Semantic foundation and tool support for model-driven development with UML 2 activity diagrams

Abstract

Wir schlagen einen Ansatz zur Modell getriebenen Softwareentwicklung vor, der Klassen- und Aktivitätsdiagramme kombiniert. Unser Ziel ist es, die Softwareentwicklung zu verbessern, indem die grafischen Modelle aus den Analyse/Design-Phasen für die Implementierung verwendet werden. Der Kontrollfluss von aktiven Klassen wird dabei mit UML 2 Aktivitätsdiagrammen modelliert. Um dies zu erreichen, diskutieren wir zunächst Probleme der UML 2 Spezifikation, wie beispielsweise der Tatsache, dass Datentokens Kontrolltokens "überholen" können. Andere Probleme betreffen Signalempfänger, Signale, Unterbrechungsbereiche, die Positionierung von Kontrolltokens sowie die Pufferung von Tokens an Verzweigungsknoten. Für UML 2 Elemente, bei denen mehrere Interpretationen oder Optionen sinnvoll sind, definieren wir "Semantische Variationspunkte". Ausgehend von der von uns geführten Diskussion definieren wir eine vollständige formale Semantik für die von uns untersuchte Teilmenge der UML 2 Aktivitätsdiagramme mittels Ansynchronous Multi-Agent ASMs. Parallel ablaufende Aktivitäten und Aktionen verwenden jeweils eigene Agenten, die mittels Ereignissen kommunizieren. Zunächst wird gezeigt, wie das UML 2 Metamodell mit statischen ASM Domänen und Funktionen umgesetzt wird. Es wird die Erzeugung und Terminierung von Aktivitätsinstanzen beschrieben. Des Weiteren wird die Semantik von Aktionen behandelt. Dabei unterstützen wir die Elemente CallBehaviorAction, CallOperationAction, AcceptEventAction, SendSignalAction sowie BroadcastSignalAction. Ein zentraler Teil der Formalisierung ist die Flussberechung für die Tokens in Aktivitätsdiagrammen. Die Formalisierung ist die Voraussetzung für die Implementierung eines prototypischen Werkzeugs, der "ActiveChartsIDE". Der aus Klassendiagrammen erzeugte Code wird durch eigene Methoden ergänzt. Eine Laufzeitbibliothek führt die Aktivitätsdiagramme aus und ruft die Methoden an den entsprechenden Stellen auf.