Generación de Código a partir de Modelos de Objetos: Estado del Arte Patricio Letelier Departamento de Sistemas Informáticos y Computación Universidad

Generación de Código a partir de

Modelos de Objetos:Estado del Arte

Patricio Letelier

Departamento de Sistemas Informáticos y ComputaciónUniversidad Politécnica de Valencia

2 www.dsic.upv.es/~letelier/pub

Prólogo

El contenido de esta presentación está basado principalmente en el artículo de Rodney Bell titulado “Code Generation from Object Models”, incluido en ejemplar de Marzo de 1998 de la revista Embedded Systems Programming


Contenidos• Introducción

• ¿Qué es la MBCG?

• Clasificación de Enfoques MBCG

• Introducción y Futuro de la Tecnología MBCG

• Comentarios respecto del Paradigma de Programación Automática

• Conclusiones


Introducción

• Propósito: Elevar el nivel de abstracción del trabajo del desarrollador

• Beneficio: reducción del tiempo de puesta en mercado para productos software. (Desarrollo de sw competitivo)

Generación de Código a partir de modelos OO. Model-Based Code Generation (MBCG).


... Introducción

Desarrollo OO Actual

• Arquitecturas para sistemas OO [Lauesen 98]:– Simple Business Application

– Complex Business Application

– Technical System

• Talón de Aquiles de Métodos OO es la transición a código. La MBCG mantiene la utilidad de los modelos


¿Qué es MBCG?• Modelado (“Visual”) + Generación de Código

• Un conjunto de diagramas modelan la estructura, comunicación y comportamiento de los objetos del sistema

• Como complemento a los diagramas se utilizan especificaciones textuales

• Se utiliza una sintaxis bien definida y en algunos casos una semántica en el sentido de un lenguaje de alto nivel


MBCG respecto de CG Tradicional

Compilador

Sistema Executabl

e

CódigoFuente en HLL

LibreríasRun-TimeOpciones

de Código

Compilador

CódigoFuente

Modelosde

Objetos LibreríasOpciones de

Arquitectura

CG Tradicional MBCG


Requisitos para MBCG

• Modelos apropiados para representar el problema

• Constructores de modelado necesarios para lograr MBCG

• Madurez de los traductores* para generar código de calidad

• Metodología y herramientas para aplicación efectiva de la MBCG


Enfoques Actuales para MBCG

• En el resumen de una sesión de debate del OOPSLA’96: “Traslation: Myth or Reality”. Dos “escuelas de pensamiento”: – La “traslational” liderada por Shlaer y

Mellor “Un modelo de la aplicación y uno de arquitec-tura que se componen para generar el código”

– La “otra” liderada por Booch, Rumbaugh, Jacobson y Martin. “Diferentes niveles de abstracción hasta generar el código”


Aspectos Comunes en los enfoques actuales para MBCG• Asociados con al menos un método

de análisis y diseño

• Soportados por herramientas comerciales

• La entrada básica para la obtención de código es el modelo de estructura de los objetos

• Incluyen al menos generación en C++


... Aspectos Comunes en los enfoques actuales para MBCG• Ofrecen mecanismos para mantener

los modelos y el código sincronizados. Round-Trip Development

• Ofrecen máquinas de transición de estados para representar el comportamiento

• Han sido utilizados principalmente en desarrollo de sistemas de tiempo real y sistemas empotrados


Diferencias entre los enfoques actuales para MBCG

• El método OO asociado

• Facilidades para verificación del comporta-miento antes de la generación de código

• Lenguajes soportados además de C++

• El alcance del código generado

• El modo de sincronizar y reconciliar los modelos con el código


... Diferencias entre los enfoques actuales para MBCG• Las posibilidades de adaptación de la

tecnología de traducción. Lenguaje de Scripts

• El control del código generado y de la arquitectura del sistema

• La integración de código no generado


Clasificación de Enfoques MBCG

Estructural

De Comportamien

to

De Traducció

n

Modelos Código

Evolución de las Herramientas

• Cada tipo de enfoque incluye las caracte-rísticas del tipo previo


... Clasificación de Enfoques MBCG• MBCG Estructural: Genera plantillas de código

desde el modelo de estructura de objetos

• MBCG de Comportamiento. Genera código completo usando máquinas de transición de estados y especificaciones de acciones en un HLL

• MBCG de Traducción: Usa un modelo de arqui-tectura independiente de la aplicación para dar un control total sobre la traducción a código


Enfoque Estructural• Apropiado para metodologías en las

cuales los modelos son elaborados mediante transisión gradual entre análisis, diseño y código. OMT, OOSE y OOAD

• No existe generación de código para el comportamiento de los objetos. Aunque se utilicen máquinas de estado no se les asocia una semántica ejecutable

• Algunos productos: Rational Rose, System Architect


... Enfoque Estructural• Se ofrecen mecanismos para integrar código

escrito manualmente junto con la estructura generada

• Algunas herramientas protegen el código escrito manualmente para evitar reescribirlo en sucesivas generaciones

• Se suele ofrecer mecanismos de ingeniería inversa para establecer modelos (la parte estructural)


Enfoque de Comportamiento• El beneficio adicional obtenido es la posibili-dad de

animar y validar el comportamiento del sistema (a partir de los modelos) pero antes de generar el código

• Máquinas de estados extendidas para incluir: paralelismo, comunicación y/o jerarquía

• Métodos usados para este enfoque: Specification and Description Language (SDL), Statecharts de Harel y ROOM


... Enfoque de Comportamiento• La programación se reduce pero

algunos aspecto aún deben incorporarse manual-mente

• Los traductores ofrecen poco control sobre la generación de código

• Algunos productos: Rhapsody, ObjectTime, Tau/Developer


Enfoque de Traducción• Se desarrollan modelos de arquitectura: un

conjunto de patrones de código llamados “archetypes” que establecen reglas de traducción

• Típicos aspectos incluidos en un archetype establecen: concurrencia (threads, multitarea, sin concurrencia), manejo de eventos (colas, comunicación entre procesos, flujos I/O) y datos (estructuras, mecanismos, persisten-cia)


... Enfoque de Traducción• El modelo de arquitectura es independiente

del modelo de la aplicación. Esto favorece la reutilización de ambos modelos

• La construcción de un modelo de arquitectura es en sí un proyecto. Se utiliza un lenguaje de scripts, accediendo al repositorio. Pueden ofrecerse librerías y macanismos de composi-ción y especialización de arquitecturas


... Enfoque de Traducción• Suelen proveerse arquitecturas genéricas que

pueden modificarse. Incluso podrían ser desarrolladas por otras empresas

• Al igual que en el enfoque de comportamien-to, la generación es sólo en un sentido

• Algunos productos: BridgePoint, Intelligent CCG, OBLOG


MBCG en BridgePoint


Resumen de Enfoques para MBCG

Archetype

Comunicación y Comportamient

o de Objetos

Estructura de Objetos

Modelo de Arquitectura

Modelo de Aplicación

Traductor

Entorno de Programación

Librerías

Código Fuente Basado

en Modelo

Sistema Ejecutable

Otro Código

Estructural

De Comportamiento

De Traducción


Una Comparación SimplificadaEstructural De Comportamiento De Traducción

Modelos Usados objetos objetos, estados,acciones

objetos, estados,acciones, arquitectura

Metodologías que seAjustan al Enfoque

OMT, OOAD, OOSE Harel, SDL, ROOM Shlaer-Mellor

LenguajesGenerados

C++, Ada, ... C++, C, ... Cualquiera (segúnarquitecturadisponibles)

Alcance del CódigoGenerado

Plantillas de Clase Completo (paraanimar)

Total (aplicación final)

Control sobre elCódigo y laArquitectura

Plantilla de Clase Código Manual,Librerías, Opciones deGeneración

Completo

Herramientas Desarrollo Round-Trip,Código Protegido

Animación yDepuración de Modelos

Edición deArquitecturas

Esfuerzo deincorporación delEnfoque en un CASE

Pequeño Importante para laSemántica de Ejecución

Elevado en lo querespecta a la Definiciónde la Arquitectura

Beneficios Sincronización entre elCódigo y los Modelos

Validación Tempranade los Modelos

Reuso de Arquitecturas

RUP, Métrica

Java, C#, … Java, C#, …


Introducción de tecnología MBCG• Tecnología de élite en IS. Constituye la extensión

del concepto tradicional de CASE

• Incluye las dificultades ya detectadas en la tecnología CASE sin MBCG

• Mientras más ambicioso es el enfoque MBCG deseado, más obstáculos tiene su introduc-ción

• “Utilizar el enfoque MBCG que se ajuste a su realidad actual y posteriormente tender hacia un enfoque más exigente”


Iniciativas Actuales• Model Driven Architecture (MDA)

impulsada por la OMG

• Generación de código a partir de modelos UML en herramientas CASE

• Action Semantics, añadido a UML 1.4 para especificar ejecución de modelos UML


Futuro de la tecnología MBCG• Madurez de la tecnología. Tal como ocurrió con

los compiladores y lenguajes de alto nivel

• Integración con HLLs. Generación de código ejecutable directamente

• Simulación de modelos para su depuración

• Herramientas especiales para construir modelos de arquitecturas. Mercado de arquitecturas predefinidas


Comentarios respecto del Paradig-ma de Programación Automática

Especificación TranformaciónInteractiva

TransformaciónAutomática

Optimización

Validación deEspecificación

Mantenimiento

Especificaciónde alto nivel (prototipo)

DesarrolloFormalDesiciones

Especificaciónde bajo nivel

CódigoFuente

EspecificaciónInformal


Conclusiones• La tecnología de MBCG continúa la tendencia

natural en las herramientas de desarrollo de sw. La MBCG es un paso inevitable

• Diferentes grados de MBCG, apropiados para distintas situaciones de un equipo de desarrollo de sw

• ¿En qué tipos de aplicaciones se está utilizando?. Sistemas de tiempo real y sistemas empotrados


... Conclusiones• ¿Es razonable la generación del 100% de

código? . En algunos casos la generación consistirá simplemente en la traducción de un lenguaje algorítmico a otro. [Debate OOPSLA’96]

• Fortalezas del Modelado Conceptual Formal (Usando notaciones “visuales”). – Mejor soporte para análisis estático (model

checking) y dinámico (animación)

– Patrones de traducción más “rigurosos”


Referencias

• Rodney Bell. “Code Generation from Object Models”. Embedded Systems Programming, Marzo 1998

• Robert Balzer. “Software Technology in the 1990’s: Using a New Paradigm”. IEEE Computer, Noviembre 1983

• Søren Lauesen. “Real-Life Object-Oriented Systems”, IEEE Software, Marzo/Abril 1998


Links

• International Council in SE (INCOSE) Tools Database Working Group. http://www.incose.org/tools/

• Case Tools Index. http://www.qucis.queensu.ca/Software-Engineering/

tools.html

Documents

Generación de Código a partir de Modelos de Objetos: Estado del Arte Patricio Letelier Departamento de Sistemas Informáticos y Computación Universidad