Engenharia Dirigida por Modelos para o Desenvolvimento de Sistemas de Software

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1 Universidde Federl do Mrnhão - UFMA DEE/PPGEE/CCET pr o Desenvolvimento de Sistems de Softwre Denivldo Lopes Universidde Federl do Mrnhão Novemro, 2006 Plno d presentção Introdução Prolemátic (MDE) Arquitetur Dirigid por Modelo (MDA) Aplicção de MDA em Serviços We Um ferrment pr correspondênci de (met)modelos Um exemplo ilustrtivo Conclusões 2

2 Introdução Trvel Agency EDI-stndrds -Um middlewre unificdor? - Interoperilidde n Internet? CORBA-IIOP DCOM/COM+? CORBA-IIOP? Airlines Client XML-RPC DCOM/COM+ CORBA-IIOP?? HTTP/HTML CGI? Internet/ Intrnet Os serviços We! (XML, SOAP, WSDL et UDDI) DCOM/COM+? RPC Jv RMI EDI-stndrds? RentCr Hotel 3 Internet e Serviços We Um serviço We é «um mneir normlizd de integrr plicções seds n We utilizndo os pdrões ertos XML, SOAP, WSDL, UDDI e os protocolos de trnsporte d Internet.» (cf. Weopedi). UDDI é cessdo utilizndo SOAP suport descoert de XML é chve pr interoperilidde. descreve WSDL ligdo à Suport comunicção de Serviços We 4

3 Um serviço We é mis um middlewre! Eu quero soluções pr : - A complexidde de desenvolvimento, de mnutenção e evolução de sistems de softwres. Internet et Services We A solução é utilizr modelos em todo o ciclo de desenvolvimento de sistems de softwres. Eu já escutei flr dest históri de modelos: OMT, Booch, UML, ferrments CASE Agor, o contexto é diferente. MDE (Model Driven Engineering) propõe utilizr modelos pr implementr os sistems de softwre de A à Z. 5 Prolemátic A complexidde no desenvolvimento, mnutenção e evolução de softwre. Os prdigms orientção à ojetos e componentes já não conseguem gerencir est complexidde. Um ordgem centrd em middlewres é insuficiente. Um mudnç de prdigm é necessári: modelos. 6

4 O que é modelo? Modelo pode ser definido como lgo que é proposto imitção. Modelo é um strção de um sistem físico distinguindo o que é pertinente do que não é pertinente com o ojetivo de simplificr relidde. Modelo é um simplificção de qulquer cois que nos permite de ver, mnipulr, e refletir sore um ssunto em estudo, e que nos jud compreender complexidde inerente. 7 Exemplo de modelos V 2 = V 2 x + V2 y Mnequins Vetor velocidde V e s componentes Vx e Vy Plnt ix de um cs Modelo UML 8

5 (MDE) MDE é um ordgem onde modelos estão no centro de desenvolvimento de rteftos de softwres. Exemplos de MDE: Model-Driven Architecture (MDA) d OMG. Eclipse Modeling Frmework d Eclipse. Softwre Fctories d Microsoft. 9 Arquitetur qutro níveis: se pr MDA Level M3 self-descried The MOF MMM ConformsTo ConformsTo ConformsTo Level M2 Level M The UPM MM The UML MM The CWM MM ConformsTo ConformsTo A UML model A UML model m m2 ConformsTo ConformsTo Level M0 A prticulr use of m Another use of m MMM Metmetmodel MM Metmodel m model OMG, Met Oject Fcility (MOF) specifiction - version.4, forml/

6 Arquitetur Dirigid por Modelos (MDA) * MOF Models PIM Pltform Independent Model PSM Pltform Specific Model FORTRAN e C <<expressed with>> Ecore Assemler <<expressed with>> Gerdo de <<conformsto>>..* Metmodel <<re descried with>> PIM Mpping Techniques x=y..* Mpping from PIM to PSM MOV A, B <<expressed with>>..*..* Gerdo de <<depends on>> Other <<re descried with>> PSM Infrstructure metmodeling << conformsto >>..* lnguge Código de máquin Mpping (Pentiurm 4) PSM Mpping from PSM to PSM Techniques * OMG, Model Driven Architecture (MDA) ormsc/ , 200. PIM..* Opps! Déjà vu? Refctoring from PSM to PIM Mpping from PIM to PIM <<independnt of>> Metodologi pr plicr MDA A escolh ou crição de um metmodelo pr o PIM A escolh ou crição de um metmodelo pr o PSM A especificção de correspondêncis entre os metmodelos do PIM et du PSM A gerção d definição de trnsformção A plicção ds definições de trnsformções (de PIM à PSM) [PSM está completo] [não] Completr o PSM [sim] Gerr o código fonte, scripts, rquivos de implntção, etc (de PSM à código) 2

7 Aplicção de MDA em Serviços We PIM Modelo Fonte (UML ou EDOC) Trnsformção modelo-à-modelo PSM Modelo Alvo (SW*) Modelo Alvo (J2EE**) Modelo Alvo (dotnet) Trnsformção modelo-à-código Code Código fonte (XML) «documento WSDL» «documento BPEL» Código fonte (Jv), rquivos de implntção, etc. Código fonte (C#), rquivos de implntção, etc. * SW Serviços We ** J2EE Jv + JWSDP (Jv We Service Developer Pck) ATL (Atls Trnsformtion Lnguge) été crée pr Jen Bézivin et Frédéric Jouult. 3 Exemplo ilustrtivo Trvel Agency AirLines AirLinesService Customer TrvelService CrHire trvelgency RentingCrService ServiceTrvelAg +findtrvel(trvelreq:trvelreq):trvellist +reservetrvel(trvelsel:trvelinf):reserv Hotel +pytrvel(pyinf:pyinf):ackpy +cnceltrvel(reservinf:reserv):ackcncel HotelService Bnk BnkService 4

8 Metmodelo de WSDL WSDLElement StrtWithExtensionType 0.. +input Fult +fult +nme +input +input PrmType +output +nme +output +output FultType +nme +fult Documenttion Definition +_trgetnmespce +nme +output 0.. BindingOpertion +opertion OneWyOpertion +import Import Types Prt Messge PortType Binding +inding Port Service Opertion 0.. RequestResponseOpertion +requestresponse SolicitResponseOpertion 0.. +types +messge +porttype +inding +service +prt +type +port 0.. +solicitresponse +messge +messge +opertion 5 Especificção de correspondêncis e definição de trnsformções. PIM PSM Code Modelo Alvo (SW) Código fonte (XML) «documento WSDL» «documento BPEL» SW Serviços We Modelo Fonte (UML ou EDOC) WSDL UML metmodel ModelElement Nmespce Pckge ModeloAssocitionEnd Alvo (J2EE) Clss Interfce Attriute Opertion +specifiction P2D C2S O2O +method Código fonte Method (Jv), M2Bo Prmeter rquivos de implntção DtType Dt2T e configurção Mpping A2T WSDL metmodel trnsformção WSDLElement Documenttion Type Modelo-à-modelo +types Prt 0.. +prt Messge +messge Opertion Modelo Alvo (dotnet) +opertion PortType Definition +type +porttype +inding Binding +opertions BindingOpertion Port +_trgetnmespce Trnsformção +nme modelo-à-código +port Código fonte +service (C#), Service rquivos de implntção Générée e configurção à prtir de P2Prt module UML2WSDL; crete OUT : WSDL from IN : UML; rule C2S{ from c : UML!Clss to s : WSDL!Service( nme <- 'Service' + c.nme, owner <- c.nmespce, port <- pt ),*** } *** 6

9 UML metmodel ModelElement Nmespce Pckge AssocitionEnd Clss Interfce Attriute Opertion +specifiction +method Method Prmeter DtType P2D C2S O2O M2Bo Mpping Dt2T WSDL metmodel WSDLElement Type +nmespce Prt Nmespce 0.. Messge ModelElement A2T Opertion nme:string +opertion Clssifier Clss nme nmespce P2Prt +types 0.. +prt Documenttion PortType +owner +type Definition +porttype Service C2S+inding nme:string +nme Binding +opertions BindingOpertion n2n +messge Port Service +port +service Service n2o owner source trget Me Definition +_trgetnmespce nme composition 7 mpping element module UML2WSDL; UML metmodel Mpping crete OUT : WSDL from IN : UML; rule C2S{ ModelElement from c : UML!Clss Nmespce P2D to s : WSDL!Service( Pckge A2T nme <- 'Service' + c.nme, AssocitionEnd owner <- c.nmespce, Clss C2S port <- pt Interfce ), Attriute pt : WSDL!Port( Opertion O2O +specifiction nme <- c.nme + 'Port', +method inding <- d, Method M2Bo Prmeter P2Prt documenttion <-'\t\t<sop:ddress loction="'+ *** DtType Dt2T ), d : WSDL!Binding( nme <- c.nme + 'Binding', owner <- c.nmespce, type <- ptype, opertions <- c.feture ->select (e e.oclistypeof(uml!method)), sopbinding <- sopb ), ptype: WSDL!PortType( nme <- c.nme,***) } *** WSDL metmodel WSDLElement Documenttion Type +types Prt 0.. +prt +messge Messge Opertion +opertion PortType +type Definition +porttype +_trgetnmesp +inding +nme Binding +opertions BindingOpertion Port +port Service +service 8

10 PIM PSM Code Modelo Alvo (SW) Código fonte (XML) «documento WSDL» «documento BPEL» WSDL model Documenttion 0.. +prt Modelo Fonte (UML ou EDOC) Definition +_trgetnmespce +nme +types +messge Modelo Alvo (J2EE) WSDLElement Type Prt Messge Opertion +opertion PortType +porttype +type +inding Binding +opertions BindingOpertion Port trnsformção Modelo-à-modelo Modelo Alvo (dotnet) +port +service Service Trnsformção Générée à prtir modelo-à-código de Código fonte Document (Jv), WSDL Código fonte (C#), <?xml version=".0" encoding="utf-8"?> rquivos de implntção rquivos de implntção <definitions nme="service_trvelgency" e configurção trgetnmespce="urn://trvelgency.wsdl"> e configurção <types> *** </types> <messge nme="findtrvel"> <prt nme="trvelreq" type="ns:trvelreq"/> </messge> *** <porttype nme="servicetrvelag">***</porttype> <service nme="servicetrvelag"> *** </service> </definitions> 9 <?xml version=".0" encoding="utf-8"?> <definitions nme="service_trvelgency" trgetnmespce="urn://trvelgency.wsdl"> <types> *** </types> <messge nme="findtrvel"> <prt nme="trvelreq" type="ns:trvelreq"/> </messge> *** <porttype nme="servicetrvelag"> <opertion nme="findtrvel" prmeterorder=""> <input messge="findtrvel"/> <output messge="findtrvelresponse"/> </opertion> *** </porttype> trvelgency ServiceTrvelAg +findtrvel(trvelreq:trvelreq):trvellist +reservetrvel(trvelsel:trvelinf):reserv +pytrvel(pyinf:pyinf):ackpy +cnceltrvel(reservinf:reserv):ackcncel <inding nme="servicetrvelagbinding" type="servicetrvelag"> <opertion nme="findtrvel"> *** </opertion> *** </inding> <service nme="servicetrvelag"> <port nme="servicetrvelagport" inding="servicetrvelagbinding"> <sop:ddress loction="replace_with_actual_url"/> </port> </service> </definitions> 20

11 A pltform J2EE 0.. +nested 0.. +super +su JClssifier JElement +nme:string +visiility:visiility +modifier:modifier +contents 0.. JvPckge +type +owner +memers JMemer +type +type JClss +throws +isactive:boolen +implementedy +implements JInterfce JField JMethod +istrnsient:boolen +isntive:boolen +isvoltile:boolen +issinchronized:boolen +isfinl:boolen +ody:string +hs +vlue0.. JVlue +vlue:string 0.. +owner +prmeters JPrmeter +result:boolen JPrimitiveType +type:typenme Un métmodèle de Jv (frgment) 2 <<JInterfce>> Remote Templte <<JInterfce>> WSInterfce <<JClss>> WSClss +jmethods..* +jmethods..* Throws Throws <<JMethod>> WSOpertion <<JClss>> RemoteException <<JMethod>> WSOpertion we 0.. +displynme DisplyNme Métmodèle JWSDP WeApp 0.. +description 0.. +sessionconfig Description SessionConfig 0.. +sessiontimeout SessionTimeOut 22 Um templte e um metmodelo pr JWSDP (frgmento)

12 PIM PSM Code Modèle Cile (SW) Code source (XML) «document WSDL» «document BPEL» UML metmodel ModelElement Modèle Source (UML ou EDOC) Nmespce Pckge AssocitionEnd Generlition GenerlizleElement Modèle Cile (J2EE) C2Jc Clss Interfce Attriute Opertion +specifiction OM2M +method Code source (Jv), Method fichiers Prmeter de déploiement et configurtion DtType Dt2Jpt Mpping A2F P2P Ae2F I2I Pr2Pr Jv metmodel JElement JPckge trnsformtion +nested +type JClssifier +type modèle-vers-modèle +super 0.. JClss +implemetedy Modèle +implements Cile (dotnet) JInterfce JPrimitiveType JMemer trnsformtion modèle-vers-code JField JVlue Code source (C#), JMethod fichiers de +owner déploiement +jprmeters et configurtion JPrmeter Générée à prtir de module UML2JAVAM; crete OUT : JAVAM from IN : UML; rule C2Jc{ from c : UML!Clss to jc : JAVAM!JClss( De UML à J2EE (Jv + JWSDP) de mneir nme progressiv <- c.nme, visiility <- if c.visiility = #vk_pulic then *** ) } *** 23 module Jv2Jv; crete OUT : JAVAMR from IN : JAVAM; uses strings; rule C2Cserv{ from c : JAVAM!JClss( c.nme.strtswith('service')) to jc : JAVAMR!JClss( nme <- c.nme, *** <<JInterfce>> Remote <<JInterfce>> WSInterfce +jmethods..* +jmethods..* <<JMethod>> WSOpertion Throws Throws <<JMethod>> WSOpertion <<JClss>> RemoteException implements <- c.implements->ssequence()->including(itf) ), ITF : JAVAMR!JInterfce( nme <- 'ITF_'+c.nme, super <- JAVAMR!JInterfce.llInstnces()->select(e e.nme='remote')->first(), ) } rule M2Mt{ from m : JAVAM!JMethod (m.owner.nme.strtswith('service')) to jm : JAVAMR!JMethod( nme <- m.nme, throws <- JAVAMR!JClss.llInstnces()-> select(e e.nme='remoteexception')->first() ), ***} *** Templte <<JClss>> WSClss 24

13 // CLASS pckge trvelgency; pulic clss ServiceTrvelAg implements trvelgency.itf_servicetrvelag { pulic Reserv reservetrvel(trvelinf trvelsel) throws jv.rmi.remoteexception { ***} pulic TrvelList findtrvel(trvelreq trvelreq) throws jv.rmi.remoteexception { ***} Templte pulic AckCncel cnceltrvel(reserv reservinf) throws jv.rmi.remoteexception { ***} <<JInterfce>> trvelgency Remote pulic AckPy pytrvel(pyinf pyinf) throws jv.rmi.remoteexception {***} <<JInterfce>> <<JClss>> **** WSInterfce ServiceTrvelAgWSClss } +findtrvel(trvelreq:trvelreq):trvellist // INTERFACE pckge trvelgency; +jmethods..* +jmethods..* +reservetrvel(trvelsel:trvelinf):reserv <<JMethod>> Throws Throws <<JMethod>> +pytrvel(pyinf:pyinf):ackpy WSOpertion WSOpertion +cnceltrvel(reservinf:reserv):ackcncel <<JClss>> RemoteException pulic interfce ITF_ServiceTrvelAg extends jv.rmi.remote { pulic Reserv reservetrvel(trvelinf trvelsel) throws jv.rmi.remoteexception; pulic TrvelList findtrvel(trvelreq trvelreq) throws jv.rmi.remoteexception; pulic AckCncel cnceltrvel(reserv reservinf) throws jv.rmi.remoteexception; 25 pulic AckPy pytrvel(pyinf pyinf) throws jv.rmi.remoteexception; } O constto A mudnç de lingugens de progrmção (e.g., Jv, C++ e C#) por lingugens de trnsformção (e.g. ATL nd YATL) ind implic n codificção de progrms. Prolem n especificção de correspondênci A crição mnul de especificção de correspondênci é um tref cnstiv e propens erros*. Motivção pr utilizr Schem Mtching em MDE Schem mtching** tem sido desenvolvid n áre de se de ddos com sucesso. * E. Rhm nd P. A. Bernstein, A Survey of Approches to Automtic Schem Mtching, VLDB Journl 200. ** Denivldo Lopes. Study nd Applictions of the MDA Approch in We Service Pltforms. Ph.D. thesis (written in French), University of Nntes,

14 Nov ordgem. MMM conformsto source MM conformsto +left trnsformtion MM conformsto conformsto trget MM conformsto +right mpping MM conformsto mpping M +spec trnsformtion M genertedfrom MMM - metmetmodel MM - metmodel M - model Especificção de correspondêncis e definição de trnsformção como 27 modelos diferentes. Solução propost Seprção entre especificção de correspondênci e definição de trnsformção; Algoritmos de mtching de (met) modelos pr MDE. Mpping Tool for MDE (MT4MDE) pr permitir modelgem de correspondênci; Semi-Automtic Mtching Tool for MDE (SAMT4MDE) pr suportr crição de correspondênci entre metmodelos. 28

15 Trnsf Element +nme:estring +note: EString +property PropertyDefinition +proptype:estring +lowerrnge:eint M +uperrnge:eint c? ( M( s)/ M, CM M / Mc) M2 Specifiction PropertyVlue +id: EString +dtvlue: EString +left +right..*..* +correspondences MetModelHndler..* +nested +pth:estring Correspondence +id: EString +isbidirectionl:eboolenoject +expr: oclexpression +owner +vlue ( s)/ M 0.. +left +refright 0.. +right..* +typeconverterlr 0.. Left Right TypeConverter +filter: oclexpression +expr: oclexpression 0.. +typeconverterrl +hndler +hndler +nested <<EDtType>>..* ElementHndler oclexpression +hndlers +pth:estring +type:estring +enclosing Un novo metmodelo pr correspondênci: se 29 Um lgoritmo de mtching de (met)modelos Mtch (M,M ) = C M M /M c U m' n' o' M = U i= i U j= 2 juu k = 3 = U t U U d ' e' i φ = φ ψ = = U r ' 3 k σ =l σ U ' p ' α = pα c' β = C = U p= c p U q= c2quu s= c3 c p = { i, c, e j' o s = U = w = {{ 2 j, 2 y} 2 j M nd 2 x p } 2q y 3s { 3k, 3 z, os} c = e r ψ = U x' m δ sδ UU z' M } k n s pβ 30

16 3. Crete C. 2. Initilize C. 3. Find lef clsses. 4. Select equl or similr clsses 5. Put ech c p into C: fter iterting (4) to fixpoint, put ech c p in C. 6. Select equl or similr dt types 7. Put ech c 2q into C: fter iterting (6) to fixpoint, put ech c 2q into C. 8. Select equl or similr enumertions 9. Put ech c 3s into C: fter iterting (8) to fixpoint, put ech c 3s into C. = = x i x i x i x i if if 0 if ), ϕ( = = y j y j y j y j if if 0 if ), ϕ'( = = z k z k z k z k if if 0 if ), ϕ''( Um lgoritmo de mtching de (met)modelos? 32 Um clssificção de ordgens de schem mtching* E. Rhm nd P. A. Bernstein. A Survey of Approches to Automtic Schem Mtching. VLDB Journl, 0(4): , 200.

17 Um ferrment pr correspondênci de (met)modelos GUI MT4MDE(plug-in) Mpping metmodel (plug-ins) TDGenertor Kernel XMI importer/exporter ITFGenLnguge ITFMtch LefSercher Cross-kind ReltionshipApplier Comprtor pre-mtching Mtcher Internl Representtion Serch Engine Dictionry SAMT4MDE (plug-in) Metmodel Hndler Vlidtor Mpping model genertor Mtch Qulity Mesurer post-mtching Plug-ins pr suportr crição de modelo de correspondênci: rquitetur 33 Um exemplo ilustrtivo Genertes trnsformtion definition Mtches two metmodels Optimizes mpping model Mnges the versions of mpping models Genertes textul representtion of this mpping Check the conformity of mpping model with its metmodel MT4MDE: UML e Jv metmodel (frgment) 34

18 Um exemplo ilustrtivo Evlution: Precision = 0.86 Recll = 0.68 F-Mesure = 0.76 Overll = Vlidndo s correspondêncis proposts por SAMT4MDE (frgmento) Um exemplo ilustrtivo Rel mtches Derived mtches A B C D Rel mtches nd derived mtches Evlution: Precision = 0.86 Recll = 0.68 F-Mesure = 0.76 Overll = 0.57 Precision = B B + C Recll = A B + B Precision * Recll F - Meuse = 2* Overwll = Recll * 2 Precision + Recll Precision 36

19 Um exemplo ilustrtivo Especificção de correspondênci crid plicndo o lgoritmo de mtching (frgmento) 37 Um exemplo ilustrtivo Definição de trnsformção gerd à prtir d especificção de correspondênci (frgmento) 38

20 Conclusões MDE é um solução viável pr resolver o prolem d complexidde de desenvolvimento, mnutenção, e evolução de rteftos de softwre. O estudo de schem mtching é um direção de pesquis promissor em MDE. Algoritmos de Schem mtching podem ser dptdos pr suportr MDE. A crição semi-utomátic de especificção de correspondênci e definição de trnsformção é viável em MDE. 39 Pulicções LOPES, Denivldo, HAMMOUDI, Slimne, BONTEMPO, Aln, JUNIOR, José, Metmodel Mtching: Experiments nd Comprison, In the IEEE Interntionl Conference on Softwre Engineering ICSEA IEEE Computer Society, LOPES, Denivldo ; HAMMOUDI, Slimne ; ABDELOUAHAB, Zir. Schem Mtching in the context of Model Driven Engineering: From Theory to Prctice. In: Interntionl Conference on Systems, Computing Sciences nd Softwre Engineering (SCS2 05), 2005,

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