Formal foundations for software model to model transformation operation

Abstract

Software model transformation operations are central operations in Model-Driven approaches. In order to represent software models, graphical modeling notations, for example UML, are used. Quality of software model, obtained after transformation, influences on further operations with this model. Thus, it is important to design formal approaches for model to model transformation that are grounded on analytical and mathematical tools. These approaches should provide a background for flexible adopting software model transformational techniques for peculiarities of specific software development lifecycle model. Challenges to mathematical tools and transformation rules that are involved to designing of model to model transformation approaches are formulated in this paper. The ground of mathematical tools choice that is based on these challenges is performed. An approach for performing model to model transformation, which is based on graph transformation, is presented in this paper. Transformational operations are considered on meta-level and concrete level. On meta-level choosing of mathematical tools for representing of transformation stages and transformational artifacts are grounded. Software models are represented as graphs. Initial information for transformation is represented as a set of sub-graphs. Transformation rules are composed using second and first order logics. On the level of the first-order logic all software model elements that participate in transformation are considered. In the level of second-order logic transformation rule considers types of software model element that are participate in the transformation. Proposed approach is extensible and may be used for extend functionality of model to model tools that process software models. For example in MEDINI QVT there is no direct ways to compose a model to model transformation rule that considers those software models elements that have no direct links.

Операції перетворення моделей програмного забезпечення є центральними операціями у модельно-орієнтованих підходах розробки програмного забезпечення. Для представлення моделей програмного забезпечення використовуються графічні нотації мов моделювання, наприклад UML. Якість отриманої моделі програмного забезпечення після трансформації визначає ефективність операцій подальшої її обробки. Це визначає актуальність завдання розробки нових формальних підходів для трансформації моделей програмного забезпечення. Такі підходи забезпечують підгрунття для гнучкої адаптації технік та підходів трансформації з урахуванням особливостей процесів життєвого циклу програмного розробки програмного забезпечення. У статті сформульовані вимоги до аналітичних інструментів та правил трансформації які застосовуються для розробки підходів трансформації моделей. Також наведено обґрунтування вибору аналітичних інструментів, що відповідають цим вимогам. У роботі представлено підхід проведення операції трансформації моделі в модель, який базується на графовому перетворенні. Опреації трансформації розглядаються на мета рівні та на рівні детального опису моделей. Вихідною інформацією для трансформації слугує множина під-графів. Правила трансформації задаються за допомогою логік першого і другого порядку. На рівні преставлення елементів моделей програмного забезпечення для задання правил трансформації використовується логіка першого порядку, на рівні опису типів елементів використовується логіка другого порядку. Представлений підхід є розширюваним та може використовуватися при модифікації існуючих середовищ перетворення моделей. Наприклад у MEDINI QVT відсутня можливість сформувати правила трансформації моделей, що включають елементи, які не зв’язані безпосередньо на UML діаграмі.

Операции преобразования моделей программного обеспечения являются ключевыми в модельно-ориентированных подходах разработки программного обеспечения. Для представления моделей программного обеспечения используются графические нотации языков моделирования, например UML. Качество полученной модели программного обеспечения после трансформации определяет эффективность ее дальнейшей обработки. Это определяет актуальность задачи разработки новых формальных подходов для трансформации моделей программного обеспечения. Такие подходы обеспечивают основу для гибкой адаптации техник и методов трансформации с учетом особенностей процессов жизненного цикла разработки программного обеспечения. В статье сформулированы требования к аналитическим инструментам и правилам трансформации, которые применяются для разработки подходов трансформации моделей. Также приведено обоснование выбора аналитических инструментов, отвечающих этим требованиям. Представленый в статье подход преобразования из модели в модель, основанный на графовой трансформации. Опреации трансформации рассматриваются на общем уровне и на уровне детального описания моделей. Исходной информацией для трансформации служит множество под-графов. Правила трансформации задаются с помощью логик первого и второго порядка. На уровне элементов моделей программного обеспечения для задания правил трансформации используется логика первого порядка, на уровне описания типов элементов используется логика второго порядка. Представленный подход является расширяемым и может использоваться при модификации существующих сред преобразования моделей. Например, в MEDINI QVT отсутствует возможность сформировать правила трансформации моделей, включающих элементы, которые не связаны непосредственно на UML диаграмме.