Modellgetriebene Architektur

MDSD (model-driven software development) bezeichnet die Verwendung von Modellen und Generatoren zur Verbesserung der Softwareentwicklung. Schon in den Anfangszeiten der Informatik stützte man sich auf Modelle und entwickelte Generatoren, um schematischen Quellcode daraus zu erzeugen. MDSD wird gelegentlich mit den CASE-Ansätzen der 1990er Jahre verwechselt. MDSD und CASE unterscheiden sich jedoch in ihren grundlegenden Zielen.

Ziel der CASE-Ansätze war und ist es, Software möglichst vollständig automatisiert aus fachlichen Beschreibungen zu erstellen. Da sich die Automatisierung dabei auch auf den Bereich der Softwarearchitektur erstreckt, erwiesen sich die CASE-Ansätze als sehr unflexibel. Diese Tatsache führte in Verbindung mit der Proprietät der verfügbaren Werkzeuge dazu, dass sich CASE nicht durchsetzen konnte.

Ein möglicher Weg zur Implementierung des MDSD ist die im Artikel beschriebene MDA.

MDA erfordert keine hundertprozentige Automatisierung, sondern einen sinnvollen Anteil. Dieser variiert je nach fachlicher Anforderung zwischen 20 und 80 Prozent. Da die Architektur eines Systems vollständig manuell erzeugt wird, ist MDA hochgradig flexibel und gewährt, im Gegensatz zum CASE-Ansatz, die vollständige Kontrolle während des Entwicklungsprozesses.

Die Idee der MDA geht davon aus, dass für die Konstruktion eines Softwaresystems ein einziges Modell für die Abbildung einer größeren, komplexeren Applikation zu unscharf und überladen ist. Bei den meisten „klassischen“ (UML)-Modellen sind geschäftsrelevante mit technischen Informationen vermischt, MDA unterteilt das Gesamtmodell in mehrere Schichten:

• Computation Independent Model (CIM) für die umgangssprachliche Beschreibung
• Platform Independent Model (PIM), plattformunabhängiges Modell für Geschäftsprozesse
• Platform Specific Model (PSM), plattformabhängiges Modell für Architektur, Services
• ein Codemodell, die Zielplattform

Die Trennung der Modelle (separation of concerns) stellt eine inhaltliche Erweiterung des UML-Standards [2] dar. Insbesondere durch das CIM und vor allem das PIM möchte man nicht nur Plattformunabhängigkeit erreichen, sondern auch Sprach- und Systemunabhängigkeit.

MDA definiert neben der inhaltlichen Trennung der Modelle auch die Transformation der Modelle und unterscheidet zwei Typen:

• Die Modelltransformation von einem Modell in ein anderes Modell (siehe auch MOF QVT)
• Die Codetransformation von einem Modell in den Code.

Die Transformationen erzeugen aus den Elementen des Quellmodells die Elemente des Zielmodells. Die Transformation geschieht üblicherweise von der abstrakteren Ebene in die konkretere Ebene (CIM-PIM-PSM-Code). Dadurch kann aus einfacheren Modellelementen eine komplexere Anwendung erzeugt werden, indem erfahrene Architekten ihre Konstruktionsregeln in solche Transformationsprozesse einprogrammieren.

MDA ist eine Strategie der Object Management Group (OMG). Die OMG erstellt herstellerneutrale Spezifikationen zur Verbesserung der Interoperabilität und Portabilität von Softwaresystemen.

Einer der wesentlichen Vorteile von MDA besteht darin, Systemdesigner und Softwareentwickler zu einer sorgfältigeren Konzeption der zu erstellenden Programme in der Entwurfsphase anzuhalten, was bei sehr komplexer Software, insbesondere bei der Erstellung von Standardsoftware, von großer Wichtigkeit ist.

Nachteilig ist der sehr hohe Abstraktionsgrad, der den Softwareentwicklern abverlangt wird. Bei kleineren oder weniger komplexen Anwendungen, z. B. bei Datenbankanwendungen als Individuallösung zur Unterstützung typischer Verwaltungsabläufe, wird der Aufwand einer abstrakten Definition aller Objekte und Prozesse oft als unangemessen hoch empfunden. Mit demselben Zeitaufwand lässt sich bei einigen alternativen Softwaretechnologien bereits die Software selbst erstellen. Durch die formalisierte strikte Trennung der Modellebenen wird auch die Steigerung der Produktivität durch Einsatz von Modellen mit gemischtem fachlichem und technischem Inhalt verhindert.

Des Weiteren erfordert eine automatisierte Transformation eines Modells häufig eine wesentlich formalere Beschreibung, als dies für die Transformation durch einen Menschen erforderlich ist. Beispielsweise sei eine Klasse Person mit dem Attribut geborenAm gegeben. Ein Programmierer braucht keine besonders detaillierte Beschreibung, um die Funktion gibAlterInJahren zu implementieren. Für eine automatische Transformation (zu Quellcode oder in ein anderes Modell) muss jedoch eine genaue Spezifikation vorliegen.

Vorteilhaft ist, dass Änderungen an der Anwendung im Modell vorgenommen werden. Diese werden durch eine erneute Codegenerierung in den Quellcode übernommen. Somit wird das Auseinanderlaufen von Modell und Code unterbunden. Insbesondere ein wild hacking, bei dem Änderungen im Quellcode nicht in das ursprünglich zugrunde liegende Modell übernommen werden und somit das Modell mit der Zeit fehlerhaft und letztendlich unbrauchbar wird, wird vermieden. Daraus ergibt sich, dass gerade der MDA-Ansatz optimal für ein iterativ-inkrementelles Vorgehensmodell geeignet ist und keineswegs einen Wasserfallansatz unterstützt oder gar fordert.

Beim Einsatz generischer Modellierungssprachen wie UML muss außerdem klar definiert sein, durch welche Elemente und mit welchen Mitteln der Modellierungssprache fachliche Sachverhalte zu beschreiben sind, damit ein im Sinne der folgenden Transformationen valides Modell entsteht. Diese Abbildung führt oft mehr neue Komplexität ein, als durch die Abstraktion verborgen wird. Der Einsatz domänenspezifischer Sprachen kann hier deutliche Vorteile bringen.

• Vorgehensmodell zur Softwareentwicklung
• Generative Programmierung
• Universal Binary

• David S. Frankel: Model Driven Architecture. Applying MDA to Enterprise Computing. John Wiley & Sons, 2003, ISBN 978-0-471-31920-7.
• Jim Arlow, Ila Neustadt: Enterprise Patterns and MDA. Building Better Software with Archetype Patterns and UML. Addison-Wesley Publishing Company, 2004, ISBN 978-0-321-11230-9.
• Stephen J. Mellor, Kendall Scott, Axel Uhl: MDA Distilled: principles of model-driven architecture. Addison-Wesley Professional, 2004, ISBN 978-81-297-0529-7.
• Anneke Kleppe, Jos Warmer, Wim Bast: MDA Explained. The Model Driven Architecture: Practice and Promise. Addison-Wesley Professional, 2003, ISBN 978-0-321-19442-8.
• Klaus Zeppenfeld, Regine Wolters: Generative Software-Entwicklung mit der Model Driven Architecture. Spektrum Akademischer Verlag, 2005, ISBN 978-3-8274-1555-4.
• Roland Petrasch, Oliver Meimberg: Model Driven Architecture – Eine praxisorientierte Einführung in die MDA. dpunkt.verlag, 2006, ISBN 978-3-89864-343-6.
• Thomas Stahl, Markus Völter, Sven Efftinge: Modellgetriebene Softwareentwicklung. Techniken, Engineering, Management. 2. Auflage. d.punkt Verlag, 2007, ISBN 978-3-89864-448-8.
• Andreas Andresen: Komponentenbasierte Softwareentwicklung mit MDA, UML und XML. 2. Auflage. Hanser Fachbuch, 2004, ISBN 978-3-446-22915-0.
• Volker Gruhn, Daniel Pieper, Carsten Röttgers: MDA – Effektives Software-Engineering mit UML2 und Eclipse. Springer, 2006, ISBN 978-3-540-28744-5.

• OMG Model Driven Architecture
• Einführung zu MDA mit Begriffserklärungen
• Model Driven Architecture – Eine Einführung
• Berichte über diverse Tools, die den MDA-Ansatz beherzigen

1. MDA Specifications. Abgerufen am 12. Mai 2021.
2. uml.org: UML 2.0, The Current Official Version.