The State of the Art in Language Workbenches. Conclusions from the Language Workbench Challenge

Language workbenches are tools that provide high-level mechanisms for the implementation of (domain-specific) languages. Language workbenches are an active area of research that also receives many contributions from industry. To compare and discuss existing language workbenches, the annual Language Workbench Challenge was launched in 2011. Each year, participants are challenged to realize a given domain-specific language with their workbenches as a basis for discussion and comparison. In this paper, we describe the state of the art of language workbenches as observed in the previous editions of the Language Workbench Challenge. In particular, we capture the design space of language workbenches in a feature model and show where in this design space the participants of the 2013 Language Workbench Challenge reside. We compare these workbenches based on a DSL for questionnaires that was realized in all workbenches

Gentleman : a lightweight web-based projectional editor

Lors de la conception et la manipulation de logiciel par modélisation, il est avantageux de bénéficier d’un grand degré de liberté au niveau de la présentation afin de comprendre l’information et prendre une action en exerçant peu d’effort cognitif et physique. Cette caractéristique doit aussi s’étendre aux outils que nous employons afin que ceux-ci augmentent nos capacités, plutôt que les restreindre. En génie logiciel, nous travaillons présentement à rehausser encore le niveau d’abstraction afin de réduire le rôle central du code décrit avec un langage de programmation à usage général. Ceci permettrait d’inclure les experts non techniques dans les activités de développement de logiciel. Cette approche, centralisée sur le domaine et l’expert, s’inscrit dans l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM), où un modèle est produit et manipulé par divers experts et utilisateurs. Le modèle est alors décrit avec un langage créé spécifiquement pour un domaine d’application ou une tache, appelé langage dédié (DSL). Une technique utilisée pour créer ces modèles et leurs DSL est le projectional editing, qui permet d’utiliser des notations diverses interchangeables et d’étendre et composer facilement un langage. Toutefois, les solutions actuelles sont lourdes, spécifiques à une plateforme, et manquent considérablement d’utilisabilité, limitant ainsi l’usage et l’exploitation de cette approche. Pour mieux refléter les avantages du paradigme IDM avec le style projectionnel, nous introduisons dans cette thèse Gentleman, un éditeur projectionnel léger sur le web. Avec Gentleman, le développeur crée un modèle en combinant des concepts utilisés pour définir la structure du modèle et des projections pour les manipuler dans l’éditeur. Nous avons évalué Gentleman à travers une étude basée sur un groupe d’utilisateur. L’étude a confirmé sa capacité à créer et manipuler des modèles efficacement. Les participants ont noté qu’il est facile de prendre en main Gentleman et que l’interface est très intuitive comparativement aux éditeurs existants. Nous avons aussi intégré Gentleman avec succès à une plateforme web, démontrant ainsi ses capacités d’interopérabilité et l’avantage d’une solution web.In software activities and, more specifically, when modeling, the modeler should benefit from as much freedom as possible to understand the presented information and take action with minimal cognitive and mechanical effort. This characteristic should also apply to the tools used in the process so that they extend our capabilities rather than limit them. In the field of software engineering, current work aims to push the level of abstraction past general-purpose programming language into domain-specific modeling. This enables domain experts with various backgrounds to participate in software development activities. This vision is central to model-driven engineering (MDE) where, instead of code, various experts and users produce and manipulate domain-specific language (DSL). In recent years, projectional editing has proven to be a valid approach to creating and manipulating DSLs, as it supports various easily interchangeable notations and enables language extension and composition. However, current solutions are heavyweight, platform-specific, and suffer from poor usability. To better support this paradigm and minimize the risk of accidental complexity in terms of expressiveness, in this thesis, we introduce Gentleman, a lightweight web-based projectional editor. With Gentleman, a developer creates a model by combining concepts used to define its structure and projections to interact and manipulate them in the editor. We have evaluated Gentleman through a user study. The evaluation confirmed its capacity to create and manipulate models effectively. Most participants noted that the editor is very user-friendly and intuitive compared to existing editors. We have also successfully integrated Gentleman into a web application, demonstrating its interoperability and the benefit of a web solution

A survey on the design space of end-user-oriented languages for specifying robotic missions

Mobile robots are becoming increasingly important in society. Fulfilling complex missions in different contexts and environments,robots are promising instruments to support our everyday live. As such, the task of defining the robot’s missionis moving from professional developers and roboticists to the end-users. However, with the current state-of-the-art, definingmissions is non-trivial and typically requires dedicated programming skills. Since end-users usually lack such skills, manycommercial robots are nowadays equipped with environments and domain-specific languages tailored for end-users. As such,the software support for defining missions is becoming an increasingly relevant criterion when buying or choosing robots.Improving these environments and languages for specifying missions toward simplicity and flexibility is crucial. To this end,we need to improve our empirical understanding of the current state-of-the-art of such languages and their environments. Inthis paper, we contribute in this direction. We present a survey of 30 mission specification environments for mobile robots thatcome with a visual and end-user-oriented language. We explore the design space of these languages and their environments,identify their concepts, and organize them as features in a feature model. We believe that our results are valuable to practitionersand researchers designing the next generation of mission specification languages in the vibrant domain of mobilerobots

Model-Driven Development for Spring Boot Microservices

As microservices become more and more common, there is more interest in optimizing their development, making it faster, reducing the complexity and making it less error and bug prone. This work aims to explore how Model-driven Engineering (MDE) can be used to aid microservices’ development, especially Java microservices using Spring Boot. Firstly, this work starts by presenting its context, with a brief introduction to MDE and microservices, and how MDE can be used to facilitate microservices’ development. Then the State of the Art presents MDE base technologies and MDE-based solutions that can be used to develop microservices. Furthermore, a value analysis was also done, to explore the benefits of using MDE, and to define its value proposition. Lastly, a case study was elaborated following three different approaches, traditional development, DSL-based approach, and MDE-based tool approach, which were then compared by code quality and time required for development of the microservices. This work is especially interesting for someone who wants to develop Java microservices and wants to explore the different approaches and technologies to do so, namely by using MDE.À medida que os microserviços se tornam cada vez mais comuns, há mais interesse em otimizar seu desenvolvimento, otimizando o tempo de desenvolvimento, reduzindo a complexidade e tornando-o menos sujeito a erros e bugs. Este trabalho tem como objetivo explorar como é que Model-driven Engineering (MDE) pode ser usado para auxiliar o desenvolvimento de microserviços, especialmente microserviços Java usando Spring Boot. Em primeiro lugar, este trabalho começa apresentando seu contexto, com uma breve introdução ao MDE e microserviços, e explicando como é que MDE pode ser usado para facilitar o desenvolvimento de microserviços. Em seguida é apresentado o Estado da Arte, que apresenta tecnologias base de MDE e soluções baseadas em MDE (ferramentas), que podem ser utilizadas para desenvolver microserviços. Além disso, também foi feita uma análise de valor para explorar os benefícios do uso de MDE, e para definir sua proposta de valor. Por fim, foi elaborado um caso de estudo através de três abordagens diferentes, desenvolvimento tradicional, abordagem baseada em DSL, e abordagem utilizando uma ferramenta baseada em MDE, que foram então comparadas através da qualidade do código e pelo tempo necessário para o desenvolvimento dos microserviços. Este trabalho é especialmente interessante para quem quer desenvolver microsserviços Java e quer explorar as diferentes abordagens e tecnologias para o fazer, nomeadamente através da utilização de MDE

Model Driven Software Engineering Meta-Workbenches: An XTools Approach

Model Driven Software Engineering aims to provide a quality assured process for designing and generating software. Modelling frameworks that offer technologies for domain specific language and associated tool construction are called language workbenches. Since modelling is itself a domain, there are benefits to applying a workbenchbased approach to the construction of modelling languages and tools. Such a framework is a meta-modelling tool and those that can generate themselves are reflective metatools. This article reviews the current state of the art for modelling tools and proposes a set of reflective meta-modelling tool requirements. The XTools framework has been designed as a reflective meta-tool and is used as a benchmark

Development of a System for Analysing Method Names in Java Source Code

Naming code can seem like a simple task, however finding a good name can be rather challenging. Entity names should be consistent and brief yet comprehensive when representing the information each entity hold. What is considered a good name can be highly debatable, although it usually involves descriptive names that can contribute to readability and comprehensibility of source code. Bad code names can cause uncertainty, potential future bugs and be misleading. For this reason, the task of naming code is vital, hence there is a need of a system to improve and maintain it. To develop such a system, there are requirements required to be specified to define the expected implementation for certain entity names. These requirements are encoded into software in a domain-specific language, granting executable code to be generated from the expressed requirements. As a result, this name analysis tool provides programmers to perform code analysis on Java source code checking if the entities act in accordance with the requirements of their names. Additionally, the result shows insights of how contributions from linguistics can be valuable for software development and can be used to analyse software languages, such as entity names.Masteroppgave i informatikkINF399MAMN-PROGMAMN-IN

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

Programming Robots for Activities of Everyday Life

Text-based programming remains a challenge to novice programmers in\ua0all programming domains including robotics. The use of robots is gainingconsiderable traction in several domains since robots are capable of assisting\ua0humans in repetitive and hazardous tasks. In the near future, robots willbe used in tasks of everyday life in homes, hotels, airports, museums, etc.\ua0However, robotic missions have been either predefined or programmed usinglow-level APIs, making mission specification task-specific and error-prone.\ua0To harness the full potential of robots, it must be possible to define missionsfor specific applications domains as needed. The specification of missions of\ua0robotic applications should be performed via easy-to-use, accessible ways, and\ua0at the same time, be accurate, and unambiguous. Simplicity and flexibility in\ua0programming such robots are important, since end-users come from diverse\ua0domains, not necessarily with suffcient programming knowledge.The main objective of this licentiate thesis is to empirically understand the\ua0state-of-the-art in languages and tools used for specifying robot missions byend-users. The findings will form the basis for interventions in developing\ua0future languages for end-user robot programming.During the empirical study, DSLs for robot mission specification were\ua0analyzed through published literature, their websites, user manuals, samplemissions and using the languages to specify missions for supported robots.After extracting data from 30 environments, 133 features were identified.\ua0A feature matrix mapping the features to the environments was developedwith a feature model for robotic mission specification DSLs.Our results show that most end-user facing environments exist in the\ua0education domain for teaching novice programmers and STEM subjects. Mostof the visual languages are developed using Blockly and Scratch libraries.\ua0The end-user domain abstraction needs more work since most of the visualenvironments abstract robotic and programming language concepts but not\ua0end-user concepts. In future works, it is important to focus on the development\ua0of reusable libraries for end-user concepts; and further, explore how end-user\ua0facing environments can be adapted for novice programmers to learn\ua0general programming skills and robot programming in low resource settings\ua0in developing countries, like Uganda