Odyssey-MDA: Uma Ferramenta para Transformações de Modelos UML

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1 Odyssey-MDA: Uma Ferramenta para Transformações de Modelos UML Natanael E. N. Maia, Ana Paula B. Blois, Cláudia M. Werner COPPE/UFRJ Programa de Engenharia de Sistemas e Computação Caixa Postal CEP Rio de Janeiro RJ {ntmaia, anablois, werner}@cos.ufrj.br Abstract. This paper presents Odyssey-MDA, a UML bi-directional transformation tool. Odyssey-MDA allows the definition of transformations by using generic mechanisms provided by the infrastructure (built-ins) or by user-defined mechanisms (plug-ins). Resumo. Este artigo descreve a Odyssey-MDA, uma ferramenta para realização de transformações bidirecionais sobre modelos UML. A Odyssey- MDA permite a definição de transformações a partir de mecanismos genéricos providos pela infra-estrutura (built-ins), ou a partir de mecanismos desenvolvidos pelo usuário (plug-ins). 1. Introdução As Organizações que desenvolvem software vêm, de maneira geral, reconhecendo a importância de se reaproveitar o esforço empregado no desenvolvimento de sistemas para reduzir prazo, recursos, etc. e aumentar a produtividade e qualidade. Um grande desafio enfrentado pelas equipes é a escolha das tecnologias a serem empregadas no desenvolvimento. O problema é que artefatos desenvolvidos com um forte vínculo tecnológico podem apresentar uma redução no seu potencial de reutilização, pois seu tempo de vida está associado ao tempo de vida da plataforma escolhida. Além disso, a incompatibilidade entre as plataformas limita o potencial de reutilização apenas às aplicações desenvolvidas na mesma plataforma. Visando diminuir esses efeitos, a OMG está desenvolvendo um framework conhecido como Model Driven Architeture (MDA) [OMG, 2003], cujo objetivo é prover uma abordagem para: especificar um sistema de forma independente da plataforma que irá suportá-lo; especificar uma plataforma; escolher uma plataforma para o sistema; e realizar uma transformação sobre a especificação inicial, a fim de obter uma especificação do sistema na plataforma escolhida. Com o uso dessa abordagem, os desenvolvedores passam a dar maior importância à modelagem dos requisitos de negócio da aplicação, não se preocupando com a plataforma onde serão implementados esses requisitos. Diante disto, este artigo descreve a Odyssey-MDA, uma ferramenta disponível no ambiente de reutilização Odyssey [ODYSSEY, 2005] para execução de transformações bidirecionais sobre modelos UML. A Odyssey-MDA permite que modelos desenvolvidos de forma independente de plataforma sejam transformados em modelos específicos para uma plataforma escolhida. As transformações podem ser

2 definidas pela composição de pequenas transformações genéricas (built-ins) ou serem implementadas e incorporadas através de um mecanismo de extensão (plug-ins). O restante do artigo está organizado em cinco seções: A seção 2 descreve os padrões utilizados na implementação. A seção 3 apresenta os trabalhos relacionados. A seção 4 descreve a ferramenta Odyssey-MDA. A seção 5 apresenta um exemplo de utilização da ferramenta e a Seção 6 conclui o artigo e apresenta as principais características da ferramenta e trabalhos futuros. 2. Padrões Adotados A implementação da Odyssey-MDA está baseada nos padrões Meta-Object Facility (MOF) [OMG, 2002a], XML Metadata Interchange (XMI) [OMG, 2002b] e Java Metadata Interface (JMI) [Java Community Process, 2004]. O MOF especifica uma linguagem abstrata para descrever outras linguagens e é também conhecido como meta-meta-modelo (nível M3). As linguagens abstratas descritas a partir do MOF são chamadas de meta-modelo (M2) [MATULA, 2003]. Um exemplo dessas linguagens abstratas é o meta-modelo da UML, sendo que cada modelo UML está no nível M1. O padrão XMI utilizado pela Odyssey-MDA permite o intercâmbio de metadados entre ferramentas de modelagem, baseadas em UML, com repositórios de metadados, baseados no MOF, em ambientes heterogêneos e distribuídos. A especificação JMI permite a geração de interfaces em linguagem Java para um determinado meta-modelo MOF (M2), tornando possível a manipulação de instâncias desse meta-modelo. O meta-modelo da UML, por exemplo, é descrito a partir do MOF. Utilizando JMI é possível manipular os elementos da UML (Classe, Interface, Atributo, etc) como objetos Java, através das interfaces geradas. Esse tratamento pode ser adotado, não somente para a UML, mas para qualquer meta-modelo baseado no MOF. O MetaData Repository (MDR) é um repositório que implementa os padrões MOF e JMI, o que lhe permite carregar meta-modelos baseados no MOF, e armazenar instâncias (M1) desses meta-modelos. As instâncias armazenadas no repositório podem ser manipuladas programaticamente, utilizando as interfaces geradas a partir do padrão JMI [MATULA, 2003]. 3. Trabalhos Relacionados Dentre os vários trabalhos existentes atualmente sobre transformações de modelos utilizando a abordagem MDA, aqueles que estão mais próximos do enfoque deste trabalho são o Model Transformation Framework [MTF, 2004], o UML Model Transformation Tool [UMT, 2004] e o AndroMDA [AndroMDA, 2004]. O MTF é um conjunto de ferramentas que apóia o desenvolvedor na realização de comparações, verificação de consistência e implementação de transformações entre modelos UML. A infra-estrutura de armazenamento e manipulação dos modelos é realizada em EMF (Eclipse Modeling Framework). A Odyssey-MDA, diferentemente do MTF, manipula modelos desenvolvidos em qualquer ferramenta CASE ou ambiente de desenvolvimento que utiliza os padrões MOF/JMI/XMI. O UMT é uma ferramenta para transformação e geração de código para modelos UML/XMI. No UMT, as transformações são definidas em XSLT/Java e manipulam os

3 modelos através de respresentações XMI simplificadas (XMI Light). Além disso, o UMT não suporta a definição de transformações bidirecionais. AndroMDA é um framework para a geração de código-fonte que segue a abordagem MDA. O framework recebe modelos UML de uma ferramenta CASE em formato XMI e, em conjunto com alguns plug-ins (linguagens), gera aplicações e componentes implementados nas plataformas definidas pelos plug-ins. O AndroMDA, no entanto, não trabalha com transformações bidirecionais. Refinamentos e alterações posteriores no código-fonte não podem ser propagadas de volta ao modelo de origem. 4. Ferramenta Odyssey-MDA A ferramenta Odyssey-MDA tem sua arquitetura baseada num framework onde o desenvolvedor pode especificar e executar transformações sobre modelos UML. Embora outras transformações sejam possíveis, o enfoque desta ferramenta está na transformação de modelos independentes de plataforma (PIM Platform Independent Model) em modelos específicos para uma plataforma escolhida (PSM Platform Specific Model). Conforme é apresentado na Figura 1, o cenário típico de utilização da ferramenta Odyssey-MDA considera um usuário desenvolvendo o seu modelo UML em uma ferramenta CASE ou ambiente de modelagem de sua preferência. Ele, então, exporta esse modelo de origem em formato XMI e o importa na Odyssey-MDA. As transformações disponíveis podem ser executadas sobre o modelo, resultando em um modelo de saída, que pode ser exportado também em formato XMI, para posterior importação na ferramenta CASE inicial, ou transferência para uma ferramenta de geração de código. Figura 1. Cenário de utilização da Odyssey-MDA. Alternativamente, o usuário pode utilizar uma ferramenta de engenharia reversa para gerar, a partir de um código-fonte existente, um modelo UML. Sua representação XMI pode, então, ser utilizada na Odyssey-MDA. Cada transformação na Odyssey-MDA é formada por uma especificação declarativa e um conjunto de mecanismos. A especificação declarativa é responsável por definir os mapeamentos entre os elementos dos modelos de entrada e saída. Tais mapeamentos são definidos através de critérios de busca para a seleção dos elementos a serem transformados e pela atribuição de um mecanismo responsável pela realização da transformação dos elementos. Os mapeamentos são específicos para cada tipo de elemento a ser mapeado. Para mapear subtipos de Classifier no meta-modelo da UML (ex: classes, interfaces), é proposto o mapeamento classifier-map. Para mapear subtipos de Features (ex: atributos

4 e operações), é proposto o sub-mapeamento feature-map. Para mapear um Classifier para Feature, ou o contrário, é proposto o mesmo sub-mapeamento classifier-featuremap. Um exemplo desses mapeamentos é apresentado na seção 5. A Odyssey-MDA provê uma infra-estrutura de mecanismos genéricos, denominados built-ins, que realizam transformações simples, sobre elementos UML, como gerar uma classe a partir de uma classe existente, gerar uma operação a partir de um atributo, entre outras transformações. Como exemplos desses mecanismos, podemos citar ClassClass, ClassInterface e AttributeOperation, conforme ilustrados na Figura 2. Figura 2. Mecanismos genéricos de transformação (built-ins). Diferente de algumas outras abordagens, a Odyssey-MDA permite a definição e execução de transformações bidirecionais, onde o usuário pode gerar um PSM a partir de um PIM (transformação direta ou forward), ou propagar as alterações feitas em um modelo PSM para o modelo PIM original (transformação reversa ou reverse). Outro cenário de transformação reversa seria a extração das informações independentes de plataforma de um modelo PSM pré-existente para a criação de um PIM. Para possibilitar a realização das transformações bidirecionais, cada mecanismo implementa a interface Transformation que define as transformações em ambos os sentidos, através das operações transformationlefttoright e transformationrighttoleft. Por exemplo, no caso do mecanismo ClassInterface, a operação transformationlefttoright recebe uma Classe como parâmetro e retorna a Interface gerada a partir dessa Classe. Já a operação reversa (transformationrighttoleft) recebe uma Interface e retorna a Classe. Os built-ins disponíveis no framework são suficientes para a definição de qualquer transformação entre os tipos suportados. Caso o usuário necessite de alguma transformação não disponível no framework, ele pode desenvolvê-la criando um mecanismo (plug-in) que implementa a interface Transformation e manipula os elementos através das interfaces JMI. 5. Exemplo de Utilização Para ilustrar o funcionamento da Odyssey-MDA, é apresentado um exemplo de transformação PIM-PSM para a plataforma EJB (Enterprise JavaBeans) cujo propósito é gerar, para cada classe do modelo de entrada (PIM), marcada com o estereótipo <<Entity>> ou <<Service>>, duas interfaces (Home e Remote) e suas respectivas classes de implementação (EJBEntityBean e EJBSessionBean). A Figura 3 ilustra a parte declarativa da transformação, a qual consiste de um documento XML contendo os mapeamentos entre os elementos. Por restrição de espaço, a figura ilustra apenas o mapeamento entre a classe Entity (PIM) e a classe EJBEntityBean (PSM).

5 A especificação do mapeamento da transformação (transformation-map) é composta por mapeamentos do tipo classifier-map. Cada mapeamento contém finders que são responsáveis por selecionar elementos nos modelos de origem e destino. Na Figura 3, temos a especificação de um classifer-map (Entity to EntityBean) que utiliza o mecanismo genérico ClassClass para transformar todos os classifiers encontrados pelo finder responsável por selecionar elementos marcados com estereótipo <<Entity>> no modelo de entrada (PIM). Os mecanismos genéricos também são independentes de plataforma, e por isso necessitam de algumas configurações para guiar sua execução. As tags property são responsáveis por essa configuração. Na Figura 3 são apresentadas algumas dessas configurações (linhas 5-12). Ainda na Figura 3, são ilustrados outros exemplos de mapeamentos como o feature-map, responsável por realizar a cópia de atributos do elemento Entity para o EntityBean (linha 13), e para geração de métodos do tipo get e set para cada atributo do elemento de entrada (linhas 14 e 15). Além desses mapeamentos, é possível especificar também os relacionamentos entre os elementos gerados pela execução da transformação. Figura 3. Exemplo de mapeamento da transformação SimpleEJB. A Figura 4 apresenta uma parte do resultado da transformação executada sobre um modelo PIM recebido como entrada. A classe Cliente foi marcada previamente pelo estereótipo <<Entity>> e mapeada para a classe ClienteBean, e para as interfaces Cliente e ClienteHome. Mudanças na classe ClienteBean podem ser propagadas de volta à classe Cliente no modelo PIM inicial, através da execução reversa da transformação ilustrada na Figura 3. Figura 4. Resultado da transformação SimpleEJB sobre o modelo PIM.

6 6. Conclusão Neste artigo é apresentada a ferramenta Odyssey-MDA (disponível em versão de uso acadêmico em: desenvolvida pelo grupo de reutilização de software da COPPE/UFRJ, a qual permite especificar e executar transformações sobre modelos UML. A ferramenta foi desenvolvida em linguagem Java, e possui as seguintes características: (1) independência de ambiente de desenvolvimento, pois utiliza XMI como formato de transporte; (2) executa transformações bidirecionais; (3) mantém a consistência ao realizar transformações sobre modelos existentes; e (4) facilidade de extensão por meio de built-ins ou plug-ins. Atualmente a Odyssey-MDA, cuja interface gráfica é mostrada na figura 5, trabalha com modelos UML, mas futuramente espera-se transformar qualquer modelo, cujo meta-modelo seja baseado no MOF. Além disso, ferramentas de geração de código e engenharia reversa que já fazem parte do ambiente de reutilização Odyssey estão sendo integradas à ferramenta. A avaliação da ferramenta em situações reais para a identificação de limitações é importante e para isso está sendo desenvolvido um exemplo completo de transformações de um modelo de classes PIM em um modelo EJB. Figura 5. Interface gráfica da Odyssey-MDA. Referências AndroMDA, 2004, Em: acesso em 13/05/2005. Java Community Process, 2004, Java Metadata Interface API 1.0 Specification, em: acesso em 13/05/2005. Matula, M., 2003, NetBeans Metadata Repository, acesso em 13/05/2005. MTF, 2004, Em acesso em 13/05/2005. Odyssey, 2005, Em: acesso em 11/08/2005. OMG, 2002a, Meta Object Facility Specification, version v1.4, Object Management Group. OMG, 2002b, XML Metadata Interchange Specification, v1.2, Object Management Group. OMG, 2003, Model Driven Architecture, Object Management Group, em: acesso em 13/05/2005. UMT, 2004, UMT-QVT, UML Model Transformation Tool Documentation, em acesso em 11/08/2005.