Contribution à la Programmation

GénérativeApplication dans le générateur SmartTools :

technologies XML, programmation par aspects et composants

Carine Courbis

Soutenance de thèse, le 10 décembre 2002

Thèse dirigée par Didier Parigot et Isabelle AttaliINRIA Sophia-Antipolis

2

Contexte : Facteurs de Bouleversements [1/3]

Bouleversements de l'Informatique dus à :– Internet

Du PC, monde clos, au Distribué

Communication entre applications et utilisateurs Format d'échange ? Standard XML du W3C

– Prolifération de Nouvelles TechnologiesPlusieurs solutions à un problème (ex : composant)

Laquelle choisir ? la plus Pérenne ? Evolutive ?

Former les programmeurs

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Contexte : Facteurs de Bouleversements [2/3]

– Démocratisation de l'Informatique Extension aux domaines non techniques

Connaissances, besoins, supports, domaines d'activités différents

– Pression du marché, ConcurrenceDéveloppements : + courts, - chers, adaptables

Bouleversements des Méthodes de Développement d'Applications

Logiciels évolutifs, adaptables aux Besoins

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Contexte : Techniques de Développement [3/3]

Niveau ProgrammationOO : encapsulation, héritage code

extensible, réutilisable, modulaire, mais … Préoccupations transversales aux classes, Mélange

de code fonctionnel/non-fonctionnel

AOP, Programmation par Composants, etc

Niveau SpécificationStandardisation des formats de document (W3C)

UML, MDA de l'OMG

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Objectif et ApprocheAider au Développement d'Applications

Idée : Simplifier la programmation en Générant du code, à partir des Modèles (parties métiers)

Solution : Phase de Génération : intègre les Technologies MDA

Gains : code adaptable selon technologies et besoins, concentration seulement sur partie "intelligente"

En plus: Utilisation de Standards du W3C et de l'OMG

(Outils et Evolutions)

Génération /Transformations

CodeModèle

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Approche MDAMDA : Model-Driven Architecture

Modèle Indépendant de la Plate-forme/Techno

Modèle Spécifique à la Plate-forme/Techno

Avoir un Modèle Métier UML et le Spécialiser par Transformation

Notre Approche : MDA à Différents Niveaux et avec des Langages

EJB

Modèle de composants

CCMWeb-Services

Génération /Transformations

PIM

Exemple:

PSMPSMPSM

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Instanciation, à différents niveaux, dans SmartTools

SmartTools = Atelier Logiciel Aide au Développement Langages métiers/Outils

Visiteurs pardéfaut + AOP

Pour un Langage L

Modèle deComposants

AfficheurSpécification

Parseur

Composants

Générateurs

SmartTools

API manipulationdonnées DTD ou XML

SchemaEditeur guidé par

la Syntaxe

PSM

Modèle de Données

PIM

Modèle d'Analyses

Sémantiques

Modèle deVues/GUI

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Plan

Sujet OutilsSyntaxiques

OutilsSémantiques

Architecture Conclusion

AbSynt

Passerelles DTDXML Schema

CoSynt

AOP

Visiteur

Visiteurs configurables

Visiteursdécouplés

Contexte

Projection

Approche

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Modèle de Données : AbSynt

Programme AST (arbre de syntaxe abstraite)

Pourquoi un nouveau Formalisme ?• Avoir un format de Description de Structure de Haut

Niveau, indépendant techno/langage• Accepter DTD/XML Schema Fils

Optionnels/Tableaux• Avoir une Abstraction vis-à-vis de l'Implémentation

sur-couche de manipulation des nœuds

<assign> <var>a</var> <int>2</int></assign>

a=2;

assignvar int

"a" "2"ou

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PIM : Constructeurs (Opérateurs), Types, Attributs, et et Données sémantiquesPSM : Classes Java sur DOM pour Arbres Strictement Typés Services DOM : serialisation, XPath, XSL, etc.

AbSynt Classes Java sur DOM

package tiny.astpublic interface AssignNode extends StatementType { public tiny.ast.VarType getVariableNode(); public void setVariableNode(tiny.ast.VarType node); ...

Statement = assign(Var variable, Exp value);Required env as java.lang.String in affect;vector as java.util.HashMap in affect;

Type Interface, Constructeur Interface + ClasseAttribut Variable

Code généré

Code écrit Transformation(SmartTools)

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Document XML Objets Java

Notre ModèleAbSynt

Classes Java sur DOMgénère

convertitDTDou

XML Schema traduit

Ouverture vers le monde Document, Passerelle

se serialise enDocument XML

est conforme à

est représenté parObjets/Nœuds

est instance de

Analyses Sémantiques possibles

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Syntaxe abstraite versus DTD, XML Schema

Analogies– Constructeurs = Eléments, Attributs = Attributs– Types certaines Entités paramètres, choix, éléments

substituables ( notion type de XML Schema car modèle de contenu)

Différences/Difficultés– Notions de fils optionnels/tableaux

– Descriptions EBNF : modèle de contenu parfois trop complexe Perte d'informations de structure

<!ELEMENT el (op1, (op2|(op3, op4)|(op5, op6*)))> el(T1 f1, T2[] f2); avec T1=op1; et T2= op2, op3, op4, op5, op6;

Exemple

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Modèle des Vues/GUI : CoSynt

But: Transformer un AST en vue graphique/texteLangage Haut niveau, Séparation des Préoccupations

Génération : Afficheur et Analyseur Syntaxique associé • Syntaxe concrète • Affichage (suite de transformations)

assignvar int

"a" "2"

AST

Nboxassign

Sboxline

Nlabelvar

"a"Slabel

keyword

"="Nlabel

int

"2"Sbox

keyword

";"

Arbre d'objetsgraphiques

a=2; Forme textuelle

Arbre d'objetsavec styles

assign

var int

"a" "2"

"=" ";"

Arbre de syntaxeconcrète

Spécialisation/Raffinement par Transformations successives

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CoSynt Analyseur Syntaxique, Afficheur (avec des

Standards)

+

assign(Var var, Exp e)AbSynt

Concrete Syntax {assign(v,e) : v "=" e ";"}Layout {assign : line:(1 2 3 4)

BML Nlabel : var, intText newline : assign}

CoSynt

Spécification ANTLR

Feuille XSLT (texte)

Feuille XSLT (vue)

Texte

Fichier BML

Objets graphiquesSwing

+ CSSObjets graphiquesSwing avec style

(vue isomorphe AST)

AST+

Analyseur syntaxiqueLL(k) en Java

Bénéficie d'Outils Standard

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Plan

Sujet OutilsSyntaxiques

OutilsSémantiques

Architecture Conclusion

AbSynt

Passerelles DTDXML Schema

CoSynt

AOP

Visiteur

Visiteurs configurables

Visiteursdécouplés

Contexte

Projection

Approche

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Programmation par Aspects

Rendre Modulaire les Préoccupations et les ajouter (Tisser), à la demande, au code de base

Où tisser?

Comment composer plusieurs aspects?

Quelle technique d'implémentation ?

Separation of concernsAspects

Tisseurde

Code

Classes

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Patron de conception Visiteur

Définir des Opérations sur la structure d'Objets (arbre)

– Sans Modifier les objets

– Séparation Code (module extensible) et Structure

class Visitor1 implements Visitor {

void visit(T1 node) { ...

node.getSon().accept(this);

}

void visit(T2 node) {…}

void visit(T3 node) {…}

}

type statique type dynamique

class Visitor2 extends Visitor1 {…}

class T2 implements I2 { void accept(Visitor v) { v.visit(this); }...

class T1 …

class T3…

18

1re Solution : Visiteurs Configurables

But : "Cacher" le patron Visiteur (en Java)

Code Naturel et ExtensibleInconvénients : accept, paramètres et type de retour figés

des méthodes d'où casts ou variables globales

Solution : Générer, à partir d'un modèle (ViProfile), • Méthodes visit à signature et parcours configurables• Pré-calcul de recherche statique de méthodes

En Plus : Aspects dédiés aux visiteurs (analyses plus extensibles), à branchement dynamique ou statique

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ViProfile Visiteur Configuré (Java)

+assign(Var var, Exp e)AbSynt

Integer visitSt(%Statement, Type t);String visit(%Var, Type t);

ViProfile

abstract class AbstractVisitor extends ClassicVisitorImpl { void pré-calcul() {...} ...

class TraversalVisitor extends AbstractVisitor {…}

class Visitor extends TraversalVisitor { Integer visitSt(AssignNode node, Type t) { String s = visit(node.getVar(), t);...

class TraceAspect implements Aspect { public void before(Type t, Object[] p) { System.out.println("avant " + p[0]); } public void after(Type t, Object[] p) {}

}

20

2e solution : Visiteurs Découplés

But : Réutilisation d'Analyses Composition, EnrichissementSéparation : Structure, Parcours, Actions Sémantiques

une Visite = n morceaux de code Aspects

avant, après, et entre les fils

Visiteur = Tisseur de code

public Object beforeOp(AssignNode n, Object p) {…}public Object betweenElem1and2(AssignNode n, Object p) {…}public Object afterOp(AssignNode n, Object p) {…}

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Exemple d'exécution d'un Visiteur Découplé

Visiteur Découplé~ Tisseur de Code

Parcours Dynamique

Action S1

Action S2

Action S3

Action S4

1] traverse()

2] beforeOp(UntypedNode)

4]

5]

6]

3] beforeOp(AssignNode, Object)

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Comparaison des deux Solutions

Même pouvoir d'Expression– 1re : code naturel (grâce à la génération) et

extensible mais pas réutilisable

– 2e : code réutilisable mais moins lisibleExemple : analyse de vérification de type

enrichie avec vérification d'initialisation de variables

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Sujet OutilsSyntaxiques

OutilsSémantiques

Architecture Conclusion

AbSynt

Passerelles DTDXML Schema

CoSynt

AOP

Visiteur

Visiteurs configurables

Visiteursdécouplés

Contexte

Projection

Approche

Plan

24

Architecture : Contexte

SmartTools : Générer des Outils autonomes (Services) pour des Langages Métiers + Méta-outil

Buts : Exportation et Importation d'Outils + Configuration Architecture selon ApplicationApproche objet à granularité trop Fine Composants

• Spécification des Interfaces Requises (dépendances)• Déploiement

Descriptifcomposant

DescriptiflancementConteneur

Composant

Fonctionnel

Façade

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Architecture : Notre Approche

Quelle Technologie de composant adopter? – Adéquation aux besoins

– Technologie : handicap à l'évolution de l'outil

– Implémentation "légère" et simple

Création d'un Modèle de composant abstrait

Projetable vers les Technologies EJB, CCM et Web-Services

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Architecture : Projections<component name="graph" extends="abstractContainer"> <containerclass name="GraphContainer"/> <facadeclass name="GraphFacade"/> <input name="addNode" method="addNode"> <parameter name="nodeName" javatype="java.lang.String">... </input> </component>

Classe container+

Classe extension façade

SmartTools

Fichier WSDL+

Classe correspondance

SOAP

Web-Services

Fichier IDL+

Classe serveurCORBA

CCM

Interfacesremote et

home

EJB

Descriptif de Composant

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Sujet OutilsSyntaxiques

OutilsSémantiques

Architecture Conclusion

AbSynt

Passerelles DTDXML Schema

CoSynt

AOP

Visiteur

Visiteurs configurables

Visiteursdécouplés

Contexte

Projection

Approche

Plan

28

Résultats : Exemples d'Utilisation

Langages internes de SmartToolsAbSynt, CoSynt, ViProfile, CDML (composant)

Langages du W3CXSLT, SVG, DTD, XML Schema, CSS, XML

Langages de Programmation ou Métiersjava, ant, etc (car passerelles XML)

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Conclusion

Partie Données AbSynt

Logiques métiers(PIM)

Cibles générées(PSM)

Classes Java au-dessus de DOM,DTD/XML Schema

Partie Vues/GUI AbSynt + CoSynt Afficheur, Analyseur Syntaxique

Partie Sémantique AbSynt + ViProfile Visiteurs en Java

Partie Composants CDMLComposants pour SmartTools,EJB, CCM ou Web-Services

ModèleIndépendant

Techno/Langage

Génération /Transformations

Code enrichi deTechnologies

Approche MDA

Programmation Générative : évolution logiciels, applicable niveaux

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Perspectives de RechercheAnalyses Sémantiques :

– Règles de composition d'Actions Sémantiques

Composants : – Modéliser les mécanismes de projection– Ajouter la possibilité d'Aspects à l'intérieur

SmartTools : plate-forme d'expérimentation

Passerelles vers d'autres mondes : – Web-sémantique : Syntaxe Abstraite RDFS

– UML : Syntaxe Abstraite MOF

Contribution à la Programmation

GénérativeApplication dans le générateur SmartTools :

technologies XML, programmation par aspects et composants

Questions ...