, die eigentliche Herstellung ist zu einem Großteil automatisiert. Diese Beispiele zeigen bereits, dass der fachliche Bereich sowohl für die Modelle als auch für die Herstellungsautomation essenziell ist: Weder die kundenorientierte Modellierungssprache (Bestellformulare) eines Automobilherstellers noch seine Produktionsstraße sind z.b. dazu geeignet, Fertighäuser herzustellen. Diesen fachlichen Geltungsbereich bezeichnet man als Domäne. Das Ziel von MDSD ist es daher, domänenspezifische Abstraktionen zu finden und diese einer formalen Modellierung zugänglich zu machen. Dadurch entsteht ein hohes Automationspotenzial für die Fertigung von Software und dies wiederum lässt sich in den allermeisten Fällen in eine deutliche Produktivitätssteigerung umsetzen. Auch verbessern sich dadurch Qualität und Wartbarkeit von Softwaresystemen. Zudem können die Modelle von Domänenexperten verstanden werden. Es handelt sich um einen ähnlichen Evolutionsschritt wie bei der Einführung der ersten Hochsprachen in der Ära der Assemblerprogrammierung. Das Adjektiv getrieben ( driven ) in MDSD soll im Gegensatz zu basiert deutlich machen, dass Modelle bei diesem Paradigma eine zentrale, treibende Position einnehmen und mindestens den gleichen Stellenwert wie Quellcode besitzen. Um das Konzept der domänenspezifischen Modelle erfolgreich umsetzen zu können, werden vor allem drei Dinge benötigt: Domänenspezifische Sprachen, um die Modelle überhaupt formulieren zu können Sprachen, in welchen die notwendigen Modell-zu-Code- Transformationen ausgedrückt werden können Compiler, Generatoren oder Transformatoren, welche in der Lage sind, die Transformationsdefinitionen anzuwenden, um aus domänenspezifischen Modellen Programme zu erzeugen, die auf vorhandenen Plattformen ausgeführt werden können. 1 CAD = Computer Aided Design

12 12 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Im Rahmen der modellgetriebenen Entwicklung werden zwar oft grafische Modelle verwendet, dies ist jedoch keineswegs zwingend und auch nicht immer opportun textuelle Modelle sind genauso gut möglich. Typischerweise werden diese Modelle dann in programmiersprachlichen Quellcode übersetzt, um anschließend kompiliert und ausgeführt zu werden MDA Wenn Sie bereits mit der Model Driven Architecture (MDA ) der Object Management Group (OMG) vertraut sind, werden Sie nun vielleicht sagen: Das klingt wie MDA. Zum Teil ist das auch richtig. MDA hat prinzipiell ähnliche Ansätze, unterscheidet sich aber in verschiedenen Details zum Teil auch in der Motivation und nimmt tendenziell Einschränkungen vor, wie z.b. die Fokussierung auf UMLbasierte Modellierungssprachen. MDSD im Allgemeinen macht diese Einschränkungen nicht. Das Ziel von MDA ist in erster Linie Interoperabilität zwischen Werkzeugen und auf längere Sicht die Standardisierung von Modellen für populäre Anwendungsbereiche. MDSD hingegen zielt auf die Bereitstellung von praktisch einsetzbaren Methodenbausteinen ab, welche heute im Zusammenhang mit modellgetriebenen Ansätzen im Allgemeinen einsetzbar sind, und zwar unabhängig von der Werkzeugwahl oder dem Reifegrad der OMG- MDA-Standards. Zum aktuellen Zeitpunkt (Ende 2004) befindet sich der Standardisierungsprozess der MDA zum Teil noch in den Kinderschuhen. Zum einen muss man daher von der originären MDA- Vision einiges weglassen und andere Dinge recht pragmatisch interpretieren, um einen in der Praxis wirklich tauglichen Ansatz zu erhalten. Zum anderen ist eine praktische Methodenunterstützung für MDA nicht unbedingt im Fokus der OMG. Dies wird zum Teil sicherlich auch durch die Zielsetzung der MDA widergespiegelt. Die Relation zwischen MDA und MDSD werden wir im Rahmen dieses Buches noch genauer betrachten, im Prinzip kann man aber sagen, dass die MDA eine Standardisierungsinitiative der OMG zum Thema MDSD ist Zielgruppen Bestimmte Konzepte, Begrifflichkeiten und Grundlagen müssen von allen Projektbeteiligten verstanden werden, sonst lässt sich ein MDSD-

13 13 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Projekt nicht erfolgreich abschließen. Das Buch beschreibt diese Dinge vor allem in den einführenden Kapiteln Architekten Modellgetriebene Entwicklung ist in dreierlei Hinsicht von Bedeutung für Software-Architekten: Zum einen erfordert der Ansatz eine klare und formale Definition der architektonischen Konzepte einer Anwendung. Des Weiteren findet MDSD oft nicht nur im Rahmen der Entwicklung einer einzelnen Anwendung statt, sondern im Kontext von Produktlinien/Software-Systemfamilien. Diese besitzen ihre eigenen architektonischen Anforderungen, die von den Architekten adressiert werden müssen. Des Weiteren kommt eine ganz neue Sichtweise und Art der Entwicklung ins Projekt, bedingt durch die Trennung von Modellen und Modellierungssprachen, Programmen und Generatoren, entsprechenden Tools sowie spezifische prozessuale Aspekte. All diese Themen werden im vorliegenden Buch behandelt Entwickler Wenn es um ein Softwareentwicklungs-Paradigma geht, ist es nahezu selbstverständlich, dass die Rolle des Softwareentwicklers eine zentrale Bedeutung hat. MDSD impliziert zum Teil schärfere und klarere Sichtweisen auf Dinge wie die Bedeutung von Modellen, Trennung von fachlichem und technischem Code, das Verhältnis zwischen Design und Implementierung, Roundtrip-Problematiken, Architektur und Generierung, Framework-Entwicklung, Versionierung und Tests. MDSD richtig eingesetzt erleichtert die Arbeit des Softwareentwicklers deutlich, vermeidet redundanten Code und steigert die Softwarequalität durch formalisierte Strukturen Entscheider/Projektleiter Die Entscheidung, modellgetrieben zu arbeiten, fußt nicht zuletzt auf betriebswirtschaftlichen Fragestellungen wie dem Kosten-Nutzen- Verhältnis oder der Gewinnschwelle. There is no free lunch; auch modellgetriebene Entwicklung hat ihre Kosten. Unter vielen Umständen rechnet sich ein modellgetriebener Ansatz; unter einigen Umständen ist eher davon abzuraten. Auch wenn dieses Buch einen technischen Schwerpunkt hat, so betrachten wir durchaus auch organisatorische und

14 14 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt ökonomische Aspekte, die aus Sicht eines Projektes oder des ganzen Unternehmens relevant sind. Des Weiteren hat ein modellgetriebenes Vorgehen Auswirkungen auf Projektorganisation, Teamstruktur und den Softwareentwicklungsprozess. Auch darauf gehen wir in diesem Buch ausführlich ein Ziele des Buches Dieses Buch verfolgt primär das Ziel, Sie, den Leser, davon zu überzeugen, dass MDSD ein praktikabler Ansatz ist und in der Tat in vielen Fällen der traditionellen Entwicklung überlegen ist. Wir wollen Sie motivieren, diesen Ansatz alsbald einzusetzen, denn es handelt sich weder um bloße Visionen noch um graue Theorie. Dazu möchten wir Ihnen alles an die Hand geben, was Sie benötigen. Falls Sie MDSD bereits praktizieren, soll dieses Buch ggf. eine Hilfestellung oder Vertiefung für spezifische Fragen oder Bereiche darstellen. Im Detail verfolgen wir dementsprechend eine ganze Reihe von Unterzielen unabhängig vom Aufbau des Buches, die wir hier kurz und knapp erläutern möchten: Zunächst wollen wir den theoretischen Rahmen, die Grundkonzepte und die Grundbegriffe einführen. Dabei werden wir auch auf andere, verwandte Themen und Ansätze eingehen, wie z.b. die Model Driven Architecture (MDA) der OMG. Des Weiteren wollen wir konkrete Hilfestellung für spezifische, MDSD-relevante Themen geben. Dazu gehört Metamodellierung (mit UML und MOF 2 ), Codegenerierung, Versionierung, Testen sowie die Unterstützung bei der Toolauswahl auf technischer Seite. Sehr wichtig sind uns aber auch organisatorische und prozessbezogene Hilfestellungen. Zusätzlich wollen wir Argumentationen für MDSD aus ökonomischer Sicht liefern. Auch wenn man ohne einige theoretische Grundlagen nicht auskommen kann, so soll das Buch vor allem praktische Hilfestellungen geben bzw. praxisrelevante Teilmengen der angesprochenen Themen näher beleuchten. Best Practices sowie die Weitergabe von konkreten Erfahrungen (und teils auch persönlichen Meinungen) sind uns wichtig. Im Zentrum der praktischen Sicht steht die Fallstudie im ersten Teil des 2 MOF = Meta Object Facility, Standard der OMG

15 15 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Buches. Mehrere sekundäre Fallbeispiele aus verschiedenen Domänen begleiten die vertiefenden Buchteile. Wir wollen auf aktuelle Fragestellungen Antworten geben sowie aktuelle Diskussionen aufgreifen. Ein Ausblick auf Trends und Visionen im Kontext von MDSD sollen das Buch abrunden Abgrenzung Dies ist kein MDA-Buch. Wir beschreiben zwar die Grundlagen und die Terminologie dieses OMG-Standards sowie die zugrunde liegende Vision, auch geben wir in Kapitel <Ref MDA> im Anhang einen Abriss über den Stand der Standardisierung, aber wir vertreten in diesem Buch eben durchaus unsere eigenen Ansichten und Erfahrungen. Sekundär- Literatur (neben der Spezifikation) zum Thema MDA bietet z.b. [Fra02]. Dieses Buch hat nicht zum Ziel, einen geschlossenen, schwergewichtigen MDSD-Entwicklungsprozess zu definieren. Stattdessen beschränken wir uns auf die Vermittlung von Best Practices, welche sich im Zusammenspiel mit agilen Ansätzen wie Crystal [Coc01] und Methodenbausteinen der Produktlinienentwicklung <Ref PLE> zur Konstruktion eines auf den jeweiligen Kontext maßgeschneiderten Entwicklungsprozesses anbieten Struktur des Buches und Readers Guide Das Buch beschreibt modellgetriebene Ansätze, wie sie u.a. von den Autoren in der Praxis seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt wurden und werden. Wir beleuchten das Thema im Wesentlichen aus den Perspektiven Technik, Engineering und Management, welche sich in der Aufteilung des Buches wiederfinden: Teil 1 Einführung: Dieser Teil enthält die Einleitung, die Sie gerade lesen, sowie eine Erläuterung der wichtigsten MDSD- Grundideen und der zugehörigen Basisterminologie, die der Model Driven Architecture (MDA) der OMG entnommen ist. Wir widmen uns dann der architekturzentrierten Ausprägung von MDSD, welche ideal als Einstieg in die Praxis geeignet ist. Wir vermitteln die konkreten Techniken anhand einer ausführlichen Fallstudie aus dem Bereich E-Business/Web-Applikationen. Anschließend erfolgt auf der Grundlage der erworbenen Kenntnisse eine umfassendere MDSD-Begriffsbildung. Dieses

16 16 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Kapitel ist sehr wichtig, zumal der Rest des Buches auf der dort definierten Terminologie aufbaut. Hier findet sich die konzeptionelle, artefaktbezogene Definition von MDSD. Abgerundet wird der erste Teil durch eine Einordnung respektive Abgrenzung verwandter Themen, wie agiler Softwareentwicklung. Teil 2 Domänenarchitekturen: Die Domänenarchitektur ist das MDSD-Schlüsselkonzept. Sie beinhaltet unter anderem die Modellierungssprache für die Domäne und die Generierungsvorschriften, welche die Modelle auf eine konkrete Plattform abbilden sollen. Dieser Teil des Buches vermittelt schrittweise Best Practices zur Konstruktion solcher Domänenarchitekturen. Das Kapitel über Metamodellierung bildet das Fundament. Es folgt eine detaillierte Betrachtung der besonderen Rolle der Zielarchitektur im Kontext von MDSD. Das zentrale Kapitel, welches sich mit der Konstruktion von Generierungsvorschriften (MDSD-Transformationen) beschäftigt, schließt sich an. Zum Aufbau von Domänenarchitekturen stützt man sich zweckmäßigerweise auf generische Werkzeuge. Die letzten beiden Kapitel dieses Teils vermitteln diesbezüglich allgemeine technische Grundlagen über Codegenerierung sowie Konstruktions- bzw. Auswahlkriterien für MDSD-Werkzeuge. Teil 3 Prozesse und Engineering: In diesem Teil behandeln wir die prozessualen MDSD-Aspekte und Engineering-Themen, die durch MDSD eine spezifische Ausprägung erhalten. Spätestens hier wird deutlich, dass MDSD nicht einfach nur eine Technik ist. Wir stellen eine Reihe von Best Practices auf, die zu einem praktischen und pragmatischen Entwicklungsprozess kombiniert werden können. Anschließend gehen wir auf die Themen Test und Versionierung ein. Es folgt ein Abriss über Productline Engineering, der durch ein reales Projektbeispiel begleitet und durch eine ebenso reale Fallstudie im Anschluss konkretisiert wird. Zum Schluss geht es um den Übergang von objektorientierter Geschäftsprozessanalyse zu modellgetriebener Softwareentwicklung. Teil 4 Management: Dieser Teil des Buches wendet sich primär an IT-Manager und Projektleiter und kann weit gehend unabhängig vom Rest des Buches gelesen werden. Wir gehen dabei auf betriebswirtschaftliche und organisatorische Aspekte ein

17 17 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt und behandeln Adaptionsstrategien. Das erste Kapitel dieses Teils enthält einen FAQ 3 -Abschnitt zum Thema MDSD. Anhang: Der Anhang enthält eine ausführlichere Darstellung des MDA-Standards der OMG sowie Index und Literaturverzeichnis. Grundsätzlich haben wir uns beim Aufbau des Buches größte Mühe gegeben, dass es beim sequentiellen Lesen trotz der inhaltlich unvermeidlichen zyklischen Abhängigkeiten eine optimale Didaktik entfaltet. Da wir jedoch zum Teil stark unterschiedliche Zielgruppen ansprechen, wird sicherlich bei dem einen oder anderen Leser der Wunsch bestehen, (zunächst) selektiv zu lesen. Dazu ein paar Hinweise: Der primär technisch interessierte Leser, der bereits über MDA- Kenntnisse verfügt, kann ggf. direkt mit der Fallstudie in Teil 1 beginnen, mit Kapitel <Ref Begr> (ebenfalls in Teil 1) fortfahren und sogleich die technischen Fragestellungen durch die Lektüre ausgewählter Kapitel von Teil 2 oder 3 vertiefen, bevor er sich dem Rest des Buches widmet. Falls Sie sich fragen, welche ökonomischen Vorteile MDSD eigentlich konkret bietet, bevor Sie sich im Detail mit der Frage auseinander setzen wollen, was MDSD ist, können Sie das Kapitel <Ref Oeko> vorziehen. Als Verständnisgrundlage empfehlen wir ggf. das Kapitel <Ref Basis> Über die Autoren Thomas Stahl ist Diplom-Informatiker und arbeitet seit 1994 bei der b+m Informatik AG in Melsdorf bei Kiel. Als Chefarchitekt ist er verantwortlich für Architekturmanagement, Framework-Entwicklung und Software Engineering. Außerdem ist er als Berater tätig. Sein inhaltlicher Arbeitsschwerpunkt ist derzeit die modellgetriebene Softwareentwicklung. Neben der Projektarbeit verfasst er Artikel für Fachzeitschriften und spricht auf IT-Konferenzen. Er ist einer der geistigen Väter des Open- Source Generators openarchitectureware. Seine Freizeit widmet er unter anderem der Musik. Sie erreichen ihn unter 3 FAQ = Frequently Asked Questions

18 18 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt Markus Völter arbeitet als freiberuflicher Berater zum Thema Softwaretechnologie und -engineering. Seine Schwerpunkte liegen dabei auf Softwarearchitektur, Middleware und Modellgetriebener Entwicklung. Er hat langjährige Erfahrung in den verschiedensten Domänen, darunter Banken, E-Business, Gesundheitswesen, Astronomie, Telematik und Automotive Embedded. Neben seiner Tätigkeit in Projekten ist Markus regelmäßig als Sprecher auf den einschlägigen nationalen und internationalen Konferenzen anzutreffen. Er ist außerdem Autor mehrerer Bücher, Patterns und Artikel zu Themen, die sich aus seiner Tätigkeit als Berater ergeben. In seiner Freizeit ist er vorzugsweise mit seinem Segelflugzeug am Himmel über Süddeutschland anzutreffen. Sie erreichen ihn unter oder Danksagungen Ein Buch, wie Sie es hier vor sich haben, ist mit viel mehr Aufwand verbunden, als man es sich vorstellen mag. Ohne die Unterstützung einer ganzen Reihe von Leuten wäre die Fertigstellung noch deutlich schwieriger gewesen. Deshalb ist es an der Zeit, dass wir unseren Dank aussprechen. Da wären zunächst unsere Gastautoren Jorn Bettin, Wolfgang Lorenz und Tim Weilkiens. Jorn hat vor allem zum Management-Teil des Buches sehr viel beigesteuert, uns bei der Begriffsbildung unterstützt und wichtige Hinweise zur Struktur des Buches gegeben. Wolfgang und Tim haben das Kapitel Objektorientierte Geschäftsprozessmodellierung und MDSD beigesteuert. Wir bedanken uns bei Bernd Oestereich, Peter Roßbach und Wolfgang Neuhaus für fruchtbare Diskussionen und Material, welches Eingang in die Fallstudie im ersten Teil des Buches gefunden hat. Weiterhin möchten wir uns sehr bei unseren Reviewern bedanken, die nützliches Feedback zu vielen Details, aber vor allem auch zur Struktur des Buches gegeben haben. Die Reviewer waren (in alphabetischer Reihenfolge): Wolfgang Görigk, Michael Kircher, Michael Kunz, Andreas Mohnberg, Wolfgang Neuhaus, Jürgen Rühle, Martin Schepe, Klaus-Dieter Schmatz, Eberhard Wolff und Ghica van Emde Boas. Last but not least möchten wir auch dem dpunkt.verlag danken, insbesondere René Schönfeldt, unserem Lektor. Er hat nicht nur Verständnis für unsere mehrfachen Terminverschiebungen aufgebracht,

19 19 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt sondern ist uns vor allem gegen Ende mit der einen oder anderen unüblichen Vorgehensweise entgegengekommen. Markus möchte sich bei dieser Gelegenheit auch noch einmal explizit bei Tom Stahl bedanken, dass er vor allem im letzten Drittel der Schreibphase bei diesem Buchprojekt die Koordination übernommen und viel Arbeit in Details investiert hat. Thomas bedankt sich bei der b+m Informatik AG für die sehr kulante Schaffung des nötigen Freiraums für dieses Projekt. Sein größter Dank gilt jedoch seiner Frau Anja, welche ihn trotz schwieriger Phasen kontinuierlich unterstützt hat.

20 20 Modellgetriebene Softwareentwicklung Stahl/Völter - dpunkt 2. MDSD Grundideen und Basisterminologie Dieses Kapitel dient dazu, die Motivation und die wichtigsten Grundkonzepte modellgetriebener Softwareentwicklung aufzuzeigen. Wir bevorzugen die Abkürzung MDSD (Model-Driven Software Development) gegenüber der etwas ungenaueren Variante MDD (Model- Driven Development). Erstere hat sich über die letzten ein bis zwei Jahre in der entsprechenden Community etabliert. Die Model Driven Architecture (MDA) der Object Management Group (OMG) ist eine Ausprägung respektive eine Standardisierungsinitiative zu diesem Thema. Unser Fokus liegt auf der praktischen Umsetzbarkeit in Softwareprojekten. An vielen Stellen decken sich unsere Konzepte und Erfahrungen mit der MDA-Vision der OMG an einigen nicht. Wir werden diese Stellen benennen und diskutieren. Unabhängig davon ist die MDA-Terminologie (eben weil sie standardisiert und mittlerweile recht verbreitet ist) sehr nützlich, um einen Einstieg in die Materie zu ermöglichen und genau in diesem Sinne ist der zweite Teil des Kapitels zu verstehen: Die MDA liefert die Basisterminologie für MDSD. Der dritte Teil des Kapitels führt dann die noch fehlenden Konzepte ein, die zum Verständnis der ausführlichen Fallstudie notwendig sind Herausforderung Im 21. Jahrhundert ist Software überall. Die Softwareindustrie hat sich zu einer der größten Industrien auf dem Planeten entwickelt, und viele der erfolgreichsten Unternehmen heutzutage sind Softwareproduzenten beziehungsweise bieten Leistungen im Softwareumfeld an. Heute ist Software ein kritischer Bestandteil im Maschinenraum aller technologiebasierter und vieler servicebasierter Unternehmen. Hohe Softwareentwicklungskosten haben eine erhebliche ökonomische

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