Aspektorientierte Modellierung

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1 Aspektorientierte Modellierung Softwaretechnik-Seminar 2002 Thema: Evolutionäre Software Referent: Alexander Winter

2 Gliederung Einführung und Motivation Was ist Aspektorientierte Modellierung? Vorstellung und Vergleich zweier Ansätze der Aspektorientierten Modellierung Zusammenfassung und Ausblick SWT-Seminar SS

3 Einführung Anforderung der Industrie an Softwareprodukte (Open-/closed-principle): Software soll in sich konsistent sein Software soll offen genug für Änderungen sein Sinn und Zweck der OO-Modellierung: Unterstützung des Entwicklungsprozesses zur Erfüllung der Anforderungen Richtlinien (z.b. RUP oder ROPES) und Erfahrungswerte sorgen für zielgerichtetes Vorgehen in bezug auf die Anforderungen SWT-Seminar SS

4 Erweiterung des Fallbeispiels Einführung neuer Funktionalität im DDS: Simples Logging wird erweitert Funktionsweise: Client und Server führen ein Log über auftretende Ereignisse in einem Puffer Bei entsprechendem Füllstand: Schreiben des Logs in eine Datei SWT-Seminar SS

5 Klassenmodell: Ursprüngliches DDS dialer.net.server +isregistered:boolean +register: void dialer.server.dialer +dial: boolean +hangup: boolean dialer.server.dialoutserver +dial: void +hangup: void +isdialed: boolean SWT-Seminar SS

6 Klassenmodell: Ursprüngliches DDS dialer.net.client _connector +isregistered:boolean +register: void dialer.server.buttondialer +cmdexit:void +cmdserverdial:void +showmessage:void dialer.client.dialoutclient +dial: void +hangup: void +hasdialed: boolean SWT-Seminar SS

7 Erweiterung des Loggings (I) <<interface>> Logger int buffersize +logevent(event, result) +writelog(file) ClientLogger ServerLogger <<uses>> <<uses>> dialer.client.dialoutclient +dial: void +hangup: void +hasdialed: boolean dialer.client.dialoutserver +dial: void +hangup: void +isdialed: boolean SWT-Seminar SS

8 Nachteile des Modells Wenig Flexibilität gegenüber Änderungen, unter Umständen Verlust des Interfaces Das Klassenmodell reicht als Illustration des Vorgangs nicht aus Folge: wechselseitige Abhängigkeit verschiedener Modelle (Sequence Diagrams, Klassenmodell,) Fehlende Ausdruckskraft von UML (beispielsweise bei Sequence Diagrams) SWT-Seminar SS

9 Ablauf des Loggings SWT-Seminar SS

10 Ablauf des Loggings (II) SWT-Seminar SS

11 Was ist Aspektorientierte Modellierung? Idee: Eigenschaften, die sich über mehrere Klassen verteilen, sollen im UML-Modell an einer Stelle konzentriert werden Angaben der Stellen, an denen diese Eigenschaft eine Rolle spielt, muß möglich sein Transformation des Modells in ein OO-Modell sollte existieren SWT-Seminar SS

12 Was ist ein Aspekt? Nach Kiczales/Lamping: Eine Eigenschaft ist eine Komponente, sofern sie sauber in einer allgemeinen Prozedur (Objekt, Methode, API) gekapselt werden kann Ein Aspekt, sofern dies nicht der Fall ist (Crosscutting) Beispiele für Komponenten: GUI Widgets, Image Filter, Bankkonten,... Beispiele für Aspekte: Synchronisation, Geschwindigkeit, Speicherbedarf SWT-Seminar SS

13 Aktueller Stand der AOM Bisher noch keine festgelegter Standard auf Modellierungsebene, sondern mehrere Ansätze Existierende Tools der AOP (LAC, AspectJ) vereinfachen die Umsetzung eines Modells in eine Implementation Vorstellung zweier Alternativen am Fallbeispiel: Erweiterung der Klassensemantik (Pawlak, Duchien, Florin, Legond-Aubry, Seinturier, Martelli) UML for Aspects (UFA, Stephan Herrmann) : Erweiterung der Komponenten-Semantik SWT-Seminar SS

14 Modell 1: Erweiterung der Klassensemantik Einführung sogenannter Aspektklassen Unterschied zu gewöhnlichen Klassen: Addition von Aspektmethoden Anbindung an andere Klassen durch Pointcut relations Abstraktion von Verteilung und Klassenunterschieden durch neuen Stereotyp <<group>> SWT-Seminar SS

15 Erweiterung des Loggings (II) File +attach(string Filename,Handle h:boolean) +open(handle h):boolean +write(handle h, Strimg s):boolean +close(handle h): void <<uses>> <<aspect>> Logging <<pointcut>> 1 Int buffersize 1 <<pointcut>> logevent Event[] buffer logevent?all\ hasdialed 1 <<after >> logevent(<event, <result) 1?ALL\ isdialed dialer.client.dialoutclient +writelog(<file) dialer.client.dialoutserver +dial: boolean +hangup: boolean +hasdialed: boolean +dial: boolean +hangup: boolean +isdialed: boolean SWT-Seminar SS

16 Vorteile des Modells Aspekt ist an einer Stelle konzentriert anstatt über das Modell verteilt Pointcuts definieren bereits konkrete Stellen der Einbindung für die Programmumsetzung Weaver sorgt später für die automatisierte Einbindung an den richtigen Stellen => erhebliche Verringerung des Aufwands bei Änderungen des Aspekts/der Komponenten SWT-Seminar SS

17 Modell 2 : UFA UML for Aspects Erweiterung von UML um Aspektuelle Komponenten (Aspectual Components) Aspektmodellierung geschieht auf Komponentenebene: Aspekt wird als abstrakte Komponente dargestellt Basiskomponenten werden adaptiert Anbindung des (allgemeinen) Aspekts geschieht durch einen Connector SWT-Seminar SS

18 Erweiterung des Loggings (III) Server dialer.net.server +isregistered:boolean +register: void dialer.server.dialer +dial: boolean +hangup: boolean dialer.server.dialoutserver +dial: void +hangup: void +isdialed: boolean SWT-Seminar SS

19 Erweiterung des Loggings (IV) Client dialer.net.client _connector +isregistered:boolean +register: void dialer.server.buttondialer +cmdexit:void +cmdserverdial:void +showmessage:void dialer.client.dialoutclient +dial: void +hangup: void +hasdialed: boolean SWT-Seminar SS

20 Erweiterung des Loggings (V) {abstract} Observer <<connector>> Logging <<adapt>> Server <<adapt>> Client SWT-Seminar SS

21 Erweiterung des Loggings (VI) {abstract} Observer {abstract} Subject +{abstract} attach(observer) +{abstract} detach(observer) +{abstract} notify() <<uses>> {abstract} Observer +{abstract} update() SWT-Seminar SS

22 Erweiterung des Loggings (VI) <<connector>> Logging Server DataObserver File Server +attach... Subject = DialoutServer EventObserver <<adapts>> Dialer DialoutServer SWT-Seminar SS

23 Erweiterung des Loggings (VII) << connector >> Logging DataObserver int buffersize Event[] buffer +update <<uses>> Subject = DialoutServer +attach <- after {start} +detach <- after {stop} +notify <- after {dial, hangup, } <<uses>> <<uses>> EventObserver int buffersize Event[] buffer +update File +attach(string f, Handle h) +open(handle h) +write(handle h, String s) <<uses>> initlogging (boolean events, boolean data) SWT-Seminar SS

24 Vorteile von UFA Das Modell bietet alle Vorteile des ersten Modells Zusätzlich lassen sich Dynamic Connectors modellieren Da ein Aspekt als Komponente modelliert wird, läßt er sich ebenfalls adaptieren => Aufhebung der strikten Trennung von Aspekt und Komponente SWT-Seminar SS

25 Vergleich beider Modelle: Aspektklassenmodell Aspektklassenmodell leicht erweiterbar durch Klassenmechanismen wie Vererbung Unterstützung der Implementation durch AspectJ Aufteilung und Übersicht größerer Modelle problematisch Dokumentationswert ohne zusätzliche Anmerkungen nach längerer Zeit geringer SWT-Seminar SS

26 Vergleich beider Modelle: UFA UFA-Modell ebenfalls leicht erweiterbar durch Spezialisierung von Komponenten Unterstützung der Implementation durch LAC Gute Übersicht durch Wahl verschiedener Detailgrade möglich Umfassender als das Aspektklassenmodell, allerdings ist ein größerer Kontext für das Verständnis des Zusammenhangs notwendig SWT-Seminar SS

27 Zusammenfassung Zur Zeit existieren mehrere verschiedene Ansätze Modellierungsidee hilfreich bei evolutionärer Software Bisheriger Stand: Toolunterstützung zur Modellierung fehlt Fehlender Ansatz zur Einbindung zweier Aspekte in eine Basisklasse Nutzen eines Modells zur Visualisierung der AOP hat sich bestätigt SWT-Seminar SS

28 Offene Fragen Ist der Ansatz auch in größeren Projekten praxistauglich? Es fehlen umfassendere Modelle, an denen eine Konsistenz verschiedener Ansätze geprüft werden kann Konzepte aus der OO-Modellierung müssen noch entwickelt werden: Wann ist ein Modell gut? Methoden zum Reengineering oder zum Testen Aspektorientierter Programme fehlen völlig SWT-Seminar SS

29 Quellen [1] Jan Wloka, Stephan Hermann: Systembeispiel eines DDS [2] G. Kiczales, J. Lamping, A.Mendhekar, C. Maeda, C. Videira, J. Irwin, J.-M. Longetier: Aspect-oriented Programming, [3] R. Pawlak, L. Duchien, G. Florin, F. Legond-Aubry, L. Seinturier, L. Martelli: A UML-Notation for Aspect-oriented Design. AOSD, [4] Stephan Herrmann: Composable Designs with UFA, SWT-Seminar SS

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