[논문 리뷰] Classes in Object-Oriented Modeling (UML): Further Understanding and Abstraction

Sabah Al‐Fedaghi|arXiv (Cornell University)|2021. 06. 01.

Model-Driven Software Engineering Techniques참고 문헌 24인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 행동성과 구조를 통합하는 Thitting Machine (TM) 모델링이라는 형식적 체계를 도입함으로써 UML 클래스 다이어그램의 개념적 이해를 발전시킨다. 이 형식적 체계는 행동을 속성과 클래스 내부에 통합함으로써 구조와 행동성을 통합한다. 논문은 UML 클래스 다이어그램이 더 풍부한 의미론적 구조를 압축한 것으로서, 접근 수정자와 탐색 방향과 같은 조기 설계 고려사항에 치중함으로써 깊이 있는 개념적 분석에 한계를 노출시킨다고 주장한다.

ABSTRACT

Object orientation has become the predominant paradigm for conceptual modeling (e.g., UML), where the notions of class and object form the primitive building blocks of thought. Classes act as templates for objects that have attributes and methods (actions). The modeled systems are not even necessarily software systems: They can be human and artificial systems of many different kinds (e.g., teaching and learning systems). The UML class diagram is described as a central component of model-driven software development. It is the most common diagram in object-oriented models and used to model the static design view of a system. Objects both carry data and execute actions. According to some authorities in modeling, a certain degree of difficulty exists in understanding the semantics of these notions in UML class diagrams. Some researchers claim class diagrams have limited use for conceptual analysis and that they are best used for logical design. Performing conceptual analysis should not concern the ways facts are grouped into structures. Whether a fact will end up in the design as an attribute is not a conceptual issue. UML leads to drilling down into physical design details (e.g., private/public attributes, encapsulated operations, and navigating direction of an association). This paper is a venture to further the understanding of object-orientated concepts as exemplified in UML with the aim of developing a broad comprehension of conceptual modeling fundamentals. Thinging machine (TM) modeling is a new modeling language employed in such an undertaking. TM modeling interlaces structure (components) and actionality where actions infiltrate the attributes as much as the classes. Although space limitations affect some aspects of the class diagram, the concluding assessment of this study reveals the class description is a kind of shorthand for a richer sematic TM construct.

연구 동기 및 목표

• UML 클래스 다이어그램의 개념적 모호성, 특히 개념 모델링과 저수준 설계 결정 간의 구분 어려움을 해결하기 위해.
• 클래스 다이어그램이 개념 분석에 충분하다는 가정을 도전하며, 접근 수정자와 연관 방향과 같은 구현 고려사항으로 인해 종종 설계 측면으로 이격된다는 점을 주장하기 위해.
• Thing Machine (TM) 모델링을 형식적 대안으로 도입함으로써 개념 모델링을 위한 더 넓고 의미론적으로 풍부한 기반을 마련하기 위해.
• UML 기술서가 본질적으로 더 표현력 있는 TM 구성요소의 압축 표현임을 입증하기 위해.
• 설계 중심 모델링에서 의미론적으로 통합된 행동-구조 의미론에 기반한 더 깊은 개념 모델링으로의 전환을 주장하기 위해.

제안 방법

• 행동성과 구조를 융합하는 새로운 형식적 체계인 Thitting Machine (TM) 모델링을 도입하여, 행동을 속성과 클래스 내부에 통합함으로써 행동을 데이터와 동등한 시민으로 간주한다.
• 클래스를 정적 블루프린트가 아니라 행동이 데이터와 함께 일등 시민으로 포함된 동적 실체로 표현함으로써, 행동을 중심에 두는 모델링을 수행한다.
• UML 클래스 다이어그램과 그에 대응하는 TM 구성요소를 비교함으로써 의미론적 격차와 설계 수준의 편향을 드러낸다.
• 22幅의 그림과 12페이지 분석을 활용하여, TM 모델링이 UML보다 더 풍부한 의미론을 포착할 수 있음을 시각화한다.
• 접근 수정자와 탐색 방향과 같은 실구현 세부사항에 초점을 맞춘 UML의 한계를 강조함으로써, 개념 분석을 지원하는 데서의 한계를 분석한다.
• UML에서의 클래스 기술서가 더 복잡하고 의미론적으로 완전한 TM 구성요소의 압축 표현임을 제안한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 UML 클래스 다이어그램이 구현 고려사항을 통합함으로써 개념적 차이를 얼마나 은폐하는가?
• RQ2 어떤 모델링 형식이 개념 모델링에서 구조와 행동성을 더 잘 통합할 수 있는가?
• RQ3 UML 클래스 다이어그램이 설계가 아닌 개념 분석을 위해 사용될 때의 의미론적 한계는 무엇인가?
• RQ4 Thing Machine (TM) 모델링이 UML보다 개념 모델링을 위한 더 포괄적인 기반으로 기능할 수 있는가?
• RQ5 왜 현재 UML 클래스 다이어그램의 사용이 복잡한 시스템에서 깊이 있는 개념 모델링에 부적합한가?

주요 결과

• UML 클래스 다이어그램은 접근 수정자와 연관 방향과 같은 설계 수준 고려사항을 개념적 사실과 혼합함으로써 본질적으로 개념 분석에 부적합하다.
• 논문은 UML 클래스의 의미론이 부족하게 정의되어 있으며, 특히 실제 시스템에서 행동과 데이터가 어떻게 상호작용하는지에 관해 명확하지 않음을 밝혀낸다.
• Thing Machine (TM) 모델링은 행동을 속성과 클래스 내부에 통합함으로써 더 표현력 있고 의미론적으로 완전한 표현 방식을 제공한다.
• 연구는 UML 클래스 기술서가 더 풍부한 TM 구성요소의 압축 표현임을 결론 내리며, 이는 UML이 필수적인 의미론적 세부사항을 생략함을 암시한다.
• TM 모델링은 개념 모델링과 구현 간의 명확한 분리를 가능하게 하여, 시스템의 행동과 구조에 대한 더 깊은 분석을 지원한다.
• 연구는 개념 모델링이 사전 설계 수준의 구성요소, 예를 들어 private/public 접근 또는 가시성과 같은 요소에 제약을 받지 않아야 한다고 입증한다.