Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λογισμικού αρχιτεκτονικής REST με τεχνικές Μηχανικής Λογισμικού Οδηγούμενης από Μοντέλα

Christopher Zolotas | 07.02.20 1
Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των διαδικασιών κατασκευής συστημάτων
λογισμικού αρχιτεκτονικής REST με τεχνικές Μηχανικής Λογισμικού Οδηγούμενης από
Μοντέλα.

ΠΕΡΙ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

Στόχος Αυτοματοποίησης
Από τη «βιοτεχνία» Λογισμικού Στη «βιομηχανία» Λογισμικού
Αύξηση Παραγωγικότητας, Βελτίωση Ποιότητας - Μικρότερο Κόστος, Λιγότερα σφάλματα.
3

Μηχανική Λογισμικού Οδηγούμενη από Μοντέλα
Μοντέλο: απλουστευμένη αναπαράσταση συστήματος που διατηρεί τις επιθυμητές προς
ανάλυση ιδιότητες αυτού.
Μετα-μοντέλο: σύνολο όρων, των μεταξύ τους συσχετίσεων και των περιορισμών
αμφότερων. Ορίζει πλήρως το σύνολο των μοντέλων που είναι έγκυρα ως προς αυτό.
Αμφότερα τοποθετούνται (συνήθως) σε ένα από τα ακόλουθα αφαιρετικά επίπεδα:
Computational Independent (CIM), Platform Independent (PIM) και Platform Specific
(PSM)
Μετασχηματισμοί:
1. Model-to-Model (Μ2Μ): κανόνες μετασχηματισμού όρων μοντέλου εισόδου σε όρους
μοντέλου εξόδου.
2. Model-to-Text (Μ2Τ): κανόνες μετασχηματισμού όρων μοντέλου εισόδου σε κώδικα

The big picture
Γραφική Διεπαφή Μηχανισμός Αυτοματοποίησης
Αυτοματοποίηση Μηχανικής Λογισμικού: Διαδικασία κατασκευής Μηχανισμού
Αυτοματοποίησης για μία ορισμένη κλάση συστημάτων Λογισμικού.
Αυτοματοποιημένη Μηχανική Λογισμικού: Χρήση Μηχανισμού Αυτοματοποίησης για
αυτόματη παραγωγή συστημάτων της κλάσης που αυτοματοποιήθηκε.

Στόχοι διατριβής
1. Μείωση πολυπλοκότητας σχεδίασης και ανάπτυξης Μηχανισμών
Αυτοματοποίησης
2. Μοντελοποίηση και Αυτοματοποίηση παραγωγής REST συστημάτων με
δυνατότητες:
3. Πειραματική αξιολόγηση χρήσης Αυτοματοποιημένης Μηχανικής Λογισμικού
i) Αναζήτησης Δεδομένων
ii) Δικτύωσης με υπάρχοντα WS
iii) Ταυτοποίησης Χρήστη
iv) Εξουσιοδότησης Χρήστη
v) Αξιοποίησης Προτύπων Σχεδίασης

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ
ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Συνεισφορά:
1. Μετρικές και μεθοδολογία διάσπασης πεδίου προβλήματος
2. Δισδιάστατη Αρχιτεκτονική Μηχανισμών Αυτοματοποίησης

Πολυπλοκότητα Μοντελοποίησης
Βασικά αίτια πολυπλοκότητας των διαδικασιών Αυτοματοποίησης της Μηχανικής
Λογισμικού:
1. Το πλήθος των προς μετα-μοντελοποίηση όρων
2.Το διευρυμένο τεχνολογικό υπόβαθρο του πεδίου προβλήματος
Από τη διάσπαση του πεδίου προβλήματος, στη δημιουργία μέτα-μοντέλων/μετασχηματισμών
και την κατασκευή του Μηχανισμού Αυτοματοποίησης.

Συνήθεις μετρικές
Μετρική Επεξήγηση
S Μέγεθος μετα-μοντέλου
NSM Αριθμός μετα-μοντέλων εισόδου σε μετασχηματισμό Μ2Μ
NTM Αριθμός μετα-μοντέλων εξόδου σε μετασχηματισμό Μ2Μ
ASSM Μέσο μέγεθος μετα-μοντέλων εισόδου σε μετασχηματισμό Μ2Μ
ASTM Μέσο μέγεθος μετα-μοντέλων εξόδου από μετασχηματισμό Μ2Μ
CSM Κάλυψη όρων μετα-μοντέλων εισόδου σε μετασχηματισμό Μ2Μ
CTM Κάλυψη όρων μετα-μοντέλων εξόδου από μετασχηματισμό Μ2Μ

Πρόσθετες Προτεινόμενες Μετρικές
Μετα-μοντέλα:
Μετασχηματισμοί Μ2Μ:
E (Expertise): Ποσοστό όρων μετα-μοντέλου που η ομάδα ανάπτυξης έχει το
απαιτούμενο τεχνικό υπόβαθρο.
SME (Source meta-model expertise): Ποσοστό όρων του μετα-μοντέλου-πηγή
που η ομάδα ανάπτυξης έχει το απαιτούμενο τεχνικό υπόβαθρο.
TME (Target meta-model expertise): Ποσοστό όρων του μετα-μοντέλου-στόχος
που η ομάδα ανάπτυξης έχει το απαιτούμενο τεχνικό υπόβαθρο.

Βασικές περιπτώσεις ύπαρξης τεχνικού υποβάθρου
Περίπτωση Διαθεσιμότητα τεχνικού υποβάθρου
Α Πλήρης, για όλα τα γνωστικά υποπεδία
Β Πλήρης για κάποια γνωστικά υποπεδία, μηδενική για τα υπόλοιπα
Γ Μερική, για όλα τα γνωστικά υποπεδία
Δ Μηδενική, για όλα τα γνωστικά υποπεδία
Βασικές περιπτώσεις τεχνικού υποβάθρου της ομάδας υλοποίησης ενός
Μηχανισμού Αυτοματοποίησης.

Περίπτωση ύπαρξης πλήρους υποβάθρου
Case S (Average) E (Average %)
Πα1 13 33.33
Πα2 4.33 100
Πα3 6.5 65.39
Πα4 3.25 100
Πα5 4.33 43.62
Case NSM ΝΤΜ ASSM ASTM CSM (%) CTM (%) SME (%) TME (%)
Πα1 1 1 13 13* 100 100 33.33 33.33
Πα2 2.33* 1 4.33 4.33* 55.56 100 100 100
Πα3 2* 1 6.5 6.5* 66.67 100 65.39 65.39
Πα4 2.5* 1 3.25 3.25* 50 100 100 100
Πα5 2.33* 1 4.33 4.33* 55.56 100 43.62 43.62
Αξιολόγηση Μετα-μοντέλων
Αξιολόγηση Μετασχηματισμών Μ2Μ
Όροι γνωστοί
Όροι άγνωστοι

Διάγραμμα Σχεδιαστικών Αποφάσεων (1/2)
Πλήρης
Διαθεσιμότητα
Καθόλου
ή
μόνο
για
ένα
ΥΠ
Διάσπαση με
βάση μέγεθος
βάση υπόβαθρο
βάση μέγεθος
Μέγεθος βέλτιστο?
Βέλτιστο ή μικρότερο
Μεγαλύτερο
Μέγεθος βέλτιστο?
Βέλτιστο ή μικρότερο

Διάγραμμα Σχεδιαστικών Αποφάσεων (2/2)
Μερική
Διαθεσιμότητα
για
όλα
τα
ΥΠ
βάση υπόβαθρο,
οι άγνωστοι
χωριστά
Διαμοιρασμός με
βάση μέγεθος ή
εξαρτήσεις
Μέγεθος γνωστών
ΥΠ βέλτιστο?
Βέλτιστο
Μέγεθος άγνωστου
Μικρότερο
Διαμοιρασμός με βάση
μέγεθος ή εξαρτήσεις ή
διάσπαση
βάση εξαρτήσεις
Μικρότερο
Μέγεθος
άγνωστου
Μερικός/Πλήρης
διαμοιρασμός αγνώστων
στα γνωστά ΥΠ
Πλήρης διαμοιρασμός ή μερικός
διαμοιρασμός και διάσπαση με
βάση μέγεθος ή εξαρτήσεις
Βέλτιστο
ή μικρότερο

Εφαρμογή
Πιθανός διαχωρισμός με βάση υψηλή συνεκτικότητα και χαμηλή σύζευξη
CASE S E (%)
REST CIM 13 100
REST PIM 83 100
REST PSM 72 100
SEC CIM 62 82.86
SEC PIM 85 82.85
SEC PSM 78 75.64
SEARCH CIM 14 78.57
SEARCH PIM 20 75
SEARCH PSM 21 71.43
EXT CIM 35 94.29
EXT PIM 41 90.24
EXT PSM 41 90.24
MOD CIM 24 79.17
MOD PIM 23 82.61
MOD PSM 23 82.61
DES CIM 73 64.38
DES PIM 80 66.25
DES PSM 83 65.06

Εφαρμογή
CASE S E (%)
REST CIM 13 100
REST PIM 83 100
REST PSM 72 100
SEC CIM 62 82.86
SEC PIM 85 82.85
SEC PSM 78 75.64
SEARCH CIM 14 78.57
SEARCH PIM 20 75
SEARCH PSM 21 71.43
EXT CIM 35 94.29
EXT PIM 41 90.24
EXT PSM 41 90.24
MOD CIM 24 79.17
MOD PIM 23 82.61
MOD PSM 23 82.61
DES CIM 73 64.38
DES PIM 80 66.25
DES PSM 83 65.06
}
CASE S E (%)
AUTH CIM 21 85.71
AUTH PIM 20 85
AUTH PSM 21 80.95
ABAC CIM 41 80.49
ABAC PIM 65 81.54
ABAC PSM 57 73.68
Διάσπαση του υποπεδίου
ασφάλειας σε υποπεδία
ταυτοποίησης και
εξουσιοδότησης ABAC.

Εφαρμογή
CASE S E (%)
REST CIM 13 100
REST PIM 83 100
REST PSM 72 100
SEC CIM 62 82.86
SEC PIM 85 82.85
SEC PSM 78 75.64
SEARCH CIM 14 78.57
SEARCH PIM 20 75
SEARCH PSM 21 71.43
EXT CIM 35 94.29
EXT PIM 41 90.24
EXT PSM 41 90.24
MOD CIM 24 79.17
MOD PIM 23 82.61
MOD PSM 23 82.61
DES CIM 73 64.38
DES PIM 80 66.25
DES PSM 83 65.06
}
Στην περίπτωση του REST
ωστόσο, λόγω υψηλής
συνεκτικότητας του
υποπεδίου, πιθανώς η
διάσπαση δεν ειναι καλή
επιλογή.

2D MDE - Αρχιτεκτονική
Αποδόμηση σε δύο άξονες:
1. Υποπεδίο εφαρμογής
2. Αφαιρετικό Επίπεδο

2D-MDE - Μετα-μοντέλα
Δομή Μετα-μοντέλου
{C}: Σύνολο όρων υποπεδίου Ζ
{Α}: Σύνολο συσχετίσεων όρων υποπεδίου Ζ
{R}: Σύνολο αναφορών σε όρους άλλων υποπεδίων
{E}: Σύνολο αναφερόμενων όρων άλλων υποπεδίων
Περιγραφή ενός μετα-μοντέλου

2D-MDE - Μετασχηματισμοί (1/2)
Απαιτούν μέτα-
μοντέλα Ζ επιπέδου
Χ και Χ+/-1

2D-MDE - Μετασχηματισμοί (2/2)
1. Απαιτούν μέτα-
μοντέλα Υ επιπέδου
Χ και Χ+/-1
2. Eπαναχρηση
κανόνων μεταβολής
επιπέδου αφαίρεσης
υποπεδίου Y

Συνολικά
Σύνολο Μετασχηματισμών Μ2Μ
Σύνολο Μετα-μοντέλων

Πλεονεκτήματα - 2D MDE
1. Μικρότερα, νοητικώς ευκολότερα διαχειρίσιμα μετα-μοντέλα.
2. Μείωση απαιτούμενου γνωστικού υποβάθρου ανά μέτα-
μοντέλο/μετασχηματισμό.
3. Αύξηση βαθμού παραλληλοποίησης ανάπτυξης Μηχανισμών
Αυτοματοποίησης.
4. Αύξηση συντηρησιμότητας και επεκτασιμότητας Μηχανισμών
Αυτοματοποίησης.

ΜΕΤΑ-ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ
ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ REST
1. Μετα-μοντελοποίηση REST
2. Μετα-μοντελοποίηση αναζήτησης δεδομένων για REST
3. Μετα-μοντελοποίηση αλληλεπίδρασης με υπάρχουσες υπηρεσίες για REST
4. Μετα-μοντελοποίηση μετασχηματισμού υπαρχουσών υπηρεσιών σε REST.
5. Μετα-μοντελοποίηση ταυτοποίησης χρήστη για REST
6. Μετα-μοντελοποίηση εξουσιοδότησης χρήστη για REST

2D MDE - Αρχιτεκτονική στο πεδίο της διατριβής
Όλα τα υποπεδία εξαρτώνται
από το REST.
Το ABAC εξαρτάται επιπλέον
από το υποπεδίο
ταυτοποίησης χρήστη.

REST CIM Μετα-μοντέλο
A/A Περιορισμός
1 Μοναδικά ονόματα Πόρων (unique URIs)
2 Το πολύ ένα CRUDActivity ανά CRUDVerb.
3
Οι αλγοριθμοκεντρικοί Πόροι δεν επιτρέπεται
να έχουν Properties.
4
Οι δεδομενοκεντρικοί Πόροι πρέπει να έχουν
τουλάχιστoν ένα Property.
Based on
Richardson’s
Maturity Model
Δυνατότητα μοντελοποίησης:
1. Ποροστρεφούς συστήματος με Πόρους δεδομένων ή αλγορίθμων
2. Διαδικτυακών endpoints που δεν παραβιάζουν σημασιολογικά τα HTTP ρήματα
3. Πολλαπλών αναπαραστάσεων ανά Πόρο
4. Υπερσυνδέσμων ανάμεσα στους Πόρους (HATEOAS)

Μετα-μοντέλο CIM Αναζήτησης Δεδομένων
1 Τουλάχιστον ένας όρος SearchResource.
2
Τουλάχιστον ένας όρος SearchableResource.
3
Τουλάχιστον ένας όρος SearchableProperty ανά
SearchableResource.
4
Κάθε SearchResource αναφέρεται σε
αλγοριθμοκεντρικό Πόρο.
5
Κάθε SearchableResource αναφέρεται σε
δεδομενοκεντρικό Πόρο.
1. Πόρων-Αναζήτησης δεδομένων
2. Δυναμικού πεδίου αναζήτησης ανά Πόρο-Αναζήτησης
3. Αποκρίσεων συστήματος με υπερσυνδέσμους ανά αποτέλεσμα αναζήτησης

Μετα-μοντέλο CIM αλληλεπίδρασης με άλλες ΔΥ
1
Ύπαρξη τουλάχιστον ενός όρου
RESTClientResource.
2
Κάθε RESTClientResource αναφέρεται σε ακριβώς
ένα αλγοριθμοκεντρικό Πόρο.
1. Πόρων-Πελατών REST που αλληλεπιδρούν με Διαδικτυακές Υπηρεσίες τρίτων.
2. Αναδρομικών Δομών δεδομένων εισόδου-εξόδου της εξωτερικής ΔΥ
3. Διακράτησης δεδομένων-αποκρίσεων εξωτερικής ΔΥ στην οικεία ΒΔ

Ασφάλεια στον κόσμο του REST
Στόχος η παραγωγή REST
συστημάτων που:
1. Επιτρέπουν πρόσβαση μόνο στους
Πόρους που ο αιτών δικαιούται
2. Οι αποκρίσεις τους περιέχουν
υπερσυνδέσμους μόνο σε Πόρους
που ο αιτών έχει πρόσβαση.

Μετα-μοντέλο CIM Ταυτοποίησης Χρήστη
1 Περιέχεται ακριβώς ένας όρος AuthenticationModel.
2
Περιέχεται όρος AuthenticationMode για κάθε
CRUDActivity του μοντέλου.
3
Ο όρος AuthenticationModel συσχετίζεται με ακριβώς
2 όρους AuthenticationToken.
4
Ένας εκ των 2 όρων AuthenticationToken είναι τύπου
Password.
5
Ο όρος AuthenticationModel αναφέρεται απαραιτήτως
σε δεδομενοκεντρικό Πόρο.
1. Πόρου-Μοντέλου ταυτοποίησης χρήση.
2. Επιπέδου ταυτοποίησης ανά endpoint της ΔΥ.

Μετα-μοντέλο CIM Εξουσιοδότησης Χρήστη (ABAC)
1 Περιέχεται ακριβώς ένας όρος AuthorizationSubject.
2
Συνθήκες με τελεστέους τύπου PARENT_RESOURCE
επιτρέπονται μόνο για Πόρους που έχουν Πόρους-γονείς.
3
Συνθήκες με τελεστέους τύπου CHILD_RESOURCE
επιτρέπονται μόνο για Πόρους που έχουν Πόρους-τέκνα.
4
Συνθήκες με τελεστέους τύπου INCLUDED_RESOURCE
επιτρέπονται μόνο για Πόρους που έχουν HTTP ενέργειες
τύπου POST/PUT.
1. Πολιτικής εξουσιοδότησης ABAC ανά Πόρο
2. Πολιτικών εξουσιοδότησης συμβατών με το πρότυπο XACML
3. Πολιτικών εξουσιοδότησης by-design συμβατών με το REST.

Μετα-μοντέλο CIM Μετασχηματισμού Υπαρχουσών ΔΥ
1 Περιέχεται τουλάχιστον ένα όρος TargetRelation.
2
Κάθε όρος TargetRelation συσχετίζεται με τουλάχιστον
ένα TargetColumn
3
Οι τύποι δεδομένων των TargetColumn/SourceColumn
ενός όρου TargetRelation είναι συμβατοί.
4
Η δομή δεδομένων στόχος έχει συμβατή αναφορική
ακεραιότητα με αυτή της δομής-πηγής
1. Αντιστοίχισης Σχέσεων ΒΔ-πηγής με Πόρους της νέας ΔΥ.
2. Μετατροπής τύπων δεδομένων
3. Αυτόματου έλεγχου αναφορικής ακεραιότητας της νέας δομής δεδομένων σε σχέση με την παλιά.
Συνδυαστικά με τα υπόλοιπα μέτα-μοντέλα, κατά το μετασχηματισμό επιτυγχάνεταιεπιπλέον: α)
αυτόματη δεικτοδότηση δεδομένων, 2) αυτόματη ενσωματωση επιθυμητής ταυτοποίησης χρήστη και
εξουσιοδότησης χρήστη.

Case Scenario - Εφαρμογή RESTBlogs
Οι απαιτήσεις της εφαρμογής RESTBlogs επιτάσσουν οι χρήστες της να μπορούν να:
1. δημιουργούν ένα προσωπικό λογαριασμό, τον οποίο μόνο οι ίδιοι μπορούν να
ανανεώνουν.
2. γράφουν νέα Blogs (κείμενο, περιγραφή, τίτλο) τα οποία μπορούν να τα βλέπουν όλοι,
αλλά να επεξεργάζονται και να διαγράφουν μόνο ο συγγραφέας τους.
3. αναζητούν Blogs με βάση τον τίτλο και την περιγραφή τους.
4. ενημερώνονται για τις τρέχουσες καιρικές συνθήκες στην πόλη τους τις οποίες παρέχει
άλλη υπηρεσία στο διαδίκτυο.

ADISPO 2020 | 29.01.20 34
RESTBlogs Demo

ΜΕΤΑ-ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΧΕΔΙΑΣΤΙΚΩΝ
ΠΤΥΧΩΝ ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ REST
1. Προσαρμογή διαδεδομένων Προτύπων Σχεδίασης στην αρχιτεκτονική REST.
2. Μετα-μοντελοποίηση των προαναφερθέντων Προτύπων για REST.

Αυτοματοποιημένη Σχεδίαση Χαμηλού Επιπέδου
Η συντριπτική πλειοψηφία των Μηχανισμών Αυτοματοποίησης για REST
επικεντρώνεται στην αυτοματοποίηση παροχής λειτουργικότητας, αγνοώντας
την παροχή δυνατότητας αυτοματοποιημένης σχεδίασης χαμηλού επιπέδου.
Ως αποτέλεσμα, όταν χρειάζεται στην πράξη:
1. είτε η προσαρμογή γίνεται με προγραμματισμό
2. είτε αγνοείται η αντίστοιχη Απαίτηση Χρηστών.

Προσαρμογή Προτύπων στην αρχιτεκτονική REST
Όνομα Κατηγορία
Singleton Δημιουργίας
Prototype Δημιουργίας
Factory Method Δημιουργίας
Builder Δημιουργίας
Abstract Factory Δημιουργίας
Proxy Δομής
Adapter Δομής
Bridge Δομής
Decorator Δομής
Template Συμπεριφοράς
Chain of
Responsibility
Συμπεριφοράς
Observer Συμπεριφοράς
Memento Συμπεριφοράς
State Συμπεριφοράς
Strategy Συμπεριφοράς
Απλοποιημένη εκδοχή μετα-μοντέλου Προτύπων Δημιουργίας.

Builder
1 Εφαρμογή σε Πόρους που έχουν ιδιότητες
2 Κάθε αναπαράσταση πρέπει να έχει τουλάχιστον μία ιδιότητα
3
Οι αποκρίσεις πρέπει να περιέχουν υπερσυνδέσμους για τις διαθέσιμες αναπαραστάσεις
του Πόρου
Δυνατότητα μοντελοποίησης (ανά Πόρο):
1. πολλαπλών Αναπαραστάσεων (βασική ιδιότητα REST)
2. λήψης επιθυμητού υποσυνόλου δεδομένων Πόρου για α) ευχρηστία, β) επίδοση
δικτύου (μείωση όγκου δεδομένων), γ) απόκρισης (μείωση αιτημάτων)

Observer
1
Εφαρμογή σε Πόρους που έχουν ιδιότητες και PUT/DELETE διεπαφές για ειδοποιήσεις
μεταβολής κατάστασης.
2 Εφαρμογή σε Πόρους για ειδοποιήσεις χρήσης συγκεκριμένης διεπαφής
3
Οι αποκρίσεις πρέπει να περιέχουν υπερσυνδέσμους για εγγραφή/διαγραφή από
ειδοποιήσεις.
1. ειδοποιήσεων για αλλαγή κατάστασης Πόρου
2. ειδοποιήσεων κατά την εκτέλεση συγκεκριμένης ενέργειας π.χ. HTTP POST/GET
3. της εκ των υστέρων, μη παρεμβατικής, προγραμματιστικής επέκτασης με νέου
τύπου ειδοποιήσεις.

Memento
1 Εφαρμογή σε Πόρους που έχουν ιδιότητες
2 Εφαρμογή σε Πόρους που έχουν PUT/DELETE διεπαφές.
3 Χρήση Memento μόνο μέσω PUT διεπαφής.
4 Οι αποκρίσεις πρέπει να περιέχουν υπερσυνδέσμους στις αποθηκευμένες καταστάσεις
1. λειτουργικότητας αναίρεσης ενέργειας (undo)
2. λειτουργικότητας διαχείρισης ιστορικού αλλαγών

Case Scenario - Εφαρμογή Προτύπων
Οι απαιτήσεις της εφαρμογής RESTBlogs επιτάσσουν επιπλέον:
1. δυνατότητα δημιουργίας αναπαραστάσεων λογαριασμών χρηστών που δε
συμπεριλαμβάνουν τον κωδικό.
2. δυνατότητα ειδοποιήσεων όποτε δημιουργείται ή ανανεώνεται ένα Blog.

ADISPO 2020 | 29.01.20 42
RESTBlogs Demo: εφαρμογή Προτύπων

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ
ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ
ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ
1. Πειραματικά αποτελέσματα ανάπτυξης REST εφαρμογών σε εταιρικό
περιβάλλον
2. Πειραματικά αποτελέσματα αυτόματης εφαρμογής Προτύπων Σχεδίασης σε
REST εφαρμογές.

Αξιολόγηση επίδρασης στην παραγωγικότητα
Στόχος: Εκτίμηση πιθανού οφέλους στην παραγωγικότητα ομάδων προγραμματιστών
σε εταιρικό περιβάλλον.
Συμμετοχή: 3 ομάδες προγραμματιστών, τριών διακριτών τομέων δραστηριοποίησης
(Social Apps, IoT, IaaS)
Προπαρασκευή: 2 ώρες Webinars, 2 ώρες μελέτης εγχειριδίων χρήσης και επιπλέον 2
ώρες ερωταπαντήσεων
Φάσεις Πειράματος: Ανάπτυξη εφαρμογής με Α) χρήση Μηχανισμού Αυτοματοποίησης,
Β) χρήση της εταιρικής μεθοδολογίας και των αντίστοιχων εργαλείων.

Αποτελέσματα
Μετρική
Εφαρμογή
IoT
Εφαρμογή κοινωνικής
δικτύωσης
Εφαρμογή IaaS
Αριθμός απαιτήσεων/
σεναρίων
13 14 12
Παραχθείσες γραμμές
Java κώδικα
7430 8115 6466
Προσπάθεια με
Μηχανισμό* (ώρες)
2 2.4 1.4
Προσπάθεια με
εταιρική μεθοδολογία
(ώρες)
10.5 10.8 9.3
Μείωση προσπάθειας 80.9% 77.8% 85 %
* Συνδυαστικά με εργαλείo NLP ανάλυσης απαιτήσεων/σεναρίων

Αυτόματη Εφαρμογή Προτύπων
Πειραματικοί στόχοι:
1. εκτίμηση μείωσης ανθρωποπροσπάθειας μέσω αυτοματοποίησης.
2. εκτίμηση επιπλέον απαιτούμενης προσπάθειας χρηστών με ελλιπές τεχνολογικό
υπόβαθρο σε σχέση με ειδικούς.
3. ευκολία σχεδίασης χαμηλού επιπέδου μέσω αυτοματοποίησης εφαρμογής Προτύπων
4. πόσο επιθυμητή είναι η αυτοματοποίηση για σχεδίαση χαμηλού επιπέδου

Προφίλ Συμμετεχόντων
Οι συμμετέχοντες κατηγοριοποιήθηκαν με βάση τη γνώση τους σε α) Γενικό
Προγραμματισμό (ΓΠ), β) Διαδικτυακές Υπηρεσίες (ΔΥ), γ) Πρότυπα Σχεδίασης
(ΠΣ) με βάση την ακόλουθη κλίμακα:
Κλίμακα Περιγραφή
ΕΜΠ1 Καθόλου εμπειρία
ΕΜΠ2 Συμμετοχή σε λίγα μη επαγγελματικά πρότζεκτ
ΕΜΠ3 Συμμετοχή σε πολλά μη επαγγελματικά πρόζτεκτ
ΕΜΠ4
Έως 5 χρόνια συμμετοχή σε αντίστοιχα
επαγγελματικά πρότζεκτ.
ΕΜΠ5
Πάνω από 5 χρόνια συμμετοχή σε αντίστοιχα
επαγγελματικά πρότζεκτ. 0
14
29
43
57
ΓΠ ΔΥ ΠΣ
6
10
31
51
47
26
Μικρή Εμπειρία Μεγάλη Εμπειρία

Πείραμα - Setup
Στους συμμετέχοντες δόθηκε το μοντέλο μιας RESTful υπηρεσίας με εφαρμοσμένα
κάποια Πρότυπα Σχεδίασης και ζητήθηκε να την τροποποιήσουν διατηρώντας,
προσθέτοντας ή αφαιρώντας Πρότυπα ώστε να ικανοποιηθούν οι παρακάτω απαιτήσεις.
Τύπος Περιγραφή
Διατήρηση
Το σύστημα πρέπει να είναι επεκτάσιμο για να υποστηρίζει στο μέλλον εύκολα και νέους
τύπους πληρωμών.
Διατήρηση
Το σύστημα πρέπει να παρέχει και αναπαραστάσεις Πόρων User Account δίχως
συμπερίληψη της ιδιότητας Password αυτών.
Απόρριψη
Το σύστημα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα ανάκλησης ενέργειας (undo) για διαγραφές
παραγγελιών ή για έως 5 τροποποιήσεις αυτών.
Απόρριψη
Το σύστημα πρέπει να παρέχει δυνατότητα εγγραφής για ειδοποιήσεις κατά τη δημιουργία
νέων κριτικών προϊόντων
Προσθήκη
Το σύστημα πρέπει να παρέχει δυνατότητα εγγραφής για ειδοποιήσεις κατά την
τροποποίηση παραγγελιών.
Προσθήκη
Το σύστημα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα εγγραφής για ειδοποιήσεις κατά την
προσθήκη νέων προϊόντων στο κατάστημα.
Προσθήκη
Το σύστημα πρέπει να είναι επεκτάσιμο προκειμένου να μπορεί στο μέλλον να υποστηρίξει
νέους αλγορίθμους αναζήτησης δεδομένων εύκολα.

Ποσοστό επιτυχίας - Απαιτούμενη προσπάθεια.
Εμπειρία < 5 λ [5, 10] λ (10, 15] λ > 15 λ
ΠΡ/ΔΥ/ΠΣ - ΜΚΕ 81.25% 12.5% 6.25% 0 %
ΠΡ - ΜΓΕ, ΔΥ/ΠΣ -
ΜΚΕ
75 % 25 % 0 % 0 %
ΠΡ/ΠΣ - ΜΓΕ, ΔΥ -
ΜΚΕ
100 % 0 % 0 % 0 %
ΠΡ/ΔΥ - ΜΓΕ, ΠΣ -
ΜΚΕ
100 % 0 % 0 % 0 %
ΠΡ/ΔΥ/ΠΣ - ΜΓΕ 80 % 20 % 0 % 0 %
Σε όλα ΜΚΕ
ΠΡ-ΜΓΕ
ΔΥ-ΜΚΕ
ΠΣ-ΜΚΕ
Σε όλα ΜΓΕ
0 7,5 15 22,5 30
5
5
1
12
16
5
5
1
20
26
Σύνολο Επιτυχόντες 1. Η εμπειρία στον προγραμματισμό δεν επηρεάζει το
αποτέλεσμα σε άγνωστο πεδίο προβλήματος, παρά η έστω
και μερική γνώση του πεδίου προβλήματος
2. Μείωση της προσπάθειας εφαρμογής Προτύπων σε REST
προς επίτευξη σχεδιαστικών στόχων από μέρες σε λεπτά.
3. Μείωση χάσματος προσπάθειας έμπειρων-άπειρων από
~200% σε 14% επιπλέον προσπάθεια.

Ευκολία Χρήσης - Επιθυμία Χρήσης
Θεωρήθηκε σε ποσοστό 75.43% εύκολη - 96.49% (εύκολη ή αρκετά εύκολη)
και επιθυμητή για την εφαρμογή Προτύπων σε ποσοστό 84.65% (αποτυχόντες) - 89.47% (επιτυχόντες).
0
10
20
30
40
Εύκολη Αρκετά Εύκολη Αρκετά Δύσκολη Δύσκολη
0
2
5
11
0
0
7
32
0
4,5
9
13,5
18
Σίγουρα Μάλλον Ναι Μάλλον Όχι Σίγουρα Όχι
0
2
13
4
0
6
17
16
Επιτυχόντες Αποτυχόντες

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ

Αυτοματοποίηση Μηχανικής Λογισμικού
Πέρα από τις αρχές υψηλής συνεκτικότητας και χαμηλής σύζευξης, επιπλέον νοητικά
εργαλεία κατά τη σχεδίαση Μηχανισμών Αυτοματοποίησης αποτελούν:
1. Η αξιοποίηση μετρικών μεγέθους μετα-μοντέλων/μετασχηματισμών (Μ2Μ)
2. Η αξιοποίηση μετρικών τεχνικού υποβάθρου
Επιπλέον, για την αυτοματοποίηση REST συστημάτων, οι δύο παράγοντες που απαιτούν
προσοχή στη σχεδίαση Μηχανισμών Αυτοματοποίησης είναι:
1. Σχεδίαση μετα-μοντέλων δίνοντας έμφαση στη μοντελοποίηση των υπερσυνδέσμων
2. Ορισμός περιορισμών που διασφαλίζουν ορθή χρήση των HTTP endpoint του συστήματος
με βάση τη σημασία κάθε HTTP ρήματος.

Αυτοματοποιημένη Μηχανική Λογισμικού
Μέσω της χρήσης Αυτοματοποιημένης Μηχανικής Λογισμικού για μία σειρά πτυχών των
REST υπηρεσιών, προκύπτει πως:
1. Αυξάνεται σημαντικά η παραγωγικότητα
2. Το τρέχον τεχνικό υπόβαθρο του εκάστοτε χρήστη διαδραματίζει σημαντικά μικρότερο
ρόλο όταν παρέχεται πλήρης αυτοματοποίηση.
3. Η παροχή πλήρους αυτοματοποίησης για μία κλάση προβλημάτων, καθιστά τους
Μηχανισμούς Αυτοματοποίησης εύκολους στη χρήση και επιθυμητούς ως μεθοδολογία
υλοποίησης συστημάτων Λογισμικού.

Μελλοντικές Επεκτάσεις
1. Εφαρμογή της προτεινόμενης δισδιάστατης αρχιτεκτονικής Μηχανικής Λογισμικού
Οδηγούμενης από Μοντέλα και σε άλλα πεδία προβλήματος (π.χ. ρομποτική).
2. Προσαρμογή στην αρχιτεκτονική REST επιπλέον Προτύπων, μετα-μοντελοποίηση άλλων
διαδεδομένων μοντέλων ταυτοποίησης χρήστη (π.χ. OAUTH 2.0) και υποστήριξη και άλλων
τύπων αποθήκευσης μόνιμων δεδομένων (π.χ. NoSQL).
3. Διεξαγωγή πειραμάτων για:
A. Ελαχιστοποίηση λογικών και προγραμματιστικών λαθών κατά τη σχεδίαση και υλοποίηση
πολιτικών ασφάλειας με χρήση της προτεινόμενης μεθοδολογίας, σε σύγκριση με απλό
προγραμματισμό.
B. Πειραματικό έλεγχο της μείωσης της πολυπλοκότητας σχεδίασης και ανάπτυξης
Μηχανισμών Αυτοματοποίησης μέσω της χρήσης των προτεινόμενων κριτηρίων, εφόσον
διαδοθεί επαρκώς η Μηχανική Λογισμικού Οδηγούμενη από Μοντέλα.

Λίστα Δημοσιεύσεων
Εργασίες σε Περιοδικά με κριτές που έγιναν δεκτές
1.Christoforos Zolotas, Themistoklis Diamantopoulos, Kyriakos Chatzidimitriou, and Andreas Symeonidis, "From Requirements to
Source Code: A Model-Driven Engineering Approach for RESTful Web Services," Journal of Automated Software Engineering,
Special Issue on Realizing AI Synergies in Software Engineering, Vol. 24, pp 791-838, December 2017.
2.Christoforos Zolotas, Kyriakos C. Chatzidimitriou & Andreas L. Symeonidis, "RESTsec: a low-code platform for generating secure
by design enterprise services", Enterprise Information Systems, Vol. 12, pp. 1007-1033, March 2018, DOI:
10.1080/17517575.2018.1462403
Εργασίες σε Περιοδικά με κριτές που βρίσκονται στο στάδιο της κρίσης
1. Christoforos Zolotas, Andreas L. Symeonidis, "On Automated Application of Design Patterns to RESTful Web Services", Journal
of Science of Computer Programming, Elsevier.
Εργασίες για Περιοδικά με κριτές που βρίσκονται στο στάδιο της συγγραφής
1. Christoforos Zolotas, Andreas L. Symeonidis, "A Multi-dimensional Methodology to Design and Build Automation Mechanisms
for RESTful Services"
Δημοσιεύσεις σε Πρακτικά Συνεδρίων με Σύστημα Κριτών
1. Christoforos Zolotas, Andreas L. Symeonidis, "Towards an MDA Mechanism for RESTful Services Development", accepted at the
CLOUDMDE workshop of the 18th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems in Ottawa,
Canada, September 2015.

Time for a fruitful Q&A session!
Online support material: https://github.com/christopherzolotas/phd
Contact: christopherzolotas@issel.ee.auth.gr

Recommended

Recommended

More Related Content

More from ISSEL

More from ISSEL (20)