Разработка простого MDA-приложения

Цель работы:

– ознакомиться с архитектурой, управляемой моделью MDA, технологией ECO и языком OCL;

– научиться создавать простое приложение по технологии MDA.

Введение в технологию MDA

Архитектура, управляемая моделью MDA

Концепция Model Driven Architecture (MDA) – архитектура, управляемая моделью – была разработана в независимой некоммерческой организации Object Management Group (OMG) – консорциум объектного управления. Она объединяет сотни компаний – производителей программного и аппаратного обеспечения.

В технологии MDA основным элементом проектирования считается модель.

Модель – это описание реальной системы, учитывающее определенные характеристики или аспекты моделируемого объекта, процесса или явления.

В конкретном проекте модель MDA представляет собой законченное и формализованное представление создаваемого программного продукта или его смысловой части. Высокая точность и непротиворечивость описания необходима, чтобы автоматизировать процесс перевода модели в программный (обычно исходный) код.

Понятие «управление моделью» подразумевает прямое использование модели при любых действиях по проектированию, разработке и развертыванию системы. При внесении изменений в архитектуру приложения модель считается первичной. Пусть, например, требуется пополнить описание класса новым полем или методом. В классическом (не модельном) подходе к разработке модификация описания класса выполнялась бы в исходном коде, ручным кодированием. В технологии MDA происходит модификация визуальной диаграммы, на которой класс представлен в виде графического элемента. На базе такой диаграммы исходный код с измененным описанием класса генерируется автоматически.

Под архитектурой, управляемой моделью, понимается полная и законченная архитектура приложения, целиком формируемая с помощью модели.

В крупных проектах с моделью обычно работает не программист, а системный аналитик. Он отвлекается от мелких деталей реализации (программирования-в-малом) и перестает мыслить в терминах отдельных операторов языка программирования. Хороший проектировщик способен охватить и продумать структуру больших функциональных логических блоков и основные взаимосвязи между ними. Далее подобная модель детализируется и транслируется в исходный код на выбранном языке.

Технология MDA ориентирована на создание приложений, которые независимы от платформы, операционной системы и языков программирования. Она позволяет строить масштабируемые приложения из компонентов, которые могут использоваться повторно и многократно. Сам процесс разработки выполняется, как явствует из названия, под управлением модели.

Модель приложения – это взаимосвязанный набор визуальных диаграмм, наглядно описывающих внутреннюю структуру системы и принципы ее функционирования. Модель приложения не привязана к конкретному языку или конкретной среде программирования.

Визуальные диаграммы чаще всего строятся с помощью унифицированного языка моделирования UML.

Методология MDA описывает не столько моделирование, сколько метамоделирование, предусматривающее большую гибкость в конкретных, прикладных подходах к моделированию.

Метамоделирование – способ описания моделей, определяющий механизмы построения конкретных моделей программных систем с помощью базового словаря и набора ограничений, налагаемых на создаваемые модели.

Технология ECO

Корпорация Borland разработала собственную версию («реализацию») концепции MDA, которая называется Borland MDA(BMDA). Сегодня вместо термина BMDA применяется новый термин ECO. Технология ECO (Enterprise Core Objects) – ключевые корпоративные объекты, – реализующая концепцию MDA, стала наиболее важным улучшением последних версий среды Delphi. Она представлена в Delphi 2006 в виде третьей версии ЕСО III. Каждый компонент ЕСО представляет собой своеобразную программную «обертку» положений концепции MDA. Он является промежуточным слоем между средствами визуального проектирования программных моделей и их конкретной реализацией на языках программирования Delphi и C#.

Технология ЕСО переводит процесс согласования требований на модельный уровень. Диаграммы UML обычно хорошо воспринимаются и заказчиком, и исполнителем. Поэтому, хотя использование визуального языка моделирования в MDA не обязательно, почти 100% проектов MDA создаются с применением языка UML.

Построение готового приложения происходит в несколько этапов. Сначала строятся платформно-независитмые модели PIM (Platform Independent Model), затем выполняется их перенос в платформно-специфичные модели PSM (Platform Specific Model). Доступные на сегодняшний день продукты автоматизируют эти шаги на 50-70%. Перенос моделей PSM в код конкретного языка программирования автоматизирован почти на 100%.

Еще один подход, настоятельно рекомендуемый группой OMG при использовании подхода MDA, заключается в выделении логики приложения в отдельную, по возможности платформно-независимую структуру. Достигается это использованием языка объектных ограничений OCL, который сегодня считается частью языка UML. Команды OCL встраиваются непосредственно в модель UML, описывая и уточняя аспекты ее работы. Удобство OCL еще и в том, что его выражения напоминают естественный язык (предложения, записанные на английском). Это позволяет сохранять при построении моделей контакт с людьми (например, представителями заказчика), не являющимися специалистами в области программирования.

Физические объекты, структура которых описана с помощью языка UML, а особенности существования – с помощью языка OCL, функционируют в процессе работы приложения в специально выделенной области оперативной памяти, так называемом объектном пространстве. Технология ЕСО способна автоматически отображать модель не только в программный код, но и в код на языке SQL. Он генерируется для построения схемы базы данных, хранящей копию объектного пространства. Поддержка разных СУБД является в ЕСО одной из ключевых технологий. С ее помощью удается сохранять текущее состояние объектного пространства приложения в базе данных и затем, после перезапуска приложения, загружать его и продолжать работу с прерванного места.

Среда Delphi на основе подготовленной модели автоматически формирует схему базы данных с учетом версии и специфики конкретной СУБД. Она автоматически создает в ней все таблицы, нужные для хранения объектного пространства и взаимосвязей между классами, даже если это требует введения дополнительных таблиц. По мере совершенствования модели следует периодически синхронизировать схему базы данных с внесенными в модель модификациями – для этого достаточно нажать одну кнопку. Такой процесс называется в технологии ЕСО эволюционным развитием базы данных.

Стыковка объектного пространства с пользовательским интерфейсом реализуется в ЕСО с помощью дескрипторов. Дескриптор ЕСО – это стыковочная точка (компонент промежуточного уровня), связывающая с помощью выражений OCL элементы модели UML (классы) с программным кодом и внутренней структурой обычного приложения Delphi. Дескрипторы задают способы формирования наборов объектов в объектном пространстве по критериям, заданным выражениями OCL. Они также обеспечивают доступ к ним элементов пользовательского интерфейса, а программному коду предлагают ссылки на объекты ЕСО.

Как правило, ручное кодирование на языке Delphi требуется, если классы модели, построенной с помощью технологии ЕСО, включают методы, которые необходимо запрограммировать явно.

Серьезную роль в создании приложений ЕСО играет язык OCL. Он предоставляет программные средства обращения к пространству ЕСО и содержит средства создания, модификации и уничтожения объектов, навигации по этому пространству и выполнения всевозможных вычислительных задач.