MDE & DSLs

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Iván Ruiz RubeDepartamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos

Universidad de Cádiz

Model-Driven Engineering

& Domain Specific

Languages

Desarrollo de software orientado a servicios y procesos de aprendizajeItinerario de Doctorado en Modelado, Simulación y Pruebas de Procesos y Tratamiento de Señales y

Datos

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ContenidosIntroducciónLa visión de la OMGLenguajes específicos de dominio¿Cómo desarrollar un DSL?HerramientasConclusiones

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INTRODUCCIÓNMDE y DSLs

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Evolución del desarrollo software1. Programación en Ensamblador

x86

2. Programación EstructuradaPascal, C

3. Orientación a ObjetosC++, Java

4. Componentes softwareJ2EE, .NET

5. Orientación a AspectosAspectJ, Spring Framework AOP

6. Arquitecturas orientadas a ServiciosWSDL, SOAP, REST

7. .…

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ModelosHasta ahora, la programación

siempre es el centro de atenciónAl igual que en otras ingenierías..

¡tenemos que aumentar el nivel de abstracción!

Los modelos nos ayudan a construir sistemas más complejos.

Modelo: descripción o especificación (de parte) de un sistema software desde un determinado punto de vista

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Ejemplo de Modelo

Diagrama de componentes. Arquitectura de diseño (3 capas) de un sistema web

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Características y utilidades

Características:◦Abstracto: ocultación de elementos◦Comprensible: lenguaje entendible◦Preciso: correcto sintáctica y

semánticamente◦Barato: sencillo de construir

Utilidades:◦Especificar las características del sistema a

desarrollar◦Comprenderlo con exactitud◦Detectar errores con antelación ◦Guiar la programación

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ProblemasSólo suelen usarse como

documentaciónEn muchas ocasiones su calidad se

mide “al peso”Falta de sincronía: entre modelos y

entre modelos-códigoNo podemos optimizar o validar

modelos automáticamente¿Cuál es el retorno de la inversión que

conseguimos al desarrollar modelos?

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Model-Driven EngineeringMDE es un “nuevo” enfoque en

Ingeniería del SoftwareUtilización de modelos como artefactos

softwarePodremos tener editores,

optimizadores, validadores y compiladores (transformadores) de modelos

Objetivo perpetuo en IS: facilitar trabajo y reducir tiempos de desarrollo y número de errores

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UsosModel-Driven Web Engineering

(MDWE)◦Generación automática de modelos de

ingeniería (requisitos, análisis, etc.)Software Process Engineering (SPE)

◦Soporte a la gestión de procesos (metodologías) organizacionales

Model-Driven Testing (MDT) ◦Construcción de casos de prueba

Model-Driven Development (MDD)◦Generación automática de código fuente

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LA VISIÓN DE LA OMG (MDA)

MDE y DSLs

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Model-Driven ArchitectureMDA es la

propuesta de la OMG para dar soporte al enfoque basado en modelos

MDA ofrece un conjunto de estándares y un enfoque de modelado basado en niveles

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EstándaresUML: Unified Modeling LanguageOCL: Object Constraint LanguageQVT: Query/View/TransformationXMI: XML Metadata Interchange…MOF, SPEM, CWM, ODM, …

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Enfoque de modeladoMDA promueve separar la

especificación de la funcionalidad de un sistema, de los detalles de implementación en cualquier plataforma tecnológica

Proceso paso a paso de refinamiento de modelos

Cercano a la concepción del ciclo de vida clásico del desarrollo de software

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Niveles en MDACIM: Computational Independent

Model◦Ej: Modelos de procesos de negocio

(ej: BMPN)PIM: Platform Independent Model

◦Ej: Modelo de casos de uso◦Ej: Modelo entidad/relación

PSM: Platform Specific Model◦Ej: Diagrama de clases de diseño

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Proceso de desarrollo MDA

CIM PIM PSM Code

Transformation Rules



Manual Refineme

nt

Manual Refineme

nt

Manual Refineme

nt

Initial Definitio

n

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Relación entre siglas “model-driven”

Jordi Cabot. http://modeling-languages.com/

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LENGUAJES ESPECÍFICOS DE DOMINIO

MDE y DSLs

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Domain Specific Languages (DSL)Lenguaje de programación

orientado a un problema específico.

Son opuestos a los lenguajes de propósito general.

Diseñado para ser utilizado para un conjunto específico de tareas.

Herramienta específica para un trabajo concreto.

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Herramienta de Propósito General

Peter Friese, itemis

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Herramienta de Propósito Específico

Peter Friese, itemis

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Domain Specific Languages (DSL)La semántica del lenguaje está

muy cercana al dominio de problema para el cual se diseña.

Los DSL ofrecen un alto nivel de abstracción al usuario. Por tanto, están dirigidos a “expertos en el dominio”.

Ofrecen un vocabulario controlado para su ámbito.

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Clasificación de DSLRepresentación

◦Visuales◦Textuales

Implementación◦Internos◦Externos

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Ejemplos DSL

Apache MavenAutomatización de la gestión y construcción

de proyectos Java

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Ejemplos DSL (II)

JBOSS DROOLS Reglas de negocio definidas en alto nivel,

dentro de un motor de procesos

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Ejemplos DSL (III)

TREW@ Modelado de procedimientos administrativos telemáticos

en el marco de la administración pública en Andalucía

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Ejemplos DSL (IV)

Structured Query Language (SQL)Manipulación de bases de datos

relacionales

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Ejemplos DSL (V)HTML

◦Utilizado para escribir páginas webCSS

◦Usado para describir hojas de estilos en la web

Flex, Bison o ANTLR:◦Para generar compiladores

AWK, plantillas Wikipedia, shell scripts, etc.

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¿CÓMO DESARROLLAR UN DSL?

MDE y DSLs

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Fases en el desarrollo de un DSL externo (enfoque MDE)

Construcción de un IDE

Generación de transformaciones

Desarrollo del formato de representación

Diseño del metamodelo

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Diseño del metamodeloEl objetivo es definir los conceptos

y relaciones del dominio del problema que queremos abordar, mediante un diagrama de clases.

Se definen de forma abstracta, independientemente del formato de representación deseado.

Los metamodelos definirán la sintaxis abstracta de nuestro lenguaje.

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Metamodelo

Liberal Fernández, P.; López Urbina, M.; Sales Montes, N.; Tocino García, J.T.

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Desarrollo del formato de representaciónMecanismo para representar los

elementos del metamodelo.El formato más adecuado depende del

tipo de problema que queremos modelar y de los potenciales usuarios del lenguaje.

Tipo de sintaxis:◦Visual: basada en el mapping entre

elementos gráficos y elementos de nuestro metamodelo. usualmente son más fáciles de interpretar por el usuario

◦Textual: basada en una gramática (EBNF). Son más expresivos que los visuales.

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Formato de representación


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Generación de transformacionesLas transformaciones permiten

‘evolucionar’ modelos.Modelo a modelo (M2M)

◦Mismo modelo: Ej: Refactorización o aplicación de un patrón de

diseño.

◦Modelo distinto Ej: Refinamiento de un diagrama de clases de

análisis a un diagrama de clases para un framework J2EE.

Modelo a texto (M2T)◦Ej: Transformación de un diagrama de clases

de diseño MVC a un conjunto de clases JAVA.

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Transformaciones M2T


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Construcción de un IDEPara un DSL visual necesitamos un

entorno de diseño que ofrezca, entre otros:◦Paleta de componentes visuales◦Área de trazado◦Validación automática de modelos

Para un DSL textual, sería de gran ayuda disponer de un entorno que ofrezca:◦Coloreado de sintaxis◦Formato de código◦Validación instantánea◦Auto-completado, …

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IDE Procesamiento de Imágenes


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Uso del DSL


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HERRAMIENTASMDE y DSLs

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Herramientas basadas en MDEEs evidente que necesitamos

herramientas que ofrezcan soporte a los principios del enfoque MDE.

Las herramientas MDE permiten diseñar y validar modelos escritos en lenguajes estándar, como UML y luego transformarlos en otros modelos.

Algunos ejemplos:◦Enterprise Architect ◦Acceleo◦StarUML◦…

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Herramientas de desarrollo DSLPara dar soporte a las fases del

desarrollo de un DSL, necesitamos herramientas que nos asistan en dicho proceso.

Algunos ejemplos:◦Eclipse (Modeling Project)◦MS Visual Studio (DSL Tools)◦MetaEdit+◦…

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Eclipse Modeling ProjectMDT: Model Development ToolsEMF: Eclipse Modeling FrameworkGMP: Graphical Modeling ProjectTMF: Textual Modeling FrameworkM2M: Model-to-Model TransformationM2T: Model To Text Transformation

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CONCLUSIONESMDE y DSLs

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ConclusionesEl enfoque MDE promueve el

desarrollo y transformación de modelos para dar soporte a diversas actividades en IS.

Existe gran interés en el mundo académico e investigador. Sin embargo, aún no se ha consolidado completamente en la industria.

Podemos construir con poco esfuerzo DSLs visuales o textuales.

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