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Dissertationen (eigene und begutachtete):

J. Schönböck:
"Testing and Debugging of Model Transformations";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): G. Kappel, J. De Lara; E188 Institut für Softwaretechnik und Interaktive Systeme, 2012; Rigorosum: 13.01.2012.



Kurzfassung deutsch:
Modellgetriebene Softwareentwicklung rückt Modelle ins Zentrum des Softwareentwicklungsprozesses. Dadurch nehmen Modelle die Rolle von Objekten in der objektorientierten Softwareentwicklung ein. Durch diese zentrale Rolle entsteht die Notwendigkeit Transformationen zwischen Modellen durchzuführen. Analog zur traditionellen Softwareentwicklung sollen Modelltransformationen auf fundierte Sprachen und Werkzeuge zurück greifen können. Aktuelle Transformationssprachen fokussieren allerdings nur auf die Implementierungsphase und berücksichtigen weitere Phasen wie Analyse, Design, Testen und Fehlersuche nur unzureichend.

Für die Analyse- und Designphase werden Mittel benötigt, die es dem Transformationsentwickler erlauben, die Anforderungen formal zu spezifizieren und diese dann in der Testphase gegen die implementierte Transformation zu validieren. Für den Fall, dass Anforderungen nicht erfüllt sind, werden Werkzeuge und Mechanismen zur Fehlersuche benötigt. Aktuell verwendete Transformationssprachen bieten hierbei aber nur unzureichende Unterstützung, da sie nur Informationen bereit stellen, die von den jeweiligen Laufzeitumgebungen zur Verfügung gestellt werden. Da diese typischerweise in einer Programmiersprache wie z.B. Java entwickelt sind, bestehen solche Informationen meist nur aus Werten von Variablenbelegungen. Des Weiteren verstecken die auf niedrigem Abstraktionsniveau arbeitenden Laufzeitumgebungen die Ausführungssemantik der Transformation, was die Fehlersuche zusätzlich erschwert.

Um diese Einschränkungen aufzuheben, werden im Rahmen der Arbeit drei Hauptbeiträge erarbeitet. Als erster Beitrag wird die deklarative Sprache PAMOMO vorgestellt, die eine Spezifikation von Transformations-Kontrakten ermöglicht. Um zu testen, ob Transformationen die Kontrakte erfüllen, wird QVT Relations verwendet, um im Fehlerfall Information zu erhalten, die im weiterem für die Fehlersuche verwendet werden kann. Transformationsnetze stellen als zweiten Hauptbeitrag ein explizites Laufzeitmodell für Transformationen zur Verfügung und legen dadurch deren operationale Semantik offen. Dieses Laufzeitmodell bildet damit die Grundlage für Methoden zur Unterstützung bei der Fehlersuche.

Zur Evaluierung der Arbeit werden Vergleiche zu bestehenden Arbeiten gezogen. Mittels Fallbeispielen wird die Anwendbarkeit der vorgestellten Konzepte gezeigt. Um die Laufzeitumgebung zu evaluieren, wird die Ausführungssemantik existierender Transformationssprachen auf Transformationsnetze abgebildet. Dadurch können auch diese Sprachen von den vorgeschlagenen Methoden zur Fehlersuche profitieren, was wiederum mittels Fallbeispielen gezeigt wird.

Kurzfassung englisch:
Model-Driven Engineering (MDE) proposes an active use of models to conduct the different phases of software development. The major vision is a shift from the idea of "everything is an object" in the object-oriented paradigm to the idea of "everything is a model" in MDE. Following this vision, it becomes obvious that transformations between models play a key role. Just like any other software, transformations should be engineered using sound and robust engineering techniques. However, current engineering techniques focus on the implementation phase of transformations, but fail to provide means for the analysis, design, testing and debugging phases.

In particular, to support the analysis and design phase, means are needed that allow to formally describe the requirements of a certain transformation in order to allow for automatic validation in the testing phase. In case of a failure, additional means are needed to efficiently debug model transformations. However, current transformation languages provide only scarce support for debugging. This is mainly due to the fact that low-level information of an according execution engine is provided only, e.g., variable values. Finally, the operational semantics is hidden by these execution engines, which further aggravates finding failures and hampers understanding of transformation specifications.

To tackle the aforementioned limitations, this thesis provides three main contributions. First, a declarative, visual language called PAMOMO is proposed, which allows to formally specify requirements on model transformations by means of contracts. To test if a model transformation fulfills the specified requirements, the contracts are compiled into check-only QVT Relations, providing dedicated error traces in case a contract fails. These traces may then be used as hints for debugging. To support debugging, Transformation Nets as a DSL on top of CPNs are proposed, which provide a dedicated runtime model for model transformations, making the hidden operational semantics explicit as a second major contribution. Finally, based on this runtime model various means of debugging are presented as a third contribution.

To evaluate the contributions, relations to competing approaches are drawn in a first step. Second, case studies are used to show the applicability of the presented approaches. To evaluate the runtime model, the operational semantics of dedicated transformation languages is made explicit in terms of Transformation Nets. Finally, the debugging support is evaluated again by case studies and a first user study.

Schlagworte:
Modellgetriebene Softwareentwicklung, objektorientierte Softwareentwicklung, deklarative Sprache, PAMOMO, QVT Relations, Transformationsnetze, Transformation, Transformationssprache, Testing, Debugging


Elektronische Version der Publikation:
http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_209018.pdf



Zugeordnete Projekte:
Projektleitung Gerti Kappel:
TROPIC: Modelltransformations-Framework basierend auf Petri-Netzen


Erstellt aus der Publikationsdatenbank der Technischen Universitšt Wien.