A Declarative Language for Preserving Consistency of Multiple Models

Der Einsatz mehrerer Modelle zur Beschreibung eines Softwaresystems birgt oftmals die Herausforderung, diese konsistent zu halten. Während es viel Forschung zur Konsistenzhaltung zweier Modelle gibt, untersuchen nur wenige Arbeiten die Spezifika der Konsistenzhaltung mehrerer Modelle. In dieser Bachelorarbeit wird eine neue Programmiersprache vorgestellt, die es erlaubt, Transformationen zu erstellen, die mehr als zwei Modelle konsistent halten. Die Sprache verwendet ein Zwischen-Metamodell, sodass alle Transformationen zuerst von einem existierenden Modell in das Zwischenmodell und dann erst in die anderen Modelle ausgeführt werden.
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Zunächst betrachten wir verschiedene Möglichkeiten, wie Modelle mit ausschließlich binären Transformationen konsistent gehalten werden können. Im Weiteren demonstrieren wir Vorteile davon, ein Zwischen-Metamodell in den Konsistenzhaltungsprozess einzuführen. Im nächsten Schritt präsentieren wir die Gemeinsamkeiten-Sprache als eine Möglichkeit der Konsistenzhaltung mittels Zwischen-Metamodellen. Sie ermöglicht Entwicklern, Metaklassen des Zwischen-Metamodells gemeinsam mit deren Attributen und Referenzen zu deklarieren. Die Abbildungen vom Zwischenmodell in die Modelle, die konsistent gehalten werden sollen, und zurück, können direkt in den Zwischen-Metaklassen, -Attributen und -Referenzen festgelegt werden. Um Logik nicht zu duplizieren, können bidirektionale Ausdrücke für die Abbildungen verwendet werden. Die Sprache ist deklarativ und soll auf diese Weise eine hohe Nachvollziehbarkeit der Transformationen ermöglichen.
Wir haben ein prototypische Implementierung der Sprache für Vitruvius erstellt, die in Eclipse für EMF-Modelle verwendet werden kann. Die Implementierung kann als Machbarkeitsnachweis gesehen werden, eignet sich allerdings noch nicht für den Praxiseinsatz. Die Idee, Zwischen-Metamodelle für die skalierbare und modulare Konsistenzhaltung mehrerer Modelle einzusetzen, wurde in anderen Arbeiten in realistische Szenarien bereits erfolgreich umgesetzt. Soweit uns bekannt ist, existiert noch kein Ansatz, der es erlaubt, ein Zwischen-Metamodell und die Transformationen für dieses in der selben Sprache zu definieren.

Using multiple models to describe a software system, often poses the challenge to keep them consistent automatically. While there is much research on preserving consistency of two models, fewer works address the specifics of keeping more than two models consistent. This thesis proposes a new programming language, allowing to create transformations for consistency preservation of more than two models. The language uses an intermediate metamodel, such that any transformation is first executed from an existing model into an intermediate model, and then into other models.
... mehrWe start by looking at different possibilities of how consistency of multiple models can be preserved using only binary transformations. Subsequently, we show advantages of introducing an intermediate metamodel to the consistency preservation process. To support consistency preservation with intermediate metamodels, we thereupon introduce the Commonalities Language. It allows developers to declare metaclasses of the intermediate metamodel together with their attributes and references. The mappings from the intermediate model to other models and back are given directly at the mapped intermediate metaclasses, attributes, and references. To avoid duplication of logic, bidirectional expressions can be used for the mappings. The language is declarative to make understanding the transformations easy.
We have developed a prototypical implementation of it for the Vitruvius framework, which can be used in Eclipse for EMF models. The implementation serves as a proof of concept but is not yet suffciently mature to be used in practice. The idea of using intermediate metamodels to achieve scalable and modular consistency preservation for multiple models was already applied successfully to realistic scenarios in other works. To the best of our knowledge, no existing approach allows defining an intermediate metamodel together with the transformations for it in the same language.