Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Μηχανική Οδηγούμενη από Μοντέλα και Γλώσσες Ειδικού Σκοπού Δρ Νικόλαος Σπανουδάκης ΕΕΔΙΠ ΙΙ Γενικό Τμήμα Πολυτεχνείου Κρήτης Χανιά,

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Μηχανική Οδηγούμενη από Μοντέλα και Γλώσσες Ειδικού Σκοπού Δρ Νικόλαος Σπανουδάκης ΕΕΔΙΠ ΙΙ Γενικό Τμήμα Πολυτεχνείου Κρήτης Χανιά,"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μηχανική Οδηγούμενη από Μοντέλα και Γλώσσες Ειδικού Σκοπού Δρ Νικόλαος Σπανουδάκης ΕΕΔΙΠ ΙΙ Γενικό Τμήμα Πολυτεχνείου Κρήτης Χανιά, 6 Φλεβάρη /4/20151 Ν. Σπανουδάκης

2 Περιεχόμενα παρουσίασης Εισαγωγή Οδηγούμενη από Μοντέλα Μηχανική Λογισμικού Model Driven Engineering (MDE)  Οδηγούμενη από Μοντέλα Αρχιτεκτονική Λογισμικού Model Driven Architecture (MDA)  Ένα παράδειγμα για τη γλώσσα UML Γλώσσες Ειδικού Σκοπού Domain Specific Languages (DSLs)  Πρακτοροστραφής Μηχανική Λογισμικού Agent-Oriented Software Engineering Συμπεράσματα 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

3 Ο ευρύτερος επιστημονικός χώρος Η Μηχανική Λογισμικού ή Τεχνολογία Λογισμικού (Software Engineering, IEEE, 1990) εφαρμόζει μια συστηματική, μεθοδική προσέγγιση στην ανάπτυξη, λειτουργία και συντήρηση του λογισμικού Μια διαδικασία ανάπτυξης λογισμικού (software process) απαντά στα ερωτήματα (Boehn, 1988):  Τι θα κάνουμε μετά;  Για πόσο χρόνο θα συνεχίσουμε να το κάνουμε; Μια μεθοδολογία ανάπτυξης λογισμικού (software methodology) είναι ένα προδιαγεγραμμένο και οργανωμένο σύνολο τεχνικών και κανόνων οι οποίοι ορίζουν από ποιον και με ποια σειρά θα χρησιμοποιηθούν οι τεχνικές (Tolvanen, 1998) 15/4/20153 Ν. Σπανουδάκης

4 Μηχανική Οδηγούμενη από Μοντέλα Model Driven Engineering (MDE) MDE (Beydeda et al., 2005) είναι η συστηματική χρήση μοντέλων ως πρωταρχικά εργαλεία καθόλο τον κύκλο ζωής του έργου λογισμικού στοχεύοντας στην φορητότητα, διαλειτουργικότητα και επαναχρησιμότητα του λογισμικού Βασίζεται σε μετασχηματισμούς μοντέλων και σε μεταμοντέλα (Jouault and Bézivin, 2006) Είναι η δεύτερη επανάσταση της προηγούμενης δεκαετίας μετά την Προσανατολισμένη στις υπηρεσίες μηχανική λογισμικού (Service-oriented Software Engineering – SOSE) 15/4/20154 Ν. Σπανουδάκης

5 Αρχιτεκτονική Οδηγούμενη από Μοντέλα (Model-Driven Architecture, MDA) Η MDA είναι μια αρχιτεκτονική συστημάτων που βασίζεται στην φιλοσοφία του MDE και ορίζει τρία επίπεδα μοντελοποίησης ενός συστήματος λογισμικού: 1. Υπολογιστικά Ανεξάρτητο Μοντέλο Computation Independent Model (CIM) 2. Μοντέλο Ανεξάρτητο Πλατφόρμας Platform Independent Model (PIM) 3. Μοντέλο Συγκεκριμένης Πλατφόρμας Platform Specific Model (PSM) Ορίστηκε από την Object Management Group (OMG) το /4/2015 Ν. Σπανουδάκης 5

6 Μετασχηματισμοί Μοντέλων Στη UML - Αφού δημιούργησα του διάγραμμα περίπτωσης χρήσης της UML γιατί να ξεκινήσω πάλι τα άλλα διαγράμματα από την αρχή; - Με ποια σειρά να πάρω τα διαγράμματα; Πρώτα τα διαγράμματα τάξεων; Μετά αυτά των δραστηριοτήτων; - Γιατί πρέπει και όλα αυτά να τα ξεκινήσω από την αρχή; Και αν ξεχάσω κάτι; - Πως μπορεί να με βοηθήσει αυτή η «Μοντελο-στραφής» μηχανική; Για να δούμε πως γίνεται αυτό… 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 6

7 Ορισμός Περίπτωσης Χρήσης Use Case: Vehicle Reservation  Precondition: A customer wants to make a reservation for a vehicle.  Description: The customer selects pickup and return locations, as well as the pickup and return dates and times. The customer selects the vehicle type. The system presents all matching vehicles. If the customer requests detail information on a particular vehicle, the system presents detail information to the customer. If the customer selects a vehicle, the system gets the customer information (full name, telephone number, address). The system presents information on protection products (such as damage waiver, personal accident insurance). If the customer either accepts the reservation or rejects it and the use case finishes. 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 7

8 Μετασχηματισμός Κειμένου σε Μοντέλο (Text to Model Trans. – T2M) Είσοδος: Περιγραφή Περίπτωσης Χρήσης Έξοδος: Διάγραμμα Τάξεων Κανόνες Μετασχηματισμού:  Ουσιαστικά (Λέξεις με Έντονα Γράμματα) -> Τάξεις  Ουσιαστικά προσδιοριστικά άλλων (Λέξεις με Έντονα Πλάγια Γράμματα) -> Ιδιότητες Τάξεων  Ρήματα (Λέξεις με Πλάγια Γράμματα) -> Συσχετίσεις τάξεων εφόσον ενώνουν τέτοιες Μέθοδοι τάξεων εφόσον αναφέρονται μόνο σε μία 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 8

9 Συντακτική Ανάλυση του Ορισμού Περίπτωσης Χρήσης A customer wants to make a reservation for a vehicle. The customer selects pickup and return locations, as well as the pickup and return dates and times. The customer selects the vehicle type. The system presents all matching vehicles. If the customer requests detail information on a particular vehicle, the system presents detail information to the customer. If the customer selects a vehicle, the system gets the customer information (full name, telephone number, address). The system presents information on protection products (such as damage waiver, personal accident insurance) The customer either accepts the reservation or rejects it and the use case finishes. 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 9

10 Αυτόματη Δημιουργία Διαγράμματος Τάξεων 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 10 Δεν το είχα σκεφτεί!!! Μπορώ να κρατώ ιστορικό με τις επιλογές του χρήστη

11 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 11 Επεξεργασία Διαγράμματος Τάξεων

12 Μετασχηματισμός Μοντέλου σε Μοντέλο (Model to Model Trans. – M2M) Για την αποθήκευση αντικειμένων σε σχεσιακή βάση δεδομένων πρέπει να μετατρέψω το διάγραμμα τάξεων σε Διάγραμμα Οντοτήτων Σχέσεων (Entity Relationship – ER Diagram, Wimmer et al., 2007) Είσοδος: Διάγραμμα Τάξεων Έξοδος: Διάγραμμα Οντοτήτων Συσχετίσεων Κανόνες Μετασχηματισμού  Τάξη (Class) -> Οντότητα (Entity)  Ιδιότητα (Property) -> Χαρακτηριστικό (Attribute)  Συσχέτιση (Association) -> Σχέση (Relationship)  Ιδιότητα Συσχέτισης (Association property) -> Ρόλος (Role) 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 12

13 Δίάγραμμα Τάξεων σε Διάγραμμα Οντοτήτων Σχέσεων 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 13 Μετασχηματισμός Επεξεργασία

14 Μετασχηματισμός Μοντέλου σε Κείμενο (Model to Text Trans. – M2T) Για την υλοποίηση του συστήματος σε Java Είσοδος: Διάγραμμα Τάξεων Έξοδος: Κώδικας Java Κανόνες Μετασχηματισμού  Κλάση (Class) -> Java class  Ιδιότητα (Property) -> Java class property  Ιδιότητα Συσχέτισης (Association property) -> Java class property Εάν είναι με πολλαπλότητα > 1 τότε χρησιμοποίησε την κλάση java.util.Vector  Μέθοδος (Method) -> Java method που ρίχνει (throws) ένα UnsupportedOperationException Παρομοίως και για C++ 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 14

15 Υλοποίηση Java 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 15  Αρχείο Customer.java import java.util.Vector; public class Customer { private String _fullName; private int _telephoneNumber; private String _ Address; public Vector _myReservations = new Vector (); public VehicleType _select; public String getCustomerInformation() { return new String("Name: "+_fullName+ "\nTel.: "+_telephoneNumber+ "\n "+_ Address); }..... }  Αρχείο Customer.java import java.util.Vector; public class Customer { private String _fullName; private int _telephoneNumber; private String _ Address; public Vector _myReservations = new Vector (); public VehicleType _select; public String getCustomerInformation() { return new String("Name: "+_fullName+ "\nTel.: "+_telephoneNumber+ "\n "+_ Address); }..... }  Αρχείο Customer.java import java.util.Vector; public class Customer { private Object _fullName; private Object _telephoneNumber; private Object _ Address; public Vector _myReservations = new Vector (); public VehicleType _select; public void getCustomerInformation() { throw new UnsupportedOperationException(); }  Αρχείο Customer.java import java.util.Vector; public class Customer { private Object _fullName; private Object _telephoneNumber; private Object _ Address; public Vector _myReservations = new Vector (); public VehicleType _select; public void getCustomerInformation() { throw new UnsupportedOperationException(); } Επεξεργασία

16 Υλοποίηση C++ 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 16  Αρχείο Customer.cpp #include using namespace std; #include "Customer.h" #include "Reservation.h" #include "VehicleType.h" void Customer::getCustomerInformation() { throw "Not yet implemented"; }  Αρχείο Customer.cpp #include using namespace std; #include "Customer.h" #include "Reservation.h" #include "VehicleType.h" void Customer::getCustomerInformation() { throw "Not yet implemented"; }  Αρχείο Customer.h #include using namespace std; #ifndef __Customer_h__ #define __Customer_h__ #include "Reservation.h“ class Reservation; class VehicleType; class Customer; class Customer { private: string _fullName; private: string _telephoneNumber; private: string _ Address; public: std::vector _myReservations; public: VehicleType* _select; public: void getCustomerInformation(); }; #endif  Αρχείο Customer.h #include using namespace std; #ifndef __Customer_h__ #define __Customer_h__ #include "Reservation.h“ class Reservation; class VehicleType; class Customer; class Customer { private: string _fullName; private: string _telephoneNumber; private: string _ Address; public: std::vector _myReservations; public: VehicleType* _select; public: void getCustomerInformation(); }; #endif

17 Ένα Εργαλείο CASE (Computer Aided Software Engineering) 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 17

18 Επίπεδα MDA στο παράδειγμά μας CIM  Διάγραμμα Περίπτωσης Χρήσης PIM  Διάγραμμα Τάξεων  Διάγραμμα Οντοτήτων-Σχέσεων PSM  Java  C++ 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 18

19 Μετασχηματισμός Κείμενου σε Κείμενο (Text to Text Trans. – T2T) Μπορείτε να σκεφτείτε έναν τέτοιο; Γίνεται όποτε προγραμματίζετε… Όταν κάνετε compile…  C source file (*.c) to executable program (machine language)  Java source file (*.java) to Java interpreted file (*.class) 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 19

20 Ποια είναι η διαδικασία που ακολουθήσαμε; Ορίζεται σύμφωνα με το Μεταμοντέλο Περιγραφής Διαδικασιών Ανάπτυξης Λογισμικού SPEM (Software Process Engineering Metamodel) της OMG Συμβολισμοί: 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 20

21 Μια Διαδικασία Ανάπτυξης Λογισμικού 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 21

22 Γλώσσες Ειδικού Σκοπού (Πεδίου) - Ωραία όλα αυτά αλλά εγώ θέλω να δημιουργήσω λογισμικό με παράλληλη εκτέλεση αλγορίθμων. Δεν με βοηθάει και πολύ η UML… - Εμένα που με ενδιαφέρουν οι λογικές και οι βάσεις γνώσης να δεις… - Εγώ ήθελα να ξεκινήσω ορίζοντας στόχους για το λογισμικό μου και όχι λειτουργίες… Για να δούμε και τις: 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 22

23 Γλώσσες Ειδικού Σκοπού (ή πεδίου) Domain Specific Languages – DSLs Οι Γλώσσες Ειδικού Πεδίου αποτελούν μια κατηγορία γλωσσών προγραμματισμού, οι οποίες έχουν ως στόχο την αντιμετώπιση εξειδικευμένων προβλημάτων στην διαδικασία ανάπτυξης λογισμικού αλλά και να υποστηρίξουν την εξέλιξη των γλωσσών μοντελοποίησης Π.χ.  γλώσσα για παράλληλο προγραμματισμό (Ada)  γλώσσα ερωταπαντήσεων βάσεων δεδομένων SQL 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 23

24 Η Γραμμή μηδέν και η εικονική γραμμή μηδέν (Kleppe, 2009) 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 24 Memory locationInstruction Subroutine Method If statement Loop Accumulator Object/Class ASCII Database table Abstraction Hardware zero line Business Concepts Virtual zero line Design pattern Component Entity bean Association XML Agent Aspect Autonomous Negotiation Business ProcessWarehouse Run a nuclear power plant

25 Μοντέλα, Μεταμοντέλα και Μεταμεταμοντέλα Για να δούμε τη σχέση τους: 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 25

26 Μετασχηματισμοί Μοντέλων Model Transformation Μετασχηματισμός:  Είσοδος: το μοντέλο πηγής Ma που είναι σύμφωνο με το μεταμοντέλο MMa  Έξοδος: το μοντέλο στόχος Mb που είναι σύμφωνο με το μεταμοντέλο MMb Τέσσερις τύποι:  Μοντέλο σε μοντέλο (M2M)  Μοντέλο σε κείμενο (M2T)  Κείμενο σε μοντέλο (T2M)  Κείμενο σε κείμενο (T2T) 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

27 Το μεταμεταμοντέλο ecore Του Eclipse Modeling Framework (EMF) 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 27

28 Πρακτοροστραφής Μηχανική Λογισμικού − Νάτα πάλι τα «κινέζικα»: μεταμοντέλα, μοντέλα, γλώσσες, καλά πως χρησιμοποιούνται αυτά; Μήπως είναι πολύ θεωρητικά για μένα; − Εσείς γνωρίζετε καμία γλώσσα μοντελοποίησης; − Α ναι, η UML Για να δούμε μια γλώσσα μοντελοποίησης για ένα νέο πεδίο… 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 28

29 Πρακτοροστραφής Μηχανική Λογισμικού Agent Oriented Software Eng. (AOSE) Από τον χώρο της κατανεμημένης τεχνητής νοημοσύνης και των συστημάτων πολλαπλών πρακτόρων (ΣΠΠ) – Multi-Agent Systems (MAS) δημιουργήθηκε η ανάγκη για την ανάπτυξη λογισμικού το οποίο θα είναι (Wooldridge and Jennings, 1995; Weiss, 2003):  Αυτόνομο (autonomous)  Κοινωνικό (social)  Αντιδραστικό (reactive)  Ικανό να παίρνει πρωτοβουλίες (pro-active)  Προσαρμοστικό (adaptive)  Διαρκές (persistent) 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

30 AOSE Μεθοδολογίες με μεταμοντέλα The Gaia Methodology (Wooldridge et al., 2000) Multi-agent Systems Engineering (Deloach et al., 2001) PASSI (Burrafato and Cossentino, 2002) Prometheus (Padgham and Winikoff, 2003) Ingenias (Pavón and Gómez-Sanz, 2003) Tropos (Bresciani et al., 2004) Agent Systems Engineering Methodology – ASEME (Spanoudakis, 2009)  Agent Modeling Language – AMOLA 9/10/ N. Spanoudakis Thesis

31 Γλώσσα AMOLA: Ανάλυση Απαιτήσεων Το Μοντέλο Δραστών- Στόχων (SAG) Το μεταμοντέλο του ορίζεται σύμφωνα με το μεταμεταμοντέλο Ecore (EMF) Meetings Manager Personal Assistant Request new meeting Learn user habits Faculty Personnel Manage meetings 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

32 15/4/2015 System AMOLA: Ανάλυση Συστήματος To Διάγραμμα Περίπτωσης Χρήσης (SUC) βασισμένο στα UML use cases Και το μεταμοντέλο του Personal Assistant Request new meeting Manage meetings Learn user habits Faculty Personnel 32 Ν. Σπανουδάκης Meetings Manager

33 AMOLA: Ανάλυση Συστήματος (συνέχ.) Το Μοντέλο Ρόλων (SRM) Και το μεταμοντέλο του Role: Personal Assistant Capabilities and Protocols: learn user habits, request new meeting: personal assistant, … Activities: learn user preference, update user preferences, … Liveness: personal assistant = request new meeting || learn user habits learn user habits = learn user preference. update user preferences … 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

34 Όπου η γραμματική για τις φόρμουλες ορίζεται με EBNF: Η σημασία των συμβολισμών 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 34 OperatorInterpretation x. yx followed by y x | yx or y occurs x*x occurs 0 or more times x+x occurs 1 or more times x ω x occurs infinitely often [x]x is optional x || yx and y interleaved |x ω | n x occurs infinitely often n times in parallel

35 AMOLA: Φάση Σχεδίασης inter και intra-agent control Μεταμοντέλο: 15/4/ Ν. Σπανουδάκης Τα μοντέλα δια (EAC) και ενδο- πρακτορικού ελέγχου (IAC) βασίζονται στο διάγραμμα καταστάσεων

36 Οι Μετασχηματισμοί στην ASEME Οι μετασχηματισμοί είναι πλήρως αυτοματοποιημένοι Το μοντέλο μιας προηγούμενης φάσης μετασχηματίζεται σε ένα αρχικό μοντέλο της επόμενης φάσης (initial model) Ο μηχανικός επεξεργάζεται και ραφινάρει το αρχικό μοντέλο δημιουργώντας την τελική έκδοση (refined model) 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

37 Δημιουργία και Επεξεργασία του Μοντέλου Δραστών-Στόχων (SAG) Meetings Manager Personal Assistant Request new meeting Learn user habits 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

38 Το πλάνο του μετασχηματισμού 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 38 XMI: XML Metadata Interchange

39 Μετασχηματισμός M2M 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

40 Ο μετασχηματισμός SAG 2 SUC Meetings Manager Personal Assistant Request new meeting Learn user habits Meetings Manager Personal Assistant Request new meeting Learn user habits 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

41 Επεξεργασία του μοντέλου SUC Meetings Manager Personal Assistant Request new meeting Learn user habits Send new request Receive new results Update user preferences Learn user preference Send new results Receive new request > 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

42 Ο μετασχηματισμός SUC 2 SRM Meetings Manager Personal Assistant Request new meeting Learn user habits Send new request Receive new results Update user preferences Learn user preference Send new results Receive new request > 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

43 Ο μετασχηματισμός SUC 2 SRM Personal Assistant > Role: Capabilities and Protocols: Activities: Personal Assistant Learn user habits Request new meeting Learn user habits Send new request Receive new results Learn user preference Update user preferences Request new meeting Send new request Receive new results Update user preferences Learn user preference 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

44 Εκλέπτυνση SRM Role: Personal Assistant Capabilities and Protocols: manage meetings, learn user habits, negotiate meeting date, request change meeting, request new meeting Activities: get user request, read schedule, show results, learn user preference, update user preferences, send change request, receive change results, send new request, receive new results, receive proposed date, decide response, send results, receive outcome, update schedule Liveness: personal assistant = (manage meetings. learn user habits) ω || (negotiate meeting date) ω manage meetings = get user request. (read schedule | request change meeting | request new meeting). show results learn user habits = learn user preference. update user preferences request new meeting = send new request. receive new results request change meeting = send change request. receive change results negotiate meeting date = receive proposed date. (decide response. send results. receive outcome)+. update schedule 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

45 Μετασχηματισμός SRM 2 IAC Liveness: personal assistant = (manage meetings. learn user habits) ω || (negotiate meeting date) ω learn user habits = learn user preference. update user preferences x || y xωxω x. y 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

46 Μετασχηματισμός M2T - JADE 15/4/ Ν. Σπανουδάκης

47 Χρησιμοποιώντας το GMF Με το SAG.ecore αρχείο μπορώ να ορίσω ένα μετασχηματισμό Μ2Μ σε γραφική αναπαράσταση χρησιμοποιώντας το Graphical Modeling Framework (GMF) του Eclipse 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 47

48 Σύνοψη - Συμπεράσματα Σήμερα είδαμε τα  MDE: Model-Driven Engineering  MDA: Model-Driven Architecture, CIM, PIM, PSM  M2M, M2T, T2M, T2T transformations  EMF, Ecore  DSL: Domain Specific Language  AOSE: Agent Oriented Software Engineering Που βοηθούν στην σταδιακή εκλέπτυνση του μοντέλου του συστήματος χρησιμοποιώντας σε κάθε (υπο)φάση το πιο κατάλληλο μοντέλο 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 48

49 Είδαμε τις τεχνολογίες Object Management Group  IBM method: Getting form Use Cases to code  Eclipse Modeling Tools IDE  ASEME, a DSL for AOSE  Visual Paradigm tool  15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 49

50 Ευχαριστώ για την προσοχή σας Είμαι διαθέσιμος για περισσότερες πληροφορίες και ερωτήσεις Δρ Νικόλαος Σπανουδάκης ΕΕΔΙΠ ΙΙ Εργαστήριο Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Γενικό Τμήμα Πολυτεχνείο Κρήτης Δ.νση: Πολυτεχνειούπολη, Κουνουπιδιανά, 73100, Χανιά Τηλ.: Φαξ: Ηλ. ταχ/μείο: Ιστόσελίδα: 15/4/2015 Ν. Σπανουδάκης 50


Κατέβασμα ppt "Μηχανική Οδηγούμενη από Μοντέλα και Γλώσσες Ειδικού Σκοπού Δρ Νικόλαος Σπανουδάκης ΕΕΔΙΠ ΙΙ Γενικό Τμήμα Πολυτεχνείου Κρήτης Χανιά,"

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google