En infrastruktur for domenespesifikke modelleringsspråk

Programvare spiller en viktig rolle i alle aspekter av våre liv. Det er derfor viktig å forske på teknikker som effektiviserer konstruksjonen av programvare og samtidig øker påliteligheten og kvaliteten på sluttproduktene. Samtidig har bruken av programvaresystemer som støtter nesten alle slags samfunnsoppgaver økt behovet for å forske på utviklingen av domenespesifikke modelleringsspråk (DSML) for å bygge bro mellom klienter, domeneeksperter og programvareingeniører. Videre har interessen for å studere oppførselsaspektene ved modelleringsspråk økt i takt med utbredelsen av komplekse og samtidige programvare, noe som åpner for avdekking av feil og mangler ved hjelp av simulering og verifikasjon av modeller før de faktisk blir implementert.

Et av de mest fremtredende feltene innen modelldrevet programvareutvikling (MDSE) er utforming og implementasjon av DSML-er. Konstruksjon av DSML-er innebærer spesifikasjon av forskjellige abstrak-sjonsnivåer for å representere domenekonsepter der de hører til. Begrensninger i MDSE, spesielt når det gjelder restriksjon i antall abstraksjonsnivåer som er tilgjengelige for å definere DSML-er, har gitt opphav til forskningsfeltet multinivå modellering (MLM). Den opprinnelige motivasjonen for MLM var hovedsakelig å redusere disse begrensingene, men nå har utbredelsen av MLM-tilnærminger de siste årene ført til en utvidelse av dens praktiske anvendelser.

For å håndtere kompleksiteten av dagens programvaresystemer brukes det ulike modelleringsspråk og -artefakter for spesifikasjonen av systemenes mangfoldige aspekter. Dette har også økt behovet for tilnærminger for gjenbruk og sammensetting av systemer samt for resonnering over globale egenskaper for de sammensatte systemene.

I denne avhandlingen videreutvikles MultEcore - et rammeverk som opprinnelig ble utviklet som en tilnærming og et verktøy for spesifikasjon av multinivå modelleringsspråk. Vi har også utvidet den underliggende formaliseringen og den praktiske implementeringen for eksekvering og analyse av MLM-hierarkier og sammensetting av disse. Eksekveringen er beskrevet ved hjelp av multinivå og sammensatte modelltransformasjoer (MCMT), mens analysen utføres ved å benytte Maude. For sammensetting av DSML-er har vi utviklet en teknikk for MLM-hierarkier og MCMT-er, som har sitt fundament fra graftransformasjon og kategoriteori. MLM-hierarkier blir sammensatt ved bruk av flertypede modellelementer og supplerende hierarkier, mens MCMT fra komponenthierarkiene blir slått sammen - med anvendelse av ulike sammenslåingsstrategier - til flertypede regler som kan anvendes på sammensatte MLM-hierarkier. Resultatene av avhandlingen er evaluert via studier i domenet Coloured Petri nets.