xUML - executable UML

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xUML - executable UML

• Vortrag im Rahmen des Seminars zum Thema
  Modellgetriebene Softwareentwicklung
• René Heilmann

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Inhalt

• Motivation
• Was ist xUML?
• Ablauf der Modellierung
• Zusammenfassung
• Ausblick

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Motivation

• Experteneinsatz in ihren Fachgebieten
  unterstützen
• Domainexperten
• Softwareentwicklungsexperten
• Funktionale Verhalten der Software auf Basis des
  Modells verifizierbar
• Agile Softwareentwicklung auf neuer
  Abstraktionsebene
• Abtrennung der Anforderungen durch die Plattform
  von der Anwendung
• Austauschbarkeit der Hardware- und
  Softwareplattform erreichen

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Was ist xUML?

• auch x(t)UML, für executable and translatable UML
  
• Integration von Modell und Programmiersprache
• für gleiche Semantik stehen grafische und
  textbasierte Notation zur Verfügung
• UML-Profil
• eingegrenzte UML Modellmenge präzisere
  Elementbeschreibung, entfernte Doppelbelegung
• Stützpfeiler der MDA
• Nutzermodelle gemäß xUML entsprechen PIMs
• Abgrenzung von der MDA
• PSM als entbehrliche grafische Zwischenstufe zum
  Code angesehen

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Ablauf der Modellierung

• externe Sicht auf Systemverhalten
• Domainspezifikation
• USE-CASEs
• ? Erkennen der Anforderungen
• interne Sicht
• Klassen
• Constraints
• Lebenszyklus
• Kommunikation / Synchronisation der Objekte
• Domänenverifikation
• Modellkompilierung / -verbund

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Ablauf Domains und USE-CASEs

• Domain (realer, abstrakter, hypothetischer
  Problemraum)
• voneinander eindeutig abgrenzbaren Teile des
  System
• Darstellung grafisch - Domain Chart
  textbasierte Beschreibung
• Verknüpfung über Join Points, Umsetzung über
  Bridges
• USE-CASE
• dienen Modellgründung und Testfallermittlung,
  keine Ausführbarkeit
• Aktivitätsdiagramme zur Verdeutlichung der Abfolge

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Ablauf Klassen I

• Modellierung mithilfe von Klassendiagrammen
• Attribute
• core type, domain type (nutzerdefiniert, sind zu
  bevorzugen)
• Operationen / Methoden
• definiert über klasseneigene Zustandsmaschine
• Signale
• ist nicht mit Operation gleichzusetzen, sondern
  Auslöser
• Parametrisierung möglich
• Assoziationen
• Generalisierung, Spezialisierung, ... analog UML
• Klassenmodellierung erzwingt keine
  objektorientierte Umsetzung

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Ablauf Klassen II

• Action Language bildet Umgang mit (konkreten)
  Instanzen ab
• Erstellen, Löschen, Zugriff auf Attribute,
  Iterationen, Auswahl, Datenmanipulation,
  Berechnungen (allgemein)
• abstrahiert Details der Softwareplattform
  (Datenstrukturen)
• Basis bildet Precise Action Semantics for UML,
  mit eigens für xUML definierten Syntax
• Constraints Regeln zur Festlegung gültiger Werte
• Umsetzung mittels OCL (Object Constraint
  Language)
• ausführbar, definiert berechenbare Werte,
  unterstützt Laufzeittests

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Ablauf Lebenszyklus I

• Abbildung von Ereignis Zustandsrelation der
  Instanzen einer Klasse mittels Zustandsmaschine
• Abbildungsmittel Zustandsdiagramm
• Elemente
• Zustände, Ereignisse
• Transition (Regel zur Festlegung welcher neue
  Zustand durch welches Ereignis eintritt)
• Prozeduren (notwendige, zu vollendende Aktivität
  / Operation bei Erlangung eines neuen Zustandes ?
  Action Language)
• initiale, finale Pseudozustände
• ergänzend Zustandsübergangstabelle
• Matrix aus Ereignisse X Zustände ? finden
  verborgener Übergänge, Kombinierbarkeit

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Ablauf Lebenszyklus II

• Kommunikation / Synchronisation von Objekten
• Abbildungsmittel Interaktionsdiagramme
• Kollaborationsdiagramme - Kommunikation zwischen
  Klassen
• Sequenzdiagramme zeitl. Verlauf eines
  Szenarios, bei bekannten Zuständen und
  Attributwerten
• Informationsaustausch als Signale zwischen den
  nebenläufigen Instanzen der jeweiligen
  Zustandsmaschinen
• Modellierer hat korrekte Reihenfolge und
  Datenkonsistenz zu garantieren

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Überblick
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Ablauf Domänenverifikation

• Testfälle für einzelnen Use-Case
• betrachtet eine Aktivität precondition,
  initiales Signal, postcondition
• Basis Szenario Kombination aus initialem
  Systemzustand (Zustandsmaschine), festgelegter
  Wertebereich für Signalparameter und
  Attributwerte
• Menge der Testfälle durch Anfangszustände und
  Signalparameterwerte bestimmt
• Testvektoren bestimmen ein bestehen /
  fehlschlagen des Tests
• Automatisierung mithilfe der Action Language

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Ablauf Modellcompiler

• Compiler trifft HW- / SW-Entscheidungen
• ? allein Compiler entscheidet wie die einzelnen
  Modellelemente in Quelltext umgesetzt werden
• Verflechtung der Nutzermodelle
• Regelwerk aufgebaut aus Urtypen (archetypes)
• Urtypen Fragment aus Datenzugriff und
  Textmanipulation, welches formal eine Überführung
  in Text beschreibt
• Datenzugriff Repository aus xUML Modellen
• Textmanipulation mögliche Anpassung der
  Textausgabe

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Zusammenfassung I
xUML-Metamodell
Systemarchitektur Metamodell
Compiler weaving
Abstraktionsebene
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Zusammenfassung II

• möglicher Einsatz von Experten aus
  Anwendungsgebiet
• Plattformunabhängigkeit, vereinfachte
  Technologiewechsel
• erhöhte Wiederverwendbarkeit und Qualität
• debuggen auf Modellebene
• UML versierte Anwender kaum Einarbeitung
• fördert konkurrierende Entwicklung

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Ausblick

• Ergebnisse der OMG QVT Standardisierung könnte
  nochmals zu Veränderungen führen
  (Metamodellmapping untereinander)
• OMG RFP für Standard um Metamodell nach Text zu
  mappen
• Entwickler nur noch Modellierung und
  Modellkompileranpassung ? darunterliegende Ebene
  (höhere Programmiersprache) bleibt unangetastet,
  wie heutzutage Assemblerebene

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Quellen

• Mellor, Stephen, Balcer, Marc Executable UML A
  Foundation for Model-Driven Architecture.
  Addison-Wesley, 1. Auflage 2002
• http//www.pafis.shh.fi/graduates/leogal01.pdf
• http//www.bptrends.com/publicationfiles/06-0420C
  OL20Agile20MDA20-20Frankel20-20Mellor.pdf
• http//www.embedded.com/story/OEG20030115S0043
• http//www.sigs.de/publications/os/2005/MDD/Buehle
  r_MDA_OS_2005.pdf
• http//www.acceleratedtechnology.com/embedded/nuc_
  xtuml.html
• http//www.informit.com/articles/article.asp?p282
  74seqNum3rl1
• http//www.stsc.hill.af.mil/crosstalk/2004/09/0409
  Mellor.html

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• Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit