From Mining to Mapping and Roundtrip Transformations : a systematic approach to model-based tool integration

Abstract

Die modellgetriebene Softwareentwicklung ist ein aktueller Trend in der Informatikforschung und spielt bereits in der Praxis eine wichtige Rolle. Für den praktischen Einsatz steht bereits eine Palette an Modellierungswerkzeugen zur Verfügung, wobei jedesWerkzeug einen bestimmten Bereich im Entwicklungsprozess unterstützt und daher unterschiedliche Modellierungssprachen eingesetzt werden. Aufgrund der mangelnden Interoperabilität ist es allerdings nicht möglich, unterschiedliche Werkzeuge in Kombination einzusetzen und so bleibt das Potential der modellgetriebenen Softwareentwicklung zum Teil ungenützt. Um Interoperabilität zwischen Werkzeugen herzustellen, werden Modelltransformationssprachen für die Erstellung von so genannten Mappings (Abbildungen) zwischen Konzepten der Modellierungssprachen - definiert in Metamodellen - eingesetzt. Die Entwicklung von Mappings wird jedoch durch eine ad-hoc und implementierungs-orientierte Vorgehensweise erschwert. Die Hauptgründe dafür sind: (1) für viele Modellierungssprachen existieren keine Metamodelle, und (2) Modelltransformationssprachen bieten zu feingranulare Sprachelemente um Mappings auf einer angemessenen Abstraktionsstufe zu repräsentieren und stellen darüber hinaus keine Mechanismen für die Wiederverwendung bereits vorhandener Mappings zur Verfügung. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist es eine umfassende Infrastruktur für die modellbasierte Integration von Modellierungswerkzeuge zu entwickeln. Der erste Teil präsentiert einen semi-automatischen Ansatz für die Erstellung von Metamodellen und Modellen aus textuellen Definitionen vorgestellt. Dieser Schritt ist sozusagen die Voraussetzung um die nachfolgenden Integrationstechniken anwenden zu können, sollten Modellierungssprachen nicht durch Metamodelle repräsentiert werden. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Erhöhung des Abstraktionsniveaus und der Wiederverwendung von vorhandenen Mappings. Dazu bietet das vorgestellte Framework Funktionalitäten um wiederverwendbare Mapping Operatoren zu definieren, anzuwenden und auszuführen. Die Verwendbarkeit des Frameworks wird durch die Entwicklung einer Mappingsprache, die Mapping Operatoren für das Auflösen von wiederkehrenden Heterogenitäten zwischen Metamodellen umfasst, demonstriert. Der dritte und letzte Teil dieser Arbeit, beschäftigt sich mit Roundtrip Transformationen. Dazu werden zwei Ansätze vorgestellt, um existierende, nicht roundtripfähige Transformationen mit Roundtrip Funktionalität zu ergänzen.<br />

Model-Driven Engineering (MDE) gains momentum in academia as well as in practice. A wide variety of modeling tools is already available supporting different development tasks and advocating different modeling languages. In order to fully exploit the potential of MDE, modeling tools must work in combination, i.e., a seamless exchange of models between different modeling tools is crucial for MDE. Current best practices to achieve interoperability use model transformation languages to realize necessary mappings between concepts of the metamodels defining the modeling languages supported by different tools. However, the development of such mappings is still done in an ad-hoc and implementation-oriented manner which simply does not scale for large integration scenarios. The reason for this is twofold:<br />first, various modeling languages are not based on metamodeling standards but instead define proprietary languages rather focused on notational aspects, and second, existing model transformation languages are too fine granular to express mappings on a highlevel of abstraction and lack appropriate reuse mechanisms for already existing integration knowledge. This thesis proposes a comprehensive approach for realizing model-based tool integration which is inspired from techniques originating from the field of database integration, but employed in the context of MDE. For tackling the problem of missing metamodel descriptions, a semi-automatic approach for mining metamodels and models from textual language definitions is presented, representing a prerequisite for the subsequent steps which are based on metamodels and models, only. For raising the level of abstraction and the possibility of reuse of mappings between metamodels, a framework is proposed for building, applying, and executing reusable mapping operators. To demonstrate the applicability of the framework, it is applied for defining a set of mapping operators which are intended to resolve typical structural heterogeneities occurring between the core concepts used to define metamodels. Finally, for ensuring roundtrip capabilities of transformations, two approaches are presented how existing, non-roundtripping transformations can be enriched with rountrip capabilities.