From Out-Place Transformation Evolution to In-Place Model Patching

Model transformation is a key technique to automate software engineering tasks. Like any other software, transformations are not resilient to change. As changes to transformations can invalidate previously produced models, these changes need to be reflected on existing models. Currently, revised out-place transformations are re-executed entirely to achieve this co-evolution task. However, this induces an unnecessary overhead, particularly when computation- intensive transformations are marginally revised, and if existing models have undergone updates prior the re-execution, these updates get discarded in the newly produced models. To overcome this co-evolution challenge, our idea is to infer from evolved out-place transformations patch transformations that propagate changes to existing models by re-executing solely the affected parts based on an in-place execution strategy. Thereby, existing models are only updated by a patch instead of newly produced. In this paper, we present the conceptual foundation of our approach and report on its evaluation in a real-world case study.European Commission ICT Policy Support Programme 31785

Architecture-based Evolution of Dependable Software-intensive Systems

This cumulative habilitation thesis, proposes concepts for (i) modelling and analysing dependability based on architectural models of software-intensive systems early in development, (ii) decomposition and composition of modelling languages and analysis techniques to enable more flexibility in evolution, and (iii) bridging the divergent levels of abstraction between data of the operation phase, architectural models and source code of the development phase

Bidirectional Transformation "bx" (Dagstuhl Seminar 11031)

Bidirectional transformations bx are a mechanism for maintaining the consistency of two (or more) related sources of information. Researchers from many different areas of computer science including databases (DB), graph transformations (GT), software engineering (SE), and programming languages (PL) are actively investigating the use of bx to solve a diverse set of problems. Although researchers have been actively working on bidirectional transformations in the above mentioned communities for many years already, there has been very little cross-discipline interaction and cooperation so far. The purpose of a first International Meeting on Bidirectional Transformations (GRACE-BX), held in December 2008 near Tokyo, was therefore to bring together international elites, promising young researchers, and leading practitioners to share problems, discuss solutions, and open a dialogue towards understanding the common underpinnings of bx in all these areas. While the GRACE-BX meeting provided a starting point for exchanging ideas in different communities and confirmed our believe that there is a considerable overlap of studied problems and developed solutions in the identified communities, the Dagstuhl Seminar 11031 on ``Bidirectional Transformations\u27\u27 also aimed at providing a place for working together to define a common vocabulary of terms and desirable properties of bidirectional transformations, develop a suite of benchmarks, solve some challenging problems, and launch joint efforts to form a living bx community of cooperating experts across the identified subdisciplines. This report documents the program and the outcomes of Dagstuhl Seminar 11031 with abstracts of tutorials, working groups, and presentations on specific research topics

Flexible Views for View-based Model-driven Development

Modern software development faces the problem of fragmentation of information across heterogeneous artefacts in different modelling and programming languages. In this dissertation, the Vitruvius approach for view-based engineering is presented. Flexible views offer a compact definition of user-specific views on software systems, and can be defined the novel ModelJoin language. The process is supported by a change metamodel for metamodel evolution and change impact analysis

Specification Languages for Preserving Consistency between Models of Different Languages

In dieser Dissertation stellen wir drei Sprachen für die Entwicklung von Werkzeugen vor, welche Systemrepräsentationen während der Softwareentwicklung konsistent halten. Bei der Entwicklung komplexer informationstechnischer Systeme ist es üblich, mehrere Programmiersprachen und Modellierungssprachen zu nutzen. Dabei werden Teile des Systems mit unterschiedlichen Sprachen konstruiert und dargestellt, um verschiedene Entwurfs- und Entwicklungstätigkeiten zu unterstützen. Die übergreifende Struktur eines Systems wird beispielsweise oft mit Hilfe einer Architekturbeschreibungssprache dargestellt. Für die Spezifikation des detaillierten Verhaltens einzelner Systemteile ist hingegen eine zustandsbasierte Modellierungssprache oder eine Allzweckprogrammiersprache geeigneter. Da die Systemteile und Entwicklungstätigkeiten in Beziehung zueinander stehen, enthalten diese Repräsentationen oftmals auch redundante Informationen. Solche partiell redundanten Repräsentationen werden meist nicht statisch genutzt, sondern evolvieren während der Systementwicklung, was zu Inkonsistenzen und damit zu fehlerhaften Entwürfen und Implementierungen führen kann. Daher sind konsistente Systemrepräsentationen entscheidend für die Entwicklung solcher Systeme. Es gibt verschiedene Ansätze, die konsistente Systemrepräsentationen dadurch erreichen, dass Inkonsistenzen vermieden werden. So ist es beispielsweise möglich, eine zentrale, redundanzfreie Repräsentation zu erstellen, welche alle Informationen enthält, um alle anderen Repräsentationen daraus projizieren zu können. Es ist jedoch nicht immer praktikabel solch eine redundanzfreie Repräsentation und editierbare Projektionen zu erstellen, insbesondere wenn existierende Sprachen und Editoren unterstützt werden müssen. Eine weitere Möglichkeit zur Umgehung von Inkonsistenzen besteht darin Änderungen einzelner Informationen nur an einer eindeutigen Quellrepräsentation zuzulassen, sodass alle anderen Repräsentationen diese Information nur lesen können. Dadurch können solche Informationen in allen lesend zugreifenden Repräsentationen immer überschrieben werden, jedoch müssen dazu alle editierbaren Repräsentationsbereiche komplett voneinander getrennt werden. Falls inkonsistente Repräsentationen während der Systementwicklung nicht völlig vermieden werden können, müssen Entwickler oder Werkzeuge aktiv die Konsistenz erhalten, wenn Repräsentationen modifiziert werden. Die manuelle Konsistenthaltung ist jedoch eine zeitaufwändige und fehleranfällige Tätigkeit. Daher werden in Forschungseinrichtungen und in der Industrie Konsistenthaltungswerkzeuge entwickelt, die teilautomatisiert Modelle während der Systementwicklung aktualisieren. Solche speziellen Software-Entwicklungswerkzeuge können mit Allzweckprogrammiersprachen und mit dedizierten Konsistenthaltungssprachen entwickelt werden. In dieser Dissertation haben wir vier bedeutende Herausforderungen identifiziert, die momentan nur unzureichend von Sprachen zur Entwicklung von Konsistenthaltungswerkzeugen adressiert werden. Erstens kombinieren diese Sprachen spezifische Unterstützung zur Konsistenthaltung nicht mit der Ausdrucksmächtigkeit und Flexibilität etablierter Allzweckprogrammiersprachen. Daher sind Entwickler entweder auf ausgewiesene Anwendungsfälle beschränkt, oder sie müssen wiederholt Lösungen für generische Konsistenthaltungsprobleme entwickeln. Zweitens unterstützen diese Sprachen entweder lösungs- oder problemorientierte Programmierparadigmen, sodass Entwickler gezwungen sind, Erhaltungsinstruktionen auch in Fällen anzugeben, in denen Konsistenzdeklarationen ausreichend wären. Drittens abstrahieren diese Sprachen nicht von genügend Konsistenthaltungsdetails, wodurch Entwickler explizit beispielsweise Erhaltungsrichtungen, Änderungstypen oder Übereinstimmungsprobleme berücksichtigen müssen. Viertens führen diese Sprachen zu Erhaltungsverhalten, das oft vom konkreten Anwendungsfall losgelöst zu sein scheint, wenn Interpreter und Übersetzer Code ausführen oder erzeugen, der zur Realisierung einer spezifischen Konsistenzspezifikation nicht benötigt wird. Um diese Probleme aktueller Ansätze zu adressieren, leistet diese Dissertation die folgenden Beiträge: Erstens stellen wir eine Sammlung und Klassifizierung von Herausforderungen der Konsistenthaltung vor. Dabei diskutieren wir beispielsweise, welche Herausforderungen nicht bereits adressiert werden sollten, wenn Konsistenz spezifiziert wird, sondern erst wenn sie durchgesetzt wird. Zweitens führen wir einen Ansatz zur Erhaltung von Konsistenz gemäß abstrakter Spezifikationen ein und formalisieren ihn mengentheoretisch. Diese Formalisierung ist unabhängig davon wie Konsistenzdurchsetzungen letztendlich realisiert werden. Mit dem vorgestellten Ansatz wird Konsistenz immer anhand von beobachteten Editieroperationen bewahrt, um bekannte Probleme zur Berechnung von Übereinstimmungen und Differenzen zu vermeiden. Schließlich stellen wir drei neue Sprachen zur Entwicklung von Werkzeugen vor, die den vorgestellten, spezifikationsgeleiteten Ansatz verfolgen und welche wir im Folgenden kurz erläutern. Wir präsentieren eine imperative Sprache, die verwendet werden kann, um präzise zu spezifizieren, wie Modelle in Reaktion auf spezifische Änderungen aktualisiert werden müssen, um Konsistenz in eine Richtung zu erhalten. Diese Reaktionssprache stellt Lösungen für häufige Probleme bereit, wie beispielsweise die Identifizierung und das Abrufen geänderter oder korrespondierender Modellelemente. Außerdem erreicht sie eine uneingeschränkte Ausdrucksmächtigkeit, indem sie Entwicklern ermöglicht, auf eine Allzweckprogrammiersprache zurückzugreifen. Eine zweite, bidirektionale Sprache für abstrakte Abbildungen kann für Fälle verwendet werden, in denen verschiedene Änderungsoperationen nicht unterschieden werden müssen und außerdem die Erhaltungsrichtung nicht immer eine Rolle spielt. Mit dieser Abbildungssprache können Entwickler Bedingungen deklarieren, die ausdrücken, wann Modellelemente als konsistent zueinander angesehen werden sollen, ohne sich um Details der Überprüfung oder Durchsetzung von Konsistenz bemühen zu müssen. Dazu leitet der Übersetzer automatisch Durchsetzungscode aus Überprüfungen ab und bidirektionalisiert Bedingungen, die für eine Richtung der Konsistenthaltung spezifiziert wurden. Diese Bidirektionalisierung basiert auf einer erweiterbaren Menge von komponierbaren, operatorspezifischen Invertierern, die verbreitete Round-trip-Anforderungen erfüllen. Infolgedessen können Entwickler häufig vorkommende Konsistenzanforderungen konzise ausdrücken und müssen keinen Quelltext für verschiedene Konsistenthaltungsrichtungen, Änderungstypen oder Eigenschaften von Modellelementen wiederholen. Eine dritte, normative Sprache kann verwendet werden, um die vorherigen Sprachen mit parametrisierbaren Konsistenzinvarianten zu ergänzen. Diese Invariantensprache übernimmt Operatoren und Iteratoren für Elementsammlungen von der Object Constraint Language (OCL). Außerdem nimmt sie Entwicklern das Schreiben von Quelltext zur Suche nach invariantenverletzenden Elementen ab, da Abfragen, welche diese Aufgaben übernehmen, automatisch anhand von Invariantenparametern abgeleitet werden. Die drei Sprachen können in Kombination und einzeln verwendet werden. Sie ermöglichen es Entwicklern, Konsistenz unter Verwendung verschiedener Programmierparadigmen und Sprachabstraktionen zu spezifizieren. Wir stellen auch prototypische Übersetzer und Editoren für die drei Konsistenzspezifikationssprachen vor, welche auf dem Vitruvius-Rahmenwerk für Multi-Sichten-Modellierung basieren. Mit diesem Rahmenwerk werden Änderungen in textuellen und graphischen Editoren automatisch beobachtet, um Reaktionen auszulösen, Abbildungen durchzusetzen und Invarianten zu überprüfen. Dies geschieht indem der von unseren Übersetzern erzeugte Java-Code ausgeführt wird. Außerdem haben wir für alle Sprachen, die in dieser Dissertation vorgestellt werden, folgende theoretischen und praktischen Eigenschaften evaluiert: Vollständigkeit, Korrektheit, Anwendbarkeit, und Nutzen. So zeigen wir, dass die Sprachen ihre vorgesehenen Einsatzbereiche vollständig abdecken und analysieren ihre Berechnungsvollständigkeit. Außerdem diskutieren wir die Korrektheit jeder einzelnen Sprache sowie die Korrektheit einzelner Sprachmerkmale. Die operatorspezifischen Invertierer, die wir zur Bidirektionalisierung von Abbildungsbedingungen entwickelt haben, erfüllen beispielsweise immer das neu eingeführte Konzept bestmöglich erzogener Round-trips. Dieses basiert auf dem bewährten Konzept wohlerzogener Transformationen und garantiert, dass übliche Round-trip-Gesetze erfüllt werden, wann immer dies möglich ist. Wir veranschaulichen die praktische Anwendbarkeit mit Fallstudien, in denen Konsistenz erfolgreich mit Hilfe von Werkzeugen erhalten wurde, die in den von uns vorgestellten Sprachen geschrieben wurden. Zum Schluss diskutieren wir den potenziellen Nutzen unserer Sprachen und vergleichen beispielsweise Konsistenthaltungswerkzeuge die in zwei Fallstudien realisiert wurden. Die Werkzeuge, die mit der Reaktionssprache entwickelt wurden, benötigen zwischen 33% und 71% weniger Zeilen Quelltext als funktional gleichwertige Werkzeuge, die mit in Java oder dem Java-Dialekt Xtend entwickelt wurden

Evolution of domain-specific languages depending on external libraries

L'ingénierie dirigée par les modèles est une approche qui s'appuie sur l'abstraction pour exprimer davantage les concepts du domaine. Ainsi, les ingénieurs logiciels développent des langages dédiés (LD) qui encapsulent la structure, les contraintes et le comportement du domaine. Comme tout logiciel, les LDs évoluent régulièrement. Cette évolution peut se produire lorsque l'un de ses composants ou le domaine évolue. L'évolution du domaine ainsi que l'évolution des composants du LD et l'impact de cette évolution sur ceux-ci ont été largement étudiés. Cependant, un LD peut également dépendre sur d'éléments externes qui ne sont pas modélisées. Par conséquent, l'évolution de ces dépendances externes affecte le LD et ses composants. Actuellement, les ingénieurs logiciels doivent évoluer le LD manuellement lorsque les dépendances externes évoluent. Dans ce mémoire, nous nous concentrons sur l'évolution des librairies externes. Plus spécifiquement, le but de cette thèse est d'aider les ingénieurs logiciels dans la tâche d'évolution. À cette fin, nous proposons une approche qui intègre automatiquement les changements des librairies externes dans le LD. De plus, nous offrons un LD qui supporte l'évolution des librairies Arduino. Nous évaluons également notre approche en faisant évoluer un éditeur de modélisation interactif qui dépend d'un LD. Cette étude nous permet de montrer la faisabilité et l'utilité de notre approche.Model-driven engineering (MDE) is an approach that relies on abstraction to further express domain concepts. Hence, language engineers develop domain-specific languages (DSLs) that encapsulates the domain structure, constraints, and behavior. Like any software, DSLs evolve regularly. This evolution can occur when one of its components or the domain evolves. The domain evolution as well as the evolution of DSL components and the impact of such evolution on them has been widely investigated. However, a DSL may also rely on external dependencies that are not modeled. As a result, the evolution of these external dependencies affects the DSL and its components. This evolution problem has yet to be addressed. Currently, language engineers must manually evolve the DSL when the external dependencies evolve. In this thesis, we focus on the evolution of external libraries. More specifically, our goal is to assist language engineers in the task of evolution. To this end, we propose an approach that automatically integrates the changes of the external libraries into the DSL. In addition, we offer a DSL that supports the evolution of the Arduino libraries. We also evaluate our approach by evolving an interactive modeling editor that depends on a DSL. This study allows us to demonstrate the feasibility and usefulness of our approach