Marco de trabajo para el desarrollo de arquitecturas software orientado a aspectos

362 Pages·2008·2.73 MB·Spanish

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TESIS DOCTORAL

Departamento de Ingeniería de Sistemas Informáticos y Telemáticos
Universidad de Extremadura

Dirigida por: Presentada por:
D. Juan Manuel Murillo Rodríguez Dña. Amparo Navasa Martínez
Titular de Universidad para optar al grado de Doctor
Área de Lenguajes y Sistemas Informáticos en Ingeniería Informática

Cáceres, Diciembre 2008
Edita: Universidad de Extremadura
Servicio de Publicaciones

Caldereros 2. Planta 3ª
Cáceres 10071
Correo e.: [email protected]
http://www.unex.es/publicaciones
D. Juan Manuel Murillo Rodríguez, Titular de Universidad en el Área de
Lenguajes y Sistemas Informáticos del Departamento de Ingeniería de Sistemas
Informáticos y Telemáticos de la Universidad de Extremadura

Certifica que

Dña. Amparo Navasa Martínez, Licenciada en Matemáticas, ha realizado en el
Departamento de Ingeniería de Sistemas Informáticos y Telemáticos de la
Universidad de Extremadura, bajo mi dirección, el trabajo de investigación
correspondiente a su Tesis Doctoral titulada

Marco de trabajo para el desarrollo de arquitecturas
software orientado a aspectos

Revisado el presente trabajo, estimo que puede ser presentado al tribunal que ha
de juzgarlo y autorizo la presentación de esta Tesis Doctoral en la Universidad de
Extremadura

Cáceres a 15 de Julio de 2008

Fdo.: Juan Manuel Murillo Rodríguez
Titular de Universidad
Área de Lenguajes y Sistemas Informáticos
Universidad de Extremadura

AAggrraaddeecciimmiieennttooss

Esta tesis doctoral es la culminación de muchos años de trabajo, que no hubiera
podido llevar a cabo sin el apoyo y la ayuda de mi familia, mis amigos y mis compañeros.
A todos ellos quiero agradecer el haber estado siempre ahí, en los buenos y en lo malos
momentos, que han sido muchos.
No puedo, ni debo dejar de mencionar a mi director de tesis, Juan Manuel, y la
confianza que depositó en mí al empezar a trabajar juntos. Sólo él sabe la dedicación y el
tiempo que ha supuesto dirigir mis pasos, dándome siempre libertad para aportar mis
ideas a lo largo de estos años.
Una mención especial tiene que ser para mi familia, mi marido y mis hijos, que,
casi sin comprender lo que hacía, han estado siempre cerca apoyándome, dándome
ánimos y como no, soportando mi estrés, mis viajes y mi dedicación a la tesis, en lugar de
a ellos. A mis padres, que veían con preocupación que el trabajo me quitaba el tiempo
que tenía que dedicar a vivir. Gracias, ellos me han dado fuerzas para seguir luchando.
Prometo compensar todas esas carencias que en ningún momento me han reprochado.
Espero que no sea demasiado tarde.
Quiero nombrar aquí a mis amigos y compañeros de fatigas, Miguel Ángel,
Marisol, Pedro, Pedro Luís y Myriam, que me han soportado estos largos años de
angustias y de algunos triunfos. A pesar de todo, me quedo con los buenos ratos que
hemos pasado, sus consejos y sus ánimos. Sin ellos, probablemente hubiera tirado la
toalla hace tiempo. Quiero agradecer los comentarios y revisiones que han realizado sobre
los borradores de esta tesis.
Un recuerdo merecen los alumnos que a lo largo de estos años han trabajado
conmigo. De entre ellos, destacaría, por ser los últimos, a Maria, Iván y Cristina, que me
han facilitado el trabajo y, tras el tiempo que hemos compartido, creo que puedo decir que
somos amigos.
Esta tesis es fruto del tesón y del trabajo. Quiero dar gracias a Dios por darme
fuerza para soportar todos los contratiempos y tantos años de sinsabores. Por fin, hoy
presento este trabajo, que debe ser el punto de partida para afrontar nuevos retos.

A la memoria de mi padre
A mi fmilia

RReessuummeenn

La gestión de sistemas de software complejos es uno de los retos más importantes
de la Ingeniería del Software (IS). El ingeniero de software debe afrontar el desarrollo de
sistemas software cada vez más complejos y con requisitos más estrictos. Además, el
mundo real cambia, evoluciona y los sistemas deben adaptarse a él para seguir siendo
útiles. Por esta razón, la adaptación debe realizarse de manera sencilla; los ingenieros de
software deben encontrar técnicas y herramientas que se lo permitan. Sin embargo, los
métodos tradicionales (métodos estructurados o paradigmas orientados a objetos) sólo
permiten una reconfiguración y adaptación parcial de los sistemas.
Se han considerado muchas soluciones a esta cuestión, siendo la separación de
aspectos una de ellas. La Programación Orientada a Aspectos se propuso como una
manera de aplicar la separación de aspectos, tratando de superar las limitaciones de la
Programación Orientada a Objetos. Desde entonces, la Programación Orientada a
Aspectos y otras técnicas centradas en la modularización del código transversal se
agruparon bajo el nombre de “Separación avanzada de intereses (concerns)”. La idea es
extraer el código relacionado con los crosscutting concerns (un concern captura los
requisitos que atraviesan múltiples módulos en un sistema), que está disperso a lo largo
del código del sistema, en módulos independientes. Esta separación evita el código
enmarañado y permite la reutilización de un aspecto. En muchos trabajos de
investigación, los aspectos se consideran como una parte importante del proceso de
desarrollo de los sistemas complejos y proponen técnicas para extraerlos de una manera
efectiva. Muchos de estos métodos Orientados a Aspectos se centran principalmente en la
especificación y extracción de éstos en el diseño detallado o en el nivel de
implementación, prestando menos atención al impacto de los aspectos en las primeras
fases del ciclo de vida. Desarrollo de Software Orientado a Aspectos (DSOA) es la
denominación utilizada para referirse a las técnicas y tecnologías de modularización de
los crosscutting concerns a lo largo del ciclo de vida.
Por otra parte, los nuevos métodos de la Ingeniería del Software consideran a la
Arquitectura del Software (AS) como una parte importante de la etapa de diseño que
ayuda a controlar la complejidad de los sistemas. En ella éstos se definen como un
conjunto de componentes que describen su funcionalidad a alto nivel y se conectan a
través de un conjunto de conectores arquitectónicos.
Durante el diseño arquitectónico se lleva a cabo la definición estructural del
sistema. El interés de definir un diseño arquitectónico Orientado a Aspectos surge cuando
se observa que los crosscutting concerns atraviesan también a los componentes
arquitectónicos. Además, considerar los aspectos en esta fase facilita la gestión de la
evolución al poder considerarlos artefactos software. Por ello, es necesario disponer de
mecanismos que permitan identificar los aspectos durante la arquitectura del software.
A su vez, el Desarrollo Software Basado en Componentes (DSBC) es otro
paradigma de la ingeniería del software que pretende facilitar la construcción de grandes
sistemas software de calidad, que evolucionen fácilmente, reduciendo el coste y el tiempo
de los desarrollos. La filosofía de DSBC puede provocar un cambio en cuanto a la forma
de afrontar los desarrollos, pasándose de considerar líneas de código a la definición de
modelos.
El uso combinado de los paradigmas y disciplinas mencionadas (DSOA, AS y
DSBC) puede facilitar el desarrollo de sistemas software complejos, proporcionándose
métodos, procedimientos y herramientas. El trabajo que aquí se presenta considera
conjuntamente el Desarrollo de Sistemas Orientado a Aspectos, la Arquitectura del
Software y las características generales del Desarrollo de Sistemas Basado en
Componentes. Así, el objetivo de esta tesis es proporcionar un marco de trabajo para el
desarrollo de sistemas software orientado a aspectos (AOSA Space), que está formado
por un modelo arquitectónico: AOSA Model, una metodología de trabajo, un lenguaje de
descripción arquitectónica (LDA) orientado a aspectos y una herramienta para su
utilización.
El modelo propone hacer una especificación estructural de un sistema orientado a
aspectos (OA) considerando los aspectos como entidades de primera clase, concretamente
como componentes arquitectónicos. AOSA Model se basa en un LDA convencional y un
modelo de coordinación. Sin embargo, surge un problema al tratar de representar sistemas
OA pues los LDA convencionales no soportan conceptos de OA. Además se ha
considerado fundamental que la inserción de los aspectos se realice observando el
principio de inconsciencia. De este modo, los componentes que constituyen el sistema en
el que se insertan los aspectos no cambian. Además, para resolver el problema de la
ejecución coordinada de componentes y aspectos, en AOSA Model se ha considerado un
modelo de coordinación; concretamente Coordinated Roles que se basa en protocolos de
notificación de eventos.
Por otra parte, hay varias propuestas para desarrollar sistemas OA a lo largo del
ciclo de vida, pero sólo algunas de ellas proporcionan un soporte lingüístico. A lo largo
de este trabajo se ha considerado interesante dotar a los sistemas OA de un soporte
formal, igual que se hace en el desarrollo de sistemas convencionales. Así, igual que los
sistemas convencionales se representan en esta etapa mediante LDA, los sistemas OA
deberían expresarse también mediante LDA adecuados. En este trabajo se muestra cómo
es posible dotar al proceso de desarrollo de un sistema OA de un soporte lingüístico
durante la fase de diseño arquitectónico.
En otro orden de cosas, los sistemas software tienen que adaptarse al mundo
cambiante en el que se definen. Por ello, cuando se trabaja desde el punto de vista de la
evolución de los sistemas, es especialmente interesante considerar que los componentes
que forman el sistema a actualizar no cambien al incluir nuevos requisitos. En estos
casos, tales modificaciones pueden considerarse como aspectos, por lo que se podrían
aplicar los principios de DSOA. Por ello, cuando la evolución se trata desde la fase de
diseño arquitectónico se puede aplicar AOSA Space, pues también facilita la evolución de
los sistemas complejos, su representación formal y el chequeo de la arquitectura obtenida.