MDA in der Praxis Modelltransformation und Code-Generierung mit dem Enterprise Architect Dr. Olaf Maibaum, DLR Simulations- und Softwaretechnik

Übersicht Profile Transformationen UML -> UML UML -> Source Code Schreiben von Transformationen Transformationen am Beispiel Rodos Fazit

Profile

Transformationen

UML -> UML

UML -> Source Code

Schreiben von Transformationen

Transformationen am Beispiel Rodos

Fazit

Profile Profile reichern die UML mit eigenen spezifischen Sprachinhalte an Kapseln von Modell-Abstraktionen Wiederverwenden von Elementen aus einem Entwicklungs-Framework Modellieren der Elemente einer GUI Profile definieren Stereotypen für UML-Elemente Jeder Stereotyp kann mit Tagged Values versehen werden Stereotypen und Tagged Values steuern Transformationen UML -> UML UML -> Code

Profile reichern die UML mit eigenen spezifischen Sprachinhalte an

Kapseln von Modell-Abstraktionen

Wiederverwenden von Elementen aus einem Entwicklungs-Framework

Modellieren der Elemente einer GUI

Profile definieren Stereotypen für UML-Elemente

Jeder Stereotyp kann mit Tagged Values versehen werden

Stereotypen und Tagged Values steuern Transformationen

UML -> UML

UML -> Code

Profile erstellen Öffnen eines Klassendiagramms Aus den Tools UML-Profile auswählen Das Profile-Element aus der Toolbox in das Klassendiagramm ziehen und das Profile benennen EA erweitert das Projekt um einen Namensraum mit Stereotyp „profile“ In dem Namensraum können nun Klassendiagramme angelegt werden

Öffnen eines Klassendiagramms

Aus den Tools UML-Profile auswählen

Das Profile-Element aus der Toolbox in das Klassendiagramm ziehen und das Profile benennen

EA erweitert das Projekt um einen Namensraum mit Stereotyp „profile“

In dem Namensraum können nun Klassendiagramme angelegt werden

Stereotypen anlegen Jeder Stereotyp ist einem UML-Element zugeordnet Als erstes ist eine Meta-Klasse in ein Klassendiagramm zu ziehen In der erscheinenden Auswahlbox sind die entsprechenden Elemente zu wählen, welche mit Stereotypen angereichert werden sollen Einen Konnektor von der Meta-Klasse aus ziehen und die Extend-Beziehung wählen, um einen Stereotypen zu definieren Alternativ Toolbox nutzen

Jeder Stereotyp ist einem UML-Element zugeordnet

Als erstes ist eine Meta-Klasse in ein Klassendiagramm zu ziehen

In der erscheinenden Auswahlbox sind die entsprechenden Elemente zu wählen, welche mit Stereotypen angereichert werden sollen

Einen Konnektor von der Meta-Klasse aus ziehen und die Extend-Beziehung wählen, um einen Stereotypen zu definieren

Alternativ Toolbox nutzen

Stereotypen um Tagged Values erweitern Der Stereotyp kann durch den Eigenschaftsdialog entsprechend bearbeitet werden Tagged Values werden als Attribute eines Stereotypen definiert Diese Daten können später im Editor durch den Nutzer bearbeitet werden Im Beispiel eines Thread-Stereotypen: Name Priorität Timingwerte

Der Stereotyp kann durch den Eigenschaftsdialog entsprechend bearbeitet werden

Tagged Values werden als Attribute eines Stereotypen definiert

Diese Daten können später im Editor durch den Nutzer bearbeitet werden

Im Beispiel eines Thread-Stereotypen:

Name

Priorität

Timingwerte

Constraints Jedem Stereotypen oder Tagged Value können Bedingungen für eine Validierung im Reiter Constraints gegeben werden Beispiel: Eine Assoziation mit Stereotyp send ist immer auf eine Klasse mit Stereotypen Message gerichtet Einem Tagged Value priority des Stereotypen Thread ist definiert OCL-Beispiel ist falsch

Jedem Stereotypen oder Tagged Value können Bedingungen für eine Validierung im Reiter Constraints gegeben werden

Beispiel:

Eine Assoziation mit Stereotyp send ist immer auf eine Klasse mit Stereotypen Message gerichtet

Einem Tagged Value priority des Stereotypen Thread ist definiert

Profile speichern Kontextmenü zum Namensraum des Stereotypen „Save Package as UML Modell Als UML 2.0 speicher! Gegebenenfalls Stereotypen noch sortieren für eine einfachere Nutzung

Kontextmenü zum Namensraum des Stereotypen „Save Package as UML Modell

Als UML 2.0 speicher!

Gegebenenfalls Stereotypen noch sortieren für eine einfachere Nutzung

Profil laden Vom Projekt-Browser in Ressourcen wechseln Im Kontext-Menü des „UML Profile“ „Import Profile“ wählen XML-Datei mit dem Profile wird importiert

Vom Projekt-Browser in Ressourcen wechseln

Im Kontext-Menü des „UML Profile“ „Import Profile“ wählen

XML-Datei mit dem Profile wird importiert

Profile nutzen Drag und Drop der Elemente aus dem Ressourcen-Bereich des Editors in ein Diagramm Auswahl des Profiles aus der Tool-Auswahl und dann Drag und Drop aus der Toolbox

Drag und Drop der Elemente aus dem Ressourcen-Bereich des Editors in ein Diagramm

Auswahl des Profiles aus der Tool-Auswahl und dann Drag und Drop aus der Toolbox

Transformationen UML -> UML Auflösen einer Abstraktionsebene Hinzufügen von Hilfsklassen oder Modellpatterns Hinzufügen von Assoziationen Hinzufügen von Attributen und Operationen Ändern genereller Elemente-Einstellungen Eigenschaft Containment im Ziel einer Aggregation wird mit „Value“ versehen (Standard für eingebetteten System) Spezifizieren auf ein Framework Hinzufügen von Standardattributen und -operationen des verwendeten Frameworks Hinzufügen von Modellpatterns Überführen von Stereotypen in Stereotypen eines Frameworks

Auflösen einer Abstraktionsebene

Hinzufügen von Hilfsklassen oder Modellpatterns

Hinzufügen von Assoziationen

Hinzufügen von Attributen und Operationen

Ändern genereller Elemente-Einstellungen

Eigenschaft Containment im Ziel einer Aggregation wird mit „Value“ versehen (Standard für eingebetteten System)

Spezifizieren auf ein Framework

Hinzufügen von Standardattributen und -operationen des verwendeten Frameworks

Hinzufügen von Modellpatterns

Überführen von Stereotypen in Stereotypen eines Frameworks

Transformationen UML -> Code Eigentlich Code-Generator Standardüberführung von UML-Klassendiagrammen in die Zielsprache Erstellen von spezialisierten Code aus Stereotypen und Tagged Values Ererbung von Schnittstellen und Ableiten von Basisklassen Erweitern der Attribute und Methoden Erzeugen von ausführbaren Code für Helfermethoden des verwendeten Framework, z. B. Initialisierung Anmeldung Abmeldung Standardoperationen Parametrisieren durch Tagged Values

Eigentlich Code-Generator

Standardüberführung von UML-Klassendiagrammen in die Zielsprache

Erstellen von spezialisierten Code aus Stereotypen und Tagged Values

Ererbung von Schnittstellen und Ableiten von Basisklassen

Erweitern der Attribute und Methoden

Erzeugen von ausführbaren Code für Helfermethoden des verwendeten Framework, z. B.

Initialisierung

Anmeldung

Abmeldung

Standardoperationen

Parametrisieren durch Tagged Values

Zugriff auf Templates Unter dem Menü „Settings“ Code Generation Templates UML -> Code Transformation Templates UML -> UML

Unter dem Menü „Settings“

Code Generation Templates

UML -> Code

Transformation Templates

UML -> UML

Template Editor (1) Auswahl eines Sprachpakets

Template Editor (2) Anlegen von neuen Sprachpaketen

Template Editor (3) Templates einer Sprache Die Spalte Modified gibt an, ob das Template angepasst wurde

Template Editor (4) Mit Stereotypen überschriebene Templates

Template Editor (5) Anlegen neuer Templates: komplett neu Mit Stereotypen überschrieben

Anlegen neuer Templates:

komplett neu

Mit Stereotypen überschrieben

Template Editor (6) Speichern oder Löschen des ausgewählten Template

Template ergänzen Zum Anlegen eines neuen Templates Das betreffende UML-Element als Template Type wählen Einen Namen vergeben EA vergibt als Namen immer <UMLType>__<Name> (Zwei ´_´ ! ) Das erzeugte Template ist leer Zum Überschreiben eines Template mit einem Stereotypen Die entsprechenden Stereotypen wählen (Class, Feature) Das erzeugte Template ist eine Kopie des überschriebenen Templates

Zum Anlegen eines neuen Templates

Das betreffende UML-Element als Template Type wählen

Einen Namen vergeben

EA vergibt als Namen immer <UMLType>__<Name> (Zwei ´_´ ! )

Das erzeugte Template ist leer

Zum Überschreiben eines Template mit einem Stereotypen

Die entsprechenden Stereotypen wählen (Class, Feature)

Das erzeugte Template ist eine Kopie des überschriebenen Templates

Ablauf einer Transformation Für jede Klasse wird eine Transformation durchgeführt Es wird immer mit dem Template File begonnen Für Sprachen mit getrennter Definition und Implementierung File für Definition File Impl für Implementierung Alle anderen Templates müssen direkt oder indirekt durch File aufgerufen werden Mit Stereotypen überschrieben Templates werden implizit ausgewählt, falls das zu übersetzende Objekt den Stereotypen besitzt Ergebnis einer Transformation ist ein Text

Für jede Klasse wird eine Transformation durchgeführt

Es wird immer mit dem Template File begonnen

Für Sprachen mit getrennter Definition und Implementierung

File für Definition

File Impl für Implementierung

Alle anderen Templates müssen direkt oder indirekt durch File aufgerufen werden

Mit Stereotypen überschrieben Templates werden implizit ausgewählt, falls das zu übersetzende Objekt den Stereotypen besitzt

Ergebnis einer Transformation ist ein Text

Exportieren/Importieren Im Menü Tools: Export Reference Data Import Reference Data Eine xml Datei kann einen ganzen Satz an Transformationen beinhalten

Im Menü Tools:

Export Reference Data

Import Reference Data

Eine xml Datei kann einen ganzen Satz an Transformationen beinhalten

Beispiel RODOS UML -> UML

Class Template für Stereotypen Thread %elemType% { %TRANSFORM_REFERENCE(&quot;Class&quot;)% %TRANSFORM_CURRENT()% %list=&quot;ClassParameter&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% %list=&quot;ClassBase&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% %list=&quot;ClassInterface&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% %list=&quot;InnerClass&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% %list=&quot;Attribute&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% %list=&quot;Operation&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% stereotype = &quot;Thread&quot; notes = %qt%%classNotes%%qt% Tag { name = &quot;name&quot; value = %qt%%classTag:&quot;name&quot;%%qt% } } %list=&quot;Connector&quot; @separator=&quot;
&quot;%

%elemType%

{

%TRANSFORM_REFERENCE(&quot;Class&quot;)%

%TRANSFORM_CURRENT()%

%list=&quot;ClassParameter&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

%list=&quot;ClassBase&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

%list=&quot;ClassInterface&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

%list=&quot;InnerClass&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

%list=&quot;Attribute&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

%list=&quot;Operation&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

stereotype = &quot;Thread&quot;

notes = %qt%%classNotes%%qt%

Tag

{

name = &quot;name&quot;

value = %qt%%classTag:&quot;name&quot;%%qt%

}

}

%list=&quot;Connector&quot; @separator=&quot;
&quot;%

Ergänzung zu Template Namespace $threadPriorities=%list=&quot;Class__ThreadPriorities&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% $threadTimings=%list=&quot;Class__ThreadTiming&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;% Package { name = &quot;Configuration&quot; Class { notes = &quot;Defines the priority, start and period time of threads&quot; stereotype = &quot;enumeration&quot; Tag { $comment = &quot;name = asCppDefintion falls #define erzeugt werden soll&quot; name = &quot;suppressUndefined&quot; value = &quot;T&quot; } name = &quot;ThreadConfiguration&quot; $threadPriorities $threadTimings } }

$threadPriorities=%list=&quot;Class__ThreadPriorities&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

$threadTimings=%list=&quot;Class__ThreadTiming&quot; @separator=&quot;
&quot; @indent=&quot; &quot;%

Package

{

name = &quot;Configuration&quot;

Class

{

notes = &quot;Defines the priority, start and period time of threads&quot;

stereotype = &quot;enumeration&quot;

Tag

{

$comment = &quot;name = asCppDefintion falls #define erzeugt werden soll&quot;

name = &quot;suppressUndefined&quot;

value = &quot;T&quot;

}

name = &quot;ThreadConfiguration&quot;

$threadPriorities

$threadTimings

}

}

Neues Template ClassThread__Timing %if classStereotype!=&quot;Thread&quot;% %endTemplate% $startName = &quot;TIMING_START_&quot;+%TO_UPPER(className)% $periodName = &quot;TIMING_PERIOD_&quot;+%TO_UPPER(className)% Attribute { type = &quot;Nanoseconds&quot; name = %qt%$startName%qt% default = %qt%%classTag:&quot;startAt&quot;%%qt% } Attribute { type = &quot;Nanoseconds&quot; name = %qt%$periodName%qt% default = %qt%%classTag:&quot;startEvery&quot;%%qt% }

%if classStereotype!=&quot;Thread&quot;%

%endTemplate%

$startName = &quot;TIMING_START_&quot;+%TO_UPPER(className)%

$periodName = &quot;TIMING_PERIOD_&quot;+%TO_UPPER(className)%

Attribute

{

type = &quot;Nanoseconds&quot;

name = %qt%$startName%qt%

default = %qt%%classTag:&quot;startAt&quot;%%qt%

}

Attribute

{

type = &quot;Nanoseconds&quot;

name = %qt%$periodName%qt%

default = %qt%%classTag:&quot;startEvery&quot;%%qt%

}

Beispiel RODOS UML -> Code [--- snip ---] /** * Body of the thread Alice */ void run() { // Define thread timing setPeriodicBeat(Configuration::TIMING_START_RECEIVER,Configuration::TIMING_PERIOD_RECEIVER); while(1) { waitUntilNextBeat(); // fill in your thread body here }

[--- snip ---]

/**

* Body of the thread Alice

*/

void run()

{

// Define thread timing

setPeriodicBeat(Configuration::TIMING_START_RECEIVER,Configuration::TIMING_PERIOD_RECEIVER);

while(1)

{

waitUntilNextBeat();

// fill in your thread body here

}

Überladung für Stereotyp „Thread“ von „Class Body Impl“ (1) %if classTag:&quot;name&quot; != &quot;&quot;% $threadName = %classTag:&quot;name&quot;% %else% $threadName = %className% %endIf% $startName = &quot;Configuration::TIMING_START_&quot;+%TO_UPPER(className)% $periodName = &quot;Configuration::TIMING_PERIOD_&quot;+%TO_UPPER(className)% // Initialization of thread $threadName void init() { // fill in your initializations here }

%if classTag:&quot;name&quot; != &quot;&quot;%

$threadName = %classTag:&quot;name&quot;%

%else%

$threadName = %className%

%endIf%

$startName = &quot;Configuration::TIMING_START_&quot;+%TO_UPPER(className)%

$periodName = &quot;Configuration::TIMING_PERIOD_&quot;+%TO_UPPER(className)%

// Initialization of thread $threadName

void init()

{

// fill in your initializations here

}

Überladung für Stereotyp „Thread“ von „Class Body Impl“ (2) /* * Body of the thread $threadName */ void run() { // Define thread timing setPeriodicBeat($startName,$periodName); while(1) { waitUntilNextBeat(); // fill in your thread body here } }

/*

* Body of the thread $threadName

*/

void run()

{

// Define thread timing

setPeriodicBeat($startName,$periodName);

while(1)

{

waitUntilNextBeat();

// fill in your thread body here

}

}

Statt „enumeration“ ein „#define“ verwenden Ergänzen enumeration-Überladung einer Klasse: %ClassNotes% %if classTag:&quot;asCppDefintion&quot;==&quot;T&quot;% %list=&quot;Attribute__asCppDefinition&quot; @separator=&quot;
&quot;% %endTemplate% Neues Template Attribute__asCppDefinition %if attInitial!=&quot;&quot;% #define %attName% (%attInitial%)

Ergänzen enumeration-Überladung einer Klasse:

%ClassNotes%

%if classTag:&quot;asCppDefintion&quot;==&quot;T&quot;%

%list=&quot;Attribute__asCppDefinition&quot; @separator=&quot;
&quot;%

%endTemplate%

Neues Template Attribute__asCppDefinition

%if attInitial!=&quot;&quot;%

#define %attName% (%attInitial%)

Hilfe zur Erstellung von Transformationen Abschnitt MDA Transforms Code Engineering Code Template Framework Extend Enterprise Architect - Software Developers Kit Code Template Framework in SDK

Abschnitt MDA Transforms

Code Engineering

Code Template Framework

Extend Enterprise Architect - Software Developers Kit

Code Template Framework in SDK

Fazit Positiv Anwendung der MDA erspart Modellierungszeit Immer wiederkehrender Code kann automatisch erzeugt werden Negativ Schreiben der Templates ist recht komplex Dokumentation der Template-Syntax ist dürftig Debugging der Templates ist schwierig Es gibt implizite Regeln für die Code-Erzeugung, welche sich nicht beeinflussen lassen Bsp: Bei Stereotyp <<enumeration>> wird „file impl“ nicht aufgerufen, ansonsten immer

Positiv

Anwendung der MDA erspart Modellierungszeit

Immer wiederkehrender Code kann automatisch erzeugt werden

Negativ

Schreiben der Templates ist recht komplex

Dokumentation der Template-Syntax ist dürftig

Debugging der Templates ist schwierig

Es gibt implizite Regeln für die Code-Erzeugung, welche sich nicht beeinflussen lassen

Bsp: Bei Stereotyp <<enumeration>> wird „file impl“ nicht aufgerufen, ansonsten immer