ÄTU Clausthal. Kollaborative Modellierung im Software Engineering. Christian Bartelt. SSE-Dissertation 4. Software Systems Engineering

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1 Mb ÄTU Clausthal Christian Bartelt Kollaborative Modellierung im Software Engineering SSE-Dissertation 4 Software Systems Engineering Institut für Informatik Lehrstuhl von Prof. Dr. Andreas Rausch

2 Inhaltsverzeichnis I Die Dissertation 19 1 Ausgangssituation Kooperationen in Unternehmensnetzwerken - Trend zu standortübergreifender, parallelisierter Softwareentwicklung Modellbasierte Entwicklung - Trend zu präziserer Modellbildung in frühen Softwareentwicklungsphasen Kombination von Trends - Parallel, asynchrone Kollaboration in der Softwaremodellierung Stand der verteilt, parallelen Bearbeitung von Softwareartefakten 23 2 Problembeschreibung 23 3 Ziele der Arbeit 26 4 Vision - Kollaborative Modellierungsumgebung Rahmenbedingungen Einbettung in Forschungs- und Anwendungslandschaft 29 5 Beitrag, Bedeutung und Innovationscharakter der Lösungskonzeption 30 6 Verwandte Arbeiten Software Configuration Management (SCM) - Konzepte und Technologien Versionskontrolle von Modellen Konsistenzanalyse paralleler Modelländerungen 33 7 Überblick und Struktur der Arbeit 34

3 II Grundlagen 37 1 Kollaboration im Software Engineering AktuellerStand der kollaborativen Softwareentwicklung Software Configuration Management (SCM) 39 2 Versionsverwaltung im Software Engineering Basisterminologie Inhaltliche Synchronisierung von Arbeitsergebnissen im Team Lock-Modify-Write Copy-Modify-Merge Merge-Verfahren in der Versionsverwaltung Wege-Merge-Prinzip Zustandsbasierte Merge-Verfahren Operationsbasierte Merge-Verfahren Wege-Merge für Textdaten - Text-Merge-Verfahren Aktueller Stand der SCM-Werkzeugunterstützung Zentrale Versionsverwaltung Verteilte Versionsverwaltung 52 3 Modellbasierte Softwareentwicklung Modellbasierte Entwicklung von Software Systemen Modellierungssprachen in der Softwareentwicklung Universelle Standards versus domänenspezifische Modellierung Automatische Validierung der Korrektheit von Software durch statische Analyse ihrer formalen Syntax Verifikation versus Validierung Statische Analysen zur Validierung von Programmen und Softwaremodellen Spezifikation von Modellierungssprachen im Software Engineering Statische Analyse abstrakter Syntaxgraphen von Modellen auf Basis von MOF-Metamodellspezifikationen Schichten-Architektur der MOF Validierung der statischen Semantik von Modellen durch OCL-Constraints im Metamodell 68

4 Ill Synchronisierung kollaborativ entwickelter Softwaremodelle 69 1 Synchronisierung von Teamarbeit in der Quellcodeverwaltung -eine Erfolgsgeschichte Teamkoordination mittels pessimistischer Versionsverwaltung Teamkoordination mittels optimistischer Versionsverwaltung 71 2 Analyse des Merge-Verfahrens für Quellcode aus Anwendersicht Integration von Quellcodeänderungen mit Text-Merge-Verfahren Merge-bedingte Validierung in integrierten Quellcodeversionen 74 3 Kollaborative Softwaremodellierung in der Analysephase -ein Illustrationsbeispiel Ein Metamodell für die Anforderungsanalyse Kollaborative Modellierung einer Kontenverwaltung 81 4 Ein Merge-Verfahren für Softwaremodelle Scheitern der Integration asynchroner Modelländerungen mit Text-Merge-Verfahren Intuitive Integration logischer Modelländerungen Konzept eines morphologischen Merge-Verfahrens für Modelle auf Basis syntaktischer Zerlegung Konzept der automatischen Validierung integrierter Modellversionen durch statische Analyse Merge-bedingte Verletzung der MOF-Syntaxspezifikation von Modellen Merge-bedingte Verletzung der statischen Semantik von Modellen außerhalb der MOF-Syntaxspezifikation Merge-bedingte Anomalien in Modellen Fazit: Die werkzeuggestützte Versionsverwaltung von Modellen erfordert neue Lösungsansätze 105

5 IV Korrekte Integration asynchroner Modelländerungen Ein morphologisches Merge-Verfahren für Modelle Identifizierung generischer Änderungen zwischen Modellversionen Morphologische Zerlegung von Modelldaten Schema der morphologischen Modellrepräsentation Transformation von Modelldaten im XMI-Format in eine morphologische Modellrepräsentation Wege-Diff für MMR-Versionen Wege-Merge-Prinzip für MMR-Versionen Ein Schema zur Repräsentation der asynchronen Evolution von Dokumenten Integration asynchroner durchgeführter Änderungen - Semantik eines 3-Wege-Merge-Verfahrens Automatisierung statischer Analysen zur merge-bedingten Modellvalidierung Überblick: Merge-bedingte Validierung von Modellen in MMR Beschreibungslogiken, OWL und die Anfragesprache SPARQL Die Beschreibungslogik SHOIN Inferenzservices Offene-versus Geschlossene-Welt-Semantik Syntax für Beschreibungslogiken - Die Web Ontology Language (OWL) Inferenzwerkzeuge für Beschreibungslogiken SPARQL und Konjunktive Anfragen zur Informationsanalyse in Wissensbasen Aktuelle Ansätze zum Einsatz von Beschreibungslogiken zur Validierung von Modellen Alternative 1: Statische Analyse durch ABox-Reasoning mit OWL im Rahmen der Modellvalidierung Transformation von Metamodellen und Modellen nach OWL Statische Analyse durch Konsistenzprüfung von OWL-Wissensbasen Einschränkungen der statischen Modellanalyse durch Konsistenzprüfung im Rahmen des ABox-Reasonings Alternative 2: Statische Analyse durch SPARQL-Anfragenauswertung im Rahmen der Modellvalidierung Statische Analyse zur Anomalieerkennung durch TBox-Reasoning 156

6 2.6 Auflösung inkonsistenter Änderungen / Wiederherstellung syntaktischer Korrektheit 160 V Implementierung und Konzeptbewertung Team.Mode - Automatisierung der Versionsverwaltung von Softwaremodellen Arbeiten mit Team.Mode-Projekten Kollaboratives Modellieren mit Team.Mode Werkzeuggestütze Analyse Merge-bedingter Integrationsprobleme Konzeptbewertung und Fazit 176 VI Zusammenfassung und Perspektiven Zusammenfassung der Ergebnisse Anwendungsgebiet und Nutzen Lösungsalternativen und Erweiterungspotenzial Lösungsalternativen Verstärkung synchroner Modellierungsarbeit Operationsbasierte Synchronisation von Modellversionen Einsatz von Sperrmechanismen Erweiterungsmöglichkeiten Erweiterungspotenzial bei der Synchronisierung der visuellen Modelldarstellung Erweiterungspotenzial bei der visuellen Darstellung inkonsistenter Änderungen Erweiterungspotenzial bei der Konsistenzanalyse paralleler Änderungen Unterstützung der Co-Evolution von Metamodellen und Modellen Einbettung in ganzheitliche Entwicklungsumgebungen Perspektiven - Entwicklung von Modellen im Team 184 Bibliografie. 187