Диссертация (Методы и средства разработки графических предметно-ориентированных языков), страница 8

Харелом в работе [26] для формализации синтаксиса38конечных автоматов. Hi-граф — это четвёрка (B, σ, π, E), где B — это конечноемножество элементов, E ⊆ B × B — множество рёбер, σ : B → 2B — функцияподэлементов, ставящая в соответствие каждому элементу из B множествоэлементов, лежащих внутри него, и π : B → 2B×B — функция разбиенияэлемента на группы подэлементов.

На эти функции накладываются дополнительные ограничения, которые не приводятся здесь в силу ограниченности размеровработы. В итоге hi-графы представляют собой объединение концепций обычныхграфов и диаграмм Венна, позволяя визуализировать как отношения произвольной природы между элементами, так и теоретико-множественные отношениявключения, пересечения и т.д. Такое разделение позволяет сделать диаграммыболее наглядными и компактными по сравнению с использованием «обычных»графов.1.6.1. Применяемая формализация визуальных языковВ данной работе рассматриваются графовые языки, поэтому мы будем представлять модель на некотором визуальном языке как помеченный ориентированный мультиграф GM , соответствующий метамодели языка, которая в своюочередь представляется помеченным мультиграфом GM M (поскольку метамодель сама может задаваться с помощью некоторого визуального языка).

Важно,что диаграмма на предметно-ориентированном языке является визуализациеймультиграфа как математического объекта, так что синтаксис визуального языкаможет сильно отличаться от синтаксиса, традиционно применяемого при изображении мультиграфов. Это, в частности, даёт нам возможность не использоватьконцептуально более сложные формализмы hi-графов и метаграфов, посколькуих основными преимуществами является компактность изображения, что длянас не имеет значения.

Например, отношение «содержится внутри элемента»может быть формализовано как особая метка на ребре мультиграфа, связывающаяэлемент, содержащий подэлемент, с подэлементом.Кроме того, не умаляя общности будем считать, что вершины и дугимультиграфа модели имеют одинаковую природу меток, что позволит несколько упростить определение помеченного ориентированного мультиграфа: G =(V, A, e, L, M ), где V — конечное множество вершин, A — конечное множестводуг, e : A → V × V — функция, ставящая в соответствие дуге из множества A39пару вершин (v, w), где v — начало дуги, w — конец дуги. L — это множествометок, M : V ∪ A → L — функция разметки, ставящая в соответствие вершинами дугам мультиграфа их метки из L.

Такое несколько обобщённое определениемультиграфа мы будем использовать в дальнейшем, «классический» помеченныймультиграф можно получить накладыванием ограничений на M .Рассмотрим более подробно структуру меток мультиграфа. Положим, имеетсямультиграф модели GM = (VM , AM , eM , LM , MM ) и мультиграф метамоделиGM M = (VM M , AM M , eM M , LM M , MM M ). Метка каждой вершины и каждого ребра мультиграфа модели состоит из типа элемента, соответствующего метамодели,и набора значений свойств, определяемых для элемента его типом: LM = {(t, p) :t ∈ T, p ∈ P SM (t)}, где LM — множество меток графа модели, T ⊆ VM M —множество типов из метамодели, P SM (t) — множество свойств, определяемоетипом элемента и структурой метамодели.

Каждое свойство имеет значение итип: PM = {(pt, pv) : pt ∈ P TM , pv ∈ P VM }, тогда P SM (t) : T → 2PM . ЗдесьP TM — множество типов свойств модели, которое в свою очередь может иметьсложную структуру (элементарные типы, типы-перечисления, типы-контейнеры,типы, определённые в самой модели и т.д.), P V — множество допустимыхзначений свойств (значения элементарных типов и значения, имеющие сложнуюструктуру). Более детальная формализация этих множеств и отображения P SM (t)имеет смысл только применительно к конкретной DSM-платформе и конкретномуметаязыку, поэтому здесь не приводится.

Заметим, что метаязык сам являетсявизуальным языком, соответствующим некоторой метамодели, таким образоммультиграф метамодели GM M может быть рассмотрен как мультиграф модели,соответствующий некоторой метаметамодели GM M M .1.7. ЗаключениеВ этой главе были введены основные понятия визуального моделирования, в соответствии с существующей литературой: метафора визуализации,точка зрения моделирования, семантический разрыв, CASE-системы, их классификация (Lower CASE, Upper CASE, Integrated CASE). Была рассмотренатакже структура визуального языка: синтаксис (абстрактный, конкретный ислужебный), семантика, прагматика; метауровни моделирования: предметная40область, модель, метамодель, метаметамодель. Были рассмотрены также понятиепредметно-ориентированного моделирования и инструментальные средства длянего (DSM-платформа, DSM-решение).Была введена классификация формальных языков по свойствам, важным дляреализации DSM-платформы, классификация приведена на рисунке 1.3.Рис.

1.3: Классификация языков.В данной работе рассматриваются только графические и текстографическиеязыки, причём, поскольку для неграфовых языков значительно сложнее создатьинструментальную поддержку и даже формализовать их конкретный синтаксис,мы далее будем рассматривать только графовые языки. Подобное ограничениена предлагаемые в этой работе методики и инструментальные средства не оченьсущественно, поскольку модель представления информации выбирается припроектировании языка, и в подавляющем большинстве случаев графовая модельоказывается вполне адекватной.Классификация по модели вычислений имеет значение для формализациисемантики языка.

Для статических языков семантику имеет смысл описыватькак правила генерации в код на каком-либо текстовом языке (то есть в денотационном стиле), динамические языки могут иметь как денотационную,так и операционную семантику. При этом динамические языки гораздо болееинтересны с точки зрения их инструментальной поддержки в DSM-платформе —для них актуальны поддержка исполнения и отладки внутри DSM-решения. Дляэтого на уровне DSM-платформы требуется возможность задания исполнимойоперационной семантики языка, либо отображения из визуального языка в код41на текстовом языке и обратно, которое в совокупности со средствами интеграциис отладчиком текстового языка даёт возможность на уровне визуальной моделиследить за работой текстовой программы.Классификация языков по важности внешнего вида диаграммы позволяетопределить, какая информация необходима генератору или интерпретатору языкадля работы с моделями. Проще всего в реализации языки с выделенной логической моделью (например, диаграмма классов UML), поскольку информациюо внешнем виде элементов можно вообще не передавать инструментальнымсредствам.

Тем не менее, существенно графические языки тоже встречаются напрактике, поэтому DSM-платформа должна позволять пользоваться информациейи о внешнем виде диаграммы.Таким образом, дальнейшее исследование будет фокусировано на графовыхвизуальных языках, методы и средства их создания должны позволять специфицировать их синтаксис, а также семантику в денотационном и операционномстилях, прежде всего для языков с выделенной логической моделью. При этомв качестве математической модели визуального языка и диаграмм на нём могутвыступать помеченные мультиграфы, а процесс создания визуального языкасводится к определению его метамодели как помеченного мультиграфа с некоторой разметкой, определяющей множество допустимых разметок мультиграфовмоделей.42Глава 2Существующие подходы к созданию DSM-решений2.1.

ВведениеВ этой главе рассматриваются существующие результаты, схожие с полученными в рамках данной диссертации, приводится позиционирование даннойработы относительно этих результатов.Поскольку основным предметом исследований в данной работе являютсяметоды создания визуальных предметно-ориентированных языков, то обзор будет состоять из, во-первых, рассмотрения существующих теоретических работ,связанных с методиками, и во-вторых, обзора существующих инструментальныхсредств для создания визуальных языков.Как ни странно, вопросам методик создания визуальных языков уделялось внимание значительно меньшее, чем текстовых.

В случае с текстовымипредметно-ориентированными языками существуют подробные и обстоятельныеработы, описывающие как жизненный цикл языка, так и основные деятельности,которые должны быть выполнены на каждом этапе жизненного цикла (такие,как [47] и обзор [95]), в случае с визуальными языками, как правило, имеетсялишь набор слабо структурированных советов, рекомендаций и наблюдений,полученных из практики (наиболее подробное изложение можно найти в [36],также хорошим примером таких работ может послужить [99] или [42]). Поэтомув обзор войдут и статьи, относящиеся к текстовым языкам –– вопросы реализации предметно-ориентированных средств разработки для текстовых языков дляданной работы нерелевантны, но общая модель жизненного цикла языка, деятельности по анализу предметной области, некоторые аспекты проектированияязыка и им подобные могут быть переиспользованы при разработке визуальных43языков практически без изменений.