Generative Softwareentwicklung in der Praxis
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Generative Softwareentwicklung in der Praxis
Olaf Kaus, „Java User Group“, Hannover 6.Oktober 2003
Überblick
• Generator Werkzeug („GVizard“)
•
•
•
•
Problemstellung
Ergebnis „Kibs-Live“
Lösungsweg
„GVizard“-Live
• Model Driven Architecture (MDA)
• Konzepte
• MDA-Werkzeuge
• Funktionsweise von „AndroMDA“
• MDA-Live (Beispiel-Anwendung)
Olaf Kaus, OOT, 6.Oktober 2003
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Problemstellung
• „KIBS“-Anwendung
• Web-Anwendung
• JSP/Servlet
• Struts, Tomcat, TopLink, MS-Access/Oracle
• Verwaltung von Bauteilen in Kernkraftwerken
• Problem
• Dialoge für n-„Einbauteile“
• Dialoge haben gleiches Verhalten und ähnliche Datenstrukturen.
• Anlegen, Suchen, Bearbeiten, Hilfeseite, Druckseite, Excel-Export)
Olaf Kaus, OOT, 6.Oktober 2003
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Ergebnis
Ein Blick auf KIBS!
Olaf Kaus, OOT, 6.Oktober 2003
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Lösungsweg: Analyse
• Erstellen von verschiedenen Datei-Typen
• Java, JSP, HTML, XML
• Einsatz von Datei-Schablonen
(Templates)
• Platzhalter in Datei
Hallo Herr ${empfänger}…
• Templates müssen Logik enthalten
Hallo {if empfänger.geschlecht==mänlich:}Herr{?}Frau…
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Lösungsweg: Template-Engine
• „Jakarta“ OpenSource Template-Engine „Velocity“
• Javabasiertes Framework für die Erzeugung jegliche Art von
Textdateien
• Einsatz in verschiedenen anderen OpenSource-Projekten
• Web-Architekturen
• UML-Werzeuge
• Datenbank-Mapping
• Einfache Handhabung
1. Erstellen des Templates
2. Anreichern mit dynamischen Daten
3. Generieren der Ausgabedatei
Olaf Kaus, OOT, 6.Oktober 2003
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Velocity Template-Syntax
Platzhalter
${variablenname}
Schleifen
#foreach( $row in $variablenname)
${row}
#end
Bedingungen
#if( $variablenname==true)
mach was
#end
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Velocity Beispiel
<HTML>
<BODY>
Hello $user!
<table>
#foreach( $skill in $customer.skills() )
#if ( $skill.hasJava() )
<tr>
<td>
$skill.getLevel()
</td>
</tr>
#end
#end
</table>
</BODY>
</HTML>
Olaf Kaus, OOT, 6.Oktober 2003
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Velocity-Context
// Initialisiern
Velocity.init();
// Context aufbauen und füllen
VelocityContext context = new VelocityContext();
context.put( “user", new String(“Olaf Kaus") );
context.put( “customer", new Customer() );
// Template einlesen
Template template = null;
template = Velocity.getTemplate(“skilltemplate.vm");
// Template und Context zusammenführen
StringWriter sw = new StringWriter();
template.merge( context, sw );
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Problem: Verbindung von eigenen und generierten Texten
• Erzeugte Datei kann nur als Ausgangsdokument verwendet
werden.
• Bei jedem neuen Generieren wird das Textdokument vollständig
ersetzt.
• Lösungen:
• Include-Mechanismen
• OO-Techniken / Design-Patterns
• Geschützte Bereiche („Protected Regions“)
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Lösung: Include-Mechanismen
• JSP
•
…
<jsp:include page="../includes/genfooter.jsp" />
…
XML
<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<!DOCTYPE generic SYSTEM ".\generic-generator.dtd" [
<!ENTITY EditBOAction SYSTEM "GenBOAction.xml">
]>
<generic version="0.2">
&EditBOAction;
</generic>
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Lösung: OO-Techniken / Design-Patterns
Quelle: ProgrammGeneration von M. Völter
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Lösung: Protected Regions
private Customer customer = new Customer();
public boolean isValid(){
// PROTECTED REGION ID(12..3ValidateData) START
// Implementierung der geschützten isValid-Methode
// PROTECTED REGION END
}
// PROTECTED REGION ID(12..3EigeneMethoden) START
// --> Raum für eigene Methoden <-public void setWert(String wert){
}
// PROTECTED REGION END
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Eingabe der dynamischen Daten
• Entwicklung eines GUI
• Deklarative Beschreibung der Oberfläche
• Eingabemöglichkeiten
•
•
•
•
Textfelder
Auswahllisten (ComboBox)
Selektionen (CheckBox)
Tabelleneingabe
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Beispiel-Deklaration
<textfield name="mytext" label="Textfeld:" value="Vorbelegter Text"/>
<filebox name="myfile" label="Dateiname:" basepath="c:\" value=""/>
<checkbox name="mycheckbox" label="CheckBox" value="false"/>
<combobox name="mycomboTest" label="ComboBox:">
<entry value="Eintrag 1"/>
<entry value="Eintrag 2" selection="true"/>
</combobox>
<!-- Tabellen-Definition -->
<table name="mytable" label="Table-Test" visiblerows="5">
<column label="Dateiname" typ="FileBox" value="C:\"/>
<column label="Name" typ="TextField" value="Eintrag"/>
<column label="Datentypen" typ="ComboBox">
<entry value="Zeile 1"/>
<entry value="Zeile 2"/>
</column>
<column label="Selektiert" typ="CheckBox" value="true"/>
</table>
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„GVizard“
Das alles zusammen ergibt:
GVizard!
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MDA (Model Driven Architecture)
• MDA ist ein relativ neuer Standard der „Object Management Group“
(OMG)
• OMG Gründung in 1989
• Offenes Konsortium aus ca. 800 Firmen
• OMG erstellt herstellerneutrale Spezifikationen zur Verbesserung
der Interoperabilität und Protabilität von Softwaresystemen.
Bekannte Ergebnisse sind:
• CORBA, IDL
• UML, XMI, MOF
• MDA, das neue „Flagschiff“
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Ziele von MDA
• Entwicklungsgeschwindigkeit erhöhen: Automation durch Formalisierung
(Vergleich zu Produktionsstrassen im Automobilbau)
• Softwarequalität
• Wiederverwendbarkeit
• Wartbarkeit durch Trennung von Verantwortlichkeiten
(Separation of Concerns)
• Handhabbarkeit von Technologiewandel
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Ansatz von MDA
PIM
Platform Independent
Model via UML-Profil
Fachliche Spezifikation
.NET-Model
J2EE-Model
XML-Model
.NET-Code
J2EE-Code
XML-Code
PSM
Platform Specific
Models via UML-Profil
Implementierung
Regelbasierte Transformationen (Templates) sind i.d.R. Toolgestützt
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PIM – PSM - Code
public
public
public
public
interface Account extends EJBObject{..
interface AccountHome extends EJBHome{..
abstract class AccountBean implements EntityBean{..
class AccountKey implements java.io.Serializable{..
Quelle: b+m Informatik AG
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MDA Begriffe (1)
• Modell
• Repräsentation von Struktur, Funktion oder Verhalten eines Systems
• MDA-Modelle sind formal
• Modelliert mittels UML
• Plattform
•
•
•
•
Abstraktionsgrad ist nicht festgelegt
Linux, Windows, .NET, J2EE, Swing, JSP, EJB, XML, …
Anwendungsarchitektur
Plattformen können aufeinander aufbauen
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MDA Begriffe (2)
• PIM, PSM
• PIM = Abstrahiert von technologischen Details.
•
•
•
Konzepte (Klassen, Abläufe, etc.) der Anwendungsdomäne werden
beschrieben
PSM = Modell (im MDA-Sinne), das die Konzepte (z.B. Schnittstellen) einer
Plattform verwendet, um ein System zu beschreiben.
Programmiersprache, Betriebssystem, Middleware, Applikationsserver,
Datenbank, usw.
Konzepte sind stabiler als Technologien
Formale Modelle besitzen Potential für automatisiere Transformation
• UML-Profile
• UML ist der Rahmen einer Sprachfamilie
• Erweiterungsmechanismen:
• Stereotypen
• Tagged Values
• Modellierungsregeln (Constrains)
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MDA Entwicklungsprozess
Template
4: Code
erzeugen
1: Templates
entwerfen
Architekt
Generator
XM I
Code
6: Übersetzen
und verpacken
2: Modellieren
Fachdesigner
Build-Skript
Komponenten, DB-Skripten, etc.
UML
3: Modell
attributieren
5: Businesslogik einfügen
7: Deployen
und testen
Entwickler
Quelle: AndroMDA, M. Bohlen
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MDA Werkzeuge
• Kommerzielle
• ArcStyler (Interactive Objects)
• OptimalJ (Compuware)
• …
(Middelgen Studie)
• OpenSource
• AndroMDA
• b+m Generator
• …
• Unterschiede
• Eingabeformat (XMI), ohne/mit PSM, Template-Sprache (JPyton, Velocity)
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AndroMDA
• Codegenerierungsframwork nach MDA
• Einsatz von diversen OpenSource-Frameworks
• MDR (XMI-Modelle einlesen mit NetBeans Metadata Repository)
• Velocity als Template-Engine
• Ant als Build/Deploy-Tool
• Steckbare Cartridges unterstützen konkrete Technologien
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•
•
•
•
Java = allgemein benötigte Objekte
EJB
Hibernate = O/R-Mapping
Struts = MVC Web-Framework
weitere in Arbeit
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AndroMDA Cartridges
• Cartridge-Meta-Informationen
• XML-Beschreibung
• Realisierte Aspekte
• Stereotypen
• Ausgabekanäle für generierten
•
Code
Namenskonventionen für
generierte Dateien
<cartridge name="struts">
<property name="work"value="struts" />
<stereotype
<stereotype
<stereotype
<stereotype
<outlet
<outlet
<outlet
<outlet
name="WebAction" />
name="WebAppConfig" />
name="WebForm" />
name="WebPage" />
name="forms" />
name="actions" />
name="pages" />
name="config" />
<template
stereotype="WebForm"
sheet="templates/StrutsForm.vsl"
outputPattern="{0}/{1}.java"
outlet="forms"
overWrite="true"
/>
<template …
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AndroMDA Entwicklungsablauf
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Zusammenfassung
• Es wird nichts generiert, was nicht vorher in Form einer
Referenzimplementierung verifiziert wurde.
(Qualität/Lesbarkeit, Performance)
•
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•
Ersatz von „Copy-And-Paste“-Programmierung
60% bis 80% des Sourcecodes kann generiert werden
Leistungsteigerung um ca. 30%
UML-Modell (Dokumentation) bleibt bis zum Schluss des Projektes
konsistent.
• ZIEL: „Executable UML“
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ENDE
Fragen
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LINKS
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GVizard ab 13.10.2003: www.oo-modeller.de
ProgrammGeneration: www.voelter.de
AndroMDA: www.andromda.org
b+m Generator: www.architectureware.de
MDA Werkzeuge: www.omg.org/mda/committed-products.html
Middlegen Study: www.middleware-company.com
Object Management Group: www.omg.org
Velocity: jakarta.apache.org/velocity
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