Ereignisorientiertes Programmieren. E.3 Ereignisorientiertes Programmieren

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1 Ereignisorientiertes Programmieren Ereignisorientiertes Programmieren 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 1

2 Ereignisorientierte Programmierung - ein neues Paradigma der Informatik? in verschiedensten Gebieten der Informatik zu beobachten: Entstehung neuer Programmiertechniken zur komfortableren Programmierung reaktiver Systeme zentrales Konzept all dieser Ansätze: Ereignis (engl.: "event") Beispiele für Ereignisse: Aufruf oder Abschluss bestimmter Prozeduren/Methoden Eintreten bestimmter Konstellationen im Speicher Eintreffen externer Signale oder Eingaben Eintreten bestimmter Zeitpunkte Auftreten von Ausnahme- oder Fehlersituationen gemeinsames Programmierkonzept zur "Behandlung" solcher Ereig- nisse: : Reaktionsregel, die festlegt, welche Aktion ausgelöst werden soll (engl.: "to trigger") ON ON <event> DO DO <reaction> 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 2

3 Reaktive Systeme (1) Ereignisorientierte Programmierung = Programmierung reaktiver Systeme stimulierende Ereignisse Sensoren Effektoren ausgelöste (Re-)Aktionen 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 3

4 Mobile, autonome Roboter: Beispiele reaktiver Systeme Sensoren Beispiel eines "reaktiven Systems": Effektor RHINO, der mobile Roboter der Informatik III 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 4

5 Aktive Datenbanksysteme: ebenfalls reaktive Systeme Auch aktive DB-Systeme sind sind spezielle Formen reaktiver Systeme. DBMS DB Regelbasis (ON.. DO) 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 5

6 Reaktive Systeme (2) stimulierte Zustände reagierende Zustände interne Zustände interne Zustandsübergänge 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 6

7 Reaktive Systeme (3) "reaktives Programm": Festlegung der Reaktionen des Systems auf bestimmte Ereignisse Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 7

8 Reaktive Systeme (4) exogene Ereignisse introvertierte Reaktionen endogene Ereignisse extrovertierte Reaktionen "von {außen innen} erzeugt" "nach {außen innen} gerichtet" 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 8

9 Aktive DB-Regeln: Beispiel Exogene, introvertierte Reaktion auf DB-Änderungen in aktiven Datenbanken: von von aussen aussen angestossen define define immediate trigger trigger AdjustSalary for for employee events events create, create, modify(salary) condition Self.salary > Self.mgr.salary actions actions modify(employee.salary, Self, Self, Self.mgr.salary) after after department.raisebudget end; end; interne interne Reaktion (Folgeänderung) CREATE TRIGGER reinsertdel BEFORE DELETE ON ON copy copy REFERENCING OLD OLD ROW ROW AS AS deleted deleted FOR FOR EACH EACH ROW ROW WHEN WHEN deleted.copycol BETWEEN AND AND INSERT INTO INTO main main VALUES deleted deleted Chimera (objektorientiert) SQL 3 (relational) 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 9

10 Reaktive Systeme (5) Reaktionen können selbst wieder Ereignisse darstellen, auf auf die die das das System reagieren kann Mehrstufigkeit Rückkopplung/feedback 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 10

11 Reaktive Systeme (6) synchrone Ereignisse Systemtakt asynchrone Ereignisse 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 11

12 Imperativ versus reaktiv A 1 begin imperatives Programm: begin A 1 ; 1 ; A 2 ; 2 ; A 3 ; 3 ; if if C then then A 4a 4a else else A 4b ; 4b ; A 4a A 2 A 3 C A 4b end end A 5 5 A 5 end 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 12

13 Imperativ versus reaktiv (2) reaktives Programm: on on E 1 do 1 do A on on (E (E 1 or 1 or E 2 ) 2 ) do do A on on E 3 do 3 do (A (A 3 ; 3 ; A 4 ). 4 ). on on E 4 do 4 do (if (if C then then A 4 else 4 else A 5 ). 5 ). E 1 E 2 E 3 E 4 A 1 A 2 A 3 A 4 C wesentlicher Unterschied: andere Aktivierungsart anderes Ablaufschema als bei imperativen Programmen A Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 13

14 Reaktives System: generelle Systemfunktionalität Ereignisorientierte Sprachen müssen durch eine "intelligente" Kontrolle zur Laufzeit realisiert werden: Kontrollmodul wartet auf relevante Ereignisse und reagiert dann gemäss seinem reaktiven Programm. "Oberflächenprozeß" (z.b. Programmablauf, DB-Transaktion, Aussenwelt)... (suspendiert)... beobachten? reagieren "Hintergrundaktivität" (ggf. auch nebenläufig) prüfen 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 14

15 Othello-Spiel sehr simples Beispiel eines reaktiven Programms: 1. Zug von Schwarz (exogen) Spielprogramm für Othello Systemreaktion (extrovertiert) Gegenzug von Weiß (exogen) 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 15

16 Ereignisorientierung in der Programmierung: Stand heute Ereignisorientierte Programmierkonstrukte findet man bereits heute in vielen Sprachen und Anwendungsgebieten. Am weitesten verbreitet (und am bekanntesten): Graphikprogrammierung (ON mouse_click DO...) Webseitengestaltung (HTML-Ereignisse) ältestes Anwendungsgebiet (?): Künstliche Intelligenz Expertensysteme (Produktionsregeln, OPS5) Robotik, Agentensysteme Programmiersprachlich am weitesten entwickelt: Sprachen zur Spezi- fikation von Signalverarbeitungs- - und Telekommunikationssystemen (meist für verteilte, parallele Systeme): Esterel,, SDL, LOTOS u.a. Weitgehende Untersuchungen von Syntax- und Semantikformen: aktive Datenbanken Semester: Ereignisse in in Java Java 2001 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik I 16