conceitos mdd

WebMedia 2009 – Minicurso 3 Parte 1: Conceitos MDD

CONCEITOS MDD

Parte 1

1


Desenvolvimento de software

� Como é feito

� Análise de um problema/processo/sistema

� Desenvolvimento de uma solução

� Software + não-software� Software + não-software

� Testes/validação

� Uma série de problemas!!

2


Como deveria ser

Problema

Solução

3


A realidade

Problema

Solução

Implementação

4


A realidade

� Modelagem é algo positivo...

� Arquitetos (algumas vezes) usam UML para criar modelos de alto nível� São usados em um primeiro momento

� Discussões, idéias, etc (análise)� Discussões, idéias, etc (análise)

� Porém logo são inúteis� Programadores criam código manualmente

� Manutenção é feita diretamente no código

� Modelos perdem a consistência

� Mesmo com engenharia reversa, ainda é um artefato desnecessário

5


Problemas a serem resolvidos

� Reduzir o “fardo” da modelagem

� Dificuldades da linguagem (UML)

� Inconsistências entre modelo-código

� Necessidade de ferramentas caras� Necessidade de ferramentas caras

� Modelo é algo desnecessário

6


Reutilização

� Conhecimento fica criptografado no código

public static void main(String args[]) {

if(args.length > 0)

imprimeMensagem(args[0]);

else imprimeMensagem(“Alô mundo!”);

}

public static void imprimeMensagem(String

mensagem) {

System.out.println(mensagem);

}7


Reutilização de conhecimento

public void abriu() {

estado = ABERTO;

timer =

new Timer(10000);

}

public void fimTimer() {

if(estado == ABERTO) {

estado = DISPARANDO;

tocaAlarme();

timer =

new Timer(20000);}

public void fechou() {


estado = FECHADO;

timer = null;

}

}

new Timer(20000);

}

else {

estado = ABERTO;

desligaAlarme();

timer =

new Timer(10000);

}

}

8



Fechado

Inicial

Aberto

Disparando

alarmeAbriu porta

10 segundos

Fechou

porta

20 segundos

9



ASM

Java

C#

Lisp

Prolog

ASM

10




� Facilitar o reuso do conhecimento

� Formas mais eficientes para representar o

conhecimentoconhecimento

� Menos dependentes do código final

� Mais próximas do domínio do problema

� Diferente da documentação

11


Produtividade

� Um elemento conceitual corresponde a vários

elementos do código

� Diferença no nível de abstração

� Mapeamento problema / solução� Mapeamento problema / solução

12


Produtividade

Fechado

Inicial


estado = ABERTO;

timer = new Timer(10000);

}



estado = FECHADO;

timer = null;

}

}


Aberto

Disparandoalarme

Abriu porta

10 segundos

Fechou porta

20 segundos




tocaAlarme();


}

else {

estado = ABERTO;

desligaAlarme();


}

}

13


Produtividade

Fechado

Inicial


estado = ABERTO;


}



estado = FECHADO;

timer = null;

}

}


Aberto

Disparandoalarme

Abriu porta

10 segundos

Fechou porta

20 segundos




tocaAlarme();


}

else {

estado = ABERTO;

desligaAlarme();


}

}

14



estado = ABERTO;


}



estado = FECHADO;

timer = null;

}

}


Produtividade

Fechado

Inicial




tocaAlarme();


}

else {

estado = ABERTO;

desligaAlarme();


}

}

Aberto

Disparandoalarme

Abriu porta

10 segundos

Fechou porta

20 segundos

15


Produtividade

16


Produtividade

� Muitas tarefas de implementação são

repetitivas e exaustivas

� EJB 2.0

� CORBA� CORBA

� Struts

� Hibernate

� Perde-se tempo precioso em trabalho braçal

� Poderia ser usado em tarefas mais conceituais

17





� Aproveitar o trabalho de forma mais produtiva

� Foco em tarefas conceituais

� Evitar tarefas repetitivas

18


Manutenibilidade

� Correções

� Erros

� Melhorias

� Evolução� Evolução

� Novas funcionalidades

� Exigem nova análise, projeto, implementação,

testes, etc...

� Normalmente o tempo é curto

19


Manutenção – a realidade

Problema

Solução

20


Manutenibilidade

Fechado

Inicial


estado = ABERTO;


}



estado = FECHADO;

timer = null;

}

}


Aberto

Disparandoalarme

Abriu porta

10 segundos

Fechou porta

20 segundos




tocaAlarme();


}

else {

estado = ABERTO;

desligaAlarme();


}

}

21


Manutenibilidade

22


Exemplo de manutenção

� Modificar um campo de um registro em uma aplicação baseada em Struts� Tabela, índices, visões, consultas, etc. (SQL)

� Ação (classe Java)

� Mapeamento (XML)� Mapeamento (XML)

� Formulário (XML)

� Bean de dados (Java/XML)

� DAO - Data Access Objects (Java)

� Página (HTML)

� Regras de validação (Javascript)

� Arquivo de mensagens (.properties)

� etc.

23


Manutenibilidade

� Trabalho braçal para construir

� Re-trabalho braçal para modificar

� Rastreabilidade

Um elemento conceitual� Um elemento conceitual

� Diversos artefatos de implementação

� Consistência das mudanças

� Entre os diversos artefatos

24


Manutenibilidade

� Erros de programação podem ser facilmente

encontrados

� Compilador / IDE

� Checagens simples (método privado nunca é � Checagens simples (método privado nunca é

chamado, etc.)

� Erros conceituais

� Difíceis de identificar no código

� Conhecimento está “criptografado”

25


Manutenibilidade


estado = ABERTO;

timer =

new Timer(10000);

}




tocaAlarme();

timer =

new Timer(20000);}



estado = FECHADO;

timer = null;

}

}

new Timer(20000);

}

else {

estado = ABERTO;

desligaAlarme();

timer =

new Timer(10000);

}

}

26


Manutenibilidade

Fechado

Inicial

Aberto

Disparando

alarmeAbriu porta

10 segundos

Fechou

porta

20 segundos

27


Manutenibilidade

Fechado

Inicial

Fechou

porta

Aberto

Disparando

alarmeAbriu porta

10 segundos

Fechou

porta

20 segundos

porta

28


Manutenibilidade

� Uma vez realizada a alteração

� Atualizar os modelos

� (Quase) nunca acontece

Uma vez que os desenvolvedores tenham um � Uma vez que os desenvolvedores tenham um

modelo mental...

� ... começam a descartar o modelo físico

(documentação)

� Resultado = modelos desatualizados

� Faz parte do “fardo” da modelagem

29






� Facilitar a manutenção

� Aproveitar o re-trabalho de forma mais produtiva

� Possibilitar que mudanças sejam realizadas no nível

conceitual

� Facilitar a localização de erros e falhas

� Manter a consistência entre modelo e código

30


Validação

� Verificações automáticas de restrições de alto

nível

� Difíceis de se realizar diretamente no código

� Exemplos (máquina de estados):� Exemplos (máquina de estados):

� Estados inalcançáveis

� Transições infinitas

� Estados “mortos”

� Facilita manutenção

� Evitando introdução de erros

31


ValidaçãoEstado “morto”

Estado inalcançavel

Transição infinita

32


Otimização

� Nível de código� Pré-calcular expressões

� Utilização de macros

� Remoção de expressões redundantes� Remoção de expressões redundantes

� Em nível mais alto não é possível sem a existência de um modelo� Remover estados redundantes

� Normalizar base de dados

� Indexar tabelas de acordo com as consultas existentes

33







� Validação / otimização

� Fazer uso de checagem automática

� Utilizar o conhecimento de especialistas do domínio

34


Portabilidade

� Acompanhar a evolução das plataformas de

hardware/software

� Novas tecnologias surgem

� Aumenta a pressão para a migração� Aumenta a pressão para a migração

� Custo do porte:

� Esforço gasto em tarefas específicas da plataforma

35


Portabilidade

Software independente

da plataforma

•Requisitos

•Modelos

•Regras de negócio

Software dependente

da plataforma

da plataforma •Regras de negócio

•Otimizações

•Código

•Arquivos de configuração

•Scripts (sql, make, etc)

•Código específico da plataforma

•Bibliotecas da plataforma

36


•Requisitos

•Modelos


Portabilidade


da plataforma

1 mês


•Otimizações

•Código





Software dependente

da plataforma

da plataforma

6 meses

37


Portabilidade


da plataforma

•Requisitos

•Modelos


Software dependente

da plataforma

da plataforma

38


•Otimizações

•Código






Portabilidade


da plataforma

•Requisitos

•Modelos


3 meses

da plataforma

39


•Otimizações

•Código





3 meses

Software dependente

da plataforma





� Aproveitar o trabalho de forma mais produtiva� Aproveitar o trabalho de forma mais produtiva



� Portabilidade

� Reduzir o esforço específico de plataforma

� Concentrar no trabalho conceitual

40


Alta complexidade do software

atualmente

� Exemplo:

� LBS – Location-Based Systems

� GIS – Geographical Information Systems

� Múltiplas plataformas� Múltiplas plataformas

� Múltiplas interfaces

� Diversas fontes de dados

� Interoperabilidade

� Usuário final leigo

41


• Rastreamento

(rádio-frequecia,

GPRS)

• Visualização (Java

SWING, Web, JME,

Palm)

• Localização

http://www.3wt.com.br/3wt/pr_sigame.shtml

• Localização

• Roteamento

• Telemetria

• Acionamento

remoto

42


Tecnologias envolvidas

� Hardware dedicado (veículos)� GPS, sensores, atuadores

� Software embarcado (C)� Geoposicionamento

� Leitura/escrita sinais

� Protocolo de comunicação

� Transmissão

� Criptografia

� Central (C++)� Armazenamento dos dados

� Autenticação

43



� Monitoramento/rotas (Java/SWING)� Visualização dos veículos

� Sobreposição no mapa

� Cálculo de rotas

� Servidor de mapas (Java)� http://geoserver.org

� Visualização em camadas

� Caching

� Base de dados� PostgreSQL + PostGIS

� Funções de consulta / geometria

� Diferentes fornecedores de mapas44



� Dispositivos móveis

� Celular (JME)

� PND – Personal Navigation Device (C# / .NET)

� Visualização Web

� Portal de mapas (Javascript)� Portal de mapas (Javascript)

� http://openlayers.org

� Edição de mapas (Java/SWING)

� Nomes de ruas

� Sentido/mão de direção

45


Resultado

� Complexidade exige� Diversos profissionais

� Diversos especialistas

� Comunicação é crítica

� Especialistas em TI x Especialistas no domínio� Especialistas em TI x Especialistas no domínio� Cada um em seu território!

� Porém, com a alta complexidade� Torna-se uma tarefa difícil

� Além disso� Constantes mudanças nas

plataformas/requisitos/tecnologias disponíveis

46


• Rastreamento

(rádio-frequecia,

GPRS)

• Visualização (Java

SWING, Web, JME,

Palm)

• Localização

http://www.3wt.com.br/3wt/pr_sigame.shtml

• Localização

• Roteamento

• Telemetria

• Acionamento

remoto

47





� Aproveitar o trabalho de forma mais produtiva� Aproveitar o trabalho de forma mais produtiva



� Portabilidade

� Lidar com a alta complexidade do software atual

� Diferentes especialistas (TI vs domínio)

� Necessidade de integração / interoperabilidade48


Solução

Modelagem

Reutilização

Produtividade

Manutenibilidade

Validação / otimização

Portabilidade

Alta complexidade

•(MDD) Model-Driven Development

•(MDSD) Model-Driven Software

Development

•(MDE) Model-Driven Engineering

Alta complexidade

Desenvolvimento

Orientado a Modelos

49


DESENVOLVIMENTO ORIENTADO A

MODELOS

O que é?

50


Desenvolvimento convencional

import java.util.*;

public synchronizedreplicateData() {...

}

<%@ page language="java“>

Finanças

Economia

<%@ page language="java“><%@taglib prefix="c“

uri="jsp/jstl/core“ %>

<html> <head> ...

<struts-config><form-bean> ...<action> ...

</struts-config>

#include "demoextension.h"

int AEEClsCreateInstance(void **ppObj) {

*ppObj = NULL;if( ClsId == AEECLSID)

...

jnz Rx 00#add b, 0F#add c, 0E#mov A, 00#

CREATE TABLE Map(id INTEGER PK....

)

Jogos

Alimentos

51


Desenvolvimento convencional com

atividade de modelagem

import java.util.*;


}


Finanças

Economia



<html> <head> ...


</struts-config>




...



)

Jogos

Alimentos

52


Desenvolvimento orientado a

modelos

� Modelos fazem parte do software

import java.util.*;


}


Finanças

Economia



<html> <head> ...


</struts-config>




...



)

Jogos

Alimentos

53


Desenvolvimento orientado a

modelos� Os modelos não são somente “papel”

� São entradas para transformadores e geradores

� Desenvolvedor é protegido das complexidades

Inerente e acidental� Inerente e acidental

� Em alguns casos, o desenvolvedor nem precisa

visualizar código!

54


public int soma (int a, int b) {

int resultado = a + b;

return resultado;

}

55


public int soma (int a,

int b) {


return resultado;

}


int b) {


return resultado;

} .java.java

PUSH AX

MOV AL, char

MOV AH, 0Eh

INT 10h

POP AX .asm.asm

56

POP AX .asm.asm

000100010010100010011100

100101010001011010111000

101001001111001001001110

101001010101000010100101

010111101010011111100010

010010110100101100010100

1111101101010101 .bin.bin


000100010010100010011100100101010001011010111000101001001111001001001

110101001010101000010100101010111101010011111100010010010110100101100

010100111110110101010100010001001010001001110010010101000101101011100

010100100111100100100111010100101010100001001011110101001111110001001

001011010010110001010011111011010101010001000100101000100111001001010

100010110101110001010010011110010010011101010010101010000101010111101

010011111100010010010110100101100010100111110110101010100010001001010

001001110010010101000101101011100010100100111100100100111010100101010

100001010101111010100111111000100100101101001011000101001111101101010

101000100010010100010011100100101010001011010111000101001001111001001

001110101001010101000010110010101011110101001111110001001001011010010

110001010011111011010101011001010010110010001011111000101010100101111

100001010010100010011101010101100111111010101000001001010100010101010

PUSH AX

MOV AL, char

MOV AH, 0Eh

INT 10h

POP AX

public int soma (int a, int b) {


53

92 +

57

100001010010100010011101010101100111111010101000001001010100010101010

100101010101010101110100101010100001010101111010100111111000100100101

101001011000101001111101101010101000100010010100010011100100101010001

011010111000101001001111001001001110101001010101000010110010101011110

101001111110001001001011010010110001010011111011010101011001010010110

010001011111000101010100101111100001010010100010011101010101100111111

010101000001001010100010101010100101010101010101110100101010100001010

101111010100111111000100100101101001011000101001111101101010101000100

010010100010011100100101010001011010111000101001001111001001001110101

001010101000010110010101011110101001111110001001001011010010110001010

011111011010101011001010010110010001011111000101010100101111100001010

010100010011101010101100111111010101000001001010100010101010100101010

1010101011111100101

ADD AX,BX

INT 10h

POP AX

JNZ R1, 1Eh

return resultado;

}

92

145

+



int b) {


return resultado;

} .java.java

PUSH AX

53

92

145

+

.math.math

Domínio problema

58

PUSH AX

MOV AL, char

MOV AH, 0Eh

INT 10h

POP AX .asm.asm

0001000100101000100111001

0010101000101101011100010

1001001111001001001110101

0010101010000101001010101

1110101001111110001001001

0110100101100010100111110

1101010101 .bin.bin

Domínio TI

(solução)


Microsoft AccessMicrosoft Access

59


http://www.gamemaker.nl/http://www.gamemaker.nl/

60


Netbeans Mobility Pack

61


Elementos

62


Elementos

� Exemplo do Netbeans

� Não é possível alterar a ferramenta de modelagem

� Não é possível alterar a transformação

� Tecnologias atuais MDD� Tecnologias atuais MDD

� Permitem a construção/edição destes artefatos

63


DESENVOLVIMENTO ORIENTADO A

MODELOS

Vantagens e desvantagens

64


Vantagens

Compra

Venda

Cotação

Aluguel

Contrato Fiador

Classe

Objeto

Padrões

Métodos

Atributos

Especialista do

domínio

Especialista

em TI65


Vantagens

� Um único modelo pode dar origem a diferentes

implementações, linguagens ou plataformas

� Permite capturar o conhecimento do domínio

de forma clarade forma clara

� Ficando disponível para os desenvolvedores

� Esconde detalhes de implementação durante o

desenvolvimento de soluções

� Um único modelo pode gerar uma grande

quantidade e diversidade de código

66


Vantagens

� Especialistas do domínio têm um papel mais

ativo no processo

� Maior eficiência no desenvolvimento

� Maior qualidade no produto/processo� Maior qualidade no produto/processo

� Geradores não produzem erros acidentais

� Modelos estão sempre atualizados

67


Desvantagens

� Maior rigidez no software produzido

� Alta complexidade dos artefatos necessários

(transformadores, etc)

� Questão do desempenho� Questão do desempenho

� Otimização automática vs código escrito

manualmente

� Exige habilidades específicas e pessoas

altamente especializadas em MDD

68


Comparação com desenvolvimento

“tradicional”

http://www.voelter.de/services/mdsd-tutorial.html

69


MDD – estágio 1


70


MDD – estágio 2


71


Alguns números

� Nokia reporta que consegue desenvolver novos

celulares até 10 vezes mais rápido

� Lucent relata ganhos de produtividade de 3 a 10

vezes, dependendo do produtovezes, dependendo do produto

� Redução de 50 para 1 em termos de linha de

especificação/código

• Juha-Pekka Tolvanen. Making model-based code generation work. Embedded Systems Europe, 8(60):3638, Aug/Sept 2004.• David Wile. Lessons learned from real dsl experiments. Sci. Comput. Program., 51(3):265-290, 2004. 72


ABORDAGENS PARA MDD

73


Abordagens MDD

� MDD são os princípios

� Desenvolvimento orientado a modelos

� Elevação da importância do modelo no processo

� Existem diversas frentes� Existem diversas frentes

� Cada uma baseada em padrões, ferramentas e

processos específicos

74


Abordagens para MDD

� OMG

� MDA (Model-Driven Architecture)

� Vanderbilt University

MIC (Model Integrated Computing)� MIC (Model Integrated Computing)

� Microsoft

� Software Factories

� Eclipse

� Modeling

75


OMG - MDA

� Model-Driven Architecture

� Surgiu em 2001

� Baseada em padrões (standards)

� Objetivo� Objetivo� Especificar um sistema de forma independente de

plataforma

� Especificar plataformas

� Escolher uma plataforma para o sistema

� Transformar a especificação genérica em uma especificação específica de plataforma

76


MDA – Visão Geral

77


MDA – Principais elementos

� CIM – Computation Independent Model

� PIM – Platform Independent Model

� PSM – Platform Specific Model

� Modelo de plataforma

� Transformação de modelos

78


Ciclo de vida MDA

79


Transformações MDA

80


Padrões MDA

� UML� Unified Modeling Language

� MOF� Meta-Object Facility� Meta-Object Facility

� CWM� Common Warehouse Metamodel

� XMI� XML Metadata Interchange

� QVT� Query / Views / Transformations

81


Padrões MDA

MOF

UML CWMOutros

metamodelos

XMI

Formato

XML

UML CWMmetamodelos

Modelos UMLModelos de

dados

Outros

modelos

Modelo

UML1.xmiModelo

UML2.xmi

Modelo

Dados1.xmi

Modelo

Qualquer1.xmiModelo

Qualquer2.xmi82


Padrões MDA

MOF

Metamodelo A Metamodelo BMetamodelo A Metamodelo B

Modelos A Modelos B

QVT

Consultas Transformações

83


MDA

� Uma série de especificações� Foco em portabilidade, independência de plataforma

� Voltadas à implementação e padronização – é uma referênciauma referência� Fabricantes podem optar por aderir aos padrões

� Não define uma metodologia

� Não define ferramentas

� Porém foi uma das iniciativas fundamentais para o surgimento do paradigma

84


MIC

� Model Integrated Computing

� Pesquisa da Vanderbilt University

� Três elementos principais

� Tecnologia para modelagem específica de domínio

� Conjunto de ferramentas para modelagem

� Framework para análise formal, verificação e

transformação de modelos

� GME – Generic Modeling Environment

85


Software factories

� Jack Greenfield, Keith Short, Steve Cook, and

Stuart Kent. Software Factories: Assembling

Applications with Patterns, Models,

Frameworks and Tools. Wiley, 2004.Frameworks and Tools. Wiley, 2004.

� Abordagem para desenvolvimento de software

� Reutilização sistemática

� MDD tem um papel importante

86


Software factories

� Pense em uma fábrica tradicional

� Estrutura projetada para produzir uma determinada

família ou linha de produtos

� Três elementos� Três elementos

� Esquema da fábrica de software: descreve o que é

necessário para construir os produtos da fábrica

� Template da fábrica: é uma instância do esquema

� Ambiente extensível: ferramentas utilizadas para a

produção, configuradas através do template

87


MDD e software factories

� Modelos são usados para

� Capturar especificações em alto nível (intenção)

� Transformações são usadas para

Gerar implementação automaticamente� Gerar implementação automaticamente

� Outras checagens realizadas em modelos

� Diferentemente da MDA

� Menos interesse em portabilidade e independência

de plataforma

� Maior foco em produtividade e reutilização

88


Software factories - tecnologias

� Microsoft Visual Studio

� DSL Tools

� Ferramenta para definição de linguagens específicas

de domíniode domínio

� Geração de código

� Outras funções

89


Eclipse modeling

� Série de ferramentas e protótipos

� Origem e influência do MOF

� Linha própria

� INRIA – Institut National de Recherche en

Informatique et en Automatique – França

� Universidade de Nantes – França

� Borland

� IBM

90


Projetos Eclipse Modeling

� Eclipse Modeling Framework

� Graphical Modeling Framework

� Textual Modeling Framework

� Xtext

� TCS

� UML2 Tools

91


Projetos Eclipse Modeling

� Model to Model Transformation� Atlas Transformation Language

� Xtend

� Model to Text Transformation� Model to Text Transformation� Java Emitter Templates

� Xpand

� Generative Modeling Technologies� Incubadora de projetos inovadores relacionados a

modelagem

� AM3, AMW, MOFScript, etc.

92


RECAPITULANDO

93


Problema

Solução

ImplementaçãoSolução

94


CompiladoresDesenvolvedor

Ferramenta de

modelagem

Transformações Produto

Benefícios

95


UML

MIC

DSL

Software factories

TMF

MDA Eclipse

96


Fim da parte 1

� Perguntas?

Sugestões:

97

Sugestões:

• Qual a relação MDD / métodos ágeis?

• E quanto à gerência de configuração?

• Como são realizados os testes no MDD?

• Quanto tempo ainda vai demorar?

• Vai ter coffee break?

• O que vai cair na prova?

• Quem ganhou a corrida de F1?

• O que pesa mais? 1 Kg de penas ou 1 Kg de chumbo?

conceitos mdd

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