Modellgetriebene Architektur - Grundlagen, Vor- und Nachteile, Erfahrungen - Uwe Kuehn Freie Universität Berlin

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1 Modellgetriebene Architektur - Grundlagen, Vor- und Nachteile, Erfahrungen - Uwe Kuehn Freie Universität Berlin Seminar Ausgewählte Beiträge zum Softwareenineering, WS 2008/2009

2 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 2/39

3 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 3/39

4 Einführung Konzept wurde und wird von der Object Management Group (OMG) entwickelt Ziel der MDA ist die Qualitätsverbesserung der Software soll erreicht werden durch effiziente Softwareentwicklung das Vokabular besteht aus vielen Abkürzungen FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 4/39

5 Einführung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 5/39

6 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 6/39

7 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 7/39

8 Modell Definition Ein Modell stellt ein Abbild eines realen oder abstrakten Systemes dar und weißt durch einen oder mehrere Aspekte eine Abstraktionsbeziehung/Analogie zum Ausgangssystem auf. FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 8/39

9 Modellarten bezüglich ihrer Form nicht formales Modell wird durch natürliche Sprache beschrieben und übernimmt die damit zusammenhängende Ungenauigkeit formales Modell wird durch formale Sprachen definiert und ist durch mathematische Verfahren verifizierbar semiformales Modell wird mit Hilfe strukturierter Formen der natürlichen Sprache und grafischen Hilfsmitteln erzeugt FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/2009 9/39

10 Modellarten bezüglich der Plattform Computation Independent Model (CIM) Platform Independent Model (PIM) Platform Model (PM) Platform Specific Model(PSM) FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

11 weitere Modellarten hinsichtlich der Darstellung grafisches Modell textuelles Modell hinsichtlich der Automatierungsmöglichkeit maschinenlesbares Modell menschenlesbares Modell FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

12 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

13 Meta-Modell Wir reden bei einem Modell M i+1, dann von einem Meta-Modell, wenn das Modell M i+1 in einer Abstraktionsbeziehung zu einem anderen Modell M i steht und M i+1 von M i abstrahiert M i+1 wird auch als Metaebene von M i bezeichnet, das Modell M i+1 Aussagen über das Modell M i und nicht über dessen Gegenstandsbereich macht, das Modell M i als Instanz von M i+1 verstanden werden kann, beide Modelle können dieselbe konkrete Syntax verwenden, besitzen dann aber eine unterschiedliche abstrakte Syntax bzw. Semantik FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

14 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

15 Sichtweisen(engl.: Viewpoints) Perspektiven sind Sichten auf ein Modell, die (alle) Aspekte einer Architektur abdecken. Die Perspektive bestimmt den oder die Aspekte unter der/denen die Sicht entsteht. Sicht ist eine Beschreibung für ein System unter einem oder mehreren Aspekten. Aspekt meint eine Betrachtung des Modells aus einem konkreten Blickwinkel (z.b. Klassendiagramm, Packagedigramm, Use-Case-Diagramm usw.). FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

16 Transformation Modell-Kode-Transformation Resultat : kompilierbarer Programmkode, ausführbares Programm aus einem modellierten Klassendiagramm werden automatisiert Programmskelette generiert automatische Generierung von Getter-/Settermethoden nach Definition der Instanzvariablen ist häufig in Entwicklungsumgebungen anzutreffen Modell-Modell-Transformation Resultat : formales Modell aus einem modellierten Klassendiagramm wird automatisiert ein Entity-Relationship-Modell generiert dient der Verfeinerung des Modells dient der Umsetzung auf unterschiedliche Plattformen Kernelement der MDA FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

17 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

18 Probleme 1 Wege zum Kode Vorlagen-orientiert Muster-orientiert Mapping/Marking Meta-Modell-orientiert Transformationsaufwand es wird für jede Transformation ein Plattformmodell benötigt Aufwand ist abhängig von : Spezialisierung der Plattform Ausgangsmodell FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

19 Probleme 2 Plattform(un)abhängigkeit i.d.r. Transformation PIM+PM PSM PSM kann jedoch wieder PIM sein Regenerierung Geschützte Bereiche Einsatz manueller und generierter Artefakte Reverse Engineering scheint kein Thema in der MDA zu sein eine Lösung dieses Problems hilft auch bei der Regenerierung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

20 Probleme 3 Frameworknutzung es gibt sehr viele Frameworks und Tools AndroMDA, ATL Transformation-based MMF, BITplan smart Generator, Open Architect Ware IBM Rational Software Architect, Compuware OptimalJ, Interactive Objects ArcStyler, Oracle Business Process Architect Vergleich ist nur sehr schwer möglich Ausstattungsmerkmale der Tools/Frameworks nach Lizenz, IDE-Integrierung, UML-Support, XMI-Support, Importfunktionen, Regenerierung, OCL-Support, MDA-Rollen, Zielsprachen und -architekturen etc. pragmatische Einteilung der Transformationsarten nach [2] Modelltransformation zwischen verschiedenen Serialisierungsversionen endogene Transformation MM Q = MM Z exogene Transformation MM Q sehr ähnlich MM Z exogene Transformation MM Q MM Z oder MM Q MM Z exogene Transformation MM Q MM x und MM Z MM x bedingungsfreie exogene Transformation Spezialfall Transformation Modell in Meta-Modell FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

21 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

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23 Rollenverteilung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

24 Anzahl der Mitarbeiter FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

25 Modellverteilung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

26 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

27 Aufgabenerledigung mit MDA FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

28 Aufgabenerledigung mit MDA FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

29 Probleme Modellbasierte Entwicklung Ablehnung Organization culture does not like modeling Semantics of models different from those of programming languages used for implementation Modeling languages are not expressive enough Modeling language hard to understand Have had bad experiences with modeling Do not trust companies will continue to support their tools Zustimmung Models become out of date and inconsistent with code Models cannot be easily exchanged between tools FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

30 Probleme Modellbasierte Entwicklung Gleichheit mit Tendenz Zustimmung Modeling tools are heavyweight (to install, learn, configure, use) Code generated from a modeling tool not of the kind I would like You cannot describe the kinds of details that need to be implemented Creating and editing a model is slow Modeling tools change, models become obsolete Modeling tools lack features I need or want Modeling tools hide too many details that would be visible in the source code Modeling tools are too expensive Modeling tools do not allow be to analyze my design in ways I would want FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

31 Probleme Kodebasierte Entwicklung Zustimmung Hard to see overall design Hard to understand behavior of system Code becomes of poorer quality over time Too difficult to restructure system when needed Difficult to change code without adding bugs FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

32 Probleme Kodebasierte Entwicklung Ablehnung Changing code takes too much time Our programming language leads to complex code More skill is required than is available to develop high quality code Programming languages are not expressive enough Organization culture does not like the code-centric approach Our programming language is likely to become obsolete FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

33 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

34 openarchitectureware Quellen /download_samples FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

35 Überblick Einführung Grundlagen der MDA Das Modell Das Meta-Modell Transformationen Probleme Erfahrungen Uptake of Modeling Practices in SMEs Model-Centric Versus Code-Centric Software Development Praktisches Beispiel Zusammenfassung FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

36 Zusammenfassung 1 Die MDA i.s. der Softwareentwicklung stellt einen systematischen Ansatz zur Entwicklung von Software-Systemen zur Verfügung hohe Formalisierung der verschiedenen Modelle schrittweises transformieren der Modelle minimieren der Qualistätsrisiken maximieren der Automatisierung Architektur ist eng mit Sichten und Perspektiven verbunden Aspekte des Software-Systems werden umfassend berücksichtigt am Schluss der Transformation möglichst wenig bzw. keine Ergänzungen nötig FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

37 Zusammenfassung 2 Vorteile Design leicht überschaubar Funktionsweise des Systems ist leicht nachvollziehbar Umgestaltung des Systems ist einfacher keine/weniger Fehler bei späterer Fehlerkorrektur Nachteile Modelle können mit der Zeit inkonsistent werden Modelle können nicht immer zwischen mehreren Tools ausgetauscht werden Tools sind sehr umfangreich teilweise großer Overhead hinsichtlich der Erlangung von Expertenwissen nötige Software/Tools und Anpassung dieser Vorarbeit/Planung, z.b. Anpassung des Softwareentwicklungsprozesses an MDA FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

38 Für weitere Recherchen I Roland Petrasch, Oliver Meimberg Model Driven Architecture. dpunkt.verlag, Jean Bézivin, Erwan Breton, Grégoire Dupé, Patrick Valduriez The ATL Transformation-based Model Management Framework Research Report University of Nantes, Christer Thörn, Thomas Gustafson Uptake of Modeling Practices in SMEs Modeling in Software Engineering(MiSE) 08 May 10-11, ACM, Andrew Forward, Timothy C. Lethbridge Problems and Opportunities for Model-Centric Versus Code-Centric Software Development: A Survey of Software Professionals Modeling in Software Engineering(MiSE) 08 May 10-11, ACM, FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39

39 Das Letzte Fragen, Sorgen, Nöte? Ich bedanke mich für die Aufmerksamkeit. FU Berlin, Modellgetriebene Architektur, BSE WS 2008/ /39