Projektseminar Softwaresysteme

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1 Projektseminar Softwaresysteme Themenvorstellung und Kick-Off Wintersemester 2015/16 Géza Kulcsár ES Real-Time Systems Lab Prof. Dr. rer. nat. Andy Schürr Dept. of Electrical Engineering and Information Technology Dept. of Computer Science (adjunct Professor)

2 Überblick Für welche Studiengänge von Interesse ETiT, DT, IST, Informatik Arbeitsaufwand 8CP 8 * 30 Stunden Webseite der Veranstaltung Ziele Praxisorientierte Erfahrungen in der Softwareentwicklung Einblick in Modellierungs- und modellbasierten Softwareentwicklungstechniken 2 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

3 Thema 1 Erweiterung eines graphbasierten Java-Refactoring- Rahmenwerks Betreuer: Géza Kulcsár 3 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

4 Program (Co-)Evolution: Initializing the PG In this step, Java source code is transformed into a corresponding graph-based representation, called Program Graph (PG) 4 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

5 Program (Co-)Evolution: Program Changes After initializing the PG, one might perform: a) graph-based refactorings on the PG b) changes in the code base 5 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

6 Program (Co-)Evolution: Synchronization Requirements: For initialization: consistent transformations into both directions Triple Graph Grammars, For consistency a transformation during specification co-evolution: language, automated provide and all incremental these (i.e., deltadependent) synchronization 6 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

7 Program Graph Class B Class C m(int): int Class D m(int): int 7 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

8 Refactoring: Pull Up Method (Fowler, 2000) PG transformations are typically automated in nature note that PG modifications do not have the same expressive power as program edits Usually rule-based, e.g., refactoring The decision Class if the A two method implementations are equivalent is left to the user (equivalence is not decidable in general) Class A m(int): int Class B Class C Class B Class C m(int): int m(int): int 8 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

9 Specifying PUM by Graph Transformation parent: TClass child1: TClass child2: TClass def1: TMethodDef def2: TMethodDef signature: TMethodSignature 9 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

10 Room for Improvement 1: Refactorings The standard catalogue for objectoriented refactoring operations Provides only informal specifications In the book: only an intuitive description of the context and purpose of the listed refactoring operations 10 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

11 Room for Improvement 2: Supported Java Features Input: restricted Java 1.4 programs Excluded: access modifiers (everything is public), interfaces, exception handling, abstract, static, final, esoteric classes, multi-threading 11 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

12 Thema 2 Erweiterung von emoflon um abgeleitete Attribute Betreuer: Roland Kluge 12 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

13 emoflon Ein Tool zur Statischen Modellierung (mittels Ecore) Ecore Diagram de.tudarmstadt.maki.modeling.graphmodel «EClass» GraphElement - id: EString - missingstringattributevalue: EString = "No such string... - missingdoubleattributevalue: EDouble = missingeobjectattributevalue: EJavaObject + setstringattribute(estring, EString): void + setdoubleattribute(estring, EDouble): void + setobjectattribute(estring, EJavaObject): void + getstringattribute(estring): EString + getdoubleattribute(estring): EDouble + getobjectattribute(estring): EJavaObject + tostring(): EString Klassen Attribute Methoden +reverseedge 0..1 «EClass» Edge +incomingedges 0..* + isreverseedgeof(edge): EBoolean +outgoingedges + tostring(): EString 0..* +target 1 «EClass» Node +source + tostring(): EString + getoutdegree(): EInt 1 + getindegree(): EInt + getdegree(): EInt 13 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

14 emoflon Ein Tool zur Dynamischen Modellierung (= Methodenimplementierung mittels Graphtransformationen) SDM Diagram run Story Diagram IncrementalKTC::run (graph: Graph): void Methodenaufrufe SelectNextUnclassifiedLink Graph Patterns EliminateMatchesOfNACs BindThis EnforceConstraints this.enforceconstraints(graph) graph : Graph +edges +graph [Success] this.eliminatematchesofnacs( unclassifiedlink) unclassifiedlink : KTCLink state == LinkState.UNCLASSIFIED [Failure] Kontrollfluss ActivateLink this.activatelink(unclassifiedlink) [Success] [Failure] [Failure] [Success] InactivateLink this.inactivatelink(unclassifiedlink) 14 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

15 emoflon Ein Tool zur Eclipse Codegenerierung (hier: Java) 15 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

16 Abgeleitete Attribute Motivation «EClass» Node = energy / power - remainingenergy: EDouble - currenttranmissionpower: EDouble - /estimatedremaininglifetime: EDouble - /estimatedtransmissionradius: EDouble = Math.sqrt(power) Ziel: Erweiterung von emoflon um abgeleitete Attribute. Betrachtung existierender Ansätze (z.b. IncQuery, ) Modellierung von abgeleiteten Attributen in Enterprise Architect Erweiterung des Enterprise Architect-zu-Eclipse-Export Erweiterung der Codegenerierung in Eclipse 16 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

17 Zusammenfassung Ziel: Erweiterung von emoflon um abgeleitete Attribute. Voraussetzungen fundierte Java-Kenntnisse (optional) Grundlagen in C# (optional) Grundlagen in EMF (optional) Erfahrung mit Eclipse Plugin-Entwicklung Dein Erfahrungsgewinn durch das Projekt Praktische Erfahrungen sammeln in Modellbasierter Softwareentwicklung (Modellierung, Modelltransformation, Codegenerierung, EMF/Ecore) Eclipse Plugin-Entwicklung Erweiterung eines professionellen Modellierungstools Deine Ergebnisse werden von emoflon-nutzern genutzt! 17 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

18 Thema 3 Implementierung eines graphischen Modellierungswerkzeugs zur Spezifikation von kardinalitätsbasierten Feature-Modellen Betreuer: Markus Weckesser 18 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

19 Selbst-adaptive Multi-Agenten Systeme Variabilität spezifiziert in Feature Modell 19 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

20 Kardinalitätsbasierte Feature-Modelle Feature Instance Cardinality Feature Node is potentially unbounded Group Type Cardinality At least 2 features and at most 3 feature types are to be present in group Group Instance Cardinality Instances of features Low Latency, High Throughput are to be at least 1 and at most 30 times in group channel /10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

21 Aufgabe - Entwurf eines Meta-Modells für erweiterte Feature Modelle (in Kooperation mit Analyse-Team) - Implementierung eines Visualisierungswerkzeugs für Feature Modelle - Erweitern der Visualisierung um Editor-Funktionalität - Implementierung einer Möglichkeit zur Darstellung von Analyseergebnissen in Editor 21 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

22 Thema 4 Analyse von Feature-Modellen Betreuer: Johannes Bürdek und Markus Weckesser 22 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

23 Software-Produktline: DCU DCU Variant 1 DCU Variant 2 DCU Variant 3 DCU Variant 4 Gantry Treatment Room [Image Source: Universitätsklinikum Heidelberg] 23 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

24 Feature-Modelle DCU Master Parameter MeasuringMode RtbTimingEn ErrorMonEn AddRtbDelayTime LowCurrentTimer Name Mode 4 Mode 3 Mode 2 Mode 1 Mode 0 RefValueTHoldMax TimeoutFeedback DelayTimeFeedback DCU DCU Master Parameter DCU Type Z SD DC DC Ramped P T TS Device Control Unit DCU Type Parameter Device Control Parameter Checksum Version DelayTimeActivate BeamRequest TakeOverRefValues EnableShutdown EnableSwitchOn SAT Solver Operation Mode Device Controller Type b b Timing Master Parameter Quality Assurance Adjustment Experiment Standby Therapy Manual 24 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung Idle Z SD Device Control <req> b <req> Ramped b P T TS EnableGenRTB MasterClock EnableSync SupplyFrequence <req> <req> RK RB R <excl> FM Analysen: - Dead/Core Feature - Erfüllbarkeit -

25 Aufgabe - API für Standard-Feature-Modell-Analysen implementieren - Analysen erweitern - Behandeln von Attributen (nicht-boolsche Features) - Behandeln von Kardinalitäten - Auf Basis von SMT-Solvern - Z3 - SMT-Lib 25 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

26 Thema 5 Entwicklung einer Spezifikationssprache für einen Smart-Home Simulator Betreuer: Erhan Leblebici 26 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

27 Entwicklung einer Spezifikationssprache für einen Smart-Home Simulator Step 1: The user identifies himself or herself with an RFID chip. Step 2: The system authenticates the user and gets their preferences from the cloud-based server. Step 3: The matchmaker determines the best settings for this person and all devices in the house that allow personalisation. Import & Export 27 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

28 Entwicklung einer Spezifikationssprache für einen Smart-Home Simulator Step 1: The user identifies himself or herself with an RFID chip. Step 2: The system authenticates the user and gets their preferences from the cloud-based server. Step 3: The matchmaker determines the best settings for this person and all devices in the house that allow personalisation. Eigene Spezifikationssprache Import & Export 28 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

29 Entwicklung einer Spezifikationssprache für einen Smart-Home Simulator Step 1: The user identifies himself or herself with an RFID chip. Step 2: The system authenticates the user and gets their preferences from the cloud-based server. Step 3: The matchmaker determines the best settings for this person and all devices in the house that allow personalisation. Eigene Spezifikationssprache Import & Export 29 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

30 Entwicklung einer Spezifikationssprache für einen Smart-Home Simulator Wir bieten Einarbeitung in - Smart-Home Anwendungsszenarien / Simulation - Eclipse Modeling Framework - Xtext - emoflon Tripel-Graph-Grammatiken Du hast solide Kenntnisse in - Java - UML (Klassen- und Objektdiagramme) Und du hast Interesse an - Modellgetriebener Softwareentwicklung - Forschungstools ausprobieren 30 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

31 Thema 6 Konzeption eines Smart-Grid Szenarios für das Software-Praktikum Betreuer: Dr. Malte Lochau Markus Weckesser Bildquelle: /10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

32 Konzeption eines Smart-Grid Szenarios für das Software-Praktikum: Szenario Szenario zur effizienten und ausfallsicheren Regelung von Stromnetzen Ein prototypisches Datenmodell zur Repräsentation von Szenarien in Form von gewichteten Graphen existiert bereits: Knoten = Konsumenten oder Produzenten Kanten = Leitungen Ziel des Spiels: möglichst günstige aber dennoch stabile Energieversorgung! 32 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

33 Aufgabe - Konzeption des Szenarios: Berücksichtigung der Spieldynamik und der didaktischen Rahmenbedingungen - In Kooperation mit dem Fachgebiet E5 Prof. Hanson (Regelmäßige Austauschtreffen & Feedback-Runden!) - Dokumentation in Form einer Spielanleitung - Unterstützung bei der Entwicklung des Rahmenwerks für die die Umsetzung des Szenarios 33 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

34 Nächste Schritte Themenfindung: Mail an bis (Donnerstag) Betreff: Themenwahl Softwaresysteme Inhalt: Vorname, Nachname Matrikelnummer Studiengang Themenwahl mit absteigender Priorität (1 = erste Wahl, 2 = zweite Wahl, ) Team: Solo oder den Namen eures Teampartners Ohne Themenwahl ist keine Teilnahme möglich! Bekanntgabe der Zuteilung: (Freitag) 34 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

35 Nächste Schritte Regelmäßige Treffen mit dem Betreuer Inhalt, Format und Abgabetermin wird vom Betreuer und den Studenten bestimmt Optional: Zwischenvortrag Abschlussvortrag am Ende der Arbeit 35 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung

36 Rückblick: Themen zur Auswahl (1) Erweiterung eines graph-basierten Java-Refactoring-Rahmenwerks (2) Erweiterung von emoflon um abgeleitete Attribute (3) Implementierung eines graphischen Modellierungswerkzeugs zur Spezifikation von kardinalitätsbasierten Feature-Modellen (4) Analyse von Feature-Modellen (5) Entwicklung einer Spezifikationssprache für einen Smart-Home Simulator (6) Konzeption eines Smart-Grid Szenarios für das Software-Praktikum 36 13/10/2015 PS Softwaresysteme Kickoff und Themenvorstellung