Univ., Diss.--Zugl.: Bielefield, 2005.

<p> Architecture Description Languages were developed to support the abstract level of software structuring that is the subject matter of software architecture. CommUnity is an ADL built on co-ordination principles and a categorical framework to support the composition of specifications of components to form the system's specification. However, an important problem of CommUnity is the lack of support for specifying the system's architectural changes in both the set of components and the connections between them.</p> <p> This thesis presents DynaComm, an extension of CommUnity to support hierarchical design and dynamic reconfiguration of component based systems. Several new language constructs are introduced into DynaComm: subsystems are coarse grained components which are considered as the basic unit for the construction of systems, connectors encapsulate a component interaction pattern that can organize the possibly complicated interactions between the components of a subsystem. We also propose the idea of interface manager to solve the problem of incorrectly synchronized actions in CommUnity, and the concept of population manager to manage the live instances of components in a subsystem, through which we can model potentially complicated dynamic reconfigurations in a system.</p> <p> To use the semantics of CommUnity in defining the semantics of DynaComm, a "normalization" technique is introduced to transform the parameterized (indexed) actions into "normal" actions of CommUnity and reduce the specification of connectors and subsystems to flat CommUnity designs, so that we can derive the system's semantics in a certain state.</p> <p> Two illustrative examples, fault-tolerant dynamic client-server and vending machine systems, are also given to show the usage of DynaComm in modeling complicated and dynamic systems.</p> / Thesis / Master of Science (MSc)

Em contraste aos sistemas transformacionais, sistemas reativos são caracterisados por reagir continuamente a estímulos provinientes seu ambiente. Além da reatividade, se considerarmos que muitas aplicações requerem métodos de especificação que possibilitam descrever a distribuição espacial dos estados, sistemas de transformação de grafos parecem ser uma técnica de especificação bastante adequada. Algumas aplicações com essas características são sistemas móveis e vias biológicas. Além disso, diversas abordagens para especificação de sistemas reativos propõem usar linguagens assíncronas para especificar a comunicação entre componentes e definem mecanismos para descrever um conjunto (ou seqüência) de atividades que são realizadas atomicamente. Porém, pouca atenção tem sido dada à idéia de estender sistemas de transformação de grafos para permitir a especificação de atividades atômicas. Recentemente, inspirada nas idéias das redes de Petri “zero-safe” foi definida uma extensão de sistemas de transformação de grafos (GTS) – denominada GTS transacional (T-GTS) – equipando-os com uma noção de transação. Uma transação, nesta abordagem, descreve um conjunto de ações que são executadas de um modo atômico e é definida através de uma distinção entre os recursos visíveis e invisíveis de um ponto de vista externo, onde os últimos são considerados temporários e “esquecidos” em um nível abstrato. Nesta tese é dada uma fundamentação mais teórica para T-GTSs definindo uma noção de morfismos de implementação T-GTS (associando produções de um sistema com transações de outro) e, usando essa noção, é demonstrada a existência de uma adjunção entre as categorias de GTSs e T-GTSs com morfismos de implementação. Além disso, GTSs transacionais são estendidas com um mecanismo para descrever padrões de interação de sistemas reativos através de relações de dependência incluídas nas produções. A idéia é que um sitema interage com seu ambiente consumindo e criando elementos visíveis para à esse ambiente, uma relação de causalidade. Finalmente, propomos uma noção de refinamento para T-GTSs com relação de dependência caracterizada por uma visão “caixa-devidro”, onde alguns aspectos internos são preservados. Em um nível abstrato, o sistema é especificado por produções que descrevem (de uma maneira atômica) reações completas, onde a relação de dependência determina algumas restrições na estrutura interna dessas reações. Um refinamento de um sistema é definido por um morfismo total de implementação que associa cada produção (abstrata) a uma transação. Assim, o sistema refinado preserva todo o comportamento externo do sistema original e as restrições da estrutura interna determinadas pelas relações de dependência. / Reactive systems, in contrast to transformational systems, are characterised by having to continuously react to stimuli from its environment. If, in addition to reactiveness, we consider that for many applications the specification method should provide a way to describe the spatial distribution of states, graph transformation seems to be a suitable specification technique. Some applications with these characteristics are mobile systems and biological pathways. However, the approaches provided for graph transformations so far are not adequate to explicitly describe interaction patterns. Furthermore, several approaches to specify reactive systems propose to use asynchronous languages to specify communication between components and define mechanisms to describe a set (or sequence) of activities that are performed atomically. However, scarce attention has been devoted to the idea of extending GTSs in order to allow the specification of atomic activities. Inspired by the ideas of zero-safe Petri nets, an extension of graph transformation systems (GTSs) – called transactional GTS (T-GTS) – was defined, equipping them with a transaction notion. A transaction, in this approach, describes a set of actions that are executed in an atomic way and it is defined by distinguishing the resources that are visible or invisible from an external point of view, where the last ones are considered temporary and are forgotten at a more abstract level. In this thesis, we give a more theoretical foundation to T-GTS defining a notion of implementation morphisms between T-GTSs (associating graph productions of a system with transactions of other system) and using this notion we demonstrate the existence of an adjunction between categories of GTSs and T-GTSs with implementation morphisms. Moreover, we extends transactional GTSs with a mechanism to describe interaction patterns of reactive systems, by means of dependency relations included in the graph productions. The idea is that a system interacts with its environment by consuming and creating elements visible to this environment, obeying a causal dependency. Finally, we propose a notion of glass-box refinement for T-GTSs with dependency relations, where some internal aspects are preserved. In an abstract level, the system is specified by productions describing (in an atomic way) complete reactions, where the dependency relations give some constraints on the internal structure of these reactions. A refinement of a system is given by a total implementation morphism, that associates each (abstract) production to a transaction. Hence, the refined system preserves all external behaviour of the original system and the internal constraints given by the dependency relations.

Thesis (M.Eng.-Res.)--University of Wollongong, 2007. / Typescript. Includes bibliographical references: leaf 110-112.

Thesis (Doctoral)--Universität Bielefeld, 2005. / Includes bibliographical references (p. 237-251) and index.

Em contraste aos sistemas transformacionais, sistemas reativos são caracterisados por reagir continuamente a estímulos provinientes seu ambiente. Além da reatividade, se considerarmos que muitas aplicações requerem métodos de especificação que possibilitam descrever a distribuição espacial dos estados, sistemas de transformação de grafos parecem ser uma técnica de especificação bastante adequada. Algumas aplicações com essas características são sistemas móveis e vias biológicas. Além disso, diversas abordagens para especificação de sistemas reativos propõem usar linguagens assíncronas para especificar a comunicação entre componentes e definem mecanismos para descrever um conjunto (ou seqüência) de atividades que são realizadas atomicamente. Porém, pouca atenção tem sido dada à idéia de estender sistemas de transformação de grafos para permitir a especificação de atividades atômicas. Recentemente, inspirada nas idéias das redes de Petri “zero-safe” foi definida uma extensão de sistemas de transformação de grafos (GTS) – denominada GTS transacional (T-GTS) – equipando-os com uma noção de transação. Uma transação, nesta abordagem, descreve um conjunto de ações que são executadas de um modo atômico e é definida através de uma distinção entre os recursos visíveis e invisíveis de um ponto de vista externo, onde os últimos são considerados temporários e “esquecidos” em um nível abstrato. Nesta tese é dada uma fundamentação mais teórica para T-GTSs definindo uma noção de morfismos de implementação T-GTS (associando produções de um sistema com transações de outro) e, usando essa noção, é demonstrada a existência de uma adjunção entre as categorias de GTSs e T-GTSs com morfismos de implementação. Além disso, GTSs transacionais são estendidas com um mecanismo para descrever padrões de interação de sistemas reativos através de relações de dependência incluídas nas produções. A idéia é que um sitema interage com seu ambiente consumindo e criando elementos visíveis para à esse ambiente, uma relação de causalidade. Finalmente, propomos uma noção de refinamento para T-GTSs com relação de dependência caracterizada por uma visão “caixa-devidro”, onde alguns aspectos internos são preservados. Em um nível abstrato, o sistema é especificado por produções que descrevem (de uma maneira atômica) reações completas, onde a relação de dependência determina algumas restrições na estrutura interna dessas reações. Um refinamento de um sistema é definido por um morfismo total de implementação que associa cada produção (abstrata) a uma transação. Assim, o sistema refinado preserva todo o comportamento externo do sistema original e as restrições da estrutura interna determinadas pelas relações de dependência. / Reactive systems, in contrast to transformational systems, are characterised by having to continuously react to stimuli from its environment. If, in addition to reactiveness, we consider that for many applications the specification method should provide a way to describe the spatial distribution of states, graph transformation seems to be a suitable specification technique. Some applications with these characteristics are mobile systems and biological pathways. However, the approaches provided for graph transformations so far are not adequate to explicitly describe interaction patterns. Furthermore, several approaches to specify reactive systems propose to use asynchronous languages to specify communication between components and define mechanisms to describe a set (or sequence) of activities that are performed atomically. However, scarce attention has been devoted to the idea of extending GTSs in order to allow the specification of atomic activities. Inspired by the ideas of zero-safe Petri nets, an extension of graph transformation systems (GTSs) – called transactional GTS (T-GTS) – was defined, equipping them with a transaction notion. A transaction, in this approach, describes a set of actions that are executed in an atomic way and it is defined by distinguishing the resources that are visible or invisible from an external point of view, where the last ones are considered temporary and are forgotten at a more abstract level. In this thesis, we give a more theoretical foundation to T-GTS defining a notion of implementation morphisms between T-GTSs (associating graph productions of a system with transactions of other system) and using this notion we demonstrate the existence of an adjunction between categories of GTSs and T-GTSs with implementation morphisms. Moreover, we extends transactional GTSs with a mechanism to describe interaction patterns of reactive systems, by means of dependency relations included in the graph productions. The idea is that a system interacts with its environment by consuming and creating elements visible to this environment, obeying a causal dependency. Finally, we propose a notion of glass-box refinement for T-GTSs with dependency relations, where some internal aspects are preserved. In an abstract level, the system is specified by productions describing (in an atomic way) complete reactions, where the dependency relations give some constraints on the internal structure of these reactions. A refinement of a system is given by a total implementation morphism, that associates each (abstract) production to a transaction. Hence, the refined system preserves all external behaviour of the original system and the internal constraints given by the dependency relations.

Em contraste aos sistemas transformacionais, sistemas reativos são caracterisados por reagir continuamente a estímulos provinientes seu ambiente. Além da reatividade, se considerarmos que muitas aplicações requerem métodos de especificação que possibilitam descrever a distribuição espacial dos estados, sistemas de transformação de grafos parecem ser uma técnica de especificação bastante adequada. Algumas aplicações com essas características são sistemas móveis e vias biológicas. Além disso, diversas abordagens para especificação de sistemas reativos propõem usar linguagens assíncronas para especificar a comunicação entre componentes e definem mecanismos para descrever um conjunto (ou seqüência) de atividades que são realizadas atomicamente. Porém, pouca atenção tem sido dada à idéia de estender sistemas de transformação de grafos para permitir a especificação de atividades atômicas. Recentemente, inspirada nas idéias das redes de Petri “zero-safe” foi definida uma extensão de sistemas de transformação de grafos (GTS) – denominada GTS transacional (T-GTS) – equipando-os com uma noção de transação. Uma transação, nesta abordagem, descreve um conjunto de ações que são executadas de um modo atômico e é definida através de uma distinção entre os recursos visíveis e invisíveis de um ponto de vista externo, onde os últimos são considerados temporários e “esquecidos” em um nível abstrato. Nesta tese é dada uma fundamentação mais teórica para T-GTSs definindo uma noção de morfismos de implementação T-GTS (associando produções de um sistema com transações de outro) e, usando essa noção, é demonstrada a existência de uma adjunção entre as categorias de GTSs e T-GTSs com morfismos de implementação. Além disso, GTSs transacionais são estendidas com um mecanismo para descrever padrões de interação de sistemas reativos através de relações de dependência incluídas nas produções. A idéia é que um sitema interage com seu ambiente consumindo e criando elementos visíveis para à esse ambiente, uma relação de causalidade. Finalmente, propomos uma noção de refinamento para T-GTSs com relação de dependência caracterizada por uma visão “caixa-devidro”, onde alguns aspectos internos são preservados. Em um nível abstrato, o sistema é especificado por produções que descrevem (de uma maneira atômica) reações completas, onde a relação de dependência determina algumas restrições na estrutura interna dessas reações. Um refinamento de um sistema é definido por um morfismo total de implementação que associa cada produção (abstrata) a uma transação. Assim, o sistema refinado preserva todo o comportamento externo do sistema original e as restrições da estrutura interna determinadas pelas relações de dependência. / Reactive systems, in contrast to transformational systems, are characterised by having to continuously react to stimuli from its environment. If, in addition to reactiveness, we consider that for many applications the specification method should provide a way to describe the spatial distribution of states, graph transformation seems to be a suitable specification technique. Some applications with these characteristics are mobile systems and biological pathways. However, the approaches provided for graph transformations so far are not adequate to explicitly describe interaction patterns. Furthermore, several approaches to specify reactive systems propose to use asynchronous languages to specify communication between components and define mechanisms to describe a set (or sequence) of activities that are performed atomically. However, scarce attention has been devoted to the idea of extending GTSs in order to allow the specification of atomic activities. Inspired by the ideas of zero-safe Petri nets, an extension of graph transformation systems (GTSs) – called transactional GTS (T-GTS) – was defined, equipping them with a transaction notion. A transaction, in this approach, describes a set of actions that are executed in an atomic way and it is defined by distinguishing the resources that are visible or invisible from an external point of view, where the last ones are considered temporary and are forgotten at a more abstract level. In this thesis, we give a more theoretical foundation to T-GTS defining a notion of implementation morphisms between T-GTSs (associating graph productions of a system with transactions of other system) and using this notion we demonstrate the existence of an adjunction between categories of GTSs and T-GTSs with implementation morphisms. Moreover, we extends transactional GTSs with a mechanism to describe interaction patterns of reactive systems, by means of dependency relations included in the graph productions. The idea is that a system interacts with its environment by consuming and creating elements visible to this environment, obeying a causal dependency. Finally, we propose a notion of glass-box refinement for T-GTSs with dependency relations, where some internal aspects are preserved. In an abstract level, the system is specified by productions describing (in an atomic way) complete reactions, where the dependency relations give some constraints on the internal structure of these reactions. A refinement of a system is given by a total implementation morphism, that associates each (abstract) production to a transaction. Hence, the refined system preserves all external behaviour of the original system and the internal constraints given by the dependency relations.

In current component models, interaction aspects of system behaviour are mostly specified by components, rather than by composition mechanisms, due to the fact that most composition mechanisms cannot express complex interactions. Consequently current component models do not enjoy the benefits that arise from separating the specification of computation from the specification of interaction in software architecture. This thesis investigates the possibility of representing recurring patterns of interaction as composition mechanisms (and other associated component model entities), as distinct from components that define computation; these composition mechanisms would appear as first-class entities in architectures, and can be stored in and reused from repositories. To this end, we have defined a novel, control-driven and data-driven component model that strictly separates computation from interaction. To represent interaction patterns in this model, we have defined composite connectors that can encapsulate control flow and data flow and can be reused via repositories in different contexts. We have also developed a prototype implementation of the component model, and carried out a case study from the reactive control systems domain in order to evaluate the feasibility of our approach. Comparison with related work shows that our composite connectors improve the state of the art in component-based interaction modelling (i) by specifying control flow and data flow explicitly and separately in software architecture; and (ii) by increasing the reuse potential of interaction patterns compared to patterns that are represented by components only.

A prática de reuso, apesar de ser universalmente e reconhecidamente aceita como uma boa prática, ainda não atingiu um estágio de maturidade satisfatório nas instituições. Em particular, a definição e a construção das interfaces com o usuário (IHC) ainda carecem de abordagens efetivas e sistemáticas de reuso, mesmo se comparadas com as práticas já existentes de reuso dos demais artefatos de software. O objetivo deste trabalho é duplo: investigar abordagens de reuso de interfaces do usuário (IHC), analisando-as do ponto de vista da sua aplicabilidade, adequação e integração em um processo de desenvolvimento de software baseado na UML e propor uma abordagem de reuso de artefatos de software interativo dirigida por casos de uso, integrando – por meio de alguns aspectos do ciclo de vida de casos de uso (da modelagem à implementação) – vários conceitos e técnicas de reuso bem conhecidos como padrões de casos de uso, padrões de interação e padrões de projeto. O foco principal é a definição de como promover o reuso de interface com o usuário baseado em padrões e de como usar e implementar esses padrões através do reuso de código e/ou de componentes. / Reuse practicing, although universally and recognizably accepted as good practice, hasn’t reached a fair maturity level in organizations. Specifically, the definition and construction of user interfaces (HCI) lack effective and systematic reuse approaches even when compared with other reuse practices used nowadays. This work has a dual-purpose: to make a survey of reuse approaches of user interfaces (HCI) and their applicability in a development process based on UML, and to present a use case driven software reuse approach for interactive systems, integrating – by means of some aspects of use case life cycle (from modeling to implementation) - several well-known reuse concepts and techniques like use case patterns, interaction patterns and design patterns. The approach focuses on how to promote user interface reuse based on patterns and how to use and implement them through code reuse and/or component reuse.

A prática de reuso, apesar de ser universalmente e reconhecidamente aceita como uma boa prática, ainda não atingiu um estágio de maturidade satisfatório nas instituições. Em particular, a definição e a construção das interfaces com o usuário (IHC) ainda carecem de abordagens efetivas e sistemáticas de reuso, mesmo se comparadas com as práticas já existentes de reuso dos demais artefatos de software. O objetivo deste trabalho é duplo: investigar abordagens de reuso de interfaces do usuário (IHC), analisando-as do ponto de vista da sua aplicabilidade, adequação e integração em um processo de desenvolvimento de software baseado na UML e propor uma abordagem de reuso de artefatos de software interativo dirigida por casos de uso, integrando – por meio de alguns aspectos do ciclo de vida de casos de uso (da modelagem à implementação) – vários conceitos e técnicas de reuso bem conhecidos como padrões de casos de uso, padrões de interação e padrões de projeto. O foco principal é a definição de como promover o reuso de interface com o usuário baseado em padrões e de como usar e implementar esses padrões através do reuso de código e/ou de componentes. / Reuse practicing, although universally and recognizably accepted as good practice, hasn’t reached a fair maturity level in organizations. Specifically, the definition and construction of user interfaces (HCI) lack effective and systematic reuse approaches even when compared with other reuse practices used nowadays. This work has a dual-purpose: to make a survey of reuse approaches of user interfaces (HCI) and their applicability in a development process based on UML, and to present a use case driven software reuse approach for interactive systems, integrating – by means of some aspects of use case life cycle (from modeling to implementation) - several well-known reuse concepts and techniques like use case patterns, interaction patterns and design patterns. The approach focuses on how to promote user interface reuse based on patterns and how to use and implement them through code reuse and/or component reuse.