[論文レビュー] Towards rule-based visual programming of generic visual systems

Berthold Hoffmann, Mark Minas|ArXiv.org|Oct 10, 2000

Model-Driven Software Engineering Techniques参考文献 20被引用数 5

ひとこと要約

この論文では、グラフ変換理論に基づくルールベースのビジュアルプログラミング言語であるDiaPlanを紹介する。この言語は、オブジェクト指向プログラミング、階層的グラフ構造、型付けをサポートしており、ドメイン固有の図記法を再利用可能で拡張可能なフレームワークを用いて定義・操作できることで、多様な応用分野におけるビジュアル構文と意味論の完全なカスタマイズを実現する。

ABSTRACT

This paper illustrates how the diagram programming language DiaPlan can be used to program visual systems. DiaPlan is a visual rule-based language that is founded on the computational model of graph transformation. The language supports object-oriented programming since its graphs are hierarchically structured. Typing allows the shape of these graphs to be specified recursively in order to increase program security. Thanks to its genericity, DiaPlan allows to implement systems that represent and manipulate data in arbitrary diagram notations. The environment for the language exploits the diagram editor generator DiaGen for providing genericity, and for implementing its user interface and type checker.

研究の動機と目的

• 既存のビジュアルルールベース言語におけるオブジェクト指向的およびモジュラーなグラフプログラミングのサポート不足に対処すること。
• 異なる応用分野に適したドメイン固有のビジュアル記法を定義可能にし、カスタマイズされたユーザインタフェースを提供すること。
• 型安全で拡張可能なフレームワークを提供し、さまざまな図的表現にカスタマイズ可能なビジュアルプログラミング環境を実装すること。
• DiaGenツールを介して汎用的なビジュアルエディタと型チェックャを統合し、システムの再利用性と保守性を確保すること。
• 変換、型付け、構造化グラフのインタラクティブ編集をサポートする包括的かつ拡張可能なビジュアルプログラミング環境の基盤を構築すること。

提案手法

• 言語はグラフ変換に基づく。ルールがグラフの変更方法を定義し、変数と置換を用いてルールのインスタンス化と適用が行われる。
• フレームを用いてグラフを階層的に構造化し、複雑なデータ構造のモジュラーかつオブジェクト指向的な操作を可能にする。
• 型システムは再帰的に定義され、グラフの形状を指定・強制することで、プログラムの正しさとセキュリティを向上させる。
• DiaGenツールを用いてユーザインタフェースと型チェックャを生成し、ドメイン固有の記法における図のビジュアル構文のカスタマイズを可能にする。
• システムアーキテクチャは、変換の実行を行うインタプリタ、プログラムの検証を行うコンパイラ、および入力とプログラム構築のためのビジュアルエディタに分離されており、これらすべてがDiaGen仕様から生成される。
• 実装は、DiaGenの抽象マシンを基盤とし、クラスベース構造とドメイン固有の図表示のサポートを拡張することで実現されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ビジュアルプログラミング言語は、どのようにルールベースの変換とグラフのオブジェクト指向的構造化を両立できるか？
• RQ2 ビジュアルでルールベースのグラフプログラミング言語において、型安全性和形状制約を実現するメカニズムは何か？
• RQ3 どのようなアーキテクチャパターンにより、単一の仕様からユーザインタフェースと型チェックャを自動生成し、任意の図記法をサポートできる汎用的なビジュアルプログラミング環境を実現できるか？
• RQ4 ルールマッチングにおける部分グラフ同型判定のNP困難性を考慮しても、グラフ変換システムが、テキストベースの関数型言語や論理プログラミング言語と同等のパフォーマンスを達成できるか、その程度はいかほどか？

主な発見

• DiaPlanは、ルールベースプログラミング、オブジェクト指向的構造化、グラフ型付けを統合したビジュアル言語として成功しており、セキュアでモジュラーなビジュアルシステム開発を可能にした。
• フレームの使用により、階層的グラフ構造がモジュラーに操作可能となり、変換境界を越えてモularityが保持される。
• DiaGenによって生成されたエディタを用いることで、ドメイン固有のビジュアル記法がサポートされ、特定の応用分野に特化したユーザインタフェースの作成が可能になった。
• 型システムは再帰的に定義され、グラフの形状制約を強制することで、プログラムの正しさが向上し、実行時エラーが減少した。
• システムアーキテクチャは、DiaGenを活用してユーザインタフェースと型チェックャを両方生成しており、実装作業の大幅な削減と保守性の向上が達成された。
• 実装はまだ初期段階にありながらも、汎用性と型付けを備えた包括的かつ拡張可能なビジュアルプログラミング環境をグラフ変換に基づいて構築する設計の妥当性が示された。