Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-12T14:15:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE_JOSE_DIHEGO_DA_SILVA_OLIVEIRA_CIN_UFPE_2016.pdf: 1113539 bytes, checksum: 124effe0f62c8dd44008517c1e0045ee (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-12T14:15:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE_JOSE_DIHEGO_DA_SILVA_OLIVEIRA_CIN_UFPE_2016.pdf: 1113539 bytes, checksum: 124effe0f62c8dd44008517c1e0045ee (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / As computer systems become ubiquitous, the demand for rigorous and compositional development methods increase dramatically. In the component-based model driven development (CB-MDD) approach, complex systems (sometimes intractable by humans) are build from simple elements, called components. To achieve the CB-MDD goals towards becoming a rigorously development discipline, components and composition rules must be formalised. Moreover, as requirements continuously evolve, there must be mechanisms to refine and safely extend component-based systems. The BRIC component model formalises the CB-MDD core concepts and supports a constructive design based on composition rules that preserves behavioural properties, but do not provide support for component model evolution. In this work we propose inheritance and refinement relations for BRIC. We define a congruent semantics for this model that considers component structure and behaviour. We define refinement as a preorder relation, which is monotonic with respect to the BRIC composition rules. We enhance this component model with support for extensibility via inheritance. The proposed relations allow extension of functionality, whilst preserving service conformance, which we define by means of a convergence notion. We also establish an algebraic connection between component extensibility and refinement. As far as we are aware this is the first time componente inheritance relations are developed for a formal and sound CB-MDD approach. We also integrate the aspect-oriented paradigm into BRIC. We contribute with an approach to capture, specify and use aspects to safely evolve component-based systems. We establish that components extended by aspects preserve the proposed convergence relation that guarantees service conformance. Furthermore, we establish a connection between componente inheritance and aspects, presenting inheritance as a mechanism to define families of componentes and aspects to capture orthogonal concerns over them. The practical relevance of the proposed relations is illustrated by three case studies. One is an autonomous healthcare system, which evolve by the addition of new functionalities via inheritance and by the modularisation of its crosscutting concerns in a reusable and maintainable manner with aspects. Another case study is a bank system, whose functionalities are progressively realised and extended by refinement and inheritance, respectively. Finally, we model a P2P system extended by inheritance to reduce the network traffic. / Na medida em que os sistemas computacionais se tornam mais pervasivos, a demanda por métodos de desenvolvimento rigorosos e composicionais cresce dramaticamente. No desenvolvimento baseado em componentes (CB-MDD), sistemas complexos (muitas vezes humanamente intangíveis) são construídos a partir de elementos mais simples, chamados componentes. Para atingir os objetivos desta abordagem na direção de torná-la uma disciplina formal de desenvolvimento, componentes e regras de composição devem ser formalizados. Além disso, considerando que os requisitos de um sistema estão em constante evolução, necessitamos de mecanismos para refinar e estender de forma confiável tais sistemas. O modelo de componentes BRIC formaliza os conceitos chave da abordagem CB-MDD, além de garantir corretude por construção se baseando em regras de composição que preservam propriedades comportamentais. BRIC, porém, por não possuir relações de extensão, não suporta evolução de modelos baseados em componentes. Neste trabalho propomos relações de herança e refinamento para BRIC. Definimos uma semântica congruente que considera tanto a estrutura quanto o comportamento de componentes. Definimos refinamento como uma relação de pré-ordem, a qual é monotônica em relação as regras de composição de BRIC. Estendemos este modelo de componentes com suporte a extensibilidade via herança. As relações propostas permitem extensão de funcionalidade, ao mesmo tempo em que preservam conformidade de serviços, a qual é definida em termos de uma noção de convergência. Estabelecemos também uma conexão algébrica entre extensibilidade de componentes e refinamento. Até onde estamos cientes, este trabalho é pioneiro no desenvolvimento de noções de herança de componentes para uma abordagem CB-MDD formal e consistente. Também integramos o paradigma orientado a aspectos em BRIC. Contribuímos com uma abordagem para capturar, especificar e adotar aspectos no desenvolvimento confiável de sistemas baseados em componentes. Estabelecemos que componentes estendidos por aspectos preservam convergência, o que garante conformidade de serviços. Além disso, desenvolvemos uma conexão entre herança e aspectos, apresentando herança como um mecanismo para definir famílias de componentes e aspectos para capturar conceitos ortogonais sobre as mesmas. Ilustramos a relevância prática das relações propostas através de três estudos de caso. No primeiro, modelamos um sistema autônomo de cuidados médicos, estendido pela adição de novas funcionalidades via herança e pela modularização de conceitos transversais de forma reusável e manutenível via aspectos. Na sequência, modelamos um sistema bancário, cujas funcionalidades são progressivamente implementadas e estendidas pelo uso de herança e refinamento. Finalmente, modelamos um sistema P2P cujo tráfico é reduzido por extensão via herança.

O paradigma orientado a objetos não dispõe de abstrações adequadas à modularização de interesses transversais - interesses cuja implementação encontra-se entrelaçada e espalhada por todos os módulos de um sistema. Com o surgimento da Programação Orientada a Aspectos e a disponibilidade de abstrações adequadas à modularização de interesses transversais, o reúso desses interesses foi facilitado. Nesta tese são apresentados alguns resultados de esforços de pesquisa que visam a tornar o reúso de interesses transversais mais efetivo. Definições e classificações para frameworks desenvolvidos no contexto da POA - frameworks transversais - são apresentadas com o objetivo de facilitar a comunicação entre usuários e pesquisadores. Uma arquitetura de referência para o projeto e implementação de frameworks transversais, que torna sua estrutura mais clara e facilita a integração de vários frameworks quando a intenção é criar um repositório de aspectos reusáveis, é proposta. Três famílias de frameworks transversais: de persistência, de segurança e de regras de negócio foram desenvolvidas. Cada família de frameworks transversais constitui uma linha de produtos de software, em que membros podem ser configurados com características (features) distintas. Um processo de desenvolvimento, denominado ProFT/PU, baseado no Processo Unificado (PU), que considera as famílias de frameworks ao longo de todo o processo é apresentado, juntamente com um exemplo de sua utilização para uma aplicação típica. Um estudo de caso para comparar o tempo requerido para reusar um framework transversal de persistência e um framework orientado a objetos de persistência é também apresentado e discutido. / The object-oriented paradigm does not provide adequate abstractions to modularize crosscutting concerns - concerns whose implementation end up tangling and spreading throughout the modules of a system. With the emerging of Aspect-Oriented Programming (AOP) and the availability of abstractions suitable to modularize crosscutting concerns, the reuse of such concerns is facilitated. In this thesis, some results of research efforts to make the reuse of crosscutting concerns more effective are presented. Definitions and classifications for frameworks developed in the context of AOP - crosscutting frameworks - with the objective of improving understanding and communication among users and researchers are presented. An architecture specifically to design and implement this type of framework, which makes its structure clearer and facilitates the integration of several frameworks, is proposed. Three families of crosscutting frameworks for persistence, security and business rules, were developed. Each crosscutting framework family is a software product line, in which members can be instantiated with distinct characteristics. A development process, named ProFT/PU, based on Unifed Process (UP), which takes into account the families during the process, is presented, along with an example of its use for a typical application. A case study to compare the time required to reuse a persistence crosscutting framework and a persistence object-oriented framework is also presented and discussed.

Hoy en día, la complejidad de los sistemas software y la gran relevancia que han adquirido los requisitos no funcionales son retos que han de abordarse durante el proceso de desarrollo software. En los últimos años, estas propiedades han provocado un gran incremento en el tiempo y el personal necesario para llevar a cabo los procesos de desarrollo y mantenimiento del software. Por ello, existe un gran interés en mejorar dichos procesos. Esta tesis presenta un nuevo enfoque de desarrollo para sistemas software complejos. Dicho enfoque, llamado PRISMA, da soporte a estos nuevos retos y permite satisfacer la elevada competitividad del mercado. El enfoque PRISMA se ha materializado en un marco de trabajo formado por un modelo, un lenguaje, una metodología y un prototipo de herramienta CASE (Computer-Aided Software Engineering). El modelo de PRISMA combina dos aproximaciones para definir arquitecturas software: el Desarrollo de Software Basado en Componentes (DSBC) y el Desarrollo de Software Orientado a Aspectos (DSOA). Las principales aportaciones del modelo es la manera en la que integra ambas aproximaciones para obtener sus ventajas y su lenguaje formal. PRISMA tiene en cuenta los requisitos no funcionales desde las primeras etapas del ciclo de vida software y mejora su reutilización y el mantenimiento. Todo ello gracias a la descomposición que realiza de los sistemas software utilizando dos conceptos diferentes: aspectos y elementos arquitectónicos (componentes y conectores). PRISMA proporciona un Lenguaje de Descripción de Arquitecturas Orientado a Aspectos (LDAOA) formal para la especificación de arquitecturas software orientadas a aspectos. El LDAOA de PRISMA es independiente de cualquier tecnología y está basado en lenguajes formales para evitar la ambigüedad y poder aplicar técnicas de generación automática de código. La metodología de PRISMA apuesta por el desarrollo de software siguiendo el Paradigma de la Prototipación Automática mediante la aplicación del e / Pérez Benedí, J. (2006). Prisma: aspect-oriented software architectures [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1928

O Paradigma Orientado a Objetos tem sido atualmente a abordagem dominante de desenvolvimento de software. Contudo, ela sofre da Tirania da Decomposição Dominante, pois não permite uma modularização adequada da implementação relativa a interesses estruturais. Como consequência, a implementação relativa a cada interesse estrutural fica espalhada pelos módulos do programa e entrelaçada com a implementação relativa a outros interesses estruturais. Outras abordagens de desenvolvimento de software, como o Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos com AspectJ e a Separação Multidimensional de Interesses em Hiperespaços com Hyper/J e CME, atingem sucesso moderado em oferecer mecanismos que permitem superar as deficiências do Paradigma Orientado a Objetos. No entanto, tais abordagens também possuem deficiências e omissões que devem ser reparadas para que elas possam se tornar utilizáveis em contextos típicos de desenvolvimento de software complexo. Este trabalho especifica uma nova abordagem, denominada Desenvolvimento de Software Orientado a Temas (DSOT), que tem como objetivo superar algumas deficiências das abordagens anteriores por meio de mecanismos que permitem a manipulação da implementação de cada interesse estrutural de forma separada e a manipulação da implementação de cada tipo de dado de forma separada. Além disso, DSOT possui operadores que são ortogonais, isto é, podem ser utilizados de forma combinada ou separada, para efetuar a composição de módulos do programa. Mostra-se o modelo conceitual do DSOT e descrevese um estudo de caso que consiste no desenvolvimento de um programa para demonstrar mais concretamente como o DSOT funciona na prática. Não se demonstra a superioridade do DSOT para o caso geral, mas os resultados alcançados evidenciam que o DSOT é uma abordagem promissora que merece ser investigada mais aprofundadamente em pesquisas futuras / The Object-Oriented Paradigm has currently been the dominant approach for developing software. However, it suffers from the Tyranny of the Dominant Decomposition, as it does not support a suitable modularization to the implementation relative to structural concerns. As a consequence, the implementation relative to each structural concern is scattered throughout the program modules and tangled with the implementation relative to other structural concerns. Some software development approaches, such as Aspect-Oriented Software Development with Aspect and Multidimensional Separation of Concerns in Hyperspaces with Hyper/J and CME, achieve moderate success in offering mechanisms that make it possible to overcome the deficiencies of the Object-Oriented Paradigm. However, such approaches also possess deficiencies and ommissions that must be corrected in order for them to get usable in typical complex software development contexts. This work specifies a new approach, named Theme- Oriented Software Development (TOSD), which aims at overcoming some deficiencies from previous approaches through mechanisms that support the handling of implementation for every structural concern separately and the handling of implementation for every data type separately. Moreover, TOSD contains operators which are orthogonal, that is, they can be used separately or as a combination, in order to perform composition of the program modules. We show the conceptual model of TOSD and describe a case study which consists in the development of a program to demonstrate more concretely how TOSD works in practice. We do not demonstrate the superiority of TOSD for the general case, but the results we have obtained suggest that TOSD is a promissing approach which deserves a deeper investigation in future research

O Paradigma Orientado a Objetos tem sido atualmente a abordagem dominante de desenvolvimento de software. Contudo, ela sofre da Tirania da Decomposição Dominante, pois não permite uma modularização adequada da implementação relativa a interesses estruturais. Como consequência, a implementação relativa a cada interesse estrutural fica espalhada pelos módulos do programa e entrelaçada com a implementação relativa a outros interesses estruturais. Outras abordagens de desenvolvimento de software, como o Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos com AspectJ e a Separação Multidimensional de Interesses em Hiperespaços com Hyper/J e CME, atingem sucesso moderado em oferecer mecanismos que permitem superar as deficiências do Paradigma Orientado a Objetos. No entanto, tais abordagens também possuem deficiências e omissões que devem ser reparadas para que elas possam se tornar utilizáveis em contextos típicos de desenvolvimento de software complexo. Este trabalho especifica uma nova abordagem, denominada Desenvolvimento de Software Orientado a Temas (DSOT), que tem como objetivo superar algumas deficiências das abordagens anteriores por meio de mecanismos que permitem a manipulação da implementação de cada interesse estrutural de forma separada e a manipulação da implementação de cada tipo de dado de forma separada. Além disso, DSOT possui operadores que são ortogonais, isto é, podem ser utilizados de forma combinada ou separada, para efetuar a composição de módulos do programa. Mostra-se o modelo conceitual do DSOT e descrevese um estudo de caso que consiste no desenvolvimento de um programa para demonstrar mais concretamente como o DSOT funciona na prática. Não se demonstra a superioridade do DSOT para o caso geral, mas os resultados alcançados evidenciam que o DSOT é uma abordagem promissora que merece ser investigada mais aprofundadamente em pesquisas futuras / The Object-Oriented Paradigm has currently been the dominant approach for developing software. However, it suffers from the Tyranny of the Dominant Decomposition, as it does not support a suitable modularization to the implementation relative to structural concerns. As a consequence, the implementation relative to each structural concern is scattered throughout the program modules and tangled with the implementation relative to other structural concerns. Some software development approaches, such as Aspect-Oriented Software Development with Aspect and Multidimensional Separation of Concerns in Hyperspaces with Hyper/J and CME, achieve moderate success in offering mechanisms that make it possible to overcome the deficiencies of the Object-Oriented Paradigm. However, such approaches also possess deficiencies and ommissions that must be corrected in order for them to get usable in typical complex software development contexts. This work specifies a new approach, named Theme- Oriented Software Development (TOSD), which aims at overcoming some deficiencies from previous approaches through mechanisms that support the handling of implementation for every structural concern separately and the handling of implementation for every data type separately. Moreover, TOSD contains operators which are orthogonal, that is, they can be used separately or as a combination, in order to perform composition of the program modules. We show the conceptual model of TOSD and describe a case study which consists in the development of a program to demonstrate more concretely how TOSD works in practice. We do not demonstrate the superiority of TOSD for the general case, but the results we have obtained suggest that TOSD is a promissing approach which deserves a deeper investigation in future research