Softwareproduktlinien Teil 13: The Big Picture/Ausblick

Transkript

1 Softwareproduktlinien Teil 13: The Big Picture/Ausblick Sven Apel (Universität Passau) Christian Kästner (Universität Marburg) Gunter Saake (Universität Magdeburg)

2 Was haben wir gelernt? Grundlagen Software-Produktlinien Klassische Implementierung (Parameter, #ifdef, Framework, Komponenten ) und ihre Grenzen Vision Feature-orientierter Produktlinien Sprachunterstützung für Features Kollaborationen, Rollen, Aspekte, AFMs, etc. Behandlung von Feature-Interaktionen Analyse von Produktlinien

3 Perspektive? Wie passen die Inhalte der Vorlesung in den großen Gesamtzusammenhang der Softwareentwicklung? Inhalte der Vorlesung

4 Softwareproduktlinien Featureorientierte Produktlinien AOP

5 Generative Programmierung Model-Driven Engineering Feature- Orientierung Software-Produktlinien Domänenspezifische Sprachen Metaprogrammierung Software-Architektur Service-Orientierte Architekturen

6 Weitere Software-Produktlinien-Themen Definition Variabilität Domain-Analyse, Scoping, Requirements Engineering ROI-Bewertung, Produktmanagement, Marktanalyse, Risiko-Management Organisation Projektinitiierung, Finanzierung Organisationsplanung, Rollen, Verantwortlichkeiten Architektur und Implementierung Frameworks, Komponenten, Präprozessoren, COTS Testen

7 Einige aktuelle Forschungsthemen (SPLC 2011) Towards the Integration of Quality Attributes into a Software Product Line Cost Model Model Comparison to Synthesize a Model-Driven Software Product Line Experiences with Software Product Line Development in Risk Management Software Value-Based Portfolio Optimization for Software Product Lines Experience with Variability Management in Requirement Specifications

8 Software Ecosystems Offene Plattformen Jeder kann Erweiterungen beitragen Massscheiderbar Geschlossene Variabilitätsmodellierung und Produktlinienanalyse nicht möglich

9 Generative Programmierung I Software wird durch einen Generator anhand einer Spezifikation auf Basis von Codefragmenten weitestgehend automatisch erzeugt Generative programming (GP) is a style of computer programming that uses automated source code creation through generic classes, prototypes, templates, aspects, and code generators to improve programmer productivity. Anwendungsgebiete Formulargeneratoren Compiler-Compiler Parsergeneratoren Anfrageoptimierung Eingabe: Problembeschreibung Generator (Konfigurationswissen) Ausgabe: Programm

10 Generative Programmierung II FOP ist eine Form von GP Feature-Selektion abstraktes Eingabeprogramm Feature-Module Code-Schablonen Feature-Komposition Generierung GP darüber hinaus Komplexere Eingaben als Feature-Auswahl (z. B. Formularbeschreibung, Grammatik, Domänenspezifische Sprachen ) Jede Form von Generatoren Metaprogrammierung (Programme manipulieren Programme)

11 Metaprogrammierung Programme manipulieren Programme Einteilung in Ebenen Basisprogramm, 1-n Metaebenen (Metaprogramme) Durch Abstraktion Programmiereffizienz erreichen GP mit Programmen als Eingabe Meta-Prog. AOP & FOP als Meta-Programmierung interpretierb. Metaprogramming (MP) is the writing of computer programs that write or manipulate other programs (or themselves) as their data or that do part of the work during compile time that is otherwise done at run time. In many cases, this allows programmers to get more done in the same amount of time as they would take to write all the code manually.

12 Domänenspezifische Sprachen I Prinzip der Abstraktion Drücke das Problem und die Lösung in einer dafür geeigneten Sprache aus Generator/Interpreter erzeugt Anwendung Vorteile: weniger Redundanz, bessere Lesbarkeit, weniger technische Details, leicht erlernbar Set camera size: 400 by 300 pixels. Set camera position: 100, 100. Move 200 pixels right. Move 100 pixels up. Move 250 pixels left. Move 50 pixels down. A domain-specific language (DSL) is a programming language designed for, and intended to be useful for, a specific kind of task. This is in contrast to a general-purpose programming language, such as C, or general-purpose modeling languages like UML.

13 Domänenspezifische Sprachen II Anfragesprachen Unix-Shell-Skripte Tabellenkalkulationsprogramme Reguläre Ausdrücke Dokument- und Datenbeschreibungssprachen Graphbeschreibungssprachen Sprache zum Beschreiben von Formularen etc.

14 Domänenspezifische Sprachen III Domänenspezifische Sprache als Eingabe für GP Zusammenhang Produktlinien/FOP: Feature-Modell DSL Feature Sprachkonstrukt in einer DSL Feature-Komposition Übersetzungsprozess DSL: M = { BasicGraph,Weighted,Colored, Search} Programme: Prog1 Weighted BasicGraph Prog2 Colored BasicGraph Prog3 Sear ch Weighted BasicGraph

15 Model-Driven Engineering I Software wird durch Modelle beschrieben Abstrakte Modelle werden in konkrete überführt Transformation kann in mehreren Schritten erfolgen Modell am Ende der Transformationskette ist die Implementierung des Systems (in Form von Code) Model-Driven Engineering (MDE) or Model-Driven Development (MDD) refer to the systematic use of models as primary engineering artifacts throughout the engineering lifecycle. MDE/MDD can be applied to software, system, and data engineering. Models are considered as first class entities.

16 Model-Driven Engineering II MDE ist eine Form der Generativen Programmierung Modell als Eingabe, neues Modell oder Code als Ausgabe MDE als Domänenspezifische Sprache Modellierungssprache für eine Domäne, z. B. BPEL Zusammenhang zu Feature-Orientierung aus verschiedenen Sichten A) Feature-Auswahl als Modell, das zu Quelltext transformiert wird (wie bei GP/DSL) B) Features können Modelle verfeinern

17 MDE + FOP Modelltransformation (MDE) Modell/Klassenverfeinerung (FOP) Generierung

18 Feature-Oriented Model-Driven Development

19 Software-Architektur I Prinzip der Abstraktion Betrachte die groben Software- Strukturen, die von Bedeutung sind; blende irrelevante Details aus Dokumentation und Entwurf stehen im Vordergrund Komponenten, Konnektoren, UML, Deployment, etc. The software architecture of a program or computing system is the structure or structures of the system, which comprise software compo-nents, the externally visible properties of those components, and the rela-tionships between them.

20 Software-Architektur + FOP Feature-Orientierung ist eine Art Software-Architekturen zu beschreiben und zu implementieren Feature Komponente Glue Code Module Konnektor (verbindet zwei Komp.) Feature-Modell Produktlinienarchitektur Feature-Selektion Produktarchitektur Vorteil: Lücke zwischen Entwurf und Implementierung ist geschlossen, insb. querschneidende Belange

21 Service-Orientierte Architekturen Trennung von Belangen mittels Services Services sind verteilt und sprachunabhängig Verschiedenste Kommunikations- und Orchestrierungsmuster Service Oriented Architecture (SOA) is an architectural style that guides all aspects of creating and using business processes, packaged as services, throughout their lifecycle, as well as defining and provisioning the IT infrastructure that allows different applications to exchange data and participate in business processes loosely coupled from the operating systems and programming languages underlying those applications.

22 Service-Orientierte Architekturen + FOP Zusammenhang SOA und FOP (Sicht #1) Feature-Modell SOA Feature Service Feature-Selektion Service-Lookup Feature-Komposition Service-Integration Zusammenhang SOA und FOP (Sicht #2) Feature betrifft die Implementierung vieler Services, d.h., schneidet quer Features als Mechanismus zur Konfiguration von Services

23 Querschneidende Features in SOA

24 Zusammenfassung Feature-Orientierung ist ein ganzheitlicher Ansatz zur Software-Entwicklung Verwandtschaft und Überlappungen mit mehreren aktuellen Entwicklungen in Forschung und Industrie Eine guter Startpunkt um in die Felder Software Engineering und Programmiersprachen einzutauchen, beruflich oder akademisch

25 Ausblick Bachelor-, Master-, Diplomarbeiten Software-/Laborpraktika (Hiwi-Stellen)

26 Analyse von Produktlinien Typsysteme Statische Analyse Tests Bugfinding Model Checking Verifikation Interaktionen erkennen Praktisch (z.b. Linux) oder Theoretisch (z.b. Beweise mit Coq)

27 Modularität und Interfaces Features modular prüfen? Interfaces für Feature Module? Nutzen und Kosten Getrenntes Kompilieren von Features? In einer offenen Welt z.b. Plugins in Eclipse Analysen für Software Ecosystems

28 Erstellen von Produktlinien Migration von Legacy Code zu Produktlinien Erkennen von bestehender Variabilität Parameter Ifdefs Einführen von neuer Variabilität Features lokalisieren und extrahieren Migration zwischen Compile-Time Variabilität und Load/Run-Time Variabilität

29 Werkzeuge und Sprachen Visualisierung und Navigation Sichten und Multidimensionale Darstellung Refactorings Integration FeatureIDE + CIDE

30 Literatur I (Software-Produktlinien allgemein) Paul Clements, Linda Northrop. Software Product Lines Practice and Pattern. Addison-Wesley Klaus Pohl, Günter Böckle, Frank van der Linden. Software Product Line Engineering. Foundations, Principles, and Techniques. Springer Günter Böckle, Peter Knauber, Klaus Pohl, Klaus Schmid (Hrsg.), Software-Produktlinien - Methoden, Einführung und Praxis. dpunkt Proceedings Int'l Software Product Line Conference

31 Literatur II K. Czarnecki and U. Eisenecker. Generative Programming - Methods, Tools, and Applications. Addison-Wesley, [Standardliteratur zu GP] J. Bartlett. The Art of Metaprogramming, Part 1: Introduction to Metaprogramming. IBM developerworks, [Überblick über Metaprogrammierung] M. Mernik, J. Heering, and A. Sloane. When and How to Develop Domain-Specific Languages. ACM Computing Surveys, 37(4), [Überblick über DSL-Entwicklung]

32 Literatur III L. Bass, P. Clements, and R. Kazman. Software Architecture in Practice, Second Edition. Addison-Wesley, 2003 [Standardwerk zu Software-Architektur] D. Schmidt. Model-Driven Engineering. IEEE Computer, 39(2), [Einführung in MDE/MDD] T. Erl. Service-Oriented Architecture: Concepts, Technology, and Design. Prentice Hall, [Überblick über SOA]