1. Modelēšana un rīku būve (specseminārs)
Agris Šostaks, Elīna Kalniņa
2012

2. Šodien Saimnieciskie jautājumi (Kas, Kur, Kad, Kā ???)
Ievads modelēšanas rīku būvē
Kas ir modelēšana, modeļi, modelēšanas valodas
Kas ir Domēn Specifiskas Valodas (DSL – Domain Specific Languages)
Rīku būves platformu apskats
Demo

3. Saimnieciskie I
Kas?
LU DF docents, LU MII vadošais pētnieks Agris Šostaks
LU DF pasniedzēja, LU MII pētniece Elīna Kalniņa
LU DF bakalaura programmas studenti

4. Saimnieciskie II ? Kad? Kur? Kā sazināties? Trešdienās, 16:30
Raiņa
Kā sazināties?
E-pasts:
Skype: agrissh
E-pasts (rezerves): ?

5. Saimnieciskie III Ko darīsim?
Pasniedzēji izstāstīs metamodelēšanas pamatus un parādīs vairākas rīku būves platformas.
Studenti izvēlēsies kādu rīku būves platformu un uzbūvēs rīku:
Pasniedzēja ieteiktai modelēšanas valodai
Pašu izvēlētai modelēšanas valodai

6. Saimnieciskie IV Par ko dos kredītpunktus?
Semināru apmeklējumu un aktīvu piedalīšanos
Patstāvīgu modelēšanas rīka izstrādi un atrādīšanu seminārā

7. Kas ir modelēšana?
“Modeling in its broadest sense is the cost−effective use of something in place of something else for some purpose. It allows us to use something that is simpler, safer, or cheaper than reality instead of reality for some purpose. A model represents reality for the given purpose; the model is an abstraction of reality in the sense that it cannot represent all aspects of reality.” /Jeff Rothenberg/

8. Kāpēc modelēt? Lai saprastu pasauli
Lai simulētu, t.i., paredzētu notikumus
Lai palīdzētu uzbūvēt sarežģītas lietas
arī lai tās vēlāk varētu saprast
arī lai vēlāk simulētu, t.i., pārbaudītu vai kaut kas derīgs iznāks

9. Kas ir modelis?
“A model is a simplification of a system built with an intended goal in mind. The model should be able to answer questions in place of the actual system.” /Jean Bézivin/

10. Modeļa piemērs
“Sistēma”
Modelis

11. Vēl divi modeļu piemēri
“Sistēma”
Vēlētāju aktivitāte
Modelis 1
Modelis 2

12. Modeļa piemērs – Parīzes metro 1

13. Modeļa piemērs – Parīzes metro 2

14. Modeļi programmatūras izstrādē?
Lai uzbūvētu/saprastu sarežģītu programmatūras sistēmu, arī tiek būvēti modeļi, kas apraksta sistēmas dažādus aspektus dažādās detalizācijas pakāpēs
Sistēmas prasību specifikācija
Informācijas plūsmas modelis
Sistēmas konceptuālais modelis
Biznesa procesu modelis
Sistēmas projektējuma modelis
Datu modelis
Lietotāja saskarnes modelis
Sistēmas uzvedības modelis
...
Programmatūras kods

15. Modelēšanas valodas
Modelēšanas valodas nepieciešamas, lai pierakstītu modeļus un lai citi šos modeļus varētu saprast.
Piemēri:
ER diagrammas
Čena sintakse
“Vārnu kāju” sintakse
...
Datu plūsmu diagrammas (DPD)
UML
klašu diagramma
aktivitāšu diagramma
secības diagramma
stāvokļu diagramma
komponenšu diagramma
lietojumu diagramma
BPMN (apraksta biznesa procesus)
SysML
SQL (arī to var uzskatīt par modelēšanas valodu!)
Modelēšanas valodas var būt gan grafiskas, gan tekstuālas! Modelis nav tikai bildīte! Svarīgs ir MĒRĶIS, ar kādu modelis ir veidots!

16. Modelēšanas valodu piemēri
Lietojumu diagramma
Aktivitāšu diagramma
Komponenšu diagramma
Secības diagramma
Klašu diagramma
Biznesa procesu modelis

17. Modelēšanas rīki
Modelēšanas rīki palīdz pierakstīt un izveidot modeļus, kuri nepieciešami izstrādes gaitā. Parasti tie ir paredzēti veidot modeļus kādā noteiktā valodā(s).
Var lietot zīmēšanas rīkus (t.i. rīkus, kas ļauj ievadīt patvaļīgu tekstu vai zīmējumu), piemēram, PowerPoint, LibreOffice, Visio, utml. ...
Ar šādiem rīkiem var uzzīmēt jebko – viegli uzzīmēt savu modeli savā valodā! Kas vēl to sapratīs?
Šādos rīkos ir ierobežotas iespējas pārbaudīt izveidotā modeļa korektību. Kā noķert kļūdas?

18. Modelēšanas rīku raksturiezīmes
Ļauj veidot modeļus tikai noteiktā modelēšanas valodā(s)
Veic sintakses pareizības pārbaudes
Veic modeļu validāciju
Veic papildus modeļu apstrādi
Veic modeļu pārveidojumus (transformācijas)
Ģenerē programmatūras koda fragmentus
Veic simulāciju (ja tiek modelēti, piem., biznesa procesi)

19. Rīku būve

20. Domēna specifiskas valodas
Specifiskos problēmu apgabalos tiek lietotas specializētas modelēšanas valodas - domēna specifiskas valodas (DSL – Domain Specific Language), kuras ir paredzētas kādas konkrētas uzdevumu grupas veikšanai.

21. DSL aplikāciju būvei telefoniem Nokia, Symbian/S60

22. DSL valodas Orientēta uz konkrētu problēmu apgabalu
Lietotāji var operēt ar pazīstamiem jēdzieniem
Var būt gan grafiskas, gan tekstuālas
Programmēšanas, definēšanas, aprakstīšanas valoda
SQL – tekstuāls DSL, visiem skaidrs, kas tas ir
MOLA – grafisks DSL
UML – DSL programmatūras izstrādei
WebUML – valoda HTML aplikāciju izstrādei balstīta uz UML diagrammām (UML paplašinājums)
Strads farmework valodas – Javas klašu kopa web aplikāciju izstrādei. Zīmē bildes kā lapas saistās, sadarbojās.
Grafiski DSL bieži ir grafiskas programmēšanas valodas. Wikipedia pie Visual programming languages ir piemēri.
Piemēri visdažādākajās sfērās – iebūvētā programmatūra, inžinieru aplikācijas – lidmašīnu būve utt., mūzika, ...
TODO: Ievākt papildus informāciju un parādīt kādu grafisku interesantu sīkāk.

23. DSL īpašības Lai DSL būt praktiska jēga jābūvē kompilators
No DSL modeļiem var iegūt:
Kodu, kas integrējams platformā
Izpildāmu aplikāciju,
Testa piemērus,
Dokumentāciju,
....

24. Tekstuālu DSL piemēri SQL HTML UNIX shell scripts
Rīkos Maple un Mathematica lietotās valodas
BNF
....

25. SQL SELECT a1.Name, a1.Sales, SUM(a2.Sales) Running_Total
FROM Total_Sales a1, Total_Sales a2 
WHERE
a1.Sales <= a2.sales or (a1.Sales=a2.Sales and a1.Name = a2.Name) 
GROUP BY a1.Name, a1.Sales 
ORDER BY a1.Sales DESC, a1.Name DESC;

26. HTML <html> <body>
<p> Each table starts with a table tag. </p>
<h4>One column:</h4>
<table border="1">
<tr><td>100</td><td>200</td></tr>
<tr><td>300</td><td>400</td></tr>
<tr><td>500</td><td>600</td></tr>
</table>
</body>
</html>

27. Grafisku DSL piemēri MOLA WebUML OpenMusic
Microsoft Visual Programming Language
CODE
DRAKON
webMethods Flow
Labview
....
TODO: Ievākt papildus informāciju
OpenMusic is an object-oriented visual programming environment for musical composition based on Common Lisp. It may also be used as an all-purpose visual interface to Lisp Programming.
Microsoft Visual Programming Language, dataflow language for Robotics programming that is a component of Microsoft Robotics Studio
CODE is a visual programming language and system for parallel programming, letting users compose sequential programs into parallel ones. The parallel program is a directed graph, where data flows on arcs linking the nodes representing the sequential programs. The sequential programs may be written in any language, and CODE outputs parallel programs for a variety of architectures, as its model is architecture independent.
webMethods Flow (known as "flow code" or simply "flow") is a graphical programming language[1] that runs within the webMethods Integration Server. It was designed to simplify tedious, difficult to maintain or error prone aspects of integration/B2B activities.[2]
DRAKON (Russian: ДРАКОН — acronym for "Дружелюбный Русский Алгоритмический язык, Который Обеспечивает Наглядность", friendly Russian algorithmic language that guarantees clarity) is a visual algorithmic language developed for the Buran space project. Its development, started in 1986, was directed by Vladimir Parondzhanov. The goal was to replace specialised languages PROL2 (ПРОЛ2), DIPOL (ДИПОЛЬ) and LAKS (ЛАКС) used in the Buran project with one universal language.
The work was finished in 1998 (5 years after the Buran project was officially closed), when an automated CASE programming system called "Grafit-Floks" was developed.
After that it was used in Sea Launch and other space projects.
DRAKON rules for creating diagrams are cognitively optimised for easy comprehension, making it a tool for intelligence augmentation.

28. OpenMusic

29. MOLA

30. Microsoft Visual Programming Language
Robotu būvei

31. CODE

32. FLOW

33. DSL aplikāciju būvei telefoniem Nokia, Symbian/S60

34. User-Interface Designer

35. User-Interface Designer

36. WaKe DSML

37. Izstrādes modelis

38. Implementācija

39. DSL atbalsta rīki
Domēna specifisku valodu atbalsta rīku izstrādāšana ir darbietilpīgs process.
DSL rīku izstrādes procesu var uzlabot, izmantojot universālas, metamodeļu bāzētas rīku izstrādes platformas.
Ar šo pieeju vienkāršus DSL rīkus var izveidot ļoti ātri
DSL rīku būves platformas:
Microsoft DSL Tools
MetaEdit+
Eclipses GMF platforma
GRAF
...

40. DSL rīku būves platformas loma
Lietotājs
Domēna eksperts
Programma 1
valodā MOLA
Izpildāma
transformācija
Valoda MOLA
MOLAs rīks
Eksperts
Programma 2
valodā MOLA
Izpildāma
transformācija
DSL 1
DSL 1 rīks
Rīku būves
platforma
Ja tiek izstrādātas vairākas līdzīgas sistēmas, programmatūras nodrošinājumi, varētu vēlēties aplikāciju, kur inženieris nodefinē ar ko šīs sistēmas atšķiras vai kā konkrētā sistēma izskatās un uzģenerēt konkrēto sistēmu. Šai gadījumā parādās DSL izveides nepieciešama.
DSL valodas izstrāde kādam konkrētam mērķim pati par sevi ir nopietns uzdevums. Kad izveidota DSL valoda vēl ir nepieciešams rīks. Tradicionālā programmēšanas valodā rīka izstrāde netriviāla. Lietojot tradicionālās programmēšanas valodas tas būtu dārgi. To atmaksātos darīt tikai ļoti specifiskiem uzdevumiem – lidmāšīnu būvē, kosmosa kuģu būvē utt. Ja mums ir laba DSL rīku būves platforma tas kļūst vienkāršāk un pieejamāk. … …
Programma 3
valodā MOLA
Izpildāma
transformācija
DSL X
DSL X rīks

41. Kā šīs platformas darbojas?
Tiek definēts domēna modelis
Tiek definēts prezentācijas modelis
Tiek definētas statisks attēlojums starp prezentācijas un domēna modeļiem
Ģenerējam DSL rīku
Metamodelis – patiesībā ir terminoloģijas putra, jo dažādos rīkos tos sauc dažādi aiz komerciāliem un reklāmas nolūkiem. Piem. MS DSL to sauc par modeļiem. Bet ja skatās no MOF viedokļa, tad tas ir metmaodelis. Un teorētiskos pētījumos parasti lieto MOF pieeju, tāpēc es pieturēšos pie šis terminoloģiju.
Prezentācijas metamodelis bieži nav saskaņā ar MOF.
Programmēšanas valodas atkarīgas no rīka.
MS DSLTools – C#
GMF - Java
MetaEdit+ - ????

42. Ieguvumi
Programmēšana izmantojot domēna nevis programmēšanas valodu jēdzienus
Mazākas izmaksas
Lielāka produktivitāte
Labāka kvalitāte
Elastīgums – var nomainīt ģeneratoru
Īsāks apmācības laiks – mazākas prasības pret apmācāmajiem
Var mēģināt ieskaidrot klientam, ko modeļi nozīmē
Improved productivity:
Shorter time to market
Faster customer feedback loops
Lower development costs
Allow later changes
New customer segments can be addresed
Reduced needs for autsorcing
Quality:
Participation with customers and Domain Experts
Support for Early validation

43. Izmaksas

44. Demo