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ＭＤＡ技術による再利用の可能性

富士通株式会社

吉田

2All Rights Reserved, Copyright Ⓒ FUJITSU 2004

MDAとは

Model Driven Architecture:モデル駆動型開発．

UMLを使った，業務やシステムのモデリン

グを主体とするソフトウェア開発アプローチ．

「自動化」がキーワード

２００１年にＯＭＧがＯＭＡに代わる新しい標準化の考え方として提唱，推進．


ＭＤＡの考え方

CORBA PSM Java PSM .NET PSM XML PSM

CORBA IDL Javaソースコード C#ソースコード XMLスキーマ

PIM (Platform Independent Model)

PSM(Platform Specific Model)

PIM

「Platform」もOMG用語であることに注意完全にindependentなモデルは現実的ではなく，

相対的な言い方と考えてよい


MDAとは（再）

ＯＭＧにとっては，「標準化はＵＭＬで！」典型的には，「UMLモデルからのソースコードの自動生成」のこと以下の技術も包含する：

業務モデル(PIM)から実装依存モデル(PSM)への自動詳細化ソースコードからモデルへのリバースモデルとソースコードの同期（生成＋リバース）モデルでのテスト・デバッグ実行可能なモデル（Executable UML: 究極の目標)


いまなぜＭＤＡか？

UMLの特徴

単なる記法ではない（モデル）

そもそもMachine readableInteroperabilityへの期待（デファクト）

Eclipseの普及

統合開発環境は使い出したらやめられない

EMF, UML2, GMTへの期待


ＭＤＡ技術の現状[Interstage Apworksの場合]

Enterprise Ed.とModelers-J Ed.にIBM Rational XDE Developerを同梱

コードモデルとソースコードの同期Java, EJB, Servletのスケルトンコード生成とリバース

データモデルとDBスキーマの同期

配置モデルからの自動生成JAR, EJB-JAR, WAR, EAR

コードテンプレートメソッド内部処理の自動生成カスタマイズJavaScript, Java, COM/.NETコンポーネント

デザインパターンGoFパターン，J2EEパターン(1.2, 1.3), テーブル変換

パターン定義機能


MDA技術の利用例Javaコードモデル

≪N i jo S c re e n C l a s s ≫E m p l o y e e B e a n

- i d : S tr i n g- n a m e : S tr i n g- e m a i l : S tr i n g- p h o n e : S tr i n g- a d d re s s : S tr i n g

+ E m p l o y e e B e a n ( )+ g e t Id ( )+ s e t Id ( )+ g e tN a m e ( )+ s e tN a m e ( )+ g e tE m a i l ( )+ s e tE m a i l ( )+ g e tP h o n e ( )+ s e tP h o n e ( )+ g e tA d d re s s ( )+ s e tA d d re s s ( )

E m p l o y e e A c c e s s o r

n n e c t i o n : j a v a .s q l .C o n n e c t i o n

p l o y e e A c c e s s o r ( )p l o y e e A c c e s s o r ( )

i t ( )e a te ( )d A l l ( )d B y C o n d i t i o n ( )

B y P r i m a ry K e y ( )+ re m o v e ( )+ u p d a te ( )+ ≪s e l e c t≫ f i n d B y A d d re s s ( )+ ≪in s e r t≫ i n s e rtA l l ( )+ ≪u p d a te ≫ u p d a te A l l ( )+ d o S o m e th i n g ( )

E m p l o y e e T e s t D r i v e r

+ m a i n ( )

≪N i j o S c re e n C l a s s ≫E m p l o y e e L i s t B e a n

+ g e tE m p l o y e e B e a n s ( )+ s e tE m p l o y e e B e a n s ( )+ g e tE m p l o y e e B e a n s ( )+ s e tE m p l o y e e B e a n s ( )

- e m p l o y e e B e a*

E m p l o y e e A c c e s s o r R u n t i m eE x c e p t i o n

+ E m p l o y e e A c c e s s o rR u n t im e E x c e p t i o n ( )+ E m p l o y e e A c c e s s o rR u n t im e E x c e p t i o n ( )

R u n t i m e E x c e p t i o n

T h r o w a b l e

- c a u s e1

E m p l o y e e A c c e s s o r . j a v a≪re s i d e ≫

≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫

E m p l o y e e T e s t D r i v e r . j a v a

≪re s i d e ≫

≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫

≪N i j o S c re e n C l a s s ≫E m p l o y e e B e a n









+ m a i n ( )







T h r o w a b l e

- c a u s e1


≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫


≪re s i d e ≫

≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫










+ m a i n ( )







T h r o w a b l e

- c a u s e1


≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫


≪re s i d e ≫

≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫










+ m a i n ( )







T h r o w a b l e

- c a u s e1


≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫


≪re s i d e ≫

≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫










+ m a i n ( )







T h r o w a b l e

- c a u s e1


≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫


≪re s i d e ≫

≪a c c e s s ≫

≪a c c e s s ≫

JavaコードモデルJavaソースコード

public classEmployeeAccessor {.........................

}


}


}

public classEmployeeBean {private String id;private String name;private String email;private String phone;private String address;.....

}

Javaソースコード

同期

n sn sn sn sn s

- c o

+ E m

+ i n c r

+ f i n+ f i+ f i n d

- c o

+ E m

+ i n c r


- c o

+ E m

+ i n c r


- c o

+ E m

+ i n c r


- c o

+ E m

+ i n c r


デザインパターン + E m+ E m+ E m+ E m+ E m

+++++

nnnnn

分析データモデル分析データモデル

≪Entity≫Employee

+ ≪PK≫ id : String+ name : String+ email : String+ phone : String+ address : String

+ ≪select≫ findByAddress ( )+ ≪insert≫ insertAll ( )+ ≪update≫ updateAll ( )+ doSomething ( )

DBテーブル

定義モデル

PK id : VARCHAR(255)N name : VARCHAR(255)N email : VARCHAR(255)N phone : VARCHAR(255)N address : VARCHAR(255)

<<table>>Employee

DBテーブル

定義モデルデータベーステーブル生成DDL

データベーステーブル生成DDL

CREATE TABLEEmployee (id ...,name ...,email ...,phone ...,address ...

)

テーブル変換

同期

PIM PSM コード


MDAは魔術？

「UMLで記述するだけで，なんでも自動生成できる」わけではない

種の仕込が必要パターン：「モデル→モデル」変換ルール

コードテンプレート：「モデル→コード」変換ルール

標準提供変換ルールだけでは効果少

変換ルール開発にはスキルが必要


簡単なモデル変換の例

Person

+name:String

Person

-name:String

+getName()+setName()

変換ルール：対象クラスのすべてのpublicな属性に対して同じ属性をprivateで持たせその名前にset/getを付けたメソッドを持たせる

記述対象が「クラス」や「属性」

「Person」や「name」


メタモデルによる表現

Class

name=“Person”

Class

name=“Person”

Property

name=“name”visibility=public

Property Operation Operation

name=“name”visibility=private

name=“getName”visibility=public

name=“setName”visibility=public

メタモデル：「モデル」のモデル


OMGのメタモデル４層

Person

name:String

Kernel::Class

name:String

Model::Class

name:String

Person

name=“Jack”

Kernel::Class

name=“Person”

Model::Class

name=“Class”

(クラス表現）

(インスタンス表現）

<<instance of>>

より正確にはUML::Classes::Kernel::Class

M0 M1 M2 M3


MDA技術開発動向

OMGUML2.0MOF (Meta Object Facility)XMI (XML Metadata Interchange)QVT (Query/Views/Transformations)

EclipseEMF (Eclipse Modeling Framework)UML2GMT (Generative Model Transformer)


MOF OMG

UMLなどのモデリング言語を規定するためのメタ言語

OMGは4月にMOF2.0を採択する予定

NameSpace

ModelElementcontainedElement （M3クラス図の一部）

container Feature

GeneralizedElement BehavioralFeature StructuralFeature

Package Classifier

Association DataType Class

AttributeOperation


QVT OMG

MOF2.0改訂の一環Transformations

• メタモデルS(source)とメタモデルT(target)の関係を記述• Sに従うモデルからTに従うモデルのインスタンスを生成• SとTは同じでもよい

Query• ソースの一部を切り取るようなTransformation??

Views• ターゲットがソースに対応づくようなTransformation??

4月に2回目の改訂サブミッション

変換の再利用性などが評価基準


変換とMOFとの関係 OMG

MOF

Sourceメタモデル（例えばUMLメタモデル）

Targetメタモデル（例えばIDLメタモデル）

Transformationのメタモデル

規定する規定する

規定する

規定する

規定する

ソースターゲットM1

M2

変換規定する

Sourceモデル（例えばUMLモデル）

Targetモデル（例えばIDL定義）

Transformation 規定する

M3


EMF Eclipse

モデリングと設計データ表現のためのJavaフレームワークEMF本体

ECore:各種のモデルを実装するためのメタモデルクラス群（MOFのM3のJava実装）モデル変更通知，XMI永続化，reflective API等

EMF.EditEMFモデルのエディタ用フレームワーク．

EMF.Codegenメタモデル(M2)からのコード生成機能．以下を生成：

メタモデルのクラスのJavaインタフェースと実装クラス，およびファクトリやパッケージの実装クラス．モデルクラスをエディタで表示や編集するためのアダプタクラスモデルを編集するツリーエディタ


UML2 Eclipse

昨年末に活動開始したばかり

ゴール

EMFベースのUML2.0メタモデル(M2)実装の提供

モデルの交換を容易にする共通XMIスキーマの提供

UML2.0仕様を検証するテストケースとなること

UML2.0仕様が定義する「準拠レベル」の検証ルールの提供


EMFとUML2の関係

Roseで記述したUML2.0のメタモデル

EClass

Class:EClass

<<instance of>>

class

UML2が提供するJavaクラス

EMF Ecoreが提供するJavaクラス

M3

Class

EMF.CodegenのRose2Ecore

で自動変換

EMF.Codegen.JETでJavaソース生成*

classM2

<<instance of>>

Person:ClassM1

* 正確にはインターフェースと実装クラスを生成


GMT Eclipse

XMI形式を入出力とするMDAツール

Mapping: PIMとパターンをそれぞれXMI形式で入力し，それらを対応付けた一つのXMI形式モデルを出力

Transformation: 対応付いたモデルを入力し，変換結果のXMI形式モデルを出力

Text generation: 対応付いたモデルを入力し，変換結果のソースコードテキストを出力

Workflow: 上記の三種のコンポーネントを糊付けし，Eclipseから起動できるようにする

昨年5月から活動開始

QVT標準化を目標としている？


ＭＤＡによる再利用の拡大

ソースコード，フレームワーク，コンポーネントの再利用に加えて

PIMの再利用

PSMの再利用

パターンの再利用

コードテンプレートの再利用


MDAによる再利用のイメージ

同一プロジェクト内での再利用

PIM

自動生成自動生成PSM

：手作業：再利用or自動生成

自動生成自動生成コード



同一プラットフォームでの再利用

再利用素材再利用できる部分PIM

再利用素材再利用できる部分自動生成PSM

再利用素材再利用できる部分自動生成コード




異種プラットフォームでの再利用

再利用素材再利用できる部分PIM

自動生成


PSM

コード自動生成



同一プロジェクト内同一プラットフォーム異種プラットフォーム

PIM


PSM

コード


プロジェクト事例

中堅企業向け販売業務パッケージの開発（使用言語はC++）

プロジェクト内再利用したパターン

分析モデルの記述方法をテンプレート化したものを「分析パターン（１５種）」と称して，業務ＳＥに配布．

分析モデル→設計モデルの自動詳細化ツールを開発し，「設計パターン（２０種）」を用意．

設計モデル→ソースコード自動生成ツールを開発し，「設計パターン」に対応するコードテンプレートを用意．


パターンを中核とする開発

ソースコード

設計書

仕様書

要求書

パターン

カタログ

パターン

カタログ

パターン

カタログ

分析

設計

実装パターン採用

パターン採用

パターン採用

実装パターン

設計パターン

分析パターン

パターン抽出

パターン抽出

パターン抽出


開発体制コアチーム

アーキテクト + オブジェクト指向設計専門家の支援

他チームの開発作業のレビューパターンの決定・文書化・周知徹底

先行チーム若手開発者2名

主力チームよりも早いタイミングで作業パターン化の素材を提供する

主力チーム一般開発者3名×2チーム

パターン利用により，流れ作業的な開発


分析パターン

クライアント・サーバ間プロトコル

マスタの照会・更新・起票処理

伝票の照会・更新・起票処理

伝票の状態遷移方式

入力データのチェック処理

在庫管理方式

採番方式

など15種類


分析パターンの例（１）

クライアント

伝票の生成

伝票処理コントローラ

create：伝票

伝票のデータ項目の設定

属性設定

伝票の処理状態の設定

状態変更

伝票の追加

insert

データベース


分析パターンの例（２）

伝票処理コントローラ

slip := 伝票検索

伝票管理

create伝票:slip

参照・設定

伝票更新(slip)

select

データベース

update

属性参照


設計パターン

データベースの具体的なアクセス方法

オブジェクトの属性の表現方法

他のオブジェクトへのリンクの表現方法

などの20種


設計パターンの例

attr1: int

ConcreteSlip(String)̃ConcreteSlip()SetAttr1(int)GetAttr1(): intDataCheck(): ErrorList

ConcreteSlip

key: Stringstate: SlipState

TransState(SlipState)IsInState(SlipState): booleanDataCheck(): ErrorList {abstract}

SlipObject{abstract}

$uniqueInstance: ConcreteManager

$Instance: ConcreteManagerConcreteManager()̃ConcreteManager()createNew(String): SlipObject

ConcreteManager

GetNew(String): SlipObjectInsert(SlipObject)GetOne(String): SlipObjectUpdate(SlipObject)createNew(String): SlipObject {abstract}

ObjectManager{abstract}

key: String

パターン適用支援ツール

パターン適用をできる限り自動化し，人手による不徹底を排除

設計書

Orderidproduct



開発対象モデル

Order

idproduct

自動拡張後の設計書

Order OrderManager

getOne()insertOne(Order*)updateOne(Order*)

0..n

idproduct

getId()getProduct()setId()setProduct()

idproduct

クラスとメソッドを自動追加．



開発対象モデル

Order

idproduct

自動拡張後の設計書

Order OrderManager

getOne()insertOne(Order*)updateOne(Order*)

0..n

idproduct

getId()getProduct()setId()setProduct()

Order*OrderManager::getOne( ){Order* obj = new

Order( );……

return obj;}

生成したソースコード

idproduct

クラスとメソッドを自動追加．

追加したメソッドのコードを自動生成


適用結果

設計モデルの中で83% (4,829÷5,820)

のメソッドが自動生成

ソースコードの70%(21,251÷30,386)

が自動生成

生産性：外部発注基準の3倍

品質（バグ密度）：部門内基準の数分の１

拡張性・保守性：一貫した設計とコーディング


成功の秘密は？

先行チームによるパターン洗い出し

コアチームが，フレームワークと自動生成のバランスを考慮しながら随時更新

コアチームの熱心なレビューによって，パターン適用の徹底化


フレームワークとMDA

PIM PIM

ソースコード

PSM

特定フレームワーク向けデザインパターン

自動生成強化フレームワーク導入の効果

モデルをより具体化

ソースをより抽象化

プラットフォーム（J2EEなど）

フレームワークや

共通コンポーネントソースコード

スケルトンコード

標準の自動生成

標準のデザインパターン

PSM

ハンドコーディング


ＭＤＡ技術の課題

まだちょっと‥敷居が高い

UML, モデリング，メタモデル

値段が高いツール，動作リソース

標準化・オープン化は次世代Interoperability, Reusability効果は今年後半から？

⇒効果が実感できれば一気に広まる？！


まとめ

ＭＤＡとは（典型的には）ＵＭＬベースの自動化技術のこと

モデル／モデル，モデル／ソースの変換ルールをうまく設定すると高い生産性を実現できる

ソースコード，フレームワーク，コンポーネントに加えて，モデルや変換ルールへと，再利用資産を効果的に拡大する

mda技術による再利用の可能性 - fujitsuxmi形式を入出力とするmdaツール...

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