Object Constraint Language. 30. Oktober 2012

Transkript

1 Object Constraint Language 30. Oktober

2 Was ist die OCL? Wie wird sie verwendet? Die Object Constraint Language (OCL) ist eine textuelle Sprache für Constraints über Objektstrukturen. Sie ist ein Teil der UML. Sie dient der Beschreibung von Bedingungen für UML- Diagramme, speziell Klassendiagramme. (Invarianten, Vor- und Nachbedingungen von Operationen und Methoden) OCL lässt sich auch zur Beschreibung von Bedingungen an EMF-Modelle einsetzen. Wir betrachten OCL 2.3: Taentzer Visuelle Sprachen 55

3 OCL zur Definition von visuellen Sprachen Metamodellierungsansatz: Alphabetdefinition durch Klassenmodelle Sprachdefinition durch zusätzliche Constraints deklarative Sprachdefinition OCL: objektorientierte Constraint-Sprache Invarianten definieren Wohlgeformtheitsregeln OCL-Constraints können für Syntaxchecks verwendet werden. Taentzer Visuelle Sprachen 56

4 Unterliegendes Metamodell Für einfache Petrinetze: Taentzer Visuelle Sprachen 57

5 Beispiele für Constraints Die Tokenanzahl auf einer Stelle ist nicht negativ. Der Name einer Transition ist nicht leer. Das Petrinetz ist nicht leer. Von einer Stelle zu einer Transition gibt es höchstens eine Kante und umgekehrt. Je zwei Transitionen haben unterschiedliche Namen. Es gibt keine isolierten Transitionen oder Stellen. Weitere Bedingungen? Taentzer Visuelle Sprachen 58

6 OCL-Constraints OCL-Constraints haben einen Kopf und einen Rumpf. Kopf: Informationen über den Kontext, Art des Constraints, Name des Constraints und optionale Variablendeklaration. Rumpf: das eigentliche Constraint als OCL-Ausdruck Beispiel: context p:petrinet inv Transition_exists: Arten von Kontexten: Classifier (für Invarianten und Definitionen) Methoden (für Vor- und Nachbedingungen) Arten von Constraints: inv: Invarianten pre, post: Vor- und Nachbedingungen def: Definition von Operationen, Variablen, etc. body: definiert den Rumpf einer Anfrage als OCL-Ausdruck optionale Variablendeklaration vom Typ des Kontextes Der Rumpf ist ein boolscher Ausdruck. (OclExpression) self ist eine vordefinierte Variable. Taentzer Visuelle Sprachen 59

7 Navigationsausdrücke Navigationen starten bei Objekten und benutzen Referenzen und enden bei Eigenschaften. Eigenschaften sind ein Attribut eine Referenz eine Instanz einer Assoziationsklasse eine Operation oder Methode, die eine Anfrage ist Taentzer Visuelle Sprachen 60

8 Navigation über Referenzen Referenzen haben Rollennamen und Kardinalitäten: Fehlende Rollennamen werden durch Klassennamen gebildet. Kardinalitäten: 0 bis 1: Ergebnis ist ein Objekt der Zielklasse oder ein Set mit nur einem Objekt > 1: Ergebnis ist eine Collection üblicherweise ein Set der Objekte der Zielklasse bei Constraint {ordered} eine Sequence der Objekte der Zielklasse Beispiel: Eine Transition hat eingehende Kanten. context Transition inv: self.prearc > 0 Taentzer Visuelle Sprachen 61

9 Bedingungen über Variablen Gleichheit von Attributwerten mit Konstanten Gleichheit von Attributwerten mit Variablen Vergleich von Variablen mit Konstanten Vergleich verschiedener Variablen Beispiele: Die Tokenanzahl auf einer Stelle ist nicht negativ. context Place inv: token >= 0 Der Name einer Transition ist nicht leer. context Transition inv: name <> Taentzer Visuelle Sprachen 62

10 Typen in OCL OCL ist eine getypte Sprache, d.h. alle Ausdrücke haben einen Typ. Basistypen: Boolean, Integer, Real, String, Typen aus einem UML-Modell Aufzählungen (Enumerations) Containertypen: enthalten Elemente eines Typs X Collection (abstrakter Containertyp) Set, Bag, OrderedSet, Sequence (konkrete Containertypen) Typverträglichkeit: Ein Typ ist mit all seinen Obertypen verträglich. Zur Verwendung von Untertypen: Retyping /Casting obj ist vom Typ Type1: obj.oclistypeof(type1) Type2 ist Untertyp von Type1: obj.oclastype(type2) Taentzer Visuelle Sprachen 63

11 Einfache Operationen auf Collections Collection-Typen sind Set, OrderedSet, Bag und Sequence Navigationen über Assoziationsenden können Collections als Resultate haben. Einfache Operationen: size() : Integer Anzahl der Elemente in einer Collection isempty() : Boolean Prüft, ob eine Collection leer ist. notempty() : Boolean Prüft, ob eine Collection nicht leer ist. Taentzer Visuelle Sprachen 64

12 Boolsche Operationen Welche Boolschen Operationen betrachten wir? and, or, xor, not, implies If-Then-Else Operation Der Else-Teil ist nicht optional. Beispiele: Das Petrinetz ist nicht leer. context Petrinet inv: self.transition notempty() or self.place notempty() Es gibt keine isolierten Transitionen oder Stellen. context Transition inv: self.prearc size() > 0 or self.postarc size() > 0 context Place inv: self.prearc size() > 0 or self.postarc size() > 0 Taentzer Visuelle Sprachen 65

13 Wie stark bindet welche Operation?. und -> Einstellige Operationen: not, - Zweistellige Operationen: * und / Zweistellige Operationen: + und Zweistellige Operationen: <,>,<=,>= Zweistellige Operationen: =, <> Zweistellige Operationen: and, or, xor Zweistellige Operation: implies If-then-else-endif Priorität Taentzer Visuelle Sprachen 66

14 Collection-Ausdrücke Welche Collection-Ausdrücke gibt es? Einfache: isempty, notempty, size,... Mengenoperationen: union, intersection, =, -, Elementbezogene Operationen: includes, excludes, includesall, Iterator-Ausdrücke: forall exists select reject Taentzer Visuelle Sprachen 67

15 Elementbezogene Operationen in Collections includes(obj:t): Boolean prüft, ob ein Objekt in einer Collection ist excludes(obj:t): Boolean prüft, ob ein Objekt nicht in einer Collection ist includesall(c2:collection(t)): Boolean prüft, ob alle Objekte von c2 in der Collection sind excludesall(c2:collection(t)): Boolean prüft, ob kein Objekt von c2 in der Collection ist count (obj:t): Integer zählt, wie oft ein Objekt obj in der Collection vorkommt Beispiel: Es gibt im Petrinetz eine Stelle mit einer Tokenzahl gleich null. context Petrinet inv: self.place.token->includes(0) Taentzer Visuelle Sprachen 68

16 ForAll-Ausdrücke ForAll-Ausdrücke: Ausgehend von einer Collection wird für alle Elemente der Collection ein Boolscher Ausdruck geprüft. Beispiel: Alle Transitionen haben mind. eine eingehende und eine ausgehende Kante. context Petrinet inv: transition forall( t t.prearc size() > 0 and t.postarc size() >0) Taentzer Visuelle Sprachen 69

17 Weitere Beispiele: ForAll-Ausdrücke Je zwei Stellen im Petrinetz haben verschiedene Namen. context Petrinet inv: self.place forall (p1:place self.place forall (p2: Place p1 <> p2 implies p1.name <> p2.name)) kürzer: self.place forall(p1,p2 p1 <> p2 implies p1.name <> p2.name) Jede im Petrinetz enthaltene Transition ist mit einer Stelle verbunden. context Petrinet inv: self.transition forall(prearc.place notempty() or postarc.place notempty() ) Taentzer Visuelle Sprachen 70

18 Exists-Ausdrücke Exists-Ausdrücke: Ausgehend von einer Collection wird geprüft, ob mindestens ein Element der Collection den Boolschen Ausdruck erfüllt. Beispiel: Es gibt mindestens eine Stelle mit einer Tokenanzahl größer Null. context Petrinet inv: self.place exists(token > 0) Taentzer Visuelle Sprachen 71

19 Iterator-Ausdrücke: Select select Ausdrücke: Ausgehend von einer Collection wird geprüft, welche Elemente der Collection den Boolschen Ausdruck erfüllen. Das Ergebnis ist eine Menge. Beispiel: Es gibt mindestens eine Stelle mit einer Tokenanzahl größer Null. context Petrinet inv: self.place select(token > 0) notempty() reject: die Ergebnismenge enthält die Objekte, welche die Bedingung nicht erfüllen Taentzer Visuelle Sprachen 72

20 Let-Ausdrücke: Definition von Variablen und Operationen Mit Let lassen sich zusätzliche Variablen und Operationen definieren. Beispiel: Jede Stelle hat Folgestellen, die jeweils unterschiedliche Namen haben. context Place inv: let nextplaces : Sequence(Place) = self.postarc.transition.postarc.place in nextplaces->notempty() and nextplaces->forall(p1,p2 p1 <> p2 implies p1.name <> p2.name) Taentzer Visuelle Sprachen 73

21 EMF und OCL Zum Hinzufügen von OCL-Constraints werden EMF- Modelle textuell editiert. Im Kontextmenü von petrinet.ecore: Open with -> OCLinEcore(Ecore) Editor OCL constraint mit invariant in einem Modellelement eintragen In der textuellen Ansicht: Ein Modellelement selektieren, im Kontextmenü Create Dynamic Instance auswählen Alternativ: Wie bisher Code generieren und generierten Editor nutzen Im Instanzmodell: Neue Modellelemente anlegen Im Kontextmenü eines Modellelements Validate auswählen Taentzer Visuelle Sprachen 74

22 Textuelle Ansicht eines EMF-Modells Taentzer Visuelle Sprachen 75

23 Validierung einer Instanz Taentzer Visuelle Sprachen 76

24 Interaktive Constraint-Prüfung Console öffnen in der Werkzeugleiste Interactive OCL auswählen Für die aktuelle Instanz können beliebige OCL Ausdrücke ausgewertet werden. Ausgabe Eingabe Taentzer Visuelle Sprachen 77

25 Zusammenfassung OCL-Constraints können zur deklarativen Syntaxdefinition von visuellen Sprachen verwendet werden. Invarianten definieren Wohlgeformtheitsregeln. OCL: objektorientierte Constraint-Sprache präzise Formulierung von Bedingungen an EMF-Modelle EMF-Modelle können durch OCL-Constraints angereichert werden. Ihre Instanzmodelle können entlang dieser Constraints validiert werden. Taentzer Visuelle Sprachen 78