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Software ubiquitärer SystemeAspektorientierte Programmierung

Olaf SpinczykArbeitsgruppe Eingebettete Systemsoftware

Lehrstuhl für Informatik 12TU Dortmund [email protected]://ess.cs.uni-dortmund.de/~os/

http://ess.cs.tu-dortmund.de/DE/Teaching/SS2009/SuS/

mailto:[email protected]

03.3 – Aspektorientierte Programmierung 22

Inhalt● Querschneidende Belange

● Aspektorientierte Programmierung

● Beispiel: AspectC++

● Zusammenfassung





● Zusammenfassung


Was ist ein Belang (concern)?

Belange können sehr unterschiedlich sein:● „Pi soll auf 20 Dezimalstellen genau berechnet werden“● „Reaktion erfolgt nach spätestens 5 µs“● „detaillierte Fehlerinformationen im Fehlerfall ausgeben“

Belang = Anforderung? Nicht ganz.● Anforderungen sind „dokumentierte Belange“

„A concern is an area of interest or focus in a system.“

Glossar bei www.aosd.net


Lösungsraum (Implementierung)

Problemraum (Anforderungen)

Belange auf dem Weg in die Lösung

Belang

Belang

BelangBelang

Entwicklungsprozess(Methoden, z.B. OO)

KlasseKlasse





Belang

Belang

BelangBelang


KlasseKlasse

Dieser Belang wirkt sich„nur“ auf den Entwicklungs-prozess aus.





Belang

Belang

BelangBelang


KlasseKlasse

Für die Realisierung dieserBelange findet sich in derImplementierung Code.

Was passiert hier beiAnforderungsänderungen?





Belang

Belang

BelangBelang


KlasseKlasse

Für die Realisierung dieserBelange findet sich in derImplementierung Code.

Was passiert hier beiAnforderungsänderungen?

Prinzip der Trennung der Belange(separation of concerns - SoC):

„Dinge, die nichts miteinander zu tun haben, sind auch getrennt unterzubringen und zu behandeln.“

Ziel: Jedes Artefakt der Implementierung istein Modell genau eines Belangs





Belang

Belang

BelangBelang


KlasseKlasse

Dieser Belang lässt sich trotzaller Mühe nicht getrenntimplementieren. Es ist einquerschneidender Belang.


Querschneidende Belange - Beispiele● „auf einen Fehlerzustand nach Aufruf einer libc Funktion

soll mit dem Werfen einer exception reagiert werden“

● nach jedem libc Funktionsaufruf muss ein Test erfolgen

● querschneidend in der Instruktionsabfolge (dynamisch)

● „garbage collection durch reference counting“

● jedes Objekt jeder Klasse muss einen Zähler enthalten

● quer schneidend in der Programmstruktur (statisch)

● „vor dem Betreten des BS-Kerns durch die Anwendung muss ein lock gesetzt werden.“

●alle system calls werden abgesichert





Belang

Belang

BelangBelang


KlasseKlasse

Dieser Belang lässt sich trotzaller Mühe nicht getrenntimplementieren. Es ist einquer schneidender Belang.

Aber warum?

Querschneidender Belang(crosscutting concern - CCC):

„Ein quer schneidender Belang ist dadurch charakterisiert, dass er in der

gewählten Modellierungssprache nicht als eigenständige Entität ausdrückbar ist“

Ziel: Auch querschneidende Belangemodular im Sinne des SoC implementieren





● Zusammenfassung


Lösungsraum (AO-Modell)



Belang

Belang

BelangBelang


KlasseKlasse

Mit Hilfe der aspektorientiertenProgrammierung (AOP) lassensich auch quer schneidendeBelange modular implementieren

Aspekt


OO-Modell


Die Rolle des Aspektwebers

KlasseKlasse

Aspekt-weber

KlasseKlasse

Aspekt


OO-Modell


Der Aspektcode ...• beschreibt wo und wie die

anderen Komponentenbeeinflusst werden

• kann auf viele Komponentenwirken (quantification)


KlasseKlasse

Aspekt-weber

KlasseKlasse

Aspekt


OO-Modell


Der Komponentencode ...• wird durch Aspekte beein-

flusst.• muss nicht speziell präpariert

sein (obliviousness)


KlasseKlasse

Aspekt-weber

KlasseKlasse

Aspekt


OO-Modell


KlasseKlasse

Aspekt-weber

KlasseKlasse

Aspekt


Der Aspektweber ...• fügt Aspekt- und

Komponentencode anden Verbindungs-punkten (join points)zusammen.

• kann zu unterschiedlichenZeitpunkten weben, z.B.

• Übersetzungszeit• Ladezeit• Laufzeit


Was bringt AOP [1]?● Wiederverwendbarkeit

● der Komponentencode kann u.U. auch ohne den Aspektcode(und umgekehrt) genutzt werden

● Lesbarkeit● Aspekte vermeiden oft Code-Replikation im Komponentencode● der Komponentencode realisiert nur die „eigentliche Funktion“

● Erweiterbarkeit und Wartbarkeit● Ein „gut formulierter“ Aspekt bezieht zukünftige Erweiterungen

„automatisch“ mit ein

● Qualität● Policies können durch Aspekte oftmals explizit ausgedrückt und

durchgesetzt werden

● Konfigurierbarkeit● bei Konfigurierung des Aspektcodes kann ein kleiner

Konfigurierungseingriff große Wirkung haben





● Zusammenfassung





● Zusammenfassung


Zusammenfassung● Mit Hilfe von AOP können auch quer schneidende

Belange modular implementiert werden● „Obliviousness“

● „Quantification“

● Gerade im Hinblick auf konfigurierbare Software verspricht AOP Vorteile● ein Aspekt(modul) kann leicht weggelassen werden

● konfigurierbare Aspekte versprechen eine große Wirkung

● Beim Entwurf von feingranular konfigurierbarer Systemsoftware für ubiquitäre Systeme sollte AOP berücksichtigt werden.


Literatur[1] R.E. Filman, T. Elrad, S. Clarke, and M. Aksit (eds).

Aspect-Oriented Software Development. Addison-Wesley, 2005, ISBN 0-321-21976-7.

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