Model-Driven Development and Product Lines, Leipzig Generatoren - Mehr als ein notwendiges Übel? «The Generator Company»

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1 Generative tools for automated software development and modernization Delta Software Technology provides Europe's leading companies with state-of-theart software generator technology for more than 30 years? T h e G e n e r a t o r C o m p a n y Model-Driven Development and Product Lines, Leipzig 2006 Generatoren - Mehr als ein notwendiges Übel? Rüdiger Schilling Cord Giese Copyright 2006 Delta Software Services GmbH. Delta Software Technology GmbH «The Generator Company» Lohnen sich Generatoren? Modellbasierte Generatorentwicklung «Pattern By Example» Ein Scheibenwischer in Aktion 2

2 The Generator Company 30 Jahre generatorbasierte Werkzeuge Software-Entwicklung, -Wartung und -Modernisierung Hunderte von Installationen Hunderttausende generierter Programme Erfahrungen der Anwender Häufig bereits "Produktlinien" mittels Generatoren Nicht selten: "Mißbrauch" der Standardgeneratoren für die Entwicklung eigener Generatoren Ab 1997: Neue Generatortechnologie U.a. für die Entwicklung projektspezifischer Generatoren 3 «The Generator Company» Lohnen sich Generatoren? Modellbasierte Generatorentwicklung «Pattern By Example» Ein Scheibenwischer in Aktion 4

3 Generatoren ein notwendiges Übel? Szenarium: Eine Software-Systemfamilie (Produktlinie, Produktfamilie) soll entwickelt werden zwei Positionen: A) Alles bedacht: Modelle, DSL, Design etc. wir brauchen noch ein paar Generatoren kein Problem, wer hat gerade nichts zu tun? B) Generatoren, auch noch selbst entwickeln? Um Gottes Willen, da lassen wir das lieber sein und machen es mit der CPA-Methode* * CPA die immer noch am häufigsten angewandte Software-Entwicklungsmethode: Copy, Paste, Adapt 5 Abstraction Gap Abstraction Level Domain Specific Language UML Diagrams High Level Language (Java) Low Level Language (C, Assembler) Generator ist nicht gleich Generator Von einfachen Syntax- Transformatoren Universell Zu umfassenden Software- Fertigungsautomaten Spezialisiert Optimierend Domain Specific (DSG) 6

4 Lohnen sich Generatoren? Größerer Abstraktionssprung = Größerer Nutzen Mehr Effizienz (Automation), einfache Nutzung (z.b. DSL) Größerer Aufwand Höherer Nutzen durch Vervielfältigung (Economy of Scope) z.b. Systemfamilien, Produktlinien Größere Spezialisierung begrenzt Vervielfältigung Aufgabe: Effizientere Entwicklung und Pflege von Generatoren 7 Lohnen sich Generatoren? Qualitätsgewinn durch entfallende manuelle Prozesse Reproduzierbarkeit (reproducibility) Rückverfolgbarkeit (traceability) Erfüllung von Qualitäts-Standards SPICE Software Process Improvement and Capability Determination Maß für den Prozessreifegrad (A)SIL - (Automotive) Safety Integrity Level Maß der Zuverlässigkeit; Gefährdungsbeurteilung Voraussetzung: Systematische Konstruktion von Generatoren 8

5 Generatoren und Automation Thomas J. J. Watson, der der Gründer der der IBM, IBM, soll soll gesagt gesagt haben: haben: "I "I think think there there is is a world world market market for for about about five five computers" Hatte der Gründer der IBM keine Ahnung von Computern? Nein er war ein Realist Computer waren extrem teuer, groß und unhandlich Dafür gab es nur einen begrenzten Markt 1943 kaum vorstellbar: Billige, kleine Computer für jedermann Für so nützliche Dinge wie Blogs und Moorhuhn-Spiele 9 Eine Vision Was hat das mit Generatoren zu tun? Wenn man die Kosten für die Entwicklung und Nutzung von Generatoren deutlich senkt Dann lohnt es sich Generatoren auch für begrenzte Projekte, mit größerer Spezialisierung einzusetzen The TheAutomation Assumption "If "If you you can can compose components manually, you you can can also also automate this this process" Czarnecki, Eisenecker,

6 Generatoren als Domain Um die Effizienz- und Qualitätsziele zu erreichen ist die Konstruktion von Generatoren als ein eigenständiges Arbeitsgebiet zu erkennen und nicht als Nebenprodukt von etwas anderem Das heißt, wir brauchen eine spezifische Methodik adäquate Modellierungs- und Realisierungs-Konzepte umfassende Werkzeugunterstützung 11 Methodik Theoretischer Hintergrund: Generative Programming The The goal goal of of generative programming is is to to replace manual search, adaptation, and and assembly of of components with with the the automatic generation of of needed components on on demand [GP2002 at at ICSR7] Modellbasierte Entwicklung Mit Generatoren Für Generatoren 12

7 «The Generator Company» Lohnen sich Generatoren? Modellbasierte Generatorentwicklung «Pattern By Example» Ein Scheibenwischer in Aktion 13 Modellbasiertes Generatorsystem Vier Ecksteine Variantenmodell Modell der Variabilität und Varianten Generator Den es zu entwickeln gilt Konfiguration Auswahl der Variante, Spezifikation des Produkts Produkt Das (in Varianten) generiert werden soll 14

8 Modellbasiertes Generatorsystem Domain Application «instantiates» Design Variants Model Configuration «based on» Produce «specified by» Implementation Generator Product «produced by» 15 Das Metamodell (Variantenmodell) Modell der Variabilität und Varianten Was unterscheidet die Mitglieder einer Systemfamilie? Das Modell kann u.u. sehr einfach sein Siehe Scheibenwischer Ein Variantenmodell ist ableitbar aus: Merkmalmodell, DSM, UML oder eigenständig modelliert HyperSenses TM Metamodell 16

9 Das Modell (Konfiguration) Auswahl der Variante, Spezifikation des Produkts Selektion, Parametrisierung und Komposition der gewünschten Eigenschaften DSL-Anwendung Spezifikation auf Domänen-Ebene, statt Programmierung auf technischer Ebene Unterschiedliche Benutzerschnittstellen Tabellarisch, Text- oder XML-Format Graphische oder semigraphische DSL HyperSenses TM (Konfigurations)modell 17 «The Generator Company» Lohnen sich Generatoren? Modellbasierte Generatorentwicklung «Pattern By Example» Ein Scheibenwischer in Aktion 18

10 Modellbasierter Generatorbau Pattern By Example TM (PBE) PBE Prototypes Code Pattern Variants Model Generator Configuration Lösungsbeispiele als Vorlage für Code-Pattern Mit Variationspunkten, bedingten Blöcken und Berechnungen Die Code-Pattern werden mit dem Variantenmodell verknüpft Code-Pattern Product und Variantenmodell sind Quelle für die Generierung von Generatoren! 19 Vom Prototyp zum Code-Pattern Pattern By Example TM 20

11 Pattern By Example Pattern: prdwiper Implementation: C++/Class Implementation: C++/Header Implementation: Java Implementation Inheritance Pattern Hierarchy Zu einem Pattern kann es mehrere Ausprägungen (Implementierungen) geben z.b. für verschiedene Sprachen Hierarchien von Pattern für komplexe Anwendungen Implementierungen können vererbt und überladen werden Ähnlich aber nicht gleich «Rendering» = 1 «Baum» mit 1 Implementierungs-Typ 21 «The Generator Company» Lohnen sich Generatoren? Modellbasierte Generatorentwicklung «Pattern By Example» Ein Scheibenwischer in Aktion 22

12 Beispiel: Scheibenwischer Beispiel: Scheibenwischer- Steuerung (Windschutzscheibe) Mikrocontroller 8-Bit-RISC-Prozessor Betriebssystem PURE Software in C++ Generierung verschiedener Varianten Beispiel aus PESOA-Projekt 23 Forschungsprojekt: P E S A Variants Model Generator Configuration Product Process Family Engineering in Service-Oriented Applications Produktlinienarchitektur für variantenreiche Prozesse Anwendungsbereiche e-business und Automotive Werkzeugketten Delta Software Technology: Generatorkonzept- und technik HyperSenses TM 24

13 HyperSenses-Tools Browser Meta Model Editor (Variants Model) Pattern Editor (Code Pattern) HyperSenses Meta Composer Entwurf und Implementierung eines Generators HyperSenses Active Intent Konfiguration des Produkts Generator-(Test)Anwendung Active Intent (Variants Model) Generatoren können in andere Produkte eingebunden werden «Generator als Service» 25 Scheibenwischer Optionen 1- oder 2-armig Einbaupositionen links oder außen feste oder einstellbare Intervalle Regensensor Festfrierschutz automatischer Wischerstopp beim Öffnen der Fronttüren 26

14 Eine Werkzeugkette Speziell für diese Veranstaltung, abweichend vom Forschungsprojekt Tool-Kopplung: MetaEdit+ 4.5 beta HyperSenses stufiger Import: Type-Daten Metamodell (Variantenmodell) Graph-Daten Modell (Konfiguration) 27 Der Scheibenwischer in Aktion Live Demonstration 28

15 Generative tools for automated software development and modernization Delta Software Technology provides Europe's leading companies with state-of-theart software generator technology for more than 30 years? T h e G e n e r a t o r C o m p a n y Model-Driven Development and Product Lines, Leipzig 2006 Generatoren - Mehr als ein notwendiges Übel? Übel! Rüdiger Schilling Cord Giese Copyright 2006 Delta Software Services GmbH. Delta Software Technology GmbH