20.11.2007Modellierung von Aspekte 1 Seminar AOSD Modellierung von Aspekten Miao Tang Betreuer: Dipl.-Inform. Dirk Wischermann.

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1 20.11.2007Modellierung von Aspekte 1 Seminar AOSD Modellierung von Aspekten Miao Tang Betreuer: Dipl.-Inform. Dirk Wischermann

2 Modellierung von Aspekte2 20.11.2007 Agenda Einführung Erweiterung der UML  UML Erweiterung Mechanismus  Ein UML Profil für ASOD Modellierung von Aspekten  Überlappen, Sub-Aspekt Konzept, Aspekt Architektur, Concern Diagramm  Beispiel Digital Sound Recorder Zusammenfassung

3 Modellierung von Aspekte3 20.11.2007 1. Einführung Typischer Prozess der AOSD

4 Modellierung von Aspekte4 20.11.2007 Vorteile der Betrachtung der Aspekte in der Designphase Dokumentation und Lernen  frühere Erkennung und gesamte Vorstellung  intuitiver verstehen und dokumentieren Wiederverwendung von Aspekte  Wiederverwendung der Informationen von Aspekten enfacher  auch die automatische Codeerzeugung möglich Roundtrip-Entwicklung  schrittweise und iterative Entwicklung möglich

5 Modellierung von Aspekte5 20.11.2007 UML Wikipedia: Die UML( Unified Modeling Language) ist eine von der Object Management Group (OMG) entwickelte und standardisierte Sprache für die Modellierung von Software und anderen Systemen. 6 Strukturdiagramme und 7 Verhaltensdiagramme 4 Schichten Architektur: Meta-Metamodell, Metamodell, Modell und Benutzer Objekte Zur Beschreibung der Semantik von UML wird ein Metamodell benutzt.

6 Modellierung von Aspekte6 20.11.2007 2. Erweiterung der UML für AOSD UML Erweiterungsmechanismen Hilfsmittel zur Erweiterung der UML für spezielle Anwendungsgebiete  Stereotypes  Tagged Values  Constraints

7 Modellierung von Aspekte7 20.11.2007 Stereotypes abgeleitet von Elementen des UML Meta- Modells oder Standardelementen definieren neue Typen von Modellelementen Notation: «MyStereotype»

8 Modellierung von Aspekte8 20.11.2007 Tagged Values Kombination aus Tag und Value speichern Informationen über Modellelemente «stereotype» MyObject {feature = ”SuperFeature”}

9 Modellierung von Aspekte9 20.11.2007 Constraints  wolldefinierte Regeln  in informeller Sprache, Pseudo-Code, OCL…  drücken neue Semantik aus

10 Modellierung von Aspekte10 20.11.2007 Eine Methode für AOSD Aspekt → Classifier

11 Modellierung von Aspekte11 20.11.2007 Eine Methode für AOSD Beziehungen → Abstraction Dependency

12 Modellierung von Aspekte12 20.11.2007 Eine Methode für AOSD Woven Klassen → neue Stereotyp > des Modellelementes Class  Entsteht aus Aspekte und Klassen durch Aspekt- Weaver  Quelle-Klasse und –Aspekt werden spezifiziert Noch systematischer: UML Profil für AOSD

13 Modellierung von Aspekte13 20.11.2007 UML Profil “A UML Profile is a predefined set of Stereotypes, TaggedValues, Constraints, and notation icons that collectively specialize and tailor the UML for a specific domain or process (e.g., Unified Process profile). A profile does not extend UML by adding any new basic concepts. Instead, it provides conventions for applying and specializing standard UML to a particular environment or domain.” als Paket mit dem Schlüsselwort «profile» dargestellt, im allgemein auf Pakete angewendet.

14 Modellierung von Aspekte14 20.11.2007 UML Profil für AOSD soll die Fähigkeit haben, Aspekte, kernfunktionale Klassen und die Assoziationen dazwischen zu präsentieren soll die Struktur und das Verhalten von dieser Elementen beschreiben können

15 Modellierung von Aspekte15 20.11.2007 AOSD Profile Aspekte als Stereotyp von dem Classifier > definiert Klassifizierung:  asynchron: keine Wirkung auf Kernklasse  synchron: beeinflussen normaleweise das Verhalten der Kernklassen mit tagged value { synchronous } Operationen Preactivation und Postactivation müssen definiert werden

16 Modellierung von Aspekte16 20.11.2007 AOSD Profile Crosscutting-Konzept  Stereotyp > für Assoziation  modelliert cross-cutting Beziehung, wo der Aspektcode die kern Komponenten „cross cuts“  nur gültig zwischen Aspekte bzw. Aspekt und Klassen

17 Modellierung von Aspekte17 20.11.2007 AOSD Profil ─ Beispiel Bounded Buffer Der Puffer hat eine begrenzte Kapazität, kann mehrere Lesen-Operationen handeln, während alle Schreiben- Operationen in der Warteschlange stehen Bei einer Schreiben-Operation werden alle andere Operationen blockiert, bis die Schreiben-Operation fertig ist. Der Service Synchronisation kontrolliert den Zugang zu dem Puffer, z.B. eine Put- Methode ist nur erlaubt wenn der Puffer im Zstand EMPTY ist. Der Service Scheduling führt bestimmte Zugangsanforderung durch, z.B. nur ein Schreiber hat zu einem bestimmten Zeitpunkt den Zugang zu dem Puffer. Synchronisation und Scheduling sind die croscutting Anforderungen und können als Aspekte modelliert werden.

18 Modellierung von Aspekte18 20.11.2007 AOSD Profil ─ Beispiel Bounded Buffer

19 Modellierung von Aspekte19 20.11.2007 AOSD Profile Dynamische Beschreibung mit UML Verhaltenspacket

20 Modellierung von Aspekte20 20.11.2007 3. Modellierung von Aspekten Wie Aspekte selbe modularisiert werden können? Ein System hat zwei Concerns: Sicherheit der Key-Variablen: verschlüsselt und entschlüsselt einige Variabelenwerte an den empfindlichen Punkten Verhindern des Überlaufs der Variablenwerte: überprüft im voraus, ob die erforderlichen Datenmanipulationen innerhalb eines festgelegten Bereiches bleiben. →Überlappen Aspekte in feinere Granularitäten zerlegen und frei kombinieren.

21 Modellierung von Aspekte21 20.11.2007 Sub-Aspekt, Aspekt Architektur Concern: „matter of interest“,kann durch einen oder mehrere Aspekte behandelt werden. Sub-Aspekte  mehr als ein Aspekt ein Concern realisieren  normaleweise von mehr als einem Concern benutzt  können unter Umstände zusammen einen zusammengesetzten Aspekt bauen, der zu einem einzigen Concern passt Aspekt Architektur entsteht durch die Komposition und gemeinsame Benutzung von Sub-Aspekten

22 Modellierung von Aspekte22 20.11.2007 Concern Diagramm Eine Erweiterung des UML Komponentendiagramms stellt Aspekt Architektur wird graphisch dar besteht aus Aspekte, Dependencies und Kollektionen von Concerns

23 Modellierung von Aspekte23 20.11.2007 Beispiel Digital Sound Recorder ein kleines eingebettetes Gerät mit Funktionen Aufnahme, Wiedergebe und Löschen von Messages und als Alarmuhr Die Hardware setzt sich zusammen aus Mikrofon, Lautsprecher, Display, einfache Tastatur, Uhr und Batterie.

24 Modellierung von Aspekte24 20.11.2007 Beispiel Digital Sound Recorder

25 Modellierung von Aspekte25 20.11.2007 Beispiel Digital Sound Recorder

26 Modellierung von Aspekte26 20.11.2007 Überlappen : Die Subsysteme, die die Speicherung und das Aufruf der der Messages erledigen, verwenden die gleiche Klasse aber die unterschiedliche Operationen in der Klasse. In dem Subsystem Userinterface, nicht nur die gleiche Klasse, sondern auch die gleiche Operationen werden benutzt. In der beiden Zustandsdiagramme für AudioController Klasse gibt es den gleichen Zustand Idle. Beispiel Digital Sound Recorder

27 Modellierung von Aspekte27 20.11.2007 Remodularisierung bottom-up: Einige fundamentale Klassen können identifiziert werden, z.B. Userinterface und AudioController top-down: Offensichtlich gibt es drei Concerns: Recording, Playing, und Alarmclock Beispiel Digital Sound Recorder

28 Modellierung von Aspekte28 20.11.2007 Beispiel Digital Sound Recorder

29 Modellierung von Aspekte29 20.11.2007 Beispiel Digital Sound Recorder

30 Modellierung von Aspekte30 20.11.2007

31 Modellierung von Aspekte31 20.11.2007 Beispiel Digital Sound Recorder

32 Modellierung von Aspekte32 20.11.2007 Beispiel Digital Sound Recorder Das Design des kompletten Systems wird erhalten, indem man alle Aspekte Concern-entsprechend komponiert.

33 Modellierung von Aspekte33 20.11.2007 Vorteile des Aspekt Architektur Modells Es ist einfach, Anforderungen im Design zu verfolgen gemeinsame Sub-Aspekte von verschiedenen Cross- cutting Concerns explizit dargestellt →bei der Änderung die Auswirkung besser erkennbar „Mix-and-match“ von Eigenschaften, um unterschiedlichen Members der Softwarefamilie anzupassen, ist realisierbar Das Concern Diagramm kann benutzt werden, um Teams, die an unterschiedlichen Concerns arbeiten, zu koordinieren.

34 Modellierung von Aspekte34 20.11.2007 Zusammenfassung Quellen [1] Junichi Suzuki, Yoshikazu Yamamoto: Extending UML with Aspects: Aspect Support in the Design Phase [2] Omar Aldawud, Tzilla Elrad, Atef Bader: UML Profile for aspect-oriented software development [3] Mika Katara, Shmuel Katz : Architectural Views of Aspects [4] http://de.wikipedia.org/wiki/ [5] Das UML Meta-modell: http://www.iwr.uni- heidelberg.de/groups/comopt/teaching/uml/html/kapitel_4_800x600/sld001. htm [6] Profile und Erweiterungsmechanismen: www3.informatik.uni- erlangen.de/Lehre/UML-Seminar/SS2003/vortrag6.pdf

35 Modellierung von Aspekte35 20.11.2007 Danke!