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Metamodellierung und Validierung
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Metamodellierung und Validierung Metamodellierung und Validierung Presentation Transcript

  • UML-Modelle im Griff Metamodellbasierte Validierung und Werkzeuganpassung bei der Deutschen Post Com GmbH Frank Egger Deutsche Post Com GmbH Ingo Feltes Itemis Gmbh und Co. KG
  • Überblick
    • Einführung in die Metamodellierung
    • Modellvalidierung auf Basis von Metamodellen
    • Aufwandsminimierung und Qualitätssteigerung durch CM3
    • Case-Tool Konfektionierung zur frühzeitigen Validierung
  • Teil 1 Einführung in die Metamodellierung
  • Begriffsfindung
    • … kommt aus dem Griechischen und bedeutet „zwischen“, „inmitten“, „nach“, „nachher“
    • … drückt aus, dass sich etwas auf einer höheren Stufe oder Ebene befindet
    • Meta…
    • … sind Abbilder der Wirklichkeit
    • … betonen bestimmte Eigenschaften
    • … lassen nebensächliche Aspekte außer acht
    • Modelle…
    Metamodell Elemente der Metamodells Modell Elemente des Modells Zu beschreibende Domäne Elemente der „ wirklichen Welt“ beschreibt beschreibt Modelle von Modellen sind Metamodelle?
  • Mehrstufige Klassifizierung
    • Modelle erstellen durch Anwendung einer Klassifikationsabstraktion
    Straßennetz: Busliniennetz: Logistiknetz: Netz:
    • Durch erneute Klassifikation entsteht ein Modell der Modelle
  • Ontologische Metamodelle
    • Ein durch mehrstufige Klassifizierung entstandenes Modell heißt Ontologisches Metamodell
    Metamodell Modell Instanzen Klassifikation Nicht transistiv!
    • „ Berlin“ ist eine Instanz der Klasse „Stadt“
    • Die Klasse „Stadt“ ist eine Instanz der Klasse „Knoten“
    • „ Berlin“ ist keine Instanz der Klasse „Knoten“
  • Generalisierung vs. Metamodelle
    • Für ein ontologisches Metamodell gilt…
    • Die Instanzen der Klasse „Knoten“ sind die Klassen „Stadt“, „Haltestelle“, „Briefkasten“
    • Eine Instanz der Klasse „Stadt“ (z. B. Berlin) ist keine Instanz der Klasse „Knoten“
    • Für die Generalisierung gilt…
    • „ Stadt“, „Haltestelle“, „Briefkasten“ sind keine Instanzen von der Klasse „Örtlichkeit“
    • Jede Instanz der Klasse „Stadt“ ist auch gleichzeitig eine Instanz der Klasse „Örtlichkeit“
  • Modelle von Modellen vs. Metamodelle Verbindung Elektronen pro Energieniveau
    • Das Atommodell ist ein Beispiel aus der klassischen Modellierung
    • Reduziert man das Atommodell auf die im jeweiligen Atom vorhandenen Elektronen pro Energieniveau, kann man ein Modell des Atommodells erstellen
    • Dieses Modell des Atommodells ist allerdings kein onthologisches Metamodell, da es nicht durch mehrstufige Klassifizierung, sondern nur durch Abstraktion entstanden ist
    • Modell eines Modells ≠ Metamodell
    • Der Schein trügt
    O H O 1 2,6 2,6
  • Linguistische Metamodelle – Basis für die UML Problembereich Menge von Originalen Modellbereich Gleichartige Modelle Verschiedener Originale Metamodell Beschreibt die Art der Im Modellbereich Verwendeten Modelle
  • Linguistische vs. Onthologische Metamodelle Welche Teilbereiche bestimmen ein linguistisches Metamodell?
    • … entstehen durch mehrstufige Klassifikation innerhalb des Modellbereichs
    • Onthologische Metamodelle…
    • … modellieren die verwendbaren Modellierungskonstrukte und verlassen damit den Modellbereich
    • … sind keine Modelle von Modellen sondern Modelle von Modellbereichen , d.h. Mengen von gleichartiger und nach gleicher Technik erstellter Modelle
    • … werden in der Praxis häufig auf den Begriff „Metamodell“ reduziert
    • Linguistische Metamodelle…
  • Die drei Achsen der Metamodellierung Metamodell (konkrete Syntax) Metamodell (statische Semantik) Metamodell (Prozess)
  • Metamodellarchitekturen der OMG Prozess Semantik 0 0 1 2 1 2 Angewandtes Metaisierungsprinzip Metaisierungsbasis Relative Hierarchieposition M 0 Modell M 1 Metamodell M 2 Modell M 1 Metamodell M 2
  • Metamodellarchitekturen der OMG – Theorie … Prozess Semantik 0 0 1 2 1 2 Universe Of Discourse … … … … … … … … …
  • Metamodellarchitekturen der OMG – Praxis UML-Diagramme UML-Metamodell Entwicklungs- prozess … Prozess Semantik 0 0 1 2 1 2 Universe Of Discourse … … … … … … … … … System Prozess- management Unified Modeling Process Unified Profile- Modeling Process MOF CM3 Case-Tools
  • UML Metamodell-Architektur
  • Metamodelle und die Praxis
    • Sprach- u. Methodenformalisierung (MOF, UML, OML)
    • Domänenspezifische und architekturzentrierte Modellierung
    • Formalisierung von Entwicklungsprozessen
    • Vorlage für Werkzeugimplementierungen, Toolanpassungen
    • Basis für Meta-CASE-Werkzeuge
    • Modellvalidierungen
    • generische Transferformate (CDIF, XMI)
    • Sprach- und Methodenvergleich
    • Systemintegration
    • Modelltransformation / Code-Generierung
    • Einsatz und Nutzen
    Vorlage für Werkzeugimplementierungen, Toolanpassungen Modellvalidierungen
  • Teil 2 Modellvalidierung auf Basis von Metamodellen
  • Warum Validieren?
    • Semantische Korrektheit zum Metamodell
      • Korrekte Verwendung von Modellelementen, Stereotypen und Tagged Values
      • Vollständigkeit aller methodischen Konstrukte
    • Integrität zu referenzierten oder inkludierten Modellen
    • Definition von Qualitätskriterien auf Fachmodellebene
    • Frühzeitige Behebung von Fehlern
    • Lange Iterationen zur Fehlerbehebung werden vermieden
    • Fehlerbehebung während der Erfassung von Modellen ist günstiger als in der Implementierung oder sogar im Betrieb
    • Automatisierung von Modellrevision und –abnahmen
  • Validierung mit OCL (Object Constraint Language)
    • Sprache zur Formulierung von Prüfregeln für objektorientierte Modelle
    • Standardisiert von der OMG als Teil der UML 2.0
    • Möglichkeit zur Anreicherung eines Metamodells mit zusätzlicher Semantik
    • Prinzipiell auf jeder Modell-Hierarchieebene einsetzbar (z.B. M1, M2)
    • Grundlagen
    • Elemente der Sprache
    • Constraints für Vorbedingungen, Nachbedingungen und Invarianten
    • Expressions für z. B. Wert- und Initialwertprüfungen für Attribute
    • Queries zur Selektion von Modellelementen
  • OCL auf M1 bei AndroMDA
    • OCL Query an einer M1-Operation
    Möglichkeit zur Übersetzung der Query für verschiedene Persistenzframeworks SELECT DISTINCT OBJECT (project) FROM Project project WHERE project.type= ?1 EJB-QL from org.andromda.sample.Project as project where project.type = ? Hybernate-QL
  • OCL auf M2 bei AndroMDA Bedeutung der OCL-Constraint: Bei einer Operation dürfen weder Ergebnistyp noch Name leer sein.
  • Beispiel für Business Process Modeling context UseCase inv: let useCaseName : String = name in useCaseName -> notEmpty() and model.allUseCases-> one (name = useCaseName) „ Each use-case must have a non-empty name that is unique among all use-cases.“ final java.lang.Object contextElement = this ; boolean constraintValid = OCLResultEnsurer.ensure(OCLCollections .notEmpty(OCLIntrospector.invoke(contextElement, "name")) && OCLCollections.one(OCLIntrospector.invoke( contextElement, "model.allUseCases"), new Predicate() { public boolean evaluate(java.lang.Object object) { return OCLExpressions.equal(OCLIntrospector .invoke(object, "name"), OCLIntrospector.invoke( contextElement, "name")); } })); if (!constraintValid) validationMessages. add(new ModelValidationMessage( this .getClass(), this .getName(), "Each use-case must have a non-empty name that is unique among ..."));
  • Teil 4 Aufwandsminimierung und Qualitätssteigerung durch CM3
  • Aufwandsgenerator „Einarbeitung“
    • Architekten sind besonders zum Projektstart mit Coaching überfordert
    • Entwickler sind mit dem breiten Spektrum an Modellierungsalternativen überfordert
    • Hohem „Wissensdurst“ in Entwicklerteams kann nicht ausreichend begegnet werden
    • Nicht alle Entwickler können aufgrund des Zahlenverhältnisses ausreichend Coaching bekommen
    • Wiederholung von Modellierungsfehlern in Entwickler-Teams aufgrund zu geringem Coachings frustriert beide Seiten
    Architekten Entwickler Coaching Qualitätskriterien / Modellierungsrichtlinien Feedback Ergebnisse
  • Aufwandsgenerator „Lange Iterationen“ Architekt 1: Architekturrahmen entwerfen Designer 2: PIM Modellieren UML - Profil Entwickler 3: PIM attributieren PIM - - Build 6: Anwendung übersetzen und verpacken Build Parameter Build Umgebung 7: Anwendung deployen und testen Generator 4: Architekturrahmen generieren XMI Generator - Schablonen 5: Businesslogik einfügen Code Feedback und validieren und validieren mit Metamodell - Constraints
  • Aufwände bei der Entwicklung Start Aufwand in EW-Tagen Zeit Ohne Validierung / Werkzeug-anpassung Initialer Aufbau der generativen Architektur Projektsetup, Einarbeitung Entwickler Fach-modellierung und Attributierung Generierung Implementierung und Build Kleines Team mit Architekten Manuelle Weitergabe / Verbreitung von Best Practices Lange Iterationen bei Modellierungs-fehlern und Modellrevision Test / Deployment Manuelle Einarbeitung und Wissensvermittlung, Überforderung der Architekten Formalisierung von Qualitäts-kriterien on top Intuitive Zugänglichkeit, Toolgestützte Einarbeitung, Konzentration auf das Wesentliche Minimalismus bei der Modellierung durch Einsatz von Pattern-Wizards Mit Validierung / Werkzeug-anpassung
  • Kosten / Nutzen
    • Case-Tool unterstützt Erweiterungen z. B. in Form von Plugins
    • Erstellung von Transformationsvorlagen für die Werkzeuganpassung
    • Versionierung mit Metamodell in der Architektur
    • Voraussetzungen für Werkzeuganpassung und Validierung
    • Weitere Vorteile
    • Integration in eine Validierungsverkettung (1. Case-Tool, 2. Generator)
    • Erweiterung eines Nightly-Builds
    • Standardisierung / Strukturierung von Prozessen und Vorgehensmodellen
    • Erhöhung der Vergleichbarkeit von Fachmodellen
    • Frühzeitige Risikominimierung
  • Danke für Eure Aufmerksamkeit! Noch Fragen?