Architekturbeschreibung im C2-Stil

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1 Architekturbeschreibung im C2-Stil Architekturbeschreibungssprachen Tobias Melzner Fachgruppe Spezikation und Modellierung von Softwaresystemen Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik Universität Paderborn 21. Juni 2006 Universität Paderborn Vortrag C / 27

2 Themenübersicht 1. Einführung 2. Aufbau C2 3. C2 als ADL 4. Erweiterbarkeit am Beispiel OO-Typisierung 5. Tools für die Architekturbeschreibung mit C2 6. Zusammenfassung Universität Paderborn Vortrag C / 27

3 Entstehung Entwickelt am ISR der University of California, Irvine um 1995 Entwickler Nenad Medvictovic, et Al. Vorläufer Chiron-1, UNIX Pipe and Filter Zuerst nicht als ADL entwickelt, sondern nur als Architekturstil Graphische, diagrammartige Darstellung, verschiedene Detaillevel Hierarchisches Modell, soll eine Architektur für stark GUI-lastige Anwendungen schaen Universität Paderborn Vortrag C / 27

4 C2-Stil am Beispiel KLAX Universität Paderborn Vortrag C / 27

5 C2-Stil am Beispiel KLAX Universität Paderborn Vortrag C / 27

6 Einzelne Komponenten problemlos ersetzen Universität Paderborn Vortrag C / 27

7 Einzelne Komponenten problemlos ersetzen Universität Paderborn Vortrag C / 27

8 Einzelne Komponenten problemlos ersetzen Universität Paderborn Vortrag C / 27

9 Förderung der Nebenläugkeit Universität Paderborn Vortrag C / 27

10 Förderung der Nebenläugkeit Universität Paderborn Vortrag C / 27

11 Dynamisches Ergänzen Universität Paderborn Vortrag C / 27

12 Dynamisches Ergänzen Universität Paderborn Vortrag C / 27

13 Weitere Ziele des C2 Stils Systemunabhängigkeit Wiederverwertbarkeit der Komponenten Sprachunabhängigkeit Unabhängige Adressräume Eingeschränkte Sichten Anwendbarkeit oder Erweiterbarkeit auf andere Konzepte Beispiel später im Vortrag: Subtyping Universität Paderborn Vortrag C / 27

14 Weitere Ziele des C2 Stils Systemunabhängigkeit Wiederverwertbarkeit der Komponenten Sprachunabhängigkeit Unabhängige Adressräume Eingeschränkte Sichten Anwendbarkeit oder Erweiterbarkeit auf andere Konzepte Beispiel später im Vortrag: Subtyping Universität Paderborn Vortrag C / 27

15 Weitere Ziele des C2 Stils Systemunabhängigkeit Wiederverwertbarkeit der Komponenten Sprachunabhängigkeit Unabhängige Adressräume Eingeschränkte Sichten Anwendbarkeit oder Erweiterbarkeit auf andere Konzepte Beispiel später im Vortrag: Subtyping Universität Paderborn Vortrag C / 27

16 Weitere Ziele des C2 Stils Systemunabhängigkeit Wiederverwertbarkeit der Komponenten Sprachunabhängigkeit Unabhängige Adressräume Eingeschränkte Sichten Anwendbarkeit oder Erweiterbarkeit auf andere Konzepte Beispiel später im Vortrag: Subtyping Universität Paderborn Vortrag C / 27

17 Weitere Ziele des C2 Stils Systemunabhängigkeit Wiederverwertbarkeit der Komponenten Sprachunabhängigkeit Unabhängige Adressräume Eingeschränkte Sichten Anwendbarkeit oder Erweiterbarkeit auf andere Konzepte Beispiel später im Vortrag: Subtyping Universität Paderborn Vortrag C / 27

18 Weitere Ziele des C2 Stils Systemunabhängigkeit Wiederverwertbarkeit der Komponenten Sprachunabhängigkeit Unabhängige Adressräume Eingeschränkte Sichten Anwendbarkeit oder Erweiterbarkeit auf andere Konzepte Beispiel später im Vortrag: Subtyping Universität Paderborn Vortrag C / 27

19 Merkmale einer C2-Architektur Aufbau hierarchisch Kommunikation nur zwischen Komponente und Konnektor Konnektoren sind Nachrichtenübermittlungssysteme Unterscheidung von top und bottom Top kann nur mit bottom verbunden sein und umgekehrt. Nach oben nur Requests, nach unten nur Notications Universität Paderborn Vortrag C / 27

20 Merkmale einer C2-Architektur Aufbau hierarchisch Kommunikation nur zwischen Komponente und Konnektor Konnektoren sind Nachrichtenübermittlungssysteme Unterscheidung von top und bottom Top kann nur mit bottom verbunden sein und umgekehrt. Nach oben nur Requests, nach unten nur Notications Universität Paderborn Vortrag C / 27

21 Merkmale einer C2-Architektur Aufbau hierarchisch Kommunikation nur zwischen Komponente und Konnektor Konnektoren sind Nachrichtenübermittlungssysteme Unterscheidung von top und bottom Top kann nur mit bottom verbunden sein und umgekehrt. Nach oben nur Requests, nach unten nur Notications Universität Paderborn Vortrag C / 27

22 Merkmale einer C2-Architektur Aufbau hierarchisch Kommunikation nur zwischen Komponente und Konnektor Konnektoren sind Nachrichtenübermittlungssysteme Unterscheidung von top und bottom Top kann nur mit bottom verbunden sein und umgekehrt. Nach oben nur Requests, nach unten nur Notications Universität Paderborn Vortrag C / 27

23 Merkmale einer C2-Architektur Aufbau hierarchisch Kommunikation nur zwischen Komponente und Konnektor Konnektoren sind Nachrichtenübermittlungssysteme Unterscheidung von top und bottom Top kann nur mit bottom verbunden sein und umgekehrt. Nach oben nur Requests, nach unten nur Notications Universität Paderborn Vortrag C / 27

24 Merkmale einer C2-Architektur Aufbau hierarchisch Kommunikation nur zwischen Komponente und Konnektor Konnektoren sind Nachrichtenübermittlungssysteme Unterscheidung von top und bottom Top kann nur mit bottom verbunden sein und umgekehrt. Nach oben nur Requests, nach unten nur Notications Universität Paderborn Vortrag C / 27

25 Aufbau einer Komponente Domain Translator Schnittstelle zu den Konnektoren darüber Messages Requests und Notications Dialog Abbarbeitung der Requests und Notications Wrapper Internes Objekt, reagiert auf Dialog Universität Paderborn Vortrag C / 27

26 Aufbau einer Komponente Domain Translator Schnittstelle zu den Konnektoren darüber Messages Requests und Notications Dialog Abbarbeitung der Requests und Notications Wrapper Internes Objekt, reagiert auf Dialog Universität Paderborn Vortrag C / 27

27 Aufbau einer Komponente Domain Translator Schnittstelle zu den Konnektoren darüber Messages Requests und Notications Dialog Abbarbeitung der Requests und Notications Wrapper Internes Objekt, reagiert auf Dialog Universität Paderborn Vortrag C / 27

28 Aufbau einer Komponente Domain Translator Schnittstelle zu den Konnektoren darüber Messages Requests und Notications Dialog Abbarbeitung der Requests und Notications Wrapper Internes Objekt, reagiert auf Dialog Universität Paderborn Vortrag C / 27

29 Aufbau einer Komponente Domain Translator Schnittstelle zu den Konnektoren darüber Messages Requests und Notications Dialog Abbarbeitung der Requests und Notications Wrapper Internes Objekt, reagiert auf Dialog Universität Paderborn Vortrag C / 27

30 Kommunikation der Komponenten Verbindung zum Konnektor über Nachrichten Es gibt die zwei grundsätzliche Nachrichtentypen in der top domain: Auangen der Benachrichtigungen, senden der Anfragen in der bottom domain: Auangen der Anfragen, senden der Benachrichtigungen Universität Paderborn Vortrag C / 27

31 Kommunikation der Komponenten Verbindung zum Konnektor über Nachrichten Es gibt die zwei grundsätzliche Nachrichtentypen in der top domain: Auangen der Benachrichtigungen, senden der Anfragen in der bottom domain: Auangen der Anfragen, senden der Benachrichtigungen Universität Paderborn Vortrag C / 27

32 Kommunikation der Komponenten Verbindung zum Konnektor über Nachrichten Es gibt die zwei grundsätzliche Nachrichtentypen in der top domain: Auangen der Benachrichtigungen, senden der Anfragen in der bottom domain: Auangen der Anfragen, senden der Benachrichtigungen Universität Paderborn Vortrag C / 27

33 Konnektoren Klar denierte bottom und top Domänen Nachrichtenlter Mit beliebig vielen Komponenten und auch Konnektoren verbunden Übersetzung in den Interfaces der Komponenten unterhalb Für Nachrichten oberhalb liegt die richtige Form vor Universität Paderborn Vortrag C / 27

34 Konnektoren Klar denierte bottom und top Domänen Nachrichtenlter Mit beliebig vielen Komponenten und auch Konnektoren verbunden Übersetzung in den Interfaces der Komponenten unterhalb Für Nachrichten oberhalb liegt die richtige Form vor Universität Paderborn Vortrag C / 27

35 Konnektoren Klar denierte bottom und top Domänen Nachrichtenlter Mit beliebig vielen Komponenten und auch Konnektoren verbunden Übersetzung in den Interfaces der Komponenten unterhalb Für Nachrichten oberhalb liegt die richtige Form vor Universität Paderborn Vortrag C / 27

36 Konnektoren Klar denierte bottom und top Domänen Nachrichtenlter Mit beliebig vielen Komponenten und auch Konnektoren verbunden Übersetzung in den Interfaces der Komponenten unterhalb Für Nachrichten oberhalb liegt die richtige Form vor Universität Paderborn Vortrag C / 27

37 Konnektoren Klar denierte bottom und top Domänen Nachrichtenlter Mit beliebig vielen Komponenten und auch Konnektoren verbunden Übersetzung in den Interfaces der Komponenten unterhalb Für Nachrichten oberhalb liegt die richtige Form vor Universität Paderborn Vortrag C / 27

38 Konguration Alle Benachrichtigungen an einen Konnektor: B i.top in = j C tj.bottom out Geltert und Weitergeleitet: B i.bottom out = Filter TB(B i.top in) Für Anfragen gilt: B i.bottom in = k C bj.top out und B i.top out = Filter TB(B i.bottom in) Universität Paderborn Vortrag C / 27

39 Konguration Alle Benachrichtigungen an einen Konnektor: B i.top in = j C tj.bottom out Geltert und Weitergeleitet: B i.bottom out = Filter TB(B i.top in) Für Anfragen gilt: B i.bottom in = k C bj.top out und B i.top out = Filter TB(B i.bottom in) Universität Paderborn Vortrag C / 27

40 Formalismus für C2 Nötige Eigenschaften: Einfache Methoden Geeignet für die Analyse Geeignet für Testläufe Schriftliche und Grasche Manipulation Erweiterbar Dynamisches System Gewählt: Z Notation Universität Paderborn Vortrag C / 27

41 Formalismus für C2 Nötige Eigenschaften: Einfache Methoden Geeignet für die Analyse Geeignet für Testläufe Schriftliche und Grasche Manipulation Erweiterbar Dynamisches System Gewählt: Z Notation Universität Paderborn Vortrag C / 27

42 Eine Komponente in Z C 2Component name : COMPONENT NAME top port, bot port : COMM PORT top in, top out,... : COMM PORT P COMM MSG dialog in : P COMM MSG OBJ STATE state transitions : (OBJ STATE (COMM PORT P COMM MSG)) (OBJ STATE {(COMM PORT P COMM MSG), (COMM PORT P COMM MSG)})... Universität Paderborn Vortrag C / 27

43 Eine Komponente in Z C 2Component... top port bot port dom top in = {top port} dom top out = {top port} top domain = top in{top port} top out{top port} Universität Paderborn Vortrag C / 27

44 Ein C2-Konnektor C 2Connector top ports, bot ports : P COMM PORT top in, top out, bot in, bot out : COMM PORT P COMM MSG Filter TB : CONN FILTER Filter BT : CONN FILTER top port bot port = dom top in = {top ports} dom top out = {top ports} dom bot in = {bot ports} dom bot out = {bot ports} (ran bot out) (ran top in) (ran top out) (ran bot in) Universität Paderborn Vortrag C / 27

45 Ein C2-Konnektor C 2Connector top ports, bot ports : P COMM PORT top in, top out, bot in, bot out : COMM PORT P COMM MSG Filter TB : CONN FILTER Filter BT : CONN FILTER top port bot port = dom top in = {top ports} dom top out = {top ports} dom bot in = {bot ports} dom bot out = {bot ports} (ran bot out) (ran top in) (ran top out) (ran bot in) Universität Paderborn Vortrag C / 27

46 Die Spezikationen für die Komponenten NEXT MSG == P COMM MSG COMM MSG C 2Component ComponentNameUniqueness C 2Componentstate HandleMessageFromAbove HandleMessageFromBelow ComponentMessageHandling = HandleMessageFromBelow HandleMessageFromAbove Universität Paderborn Vortrag C / 27

47 Spezikationen für die Konnektoren CONN FILTER == (COMM PORT COMM MSG) COMM MSG C 2Connector C 2Connectorstate RoutMessageFromAbove RoutMessageFromBelow ConnectorMessageRouting = RoutMessageFromBelow RoutMessageFromAbove Universität Paderborn Vortrag C / 27

48 Spezikationen für die Komposition LINK == COMM PORT COMM PORT C2Link ComponentToConnectorLinks ConnectorToComponentLinks ConnectorToConnectorLinks ValidC 2Connections = ComponentToConnectorLinks ConnectorToComponentLinks ConnectorToConnectorLinks Universität Paderborn Vortrag C / 27

49 Spezikationen für die Kommunikation ConnectorDomains TransmitMessageUpFromComponentToConnector TransmitMessageDownFromComponentToConnector TransmitMessageUpFromConnectorToComponent TransmitMessageDownFromConnectorToConnector C 2MessageTransmition = TransmitMessageUpFromComponentToConnector... Universität Paderborn Vortrag C / 27

50 Spezikationen für die Kommunikation ConnectorDomains TransmitMessageUpFromConnectorToConnector TransmitMessageDownFromConnectorToConnector C 2MessageTransmition = TransmitMessageUpFromComponentToConnector... Universität Paderborn Vortrag C / 27

51 Erweiterbarkeit von C2 ADL am Beispiel des Subtyping Objekte und ihre Typisierung in der Objekt-Orientierung erlauben eektive Wiederverwertbarkeit und Ersetzbarkeit Übertragen der Typisierung auf die C2 ADL Strukturierung der Komponenten durch diese Typisierung Verizierung dieser Typen durch Type Checking Übertragung von Erkenntnissen aus der Objekt-Orientierten Typisierung Unterstützt Codegenerierung durch Frameworks in Java, C++ Universität Paderborn Vortrag C / 27

52 Umsetzung in C2 ADL Komponenten und Konnektoren als Typen aufgefasst Bindung von konzeptionellen Typen an konkrete Subtyping Regeln in Teilen anwendbar Aber: In der OOTT: Typ kompatibel oder nicht C2 : Grad der Kompatibilität In der OOTT: 1:1-Bindung formaler zum aktuellen Typ C2 : Formaler Typ kann an mehrere aktuelle gebunden werden Universität Paderborn Vortrag C / 27

53 ARGO/C2 - grasches Tool Universität Paderborn Vortrag C / 27

54 Archstudio Homepage der C2 Vordenker ArchStudio 3 Entwicklungsumgebung für C2 Softwarearchitekturen Selbst mit dem C2-Stil entwickelt Umfassende Werkzeuge zum Manipulieren und Testen Viele Beschreibungen zu Installation und Tools Weiterhin in der Entwicklung Home: Universität Paderborn Vortrag C / 27

55 Fazit Ist idealisiert, Striktheit des Modells in der Praxis häug nicht einzuhalten Aber mächtiges Konzept, gut erweiter- und ergänzbar Hauptforschung im ISR der University of California, Irvine Aktuell kein Tool das grasches Entwickeln unterstützt Universität Paderborn Vortrag C / 27

56 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Universität Paderborn Vortrag C / 27

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