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Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 1 Seminar "Component and Aspect Engineering" Thema dieses Vortrages: Composition.

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1 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 1 Seminar "Component and Aspect Engineering" Thema dieses Vortrages: Composition Filters und ComposeJ Bastian Demuth

2 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 2 Inhaltsübersicht 1. Ansatz, Motivation 2. Das CF Modell im Überblick 3. Filterprozess im Detail 4. Einige Filtertypen 5. Syntax der Filterdefinition 6. Beispiele 7. Superimposition 8. Beispiel zur Superimposition 9. Fragen zur Implementation 10. Stand der Umsetzung 11. Bewertung

3 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 3 Ansatz bei der Entwicklung von Composition Filters Implementation bestimmter Aspekte in Objekt-Orientierten (OO) Sprachen erfordert oft großen Aufwand Mechanismen des OOP (Vererbung, Aggregation…) wichtig, aber nicht ausreichend Bsp: Zählen von Methodenaufrufen Gesucht: Erweiterung für OOP Sprachen Kontrolle der Kommunikation zwischen Objekten Nachrichtenaustausch als zentrales Paradigma bei OOP Potentiell äußerst mächtiger Ansatzpunkt

4 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 4 Kontrolle in welcher Form? Ein- und ausgehende Nachrichten werden gefiltert Filter sollen einfach beschreibbar dennoch flexibel kombinierbar (orthogonal aber geordnet) transparent (unsichtbar für darunter liegende Objekte) unabhängig von verwendeter OO-Sprache wiederverwendbar sein Composition Filters seit ca von M. Aksit et al. an der Twente Universität entwickelt syntaktisch aus der Sprache Sina hervorgegangen

5 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 5 Das Composition Filter Modell im Überblick

6 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 6 Der Prozess des Filterns im Detail Semantik von accept/reject hängt vom Filtertyp ab!

7 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 7 Einige Filtertypen Der Error-Filter lässt die Nachricht bei accept durch, bei reject verwirft er sie und erzeugt eine Exception gut zum Abfangen von Nachrichten geeignet Der Dispatch-Filter bei accept wird die Nachricht schließlich an ein Objekt übermittelt jedes input-Filterset sollte am Ende einen Dispatch-Filter haben erreicht eine Nachricht das Ende eines Filtersets: Exception wird ausgelöst beschreibt multiple und konditionale Vererbung! Der Send-Filter output Filter, entspricht dem Dispatch-Filter

8 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 8 Einige Filtertypen (2) Der Meta-Filter dient u.a. zur Verwaltung von Metainformationen über den Nachrichtenverkehr (z.B. Logging, Zählen von Methodenaufrufen) bei accept wird Nachricht als Parameter an eine spezifizierte Methode übergeben, bei reject einfach weitergeleitet Meta-Methode kann Nachricht registrieren, ändern und reaktivieren Der Wait-Filter bei reject (aufgrund nicht erfüllter Bedingung) werden Nachrichten zurückgehalten (in Queue placiert) werden weitergegeben, sobald die Bedingung den Wahrheitswert True annimmt (wird regelmäßig überprüft)

9 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 9 Die Syntax der Filterdefinition Eine Filterspezifikation sieht so aus: Dabei hat jedes Filter-Element die Form matching partsubstitution part (anstatt => gibt es auch ~> als komplementären Operator) : = {,,… } => [. ]. Teile der Filterelement-Deklaration können weggelassen werden. (siehe später) substitution: Ziel der Nachricht veränderbar Kritik am substitution part: mehrdeutig

10 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 10 Beispiel (1) Filterset zum Zählen von Methodenaufrufen Auffällig: Minimalität (Methode count + Mapping) Verwendete, noch nicht besprochene Features: -Bedingungen und => optional -Wildcards (*) -inner Schlüsselwort bezeichnet inneres Objekt der CF-Objektinstanz -Methode, die die Nachricht als Parameter erhält ist für deren Reaktivierung zuständig => Nachricht geht zum nächsten Filter -Dispatch-Filter leitet Nachrichten automatisch an passende Instanzen (Signatur ausschlaggebend!) bookkeeping : Meta = {[*] inner.count}; execute : Dispatch = {[*] inner.*, [*] internalObj.*};

11 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 11 Beispiel (2) Synchronisation mittels Wait-Filter Verwendete Features: -Bedingungen - Wichtig: Bedingungs-Methoden dürfen keine Seiteneffekte haben! -matching part ist optional, aus substiution part abgeleitet -True Schlüsselwort: Nachrichten matchen unabhängig von Bedingungen Queue : Wait = { True => unlock, Unlocked => * };

12 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 12 class Employee interface conditions taskLeft(); // true when there is at least one task to do. internals pers : Person; externals methods getTask() returns String putTask(String) returns Nil doTask() returns String inputfilters preCond : Error = {taskLeft~>putTask,!taskLeft~>{getTask,doTask}}; ~>{getTask, putTask} }; inherit : Dispatch = { inner.*, pers.* }; outputfilters end; // class Employee interface Beispiel (3): vollständiges Interface Alle Teile der Interfacedefinition sind optional dynamisches Interface!

13 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 13 Der Superimposition Mechanismus Dient der Wiederverwendung definierter Filtersets => class crosscutting concerns

14 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 14 Beispiel zur Superimposition concern Synchronization begin filterinterface synchronize begin conditions Unlocked methods lock() returns Nil inputfilters Queue : Wait = { True => unlock, Unlocked => * }; end filterinterface synchronize; superimposition begin selectors synchronizables = { *= Resource1, *= Resource2 }; filterinterfaces synchronizables <- self::synchronize; end superimposition; end concern Synchronization; Hier wird eine etwas neuere Syntax verwandt, um concerns zu beschreiben. ConcernJ soll später eine ähnliche Syntax unterstützen. Schlüsselwort self

15 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 15 Fragestellungen zur Implementation Wann passiert das weaving? wäre möglich, dynamisch Filter zur Laufzeit einzufügen dynamisches Hinzufügen von Filtern kann Verständlichkeit und Korrektheit gefährden geschieht teilweise auch aus Effizienzgründen nicht Filter als Objekte in OO Sprachen sinnvoll und logisch durch Vererbung: neue Filtertypen für bisher ungelöste Aspekte · müssen bestimmten Anforderungen genügen (Orthogonalität!) sollten selbst keine Filter haben · schlecht überschaubar, unendliche Rekursion vermeiden

16 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 16 Stand der Umsetzung Seit 1995: Umsetzungen für C++ und Smalltalk enthalten die meisten der genannten Filtertypen, ohne Superimposition Seit 1999 implementiert und weiterentwickelt: ComposeJ: Parser, der CF-Klassen in Java-Code umwandelt weicht etwas von Standard-CF Syntax ab unterstützt den Superimposition-Mechanismus bislang auch nicht bisher nur Dispatch- und Errorfilter als Inputfilter implementiert Identifikation von Methoden und internal/external Objekten funktioniert über entsprechende Namensgebung zur Kompilierzeit wird Filter-Code in bestehenden Sourcecode eingefügt In der Planungs-/Entwicklungsphase seit 2001: ConcernJ soll Superimposition unterstützen wird wahrscheinlich auf ComposeJ basieren

17 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 17 Bewertung: Wofür eignen sich CF gut? Beispiele für Paradigmen und Aspekte, die im Zusammenhang mit CF speziell untersucht wurden: Vererbung/Delegation (Dispatch-Filter und server Schlüsselwort) Multiple views/dynamische Interfaces (Error-Filter) Sicherheit (Error-Filter) Echtzeit-Anwendungen (Real-time-Filter) Synchronisation/Locking (Wait und Error Filter) Logging (Meta-Filter)

18 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 18 Wofür eignen sich CF weniger? performance-bezogene Aspekte starke Kapselung der inneren Objekte Nachrichten müssen oft seriell alle Filter passieren Filter produzieren viel overhead: · Meta-Filter transformieren Nachrichten in Objekte und umgekehrt (reification und dereification) · in der Praxis werden für jeden Filter weitere Hilfsobjekte benötigt (z.B. ca. 14 bei C++/CF)

19 Universität Bonn, Seminar Softwaretechnologie WS 2003/2004, Bastian Demuth 19 Fragen, Diskussion...


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