[論文レビュー] Applied Metamodelling: A Foundation for Language Driven Development (Third Edition)

Tony Clark, Paul Sammut+1 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2015

Model-Driven Software Engineering Techniques参考文献 7被引用数 30

ひとこと要約

この第3版の『Applied Metamodelling』は、XMF言語とXCoreメタモデルを用いた包括的なメタモデリングアプローチを導入することで、言語駆動開発（LDD）の基盤を確立する。これにより、抽象構文、具象構文、意味論、マッピングをサポートする豊富で拡張可能なメタモデルを通じて、ドメイン固有言語（DSLs）の作成が可能となり、言語中心の抽象化によって、より保守的で進化可能で生産性の高いソフトウェア開発が実現される。

ABSTRACT

Modern day system developers have some serious problems to contend with. The systems they develop are becoming increasingly complex as customers demand richer functionality delivered in ever shorter timescales. They have to manage a huge diversity of implementation technologies, design techniques and development processes: everything from scripting languages to web-services to the latest 'silver bullet' design abstraction. To add to that, nothing stays still: today's 'must have' technology rapidly becomes tomorrow's legacy problem that must be managed along with everything else. How can these problems be dealt with? In this book we propose that there is a common foundation to their resolution: languages. Languages are the primary way in which system developers communicate, design and implement systems. Languages provide abstractions that can encapsulate complexity, embrace the diversity of technologies and design abstractions, and unite modern and legacy systems.

研究の動機と目的

• ソフトウェアシステムの複雑さと多様性の増大に応えるために、言語中心の開発を促進すること。
• メタモデリングを通じて、ドメイン固有言語（DSLs）を体系的かつ拡張可能に定義するためのフレームワークを提供すること。
• 従来のモデル駆動開発（MDE）の限界を克服し、特定の関心事に特化した複数の目的別言語を可能にすること。
• 豊富で機械可処理可能な言語定義を通じて、進化可能で保守性の高いソフトウェアシステムの基盤を確立すること。
• 統一されたメタモデリング機構を介して、複数の言語抽象化を一貫した開発環境に統合すること。

提案手法

• 概念、制約、クエリ、アクションを一等級のサポートで備えた、メタモデルを定義するためのコアなメタモデリング機構としてXMF言語を使用する。
• 言語定義を一貫的かつ拡張可能に表現・操作できる基盤として、XCoreメタモデルを採用する。
• EBNFおよびXBNFを用いてテキスト形式の具象構文を定義し、パースと抽象構文木の構築を可能にする。
• 図式的構文定義を用いて、抽象構文から視覚的表現を生成し、視覚的モデリングを支援する。
• OCLに類似した式（XOCL）とアクションを用いて意味論を統合し、メタモデル内での動作指定を可能にする。
• 変換メカニズムを通じてモデルと言語間のマッピングをサポートし、双方向同期を実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 メタモデリングは、ソフトウェア開発におけるドメイン固有言語（DSLs）を体系的に定義・管理するためにどのように活用できるか？
• RQ2 拡張可能で再利用可能かつ進化可能である言語定義を可能にするアーキテクチャ的原則は何か？
• RQ3 テキスト形式、図式的、意味論的といった複数の言語抽象化を、単一で整合性のあるメタモデリングフレームワークに統合するにはどうすればよいか？
• RQ4 XMFのような専用のメタモデリング機構が、実用的でスケーラブルな言語工学を実現するために果たす役割は何か？
• RQ5 メタモデリングは、言語駆動の抽象化を通じて、ソフトウェアシステムの進化をどのように支援できるか？

主な発見

• XMF言語とXCoreメタモデルは、構文、意味論、制約を完全にサポートする豊富で拡張性のある基盤を提供し、ドメイン固有言語（DSLs）の定義と管理に有効である。
• ゴールデンブレードメタモデルアーキテクチャにより、テキスト形式、図式的、意味論的といった複数の言語抽象化が、統一された開発環境にシームレスに統合可能である。
• メタモデリングプロセスは、高レベルの概念から実行可能な意味論まで、言語構成要素を精確にモデル化できる5段階の抽象化レベルをサポートする。
• EBNFおよびXBNFを用いた具象構文定義により、信頼性の高いパースと抽象構文木の構築が可能となり、言語の整合性が保証される。
• メタモデル内にクエリ、制約、アクションを組み込むことで、実行時検証と動作指定が可能となり、モデルの整合性とツール支援が向上する。
• このフレームワークにより、メタモデルの再利用と合成が効果的に可能となり、言語定義間での重複を削減し、保守性を向上させることができる。