Standardy w zakresie systemw rozproszonych i baz danych

1
Standardy w zakresie systemów rozproszonych i
baz danych
Wyklad 8 Wprowadzenie do systemu VIDE
Piotr Habela Kazimierz Subieta Polsko-Japonska
Wyzsza Szkola Technik Komputerowych, Warszawa
2
Materialy

• Strony internetowe projektu VIDE
• http//www.vide-ist.eu/
• VIDE e-learning system
• http//www.vide-ist.eu/reflib/elearning/index.html
  
• VIDE Cookbook
• http//www.vide-ist.eu/reflib/cookbook.html
• Prace opublikowane nt. projektu VIDE
  http//www.si.pjwstk.edu.pl/publications/pl/index.
  html
• G.Falda, P.Habela, K.Kaczmarski, K.Stencel,
  K.Subieta Object Oriented Database Prototype as
  a Model Execution Engine for Executable UML.
  Proceedings of the 1st International Conference
  on Object Databases, ICOODB 2008, Berlin 13-14
  March 2008, pp.167-178
• P.Habela, K.Kaczmarski, K.Stencel, K.Subieta OCL
  as the Query Language for UML Model Execution.
  Computational Science - ICCS 2008, 8th
  International Conference, Kraków, Poland, June
  23-25, 2008, Proceedings, Part III. Lecture Notes
  in Computer Science 5103 Springer 2008,
  pp.311-320
• G.Falda, P.Habela, K.Kaczmarski, K.Stencel,
  K.Subieta Executable Platform Independent Models
  for Data Intensive Applications. Computational
  Science - ICCS 2008, 8th International
  Conference, Kraków, Poland, June 23-25, 2008,
  Proceedings, Part III. LNCS 5103 Springer 2008,
  pp. 301-310
• R.Adamus, G.Falda, P.Habela,K.Kaczmarski,
  K.Stencel, K.Subieta Project VIDE Challenges
  of Executable Modelling of Business Applications.
  Proc. of NEPTUNE2008 Conf. on Model-Driven
  Engineering, Paris 8-9 April 2008, Genie Logiciel
  85, 2008, pp.53-56
• P.Habela, K.Kaczmarski, K.Stencel, K.Subieta
  Implementing OCL as a Database Query Language. On
  the Move to Meaningful Internet Systems 2007 OTM
  2007 Workshops, OTM Confederated International
  Workshops and Posters,Vilamoura, Portugal,
  November 25-30, 2007, Proceedings, Part I., LNCS
  4805, Springer, 2007, pp. 17-18
• G.Falda, P.Habela, K.Kaczmarski, K.Stencel,
  K.Subieta. Platform-independent programming of
  data-intensive applications using UML 2nd IFIP
  Central and East European Conference on Software
  Engineering Techniques CEE-SET 2007, Poznan 2007

3
Geneza projektu VIDE (1)

• Projekt europejski (VIsualize all moDel drivEn
  programming)
• 6-ty Program Ramowy Unii Europejskiej
• Autor pomyslu i wniosku grantowego Grzegorz
  Falda
• Czas trwania projektu lipiec 2006 grudzien
  2008
• Dofinansowanie UE 2 300 000 , rzady 1 700
  000
• 9-ciu partnerów
• PJWSTK (Polska), koordynacja projektu
• Bournemouth University (Wielka Brytania)
• Fraunhofer Instititute (Niemcy)
• DFKI - German Research Center for Artificial
  Intelligence (Niemcy)
• Rodan Systems (Polska)
• Softeam (Francja)
• TNM Software GmbH (Niemcy)
• SAP AG (Niemcy)
• ALTEC (Grecja)
• Zakonczony sukcesem, bardzo pochlebne opinie
  recenzentów

4
Geneza projektu VIDE (2)

• Dotyczy podejscia Model Driven Architecture (MDA)
  
• VIDE realizuje postulaty wykonywalnego UML
  (Executable UML)
• Jezyk akcji o nazwie VIDE, zgodny z UML 2.1
  standard OMG
• Kodowanie tekstowe i graficzne.
• Szeroki zakres potencjalnych zastosowan
  (biznesowych) opartych o bazy danych.
• Implementacja OCL 2.0 standard OMG - jako
  jezyka zapytan do obiektowej bazy danych
• Programowanie aspektowe
• Mechanizmy kontroli jakosci oprogramowania
• Specyfikacji procesów biznesowych (workflow)
• Kompilatory z VIDE do zewnetrznych platform (Java
  i ODRA)
• Integracja zewnetrznych zasobów i oprogramowania
  (relacyjne bazy danych, XML, OfficeObjectsWorkflow
  , )
• Prototyp zrealizowany dla platformy ODRA (PJWSTK)

5
Prototyp VIDE najwazniejsze informacje (1)

• VIDE jest jezykiem programowania opartym na
  standardzie UML 2.1 i zgodnie z postulatami
  podejscia MDA
• Ma sluzyc do specyfikowania w UML oprogramowania
  (wlaczajac w to pelna logike aplikacji) na
  poziomie modelu niezaleznego od platformy
• Model taki pozwala na jego transformowanie na
  wybrana platforme docelowa, poprzez wygenerowanie
  z odpowiednich konstrukcji modelu kodu zródlowego
  lub maszynowego dla tejze platformy
• Specyfikowanie szczególów zachowania w jezyku UML
  sluza niedawno wprowadzone do jego specyfikacji
  czesci Structured Activities oraz Actions
• W edytorze wizualnym - pojecia bezposrednio
  wystepujace w ww. czesciach metamodelu UML
• W edytorze tekstowym instrukcje jezyka
  programowania
• W UML nie zestandaryzowano dotychczas skladni dla
  tych konstrukcji - ani wizualnej ani tekstowej
• Obie skladnie natomiast sa odwzorowywane
  odpowiednio na te same, zestandaryzowane elementy
  metamodelu UML

6
Prototyp VIDE najwazniejsze informacje (2)

• Specyfikowane zachowanie jest odwzorowywane na
  model stanowiacy instancje metamodelu UML.
• Zachowanie aplikacji specyfikujemy w VIDE poprzez
  budowe cial metod, zwiazanych z operacjami w
  klasach znajdujacych sie w modelu klas UML.
• Strukturalna warstwa modelu jest realizowana
  przez pojecia pakietów oraz klas, polaczonych w
  kompozycje i asocjacje oraz mogacych
  wykorzystywac relacje generalizacji.
• Szczególna role odgrywac moze klasa modulowa -
  specjalna klasa, której instancji nie powolujemy
  w normalny sposób.
• Zaklada sie, ze w momencie uruchomienia aplikacji
  istnieje dokladnie jedna instancja takiej klasy,
  która pelni role punktu wejscia dla uruchamiania
  funkcjonalnosci aplikacji.
• Klase modulowa, która musi miec nazwe identyczna
  z nazwa zawierajacego ja pakietu, definiujemy
  przypisujac jej stereotyp module.

7
Prototyp VIDE najwazniejsze informacje (3)

• Funkcjonalnosc aplikacji mozna wywolac
• wolajac jedna z operacji klasy modulowej
• wydobywajac z atrybutów klasy modulowej obiekty i
  wywolujac operacje
• UML 2.1 wprowadza akcje do odczytu pojedynczych
  wartosci
• Jest to niewystarczajace dla aplikacji z baza
  danych
• Konieczny jest jezyk zapytan a la SQL
• W tej roli OCL (Object Constraint Language),
  stworzony do formulowania ograniczen w modelu
• Rola OCL jest zmieniona, w VIDE wystepuje jako
  jezyk zapytan
• Specyfikacje UML 2.1 i OCL 2.0 sa mocno
  niedojrzale
• Tocza sie prace nad precyzyjna, wykonywalna
  semantyka UML
• UML Actions oraz Structured Activities nie
  posiadaja okreslonej w standardzie skladni
  konkretnej
• Stad na potrzeby VIDE trzeba bylo zaprojektowac
  konkretna skladnie i semantyke
• Jest to przedmiot wniosku do OMG

8
Ogólne moduly VIDE
9
VIDE a MDA

• VIDE wspiera podejscie MDA. W tym celu wyróznia 4
  warstwy modeli i artefaktów
• Computation Independent Model (CIM)
  przykrywajacy wiedze dziedzinowa i opisujacy
  logike biznesowa w sposób abstrahujacy od
  konkretnych rozwiazan programistycznych
• Platform Independent Model (PIM) opisujacy
  struktury i zachowanie (behaviour) wytwarzanego
  oprogramowania bez okreslania detali docelowej
  platformy implementacyjnej
• Platform Specific Model (PSM) model precyzujacy
  decyzje projektowe w terminach pewnej technologii
  programistycznej
• Kod kod zródlowy oprogramowania, automatycznie
  wygenerowany z PSM
• VIDE idzie nieco dalej niz typowe zalozenia MDA,
  mianowicie oferuje kodowanie, uruchamianie i
  testowanie programów juz na poziomie PIM
• Inne rozwiazanie zmuszaloby do uruchamiania i
  testowania oprogramowania dopiero na poziomie PSM
  lub na poziomie kodu, co oznaczaloby nizszy
  poziom abstrakcji w programowaniu, nizszy
  potencjal ponownego uzycia, wieksza
  pracochlonnosc, gorsza jakosc,
• Na poziomie PSM tylko drobne poprawki, jezeli w
  ogóle ktos bedzie chcial wprowadzac PSM
• Generowanie kodu bezposrednio z poziomu PIM
• Odpowiednie adnotacje do modelu PIM, specyficzne
  dla danej platformy

10
MDA w architekturze narzedzi VIDE
Modelowanie niezalezne od obliczen
Analiza dziedzinowa
CIM
Prototypowanie na poziomie PIM
Modelowanie procesów
Kompozycja aspektowa
Modelowanie aplikacji
Zapewnienie jakosci
PIM
Wykonanie/testowanie modelu PIM
PIM z adnotacjami
PSM?
Kod
Generowanie kodu
11
VIDE jako nowy jezyk programowania

• Poprzez to, ze mozna programowac juz na poziomie
  PIM, powstaje pewna sprzecznosc z zalozeniami MDA
• Jezeli programujemy na poziomie PIM, to po co PSM
  i kod?
• PIM staje sie w ten sposób PSM, który jest
  jednoczesnie kodem
• po co generowac kod w Java, C, itd. jezeli
  wszystko, co mozna zrobic z tym kodem, to go
  skompilowac?
• przykryc jakims makefile i zapomniec o tych
  jezykach i ich kompilatorach
• VIDE jest nowym obiektowym jezykiem programowania
• z baza danych/obiektów
• ze schematem obiektów zapisanym w UML
• zlozone obiekty, kolekcje, typy, klasy, metody,
  asocjacje, dziedziczenie,
• Mozna takze uwazac, ze w VIDE piszemy tylko
  prototyp, który wprawdzie jest wykonywalny, ale
  ze slaba wydajnoscia, uproszczonymi interfejsami,
  itd.
• Ale wtedy powstaje zadanie optymalizacyjne jak
  zrobic VIDE w pelni wydajnym jezykiem, z
  wlasciwymi interfejsami, itd.
• Aby nie tracic istniejacych bibliotek pomosty
  do Java, .Net, C,

12
Przypadki uzycia systemu VIDE
13
Funkcjonalne moduly VIDE
14
Designer aplikacji powiazania miedzy-modulowe
15
Przypadki uzycia na poziomie PIM
16
Typowa zaleznosc kroków rozwoju oprogramowania
17
Unikalne cechy systemu VIDE (1)

• Zuniformizowany jezyk programowania bazujacy na
  UML pozwalajacy na precyzyjna specyfikacje
  zachowania
• Wieksza elastycznosc dla procesów rozwoju
  oprogramowania
• Mniejsze problemy komunikacyjne pomiedzy
  spolecznosciami analizy, projektowania i
  programowania
• Jezyk OCL jako jezyk zapytan pozwala na zapis
  wymaganej funkcjonalnosci w sposób krótki,
  koncepcyjny i deklaracyjny
• Zapytania oraz zdania imperatywne sa bezszwowo
  zintegrowane w jeden jezyk
• Zestandaryzowany metamodel
• Brak niezgodnosci impedancji
• Podejscie aspektowe oraz wykrywanie defektów
  podniesione na poziom PIM
• Sprzyja ponownemu uzyciu
• Sprzyja walce ze zlozonoscia aplikacji

18
Unikalne cechy systemu VIDE (2)

• Pelne pokrycie procesu przejscia z modelu
  biznesowego do wykonywalnego kodu
• Wykonywalny model PIM posiada pomosty do
  istniejacych uslug (np.WS), silnika workflow,
  itd.
• Prototypowanie i testowanie pry pomocy GUI
• Narzedzie do modelowania pre-CIM dla
  uzytkowników biznesowych
• Pozwala im na efektywne wlaczenie sie w rozwój
  aplikacji
• Rozszerzony jezyk na poziomie CIM bazujacy na
  notacji BPMN
• Przejscie z CIM do PIM w terminach odwzorowania
  pomiedzy modelami jako punkt wyjsciowy do
  specyfikacji aplikacji oraz jako wzorzec dla
  projektowania wykonywalnych procesów workflow

19
Standardy wspomagane lub uzywane przez VIDE

• BPMN - Business Process Modeling Notation
• XPDL - XML Process Definition Language
• UML - Unified Modeling Language
• OCL - Object Constraint Language
• XML - Extensible Markup Language
• XMI - XML Metadata Interchange
• SOAP Simple Object Access Protocol
• WS - Web Services
• WSDL - Web Service Definition Language
• UDDI - Universal Description, Discovery and
  Integration
• JDBC Java Data Base Connectivity
• SQL Structured Query Language

20
Dostepnosc komponentów VIDE
21
Proces generacji aplikacji w ODRA
Behavior
PIM
VIDE Textual
SBQL AST
SBQL CODE
ODRA Server
VIDE Visual
ODRA DDL
UML Structures
22
Eclipse SDK

• Dla systemu VIDE wybrano Eclipse jako
  zintegrowane srodowisko deweloperskie (IDE) dla
  edytowania programów tekstowych
• Jest to popularne i uniwersalne srodowisko
  open-source, jakkolwiek nie wolne od wad takich
  jak zlozonosc, trudnosci w nauczeniu sie i bledy
  w oprogramowaniu
• Bazujace na Eclipse implementacje MDT metamodeli
  dla UML i OCL tworza mechanizm odwzorowania
  pomiedzy modelami
• Programy zapisane w PIM odwzorowuje sie na graf
  abstrakcyjnej skladni okreslony w/w metamodelami
• Abstrakcyjna skladnia moze byc dalej przedmiotem
  przetwarzania, np. w zwiazku z aspektowoscia i
  wykrywaniem defektów
• Po zakonczeniu przetwarzania, abstrakcyjna
  skladnia moze byc odwzorowana na kod. Obecnie dwa
  kompilatory kodu sa dostepne Java Hibernate
  oraz ODRA
• openArchiectureware framework dla kompilatora
  modelu dla Java
• Dla edytorów wizyjnych wykorzystano framework GMF
• Wybór Eclipse i popularnych frameworków do zapisu
  i odwzorowania modeli znacznie ulatwia
  projektowanie funkcjonalnosci aplikacji.