Pluggable AOP: Designing Aspect Mechanisms for Third-party Composition

Studies of Aspect-Oriented Programming (AOP) usually focus on a language in which a specific aspect extension is integrated with a base language. Languages specified in this manner have a fixed, non-extensible AOP functionality. In this paper we consider the more general case of integrating a base language with a set of domain specific third-party aspect extensions for that language. We present a general mixin-based method for implementing aspect extensions in such a way that multiple, independently developed, dynamic aspect extensions can be subject to third-party composition and work collaboratively

Software Extension and Integration with Type Classes

The abilities to extend a software module and to integrate a software module into an existing software system without changing existing source code are fundamental challenges in software engineering and programming-language design. We reconsider these challenges at the level of language expressiveness, by using the language concept of type classes, as it is available in the functional programming language Haskell. A detailed comparison with related work shows that type classes provide a powerful framework in which solutions to known software extension and integration problems can be provided. We also pinpoint several limitations of type classes in this context

Evaluating Knowledge Representation and Reasoning Capabilites of Ontology Specification Languages

The interchange of ontologies across the World Wide Web (WWW) and the cooperation among heterogeneous agents placed on it is the main reason for the development of a new set of ontology specification languages, based on new web standards such as XML or RDF. These languages (SHOE, XOL, RDF, OIL, etc) aim to represent the knowledge contained in an ontology in a simple and human-readable way, as well as allow for the interchange of ontologies across the web. In this paper, we establish a common framework to compare the expressiveness of "traditional" ontology languages (Ontolingua, OKBC, OCML, FLogic, LOOM) and "web-based" ontology languages. As a result of this study, we conclude that different needs in KR and reasoning may exist in the building of an ontology-based application, and these needs must be evaluated in order to choose the most suitable ontology language(s)

Comparing general-purpose and domain-specific languages: an empirical study

Many domain-specific languages, that try to bring feasible alternatives for existing solutions while simplifying programming work, have come up in recent years. Although, these little languages seem to be easy to use, there is an open issue whether they bring advantages in comparison to the application libraries, which are the most commonly used implementation approach. In this work, we present an experiment, which was carried out to compare such a domain-specific language with a comparable application library. The experiment was conducted with 36 programmers, who have answered a questionnaire on both implementation approaches. The questionnaire is more than 100 pages long. For a domain-specific language and the application library, the same problem domain has been used – construction of graphical user interfaces. In terms of a domain-specific language, XAML has been used and C# Forms for the application library. A cognitive dimension framework has been used for a comparison between XAML and C# Forms

Extensible Languages for Flexible and Principled Domain Abstraction

Die meisten Programmiersprachen werden als Universalsprachen entworfen. Unabhängig von der zu entwickelnden Anwendung, stellen sie die gleichen Sprachfeatures und Sprachkonstrukte zur Verfügung. Solch universelle Sprachfeatures ignorieren jedoch die spezifischen Anforderungen, die viele Softwareprojekte mit sich bringen. Als Gegenkraft zu Universalsprachen fördern domänenspezifische Programmiersprachen, modellgetriebene Softwareentwicklung und sprachorientierte Programmierung die Verwendung von Domänenabstraktion, welche den Einsatz von domänenspezifischen Sprachfeatures und Sprachkonstrukten ermöglicht. Insbesondere erlaubt Domänenabstraktion Programmieren auf dem selben Abstraktionsniveau zu programmieren wie zu denken und vermeidet dadurch die Notwendigkeit Domänenkonzepte mit universalsprachlichen Features zu kodieren. Leider ermöglichen aktuelle Ansätze zur Domänenabstraktion nicht die Entfaltung ihres ganzen Potentials. Einerseits mangelt es den Ansätzen für interne domänenspezifische Sprachen an Flexibilität bezüglich der Syntax, statischer Analysen, und Werkzeugunterstützung, was das tatsächlich erreichte Abstraktionsniveau beschränkt. Andererseits mangelt es den Ansätzen für externe domänenspezifische Sprachen an wichtigen Prinzipien, wie beispielsweise modularem Schließen oder Komposition von Domänenabstraktionen, was die Anwendbarkeit dieser Ansätze in der Entwicklung größerer Softwaresysteme einschränkt. Wir verfolgen in der vorliegenden Doktorarbeit einen neuartigen Ansatz, welcher die Vorteile von internen und externen domänenspezifischen Sprachen vereint um flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion zu unterstützen. Wir schlagen bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprachen als Grundlage für Domänenabstraktion vor. In einer erweiterbaren Sprache kann Domänenabstraktion durch die Erweiterung der Sprache mit domänenspezifischer Syntax, statischer Analyse, und Werkzeugunterstützung erreicht werden . Dies ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Flexibilität wie externe domänenspezifische Sprachen. Um die Einhaltung üblicher Prinzipien zu gewährleisten, organisieren wir Spracherweiterungen als Bibliotheken und verwenden einfache Import-Anweisungen zur Aktivierung von Erweiterungen. Dies erlaubt modulares Schließen (durch die Inspektion der Import-Anweisungen), unterstützt die Komposition von Domänenabstraktionen (durch das Importieren mehrerer Erweiterungen), und ermöglicht die uniforme Selbstanwendbarkeit von Spracherweiterungen in der Entwicklung zukünftiger Erweiterungen (durch das Importieren von Erweiterungen in einer Erweiterungsdefinition). Die Organisation von Erweiterungen in Form von Bibliotheken ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Prinzipientreue wie interne domänenspezifische Sprachen. Wir haben die bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprache SugarJ entworfen und implementiert. SugarJ Bibliotheken können Erweiterungen der Syntax, der statischen Analyse, und der Werkzeugunterstützung von SugarJ deklarieren. Eine syntaktische Erweiterung besteht dabei aus einer erweiterten Syntax und einer Transformation der erweiterten Syntax in die Basissyntax von SugarJ. Eine Erweiterung der Analyse testet Teile des abstrakten Syntaxbaums der aktuellen Datei und produziert eine Liste von Fehlern. Eine Erweiterung der Werkzeugunterstützung deklariert Dienste wie Syntaxfärbung oder Codevervollständigung für bestimmte Sprachkonstrukte. SugarJ Erweiterungen sind vollkommen selbstanwendbar: Eine erweiterte Syntax kann in eine Erweiterungsdefinition transformiert werden, eine erweiterte Analyse kann Erweiterungsdefinitionen testen, und eine erweiterte Werkzeugunterstützung kann Entwicklern beim Definieren von Erweiterungen assistieren. Um eine Quelldatei mit Erweiterungen zu verarbeiten, inspizieren der SugarJ Compiler und die SugarJ IDE die importierten Bibliotheken um die aktiven Erweiterungen zu bestimmen. Der Compiler und die IDE adaptieren den Parser, den Codegenerator, die Analyseroutine und die Werkzeugunterstützung der Quelldatei entsprechend der aktiven Erweiterungen. Wir beschreiben in der vorliegenden Doktorarbeit nicht nur das Design und die Implementierung von SugarJ, sondern berichten darüber hinaus über Erweiterungen unseres ursprünglich Designs. Insbesondere haben wir eine Generalisierung des SugarJ Compilers entworfen und implementiert, die neben Java alternative Basissprachen unterstützt. Wir haben diese Generalisierung verwendet um die bibliotheksbasierten erweiterbaren Programmiersprachen SugarHaskell, SugarProlog, und SugarFomega zu entwickeln. Weiterhin haben wir SugarJ ergänzt um polymorphe Domänenabstraktion und Kommunikationsintegrität zu unterstützen. Polymorphe Domänenabstraktion ermöglicht Programmierern mehrere Transformationen für die selbe domänenspezifische Syntax bereitzustellen. Dies erhöht die Flexibilität von SugarJ und unterstützt bekannte Szenarien aus der modellgetriebenen Entwicklung. Kommunikationsintegrität spezifiziert, dass die Komponenten eines Softwaresystems nur über explizite Kanäle kommunizieren dürfen. Im Kontext von Codegenerierung stellt dies eine interessante Eigenschaft dar, welche die Generierung von impliziten Modulabhängigkeiten untersagt. Wir haben Kommunikationsintegrität als weiteres Prinzip zu SugarJ hinzugefügt. Basierend auf SugarJ und zahlreicher Fallstudien argumentieren wir, dass flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion ein skalierbares Programmiermodell für die Entwicklung komplexer Softwaresysteme darstellt

Proceedings of International Workshop "Global Computing: Programming Environments, Languages, Security and Analysis of Systems"

According to the IST/ FET proactive initiative on GLOBAL COMPUTING, the goal is to obtain techniques (models, frameworks, methods, algorithms) for constructing systems that are flexible, dependable, secure, robust and efficient. The dominant concerns are not those of representing and manipulating data efficiently but rather those of handling the co-ordination and interaction, security, reliability, robustness, failure modes, and control of risk of the entities in the system and the overall design, description and performance of the system itself. Completely different paradigms of computer science may have to be developed to tackle these issues effectively. The research should concentrate on systems having the following characteristics: • The systems are composed of autonomous computational entities where activity is not centrally controlled, either because global control is impossible or impractical, or because the entities are created or controlled by different owners. • The computational entities are mobile, due to the movement of the physical platforms or by movement of the entity from one platform to another. • The configuration varies over time. For instance, the system is open to the introduction of new computational entities and likewise their deletion. The behaviour of the entities may vary over time. • The systems operate with incomplete information about the environment. For instance, information becomes rapidly out of date and mobility requires information about the environment to be discovered. The ultimate goal of the research action is to provide a solid scientific foundation for the design of such systems, and to lay the groundwork for achieving effective principles for building and analysing such systems. This workshop covers the aspects related to languages and programming environments as well as analysis of systems and resources involving 9 projects (AGILE , DART, DEGAS , MIKADO, MRG, MYTHS, PEPITO, PROFUNDIS, SECURE) out of the 13 founded under the initiative. After an year from the start of the projects, the goal of the workshop is to fix the state of the art on the topics covered by the two clusters related to programming environments and analysis of systems as well as to devise strategies and new ideas to profitably continue the research effort towards the overall objective of the initiative. We acknowledge the Dipartimento di Informatica and Tlc of the University of Trento, the Comune di Rovereto, the project DEGAS for partially funding the event and the Events and Meetings Office of the University of Trento for the valuable collaboration

First-class Compositions - Defining and composing object and aspect compositions with first-class operators

A considerable amount of research, especially within the OO and AOSD communities, has focused on understanding the potential and limitations of various composition techniques. This has led to a large number of proposals for alternative composition techniques, including many variations of message dispatch, inheritance, and aspect mechanisms. This paper makes the case that there is no single perfect composition technique that suits every situation, since different techniques incur different trade-offs. The proper composition technique to use depends on the particular design problem and its requirements (e.g., with respect to adaptability, reusability, understandability, robustness, etc. of the various elements of the design). However, most programming languages limit the available composition techniques to a very few. To address this, we propose a novel composition model, called Co-op. The model provides dedicated abstractions that can be used to express a wide variety of object composition techniques ("composition operators''). Examples include various forms of inheritance, delegation, and aspects. The proposed model unifies objects (with encapsulated state and a message interface) and composition operators; composition operators are specified as first-class citizens. Multiple composition operators can be combined within the same application, and composition operators can even be used to compose new composition operators from existing ones. This opens new possibilities for developing domain-specific composition operators, taxonomies of composition operators, and for reuse and refinement of composition operators. To validate and experiment with the proposed model, we have designed and implemented a simple language, Co-op/I, that we also use in this paper to show concrete examples