OOD.3 Verfeinerung von Lebenszyklen - Geschichtete Interpretierer (Automaten)

Transkript

1 OOD.3 Verfeinerung von Lebenszyklen - Geschichtete Interpretierer (Automaten) Prof. Dr. rer. nat. habil. Uwe Aßmann Institut für Software- und Multimediatechnik Lehrstuhl Softwaretechnologie Fakultät für Informatik TU Dresden Version , Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 1 Obligatorische Literatur Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 2

2 Objektorientierter Entwurf (Object-Oriented Design, OOD) 1) Einführung in die objektorientierte Softwarearchitektur 1) Modularität und Geheimnisprinzip 2) Entwurfsmuster für Modularität 3) BCED-Architekturstil (3-tier architectures) 2) Verfeinerung des Entwurfsmodells zum Implementierungsmodell (Anreicherung von Klassendiagrammen) 1) Verfeinerung von Operationen 2) Verfeinerung von Assoziationen 3) Verfeinerung von Vererbung 3) Verfeinerung von Lebenszyklen 1) Verfeinerung von verschiedenen Steuerungsmaschinen 4) Verfeinerung mit Chicken Fattening 5) Objektorientierte Rahmenwerke (frameworks) 6) Softwarearchitektur mit dem Quasar-Architekturstil Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 3 The Layered Abstract Machines Style (Layered Interpreters) The architectural style Layered Abstract Machines is a variant of a layered style, which assumes abstract machines (interpreters) on each layer There may be an arbitrary number of layers, not only 3 or 4 This style is the predominant style for interactive command systems Office systems Editors of any form Form-based applications Web-based applications Also for command-based batch systems Order processing Transaction processing (OLTP, online transaction processing) Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 4

3 Layered Abstract Machines (Layered Interpreters) An abstract machine (interpreter) consists of a set of operations (functions) and data, realized in a lower level abstract (or real) machine. The lower level machine is hidden The abstract machine can be represented by a class or a module Relies on the design pattern Command and Interpreter (see Design Patterns and Frameworks ) <<interpreter>> Processor open() <<command>> read() <<command>> write() <<command>> close() <<command>> Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 5 Layered Abstract Machines (Layered Interpreters, Layered Automata) The USES relation between abstract machines should be cycle-free, i.e., layerable Realized by one or several modules or classes, whose interfaces export the operations and the data <<interpreter>> HigherProcessor open() <<command>> read() <<command>> write() <<command>> close() <<command>> realization <<interpreter>> LowerProcessor start() <<command>> get() <<command>> put() <<command>> stop() <<command>> Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 6

4 Realisierung von Interpretern mit Steuerungsmaschinen Verhalten von Interpretern kann durch Steuerungsmaschinen beschrieben werden können Interpreter (Steuerungsmaschinen) auf oberen Schichten können Interpreter auf unteren Schichten steuern Tür öffnen() schließen() verriegeln() entriegeln() entriegeln(), schließen()/ amp.beep() öffnen(), verriegeln(), entriegeln()/ - öffnen()/ tm.start() <<Steuerungsmachine>> verriegeln/ amp.roteslichtan() geschlossen entry/stop() offen entry/stop() entriegeln/ amp.grüneslichtan() schließen/ amp.gelbeslichtan() tm.start() abgesperrt öffnen, schließen, verriegeln/ - Schichtgrenze TürAmpel TürMotor roteslichtan() grüneslichtan() gelbeslichtan() beep() start() stop() <<Steuerungsmaschine>> roteslichtan() /... <<Steuerungsmsachine>> running stop()/... stopped gelbeslichtan()/... beep() grüneslichtan()/... start()/... Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 7 Realisierung von Interpretern durch Steuerungsmaschinen Gelingt es, die Anwendung durch Schichten von Steuerungsmaschinen zu beschreiben, liegt ein sehr stark strukturierte Variante von Geschichteten Abstrakten Maschinen vor: Geschichtete Steuerungsmaschinen (layered behavioral machines) Diese können durchaus als Fassadenklassen von Paketen dienen, die das ganze Paket steuern P1 F1 I1.1 I1.2 P2 F2 I2.1 I2.2 I2.3 P3 F3 I3.1 I3.2 I3.3 Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 8

5 Geschichtete Steuerungsmaschinen (Layered Abstract Machines) Abstrakte Maschine als Lebenszyklus eines Analyseobjektes Abstrakte Maschine als Lebenszyklus eines technischen Entwurfsobjektes USES Relation Abstrakte Maschine als Lebenszyklus eines technischen Entwurfsobjektes niederer Abstraktion Abstrakte Maschine als Lebenszyklus von Implementierungsobjekten in einer Programmiersprache Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 9 Verfeinerung mit geschichteten Steuerungsmaschinen (top-down) Abstrakte Maschine als Lebenszyklus eines Analyseobjektes Abstrakte Maschine als Lebenszyklus eines technischen Entwurfsobjektes USES Relation Abstrakte Maschine als Lebenszyklus eines technischen Entwurfsobjektes niederer Abstraktion Anwendungsorientiert Maschinenorientiert Anwendungsorientiert Maschinenorientiert Abstrakte Maschine als Lebenszyklus von Implementierungsobjekten in einer Programmiersprache Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 10

6 3 Arten von Lebenszyklen: Tools, Materialien, Automaten Werkzeuge (tools) Aktiv Vom Benutzer oder von Automaten aus angesteuerbar Materialien (materials) Passiv; nur über ein Tool benutzbar In die Datenbank (E- und D- Schicht) Gehorchen der CRUD-Schnittstelle (create, read, update, delete) Automat (Interpretierer, automaton, workflow, interpreter) Arbeitsfluss; Programmsteuerung Steuert Werkzeuge an, die auf Materialien arbeiten Gleiche Schnittstelle wie tool <<automaton>> start() run() step() stop() Automat <<tool>> Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 11 Tool start() work_1().. work_n() step() stop() <<uses>> <<material>> Material create() read() update() ( write() ) delete() open() close() <<uses>> Employing the Architectural Styles of Layered Abstract Machines Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 12

7 Applications of Layered Abstract Machines Abstract machines are found on every level in systems, hardware and software Operating system: interface is a set of kernel or shell operations Programming language: operations are the set of language constructs system: the visual commands form the operations Macros: are translated to a lower level language Compiler: macros supported by static semantics The chip itself is an abstract/real machine, mapped to microcode Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 13 The Entire Computer is an Abstract Machine Hierarchy Specification language High level programming language Intermediate language Assembler Prolog-Interpreter Pike-Interpreter, VDM JVM-Interpreter, emacs Lisp Code,.NET-VM Machine code Microcode Gates Physics? Kernel interface Chip simulator OS Microcode interpreter Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 14

8 Wordprocessor as Layered Abstract Machine Wordprocessor Commands (textual, click-and-drop) Java USES Relation JVM Operating System C Assembler Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 15 Structuring of Application Logic in 4-tier Architecture Layered Abstract Machines offer a structuring help for the application logic, but also for other layers. Graphical user interface Application logic (business logic) Abstract machine 1 <<control>> Abstract machine 2 Abstract machine 3 Middleware <<entity>> Data access object (DAO) Data Repository Layer (database, memory) Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 16

9 Why not use Layered Abstract Machines in Your Project? If you design your project, and you have an interactive application Use 4-tier as general architectural style Try to identify abstract machines in the application logic layer (and may be the others, too) And layer them, so that your application has the style Layered Abstract Machines Use packages to structure the layers Program facade classes that implement a behavioral state maschine (Verhaltensmaschine) to control the inner, private classes, as well as the facade classes in lower layers Advantage: further simplicity low coupling, high cohesion. Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 17 Was wollen wir eigentlich variieren? Produktlinien entstehen durch systematische Variation von Geheimnissen Funktionale Eigenschaften (Funktionale Varianten in der Control) Mailer Calendar Browser Writer SlideEditor Wiki MiddlewareVarianten (Entity level) Parallelität (Transaktionen) Verteilung Plattformeigenschaften (Boundary, Database) Chip, OS, GUI-Bibliothek Persistenz, Displaygerät Web/Rich/Smart Client Dynamische Kontexteigenschaften Benutzer (Level, Präferenzen) Netzwerkverbindung Sicherheitseigenschaften Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 18

10 The End Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 19