Abbildung des Aufruf-Interaktionsstils von.net in den kanonischen Interaktionsstil auf Basis von Ereignissen und umgekehrt

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1 - 1 - Abbildung des Aufruf-Interaktionsstils von.net in den kanonischen Interaktionsstil auf Basis von Ereignissen und umgekehrt Memo 5.1 BTS 1. Einleitung Das Einbinden von n in Umgebungen, die einen Interaktionsstil inkompatibel mit diesem der haben, wird durch den Einsatz von Vertreter und ermöglicht. Vertreter und dienen als Brücke zwischen der Umgebung und die, die zusammenarbeiten sollen. Zwischen ihnen wird ein Kommunikationskanal aufgebaut, über den Vertreter und sich anhand von einem kanonischen Interaktionsstil verständigen. 2. Kanonischer Interaktionsstil Der kanonische Interaktionsstil beruht auf Ereignisse, die typisierte Daten mit sich tragen. Aus Sicht der kann in Abhängigkeit der Richtung, in der die Ereignisse ausgegeben werden, grundsätzlich zwischen IN- und OUT-Ereignisse unterschieden werden. Die IN-Ereignisse sind ankommende Ereignisse bei der und die OUT-Ereignisse sind entsprechend ausgehende Ereignisse aus der. Der kanonische Interaktionsstil besteht nicht nur aus einzelnen INund OUT-Ereignissen. Benötigt werden auch Paare von unmittelbar kausal abhängige Ereignisse, die in entgegensetzten Richtungen fließen. Nur so lassen sich Interaktionsstile abbilden, bei denen die Zuordnung zwischen Anfrage- und Antwort- Ereignis durch den Interaktionsstil gegeben ist (z.b. Aufrufparadigma). Solche kausal zusammenhängende Paare von Ereignissen werden mit INOUT und OUTIN gekennzeichnet, je nachdem in welche Richtung das Anfrage-Ereignis geht. Die Ereignisse des kanonischen Interaktionsstils sind abstrakte Gebilden. Man abstrahiert vor jeglicher technischer Realisierung. Sie können z.b. durch Nachrichten über Socket-Kommunikation oder Fernaufrufe mit Hilfe einer geeigneten Middleware realisiert werden. Die Schnittstellen des kanonischen Interaktionsstils werden abstrakte Schnittstellen genannt. Ihre Beschreibung erfolgt in einer speziell dafür entworfenen Sprache, die Abstract Interface Definition (kurz AID) genannt wird. Die Beziehung zwischen einem abstrakten Ereignis in AID und dem konkreten Element im Quell- oder Ziel-Interaktionsstil, sowohl namentlich als auch nach Art, wird durch Annotationen hergestellt. Die Annotationen sind spezifisch für den jeweiligen Interaktionsstil.

2 Vermittlung zwischen dem kanonischen und anderen Interaktionsstilen Damit die volle Funktionalität einer in jeder beliebigen unterstützten Umgebung genutzt werden kann, müssen alle Elemente der Schnittstellen der mit ihrem ursprünglichen Interaktionsstil in Schnittstellen des kanonischen Interaktionsstils abgebildet werden können. Unter kann hier durchaus ein Geflecht von Entitäten verstanden werden, die zusammen die gewünschte Funktionalität vollbringen und in einer Umgebung zusammen mit dem ausgeführt werden. Der Vertreter für einen bestimmten Interaktionsstil muss seinerseits alle Elemente der Schnittstellen des kanonischen Interaktionsstils in entsprechende Elemente von Schnittstellen des gewünschten Interaktionsstils abbilden und das möglichst ohne einen Verlust von Information, der die Zusammenarbeit mit der verhindern sollte. 4. Elemente von.net-schnittstellen und ihre Abbildung in den kanonischen Interaktionsstil Mit.NET-Schnittstellen werden Schnittstellen von n bezeichnet, die im.net Framework ausgeführt werden. Obwohl die Programmiersprache, in der die.net implementiert ist, irrelevant ist, da letztendlich der Programm-Code immer zunächst in Intermediate Language Code und erst danach in Rechnerarchitekturspezifischen Instruktionen übersetzt wird, werden wir uns nach den Möglichkeiten von C# richten, da C# das volle Potenzial des.net Frameworks ausschöpft. Im Folgenden werden alle Elemente der.net-schnittstellen aufgelistet und es wird gezeigt, wie sie in den kanonischen Interaktionsstil abgebildet werden Konstruktoren Durch Konstruktoren kann das Exemplar einer schon bei der Erzeugung gezielt in einem bestimmten Zustand versetzt werden. Der Vertreter kann die entfernte Erzeugung von n innerhalb des s veranlassen, indem er ein spezielles INOUT-Ereignis mit Namen wie der Name der Schnittstelle in AID mit einem Suffix _NEW an der Schnittstelle AID_System schickt. Der erste Parameter ist dafür vorgesehen, dass der Vertreter einen Verweis auf dem Callback-Objekt für dieses Exemplar übergibt. Der Rückgabewert ist das soeben erzeugte Exemplar der. In AID werden diese Ereignisse nicht mit INOUT, sondern mit einem speziellen Schlüsselwort PARAM innerhalb der jeweiligen Schnittstelle deklariert, die eine erzeugbare darstellt. Der parameterlose Konstruktor einer wird immer automatisch erzeugt und muss nicht explizit in AID aufgeschrieben werden. public class { public (){ public (string s){

3 - 3 - INTERFACE PARAM string s Vertreter inout _NEW AID_System new _IN new 4.2. Methoden aus Schnittstelle der Der Aufruf einer Methode wird durch den Vertreter entweder mit einem IN- oder einem INOUT-Ereignis angestoßen. Wenn die Methode keine Daten zurückliefert, kann man das IN-Ereignis nutzen. In allen anderen Fällen muss INOUT genutzt werden. Eine Methode liefert Daten zurück, wenn sie einen Rückgabewert hat, den Wert von call by reference - und call by result -Parametern überschreibt, und Ausnahmen auswirft, die für den Anwender interessant sein können. Das folgende Diagramm zeigt der Ablauf schematisch. Es ist zu beachten, dass vor dem Aufruf der Methode eine Umwandlung von Variablen von Middleware in stattfindet, damit sichergestellt ist, dass die Methode Parameter von den richtigen Typen erhält. Im Falle, dass Daten zurückgeliefert werden, findet eine umgekehrte Umwandlung von Typen der in Middleware. Bei primitiven Typen wird nichts gemacht. Bei Exemplaren von Tupeln wird eine Umwandlung standardmäßig mittels Reflection durchgeführt. Bei Variablen von Verweistypen, die auf Exemplare von fernaufrufbaren Schnittstellen verweisen, wird eine Umwandlung durch Nachschlagen in einer Dictionary-Datenstruktur realisiert. Ergibt das Nachschlagen kein Treffen, dann handelt es sich um ein neu erzeugtes Exemplar einer, für die noch keinen bereitsteht. In diesem Fall wird ein erzeugt und ein Verweis auf dem dem Vertreter zurückgegeben. Der Vertreter kann anschließend mit der Methode SetCallback ein Callback-Objekt auf sich selbst dem übergeben. Vertreter in Umwandlung von Middleware in Vertreter inout Umwandlung von Middleware in Umwandlung von in Middleware

4 - 4 - Es folgen einige Beispiele von Deklarationen von Methoden in C# und deren Entsprechungen in AID. public void op(string s); IN op string s public void op(string s1, ref string s2, out string s3 INOUT op string s1, string s2 RETURNS string s2, string s3 public int foo(string s); INOUT op string s RETURNS int result method=foo returns=result 4.3. Eigenschaften und Mitgliedsvariablen Eigenschaften bieten einen kontrollierten Zugriff auf Mitgliedsvariablen. Der Zugriff erfolgt mit dem Operator =. Wenn die Eigenschaft auf der rechten Seite des Operators = steht, wird der get-block aus der Implementierung der Eigenschaft aufgerufen. Wenn die Eigenschaft auf der linken Seite steht, wird entsprechend der set-block ausgeführt. Der Zugriff auf Mitgliedsvariablen erfolgt ebenfalls mit dem Operator =. Somit unterscheidet sich der Abbildung und Umsetzung von Eigenschaften und Mitgliedsvariablen in AID nicht. Die Abbildung wird ganz analog zu der Abbildung von Methoden gestaltet. Wenn Daten zurückgeliefert werden, wie im Falle eine get-operation oder Lesen von einer Mitgliedsvariable, wird INOUT-Ereignis verwendet. Wenn etwas gesetzt werden muss, wird IN-Ereignis verwendet. private int p; public int Prop { get { return p; set { p = value; INOUT Prop -> int p property=prop IN Prop int p property=prop 4.4. Delegates and Events Delegates sind die typsichere und objektorientierte Variante von Funktionszeiger. Sie sind also Objekte, die die Verweise auf eine oder mehrere Methoden in sich verwalten. Delegates, die mehr als einen Methodenverweis aufnehmen, werden Multicast- Delegates genannt. Man kann das Exemplar eines Delegates ähnlich wie eine Methode aufrufen und dabei werden alle Methoden, deren Verweise der Delegate in sich hat, aufgerufen. Sowohl einfache als auch Multicast-Delegates können Rückgabewert oder out- und ref-parameter haben. Wenn dies noch bei einfachen Delegates noch Sinn macht, ist dies bei Multicast-Delegates, die mehr als einen Methodenverweis in sich haben, nicht mehr nachvollziehbar..net Framework garantiert nicht in welcher Reihenfolge die Methoden aufgerufen werden und ob alle

5 - 5 - ausgeführt werden, wenn in einer davon eine Ausnahme ausgeworfen wird, sowie ist es nicht garantiert, welchen Wert zurückgegeben wird und welchen Wert out- und ref- Parameter haben werden, wenn ihnen in den Methoden-Rümfpen unterschiedliche Werte zugewiesen werden. Events sind eine eingeschränkte Version der Multicast-Delegates. Events können nur von innerhalb der Klasse aufgerufen werden und man darf von außerhalb der Klasse nur die Operationen += und -= anwenden. Mit += registriert man einen neuen Beobachter für dieses Ereignis und mit -= kann man den Beobachter wieder löschen..net Events werden in AID durch OUT-Ereignissen abgebildet. Der registriert sich automatisch für das Ereignis, um Ereignisse an den Vertreter weiterleiten zu können. Events, die Rückgabe wert erwarten, und/oder ref- und out-parameter übergeben, wird in AID OUTIN-Ereignis verwendet. public delegate void MyEventDelegate(string s); public event MyEventDelegate MyEvent; OUT MyEvent string s delegate=myeventdelegate Mit der Annotation delegate wird auf den Namen des Delegates hingewiesen, den der verwendet wird, um sich für das Ereignis in.net zu registrieren Methoden aus Schnittstellen oder Delegates, die der Anwender der implementieren soll Anhand von einem Beispiel möchten wir uns genauer anschauen, worum es sich hierbei handelt. Nehmen wir an, eine kann Elemente sortieren. Dazu hat sie die Methode sort. Die Elemente werden vor der Sortierung einzeln über eine Methode add hinzugefügt. public void add(element e); public void sort(comparator c); *** Variante 0 *** public class Comparator { public int compare(element e1, Element e2){ //konkrete Implementierung *** Variante 1 *** public interface Comparator { public int compare(element e1, Element e2); *** Variante 2 *** public abstract class Comparator { public abstract int compare(element e1, Element e2); *** Variante 3 *** public delegate int Comparator(Element e1, Element e2);

6 - 6 - Die Methode sort sortiert die Elemente in der Reihenfolge, wie das Comparator-Objekt bestimmt. Variante 0 zeigt den Fall, in dem bereits eine Implementierung des Comparators vom Hersteller der bereitgestellt wurde. In diesem Fall wird für die Klasse Comparator auch eine AID-Schnittstelle vorgesehen, die möglicherweise keine IN- und OUT-Ereignisse hat, aber durch die Methode Comparator_NEW von der AID_System Schnittstelle erzeugt werden kann. Uns interessieren jetzt aber die andere drei Varianten. Der Anwender der soll die Implementierung von Comparator bereitstellen. Die erste Möglichkeit ist, dass Comparator eine Schnittstelle ist, die zweite, dass Comparator ein abstrakte Klasse ist und die dritte, dass dass Comparator eine Delegate ist. Im Grunde genommen werden alle in AID auf die gleiche Art und Weise abgebildet. Für jede vom Anwender zu implementierende Methode, wird ein OUTIN-Ereignis in einer Schnittstelle in AID definiert, die den Comparator entspricht. Im Falle eines Delegates wird nur eine Methode sein, die vom zu implementieren ist. Der wird der Aufruf einfach an das Callback- Objekt weiterleiten, das bei der Erzeugung von Comparator vom Vertreter übergeben wurde. INTERFACE Sorter IN add Element e IN sort Comparator c *** Variante 1 und 2 *** INTERFACE Comparator implements=comparator OUTIN compare Element e1, Element e2 RETURNS int result returns=result *** Variante 3 *** INTERFACE Comparator delegate=comparator OUTIN compare Element e1, Element e2 RETURNS int result returns=result 4.6. Statische Methoden, Eigenschaften und Mitgliedsvariablen Obwohl statische Methoden, Eigenschaften und Mitgliedsvariablen nicht eindeutig der Schnittstelle einer zugeordnet werden können, sollte man sie trotzdem unterstützen. Fabrik-Methoden und Hilfsfunktionen werden als statische Methoden implementiert. Es kann auch sein, dass eine ganze Bibliothek mit Berechnungsfunktionen als statische Methoden implementiert wird. Die Abbildung und Umsetzung geschieht nach den Prinzipien, nach denen ganz normale Methoden und Eigenschaften abgebildet wurden. Durch eine zusätzliche Annotation static=classname wird jedoch der Generator hingewiesen, dass an diese Stelle eine statische Methode oder Eigenschaft der Klasse ClassName aufzurufen ist Ausnahmen Ausnahmen gehören in der abstrakten Schnittstelle einer hinein, weil man möglicherweise die nicht richtig bedienen kann, wenn man kein Kenntnis

7 - 7 - von den Ausnahmen hat, die von der n unter bestimmten Bedingungen ausgeworfen werden. Ausnahmen sind in Java sogar ein Bestandteil der Deklaration von Methoden in Klassen und Schnittstellen. In.NET sind sie nicht. Eine genaue Auskunft über die Ausnahmen, die eine auswerfen kann, kann nur in der Dokumentation der gefunden werden. Relevante für die Bedienung der Ausnahmen sollten in AID explizit deklariert werden. Eine Liste von Ausnahmen wird mit dem Schlüsselwort EXCEPT eingeleitet und kann nur zu INOUT und OUTIN-Ereignissen deklariert werden. public class MyException1 : Exception { public string msg; void op(int a, ref int c);//throws MyException1 TUPLE MyException1 string msg INOUT op int a, int c -> int c EXCEPT MyException Zerstören von Exemplaren von n Wenn Exemplare von n erzeugt werden, dann müssen sie auch wieder zerstört werden. Um eine Überlastung des Systems bei großen Geflechten von n zu vermeiden, die mit vielen Exemplaren interagieren, soll eine Speicherfreigabe sowohl explizit als auch nach zeitlichen Triggern erfolgen. Wenn eine der Vertreter einer durch den Anwender zerstört wird, dann muss es eine entsprechende Zerstörung des Exemplars des s und die geben. Nur das einzige Exemplar von AID_System darf nicht von außen zerstört werden. Um dies zu realisieren, könnte man der Schnittstelle AID_System für jede Schnittstelle aus AID jeweils ein IN-Ereignis hinzufügen, das den Namen InterfaceName_FREE oder InterfaceName_DISPOSE trägt. Der einzige Parameter ist der Verweis auf dem der, die zerstört werden soll.