[論文レビュー] Executable Modeling with UML. A Vision or a Nightmare?

Bernhard Rumpe⋆|arXiv (Cornell University)|Sep 22, 2014

Model-Driven Software Engineering Techniques参考文献 17被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、UML が、特にエクストリーム・プログラミング（XP）手法において、従来のテキストプログラミングを置き換える完全に実行可能なモデリング言語として機能できるかを調査している。実行可能UMLはモデル駆動開発のビジョンを提示しているが、構文、ツール支援、保守性の面で実際の課題が生じるため、標準化とツール支援の大幅な向上がなければ、実装が困難な状況に陥る可能性があると主張している。

ABSTRACT

Extreme Programming is the most prominent new, light-weight (or agile) methods, defined to contrast the current heavy-weight and partially overloaded object-oriented methods. It focuses on the core issues of software technology. One of its principles is not to rely on diagrams to document a system. In this paper, we examine what properties a modeling language like UML must have in order to support the Extreme Programming approach effectively. In particular, we discuss how such a diagrammatic programming language must look like to replace a textual programming language and what benefits and problems such an approach may bring.

研究の動機と目的

• ソフトウェア開発におけるテキストコードの置き換えとして、UML が完全に実行可能なプログラミング言語として機能できるかどうかを評価すること。
• 連続的コード作成や最小限の文書化といったエクストリーム・プログラミング（XP）の原則を支援するために、図式的モデリング言語（例：UML）がどれほど実現可能かを分析すること。
• アジャイル開発環境において実行可能かつ保守可能であるために、モデリング言語が満たすべき核心的要件を特定すること。
• 産業的ソフトウェア開発において、テキストプログラミングから図に基づく実行可能モデリングへの移行がもたらす利点とリスクを評価すること。
• 実行可能UMLの理論的期待と、実世界のソフトウェア工学における実際の制限との間のギャップを明らかにすること。

提案手法

• 特に文書化を排除し、動作するコードを重視するエクストリーム・プログラミング（XP）の原則を分析する。
• 表現力、構文、ツール支援の観点から、UML が実行可能モデリングの候補としてどれほど適しているかを評価する。
• 保守性、明確さ、開発速度の観点から、図式的モデリングとテキストプログラミングを比較する。
• 既存のUMLツールの、モデルからコードを生成および実行する能力を評価する。
• 現行のUMLにおける実行可能モデリングのための主な欠陥、たとえば曖昧さ、標準化の欠如、ツール統合の不備を特定する。
• 実行可能UMLがアジャイル文脈で実現可能であるためには、形式的意味論の強化、ツール支援の向上、言語制約の明確化が不可欠であると提言する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UML は、ソフトウェア開発におけるテキストコードの置き換えとして、完全に実行可能なプログラミング言語として設計・利用可能か？
• RQ2 エクストリーム・プログラミング（XP）の核心的原則を効果的に支援するには、UML を基盤とするモデリング言語にどのような特性が求められるか？
• RQ3 実世界のソフトウェアプロジェクトにおいて、図式的モデルを実行可能コードとして使用する際の実際の課題は何か？
• RQ4 保守性、明確さ、開発効率の観点から、実行可能UMLは従来のテキストプログラミングと比べてどう異なるか？
• RQ5 実行可能モデリングをコード優先開発の代替手段として実現可能にするために、UML の標準とツール支援にどのような改善が必要か？

主な発見

• 実行可能UMLは、設計と実装を統合する可能性を有し、分析とコードのギャップを縮小する可能性がある。
• 現行のUMLは、信頼性のある実行を支えるのに十分な形式的厳密性とツール支援を欠いており、曖昧さや一貫性の欠如を引き起こす。
• 標準的で実行可能なUMLサブセットが存在しないことが、エクストリーム・プログラミングのようなアジャイル環境への導入を妨げている。
• 図式的モデリングは可読性や共同作業の向上に寄与するが、逆にテキストコードよりも複雑で保守が困難になるリスクをはらんでいる。
• 本論文は、実行可能UMLが魅力的なビジョンであるものの、言語の正確性とツール支援の大幅な向上がなければ、実際の実現は依然として大きな課題であると結論づけている。
• モデリングツールと実行環境との統合が十分でなければ、実行可能UMLは開発の資産ではなく、保守の地獄に陥るリスクがある。