Beispielgetriebene Entwicklung domänenspezifischer Modellierungssprachen

Titelangaben

Roth, Bastian:
Beispielgetriebene Entwicklung domänenspezifischer Modellierungssprachen.
Bayreuth , 2014 . - IX, 202 S.
( Dissertation, 2014 , Universität Bayreuth, Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik)

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Abstract

Aufgrund der stetig wachsenden Komplexität von Softwaresystemen gewinnt der Einsatz domänenspezifischer Modellierungssprachen (DSMLs) im Kontext der Softwareentwicklung zunehmend an Bedeutung. Die formale Spezifikation von DSMLs ist jedoch eine aufwändige und daher oftmals mit Fehlern behaftete Aufgabe. In weiten Teilen liegt dies an der Top-Down Vorgehensweise, bei der zunächst die Realität verstanden werden muss, um darauf basierend eine DSML spezifizieren zu können. Erst wenn eine Sprache existiert, können mit ihrer Hilfe Modelle erstellt werden, die die Realität beschreiben. Beim Entwickeln von DSMLs müssen demzufolge die Modelle zunächst „vorgedacht“ werden, was dem Sprachentwickler eine doppelte Typabstraktion abverlangt, nämlich von der Realität über die Modelle hin zur Modellierungssprache.
Dadurch motiviert ist im Lauf der letzten Jahre eine neue Bewegung entstanden, die es erlaubt DSMLs bottom-up zu entwerfen. Modelle können dabei ohne eine bereits vorhandene Sprache skizziert und daraus eine DSML automatisiert abgeleitet werden. Für das Skizzieren kommen verbreitete Zeichenwerkzeuge, wie z.B. Microsoft Visio oder Dia, zum Einsatz. DSMLs werden von derartigen Werkzeugen allerdings nur in visueller Hinsicht und somit äußerst rudimentär unterstützt. Deshalb muss eine abgeleitete Sprache zunächst in ein konkretes Modellierungssystem importiert werden. Bei der iterativen Entwicklung von DSMLs ist der Benutzer also dazu gezwungen, zwischen dem Zeichenwerkzeug und dem Modellierungssystem bedarfsweise zu wechseln. Außerdem geht durch den Technologiebruch der Bezug zwischen den einzelnen Beispielmodellen und den daraus induzierten Sprachartefakten verloren. Im Regelfall ist es nicht möglich, die Visualisierungsinformationen in das Modellierungssystem zu übernehmen. Eine konkrete Visualisierung ist demzufolge auch weiterhin separat innerhalb dieses Systems zu definieren.
Um der Problematik zu begegnen, wird im Rahmen dieser Arbeit ein ganzheitlicher Ansatz mit Werkzeugunterstützung propagiert, der sowohl das Skizzieren von Beispielmodellen (freies Modellieren) als auch das Erstellen von Modellen auf Basis einer gegebenen DSML (stringentes Modellieren) innerhalb eines Modellierungssystems integriert. Neben grafischen Sprachen werden ebenso DSMLs adressiert, die der textuell-projizierenden Visualisierungsform angehören. Dank der Integration erlaubt der vorgestellte Ansatz sowohl die manuelle Anpassung einer formalen Sprachspezifikation als auch die automatisierte Ableitung von Sprachänderungen basierend auf modifizierten oder zusätzlichen Beispielmodellen. Darüber hinaus wird der Benutzer auf Stellen in der induzierten DSML hingewiesen, die Optimierungspotenzial aufweisen und daher durch bestimmte Maßnahmen (z.B. Anwendung von Einfachvererbung) verfeinert werden können.

Abstract in weiterer Sprache

Owing to the continuously growing complexity of software systems, in the context of software development the usage of domain-specific modelling languages (DSMLs) gains increasingly in importance. However, the formal specification of DSMLs is a sophisticated and oftentimes error-prone task. Mainly, this is due to the top-down practice, which first requires to understand the reality in order to specify a DSML based upon it. Only after a language exists models can be created that describe the reality using this language. Hence, during DSML development models need to be “pre-thought”, which claims the language developer from a double type abstraction (namely from the reality across the models towards a modelling language).
As a consequence, during recent years a new approach was discovered, which allows for designing DSMLs the bottom-up way. Following this, models can be sketched in the absence of an existing language. Those models are utilized to automatically derive a DSML. For creating sketches popular drawing tools like Microsoft Visio or Dia are used. However, such tools merely support DSMLs in terms of their notation and thus highly rudimentary. Therefore, a derived language has to be imported into a concrete modelling system first. During the iterative development of DSMLs users are forced to switch between the drawing tool and the modelling systems as needed. Furthermore, because of the technology split, the link gets lost between the particular example models and the induced language artefacts. Generally, it is not possible to transfer the notational information into the modelling system. Consequently, a concrete notation has to be specified separately further on.
To address this problem, in the context of this work a holistic approach combined with tool support is introduced that integrates sketching of example models (free modelling) as well as the creation of models based on a given DSML (stringent modelling) within one modelling system. Beyond diagram languages, even DSMLs are considered, which follow the textual-projectional visualization. Thanks to the integration, the presented approach allows for the manual adaption of a formal language specification as well as for automatically deriving language changes resting on modified or additional example models. Moreover, users are pointed to locations of an induced DSML with potential for optimization. Thereby, adequate improvements (e.g., applying single inheritance) are suggested whenever possible.