Arquitectura dirigida por modelos (mda)



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ARQUITECTURA DIRIGIDA POR MODELOS (MDA)

MDA es un concepto promovido (pero no creado) por la OMG, que propone basar el desarrollo de software en modelos especificados utilizando UML, para que, a partir de esos modelos, se realicen trasformaciones que generen código u otro modelo, con características de una tecnología particular (o con menor nivel de abstracción). MDA define un framework para procesar y relacionar modelos. Suele escucharse que MDA es la evolución natural de UML, ya que tiende a incrementar la cantidad de código generado, a partir de especificaciones detalladas en UML.

Hace falta aclarar que MDA es uno de los tantos acrónimos de moda y, como ocurre algunas veces con las modas, el concepto puede tender a malinterpretarse. Por lo tanto, se debe conocer que:


  • MDA no es un proceso de desarrollo.

  • MDA no es una especificación.

  • MDA no es una implementación.

  • MDA no es una implementación de referencia de ningún estándar particular.

  • MDA no es un concepto maduro aún.

  • MDA no es simplemente generar código.

  • MDA no tiene, aún, una visión unificada en la industria.

Modelos MDA


Los modelos juegan un rol trascendental en MDA. Como un framework para construir sistemas, MDA abstrae el sistema a construir en distintas capas de abstracción. Tradicionalmente, el OOAD (Object Oriented Analysis and Design) contiene, entre otros, una vista de análisis, una vista de diseño detallado y código -representando la vista de negocios de un sistema-, la vista de arquitectura y la vista de implementación. MDA agrega una capa de abstracción más, que representa el contexto de negocio del sistema.

Los modelos concretos exceden en número a los modelos abstractos. A medida que se avanza en las transformaciones, los modelos se vuelven más concretos, transformando al modelo abstracto en uno compatible con una tecnología o plataforma. La situación inversa de llevar el código hacia un modelo concreto -también conocido como ingeniería reversa- rara vez ocurre, excepto cuando el punto de partida es el código mismo. Esto se produce debido a que MDA promueve la fuerte separación entre las responsabilidades de requerimientos del negocio y las responsabilidades tecnológicas. La ventaja de esta “separación de responsabilidades” es que ambos aspectos pueden evolucionar individualmente sin generar dependencias entre sí.



CIM (Computational-Independent Model)

CIM debe su nombre a este foco en el negocio por sobre la tecnología, que en español se traduce como: “Modelo Independiente de la Computación”. El CIM se centra en los requerimientos y representa el nivel más alto del modelo de negocios. Usa un lenguaje para modelar procesos de negocios que no es UML, aunque este lenguaje puede ser derivado perfectamente utilizando MOF (meta-object facility). El CIM transciende a los sistemas; cada proceso de negocio interactúa con trabajadores humanos y/o componente de máquina. El CIM describe solamente aquellas interacciones que tienen lugar entre los procesos y las responsabilidades de cada trabajador, sea o no humano. Un objetivo fundamental del CIM, es que cualquiera que pueda entender el negocio y los procesos del mismo puede comprenderlo, ya que éste evita todo tipo de conocimiento especializado o de sistemas.



PIM (Platform-Independent Model)

El PIM, que se traduce al castellano como “Modelo Independiente de la Plataforma”, representa el modelo de procesos de negocio a ser implementado. Comúnmente se usa UML o un derivado de UML para describir elPIM. El PIM modela los procesos y estructuras del sistema, sin hacer ninguna referencia a la plataforma en la (o las) que será desplegada la aplicación. A su vez, ignora los sistemas operativos, los lenguajes de programación, el hardware y la topología de red. Suele ser el punto de entrada de todas las herramientas para MDA e incluso de muchos artículos que hablan de MDA, dejando de lado el CIM.



PSM (Platform-Specific Model)

El PSM, que se traduce al castellano como “Modelo Específico de la Plataforma”, representa la proyección de los PIMs en una plataforma específica. Un PIM puede generar múltiples PSMs, cada uno para una tecnología distinta. Generalmente, los PSMs deben colaborar entre sí para una solución completa y consistente. Normalmente, esto se realiza en UML, creando distintos profiles que definen un PSM para cada tecnología requerida. Los PSMs tienen que lidiar explícitamente con los sistemas operativos, los lenguajes de programación, las plataformas (CORBA, .Net, J2EE, ETC), etc.



Code Model

El modelo de código representa el código desplegable (deployable), normalmente en un lenguaje de programación de alto nivel, como Java, C#, C++, VB, JSP, etc. Idealmente, el modelo de código está listo para compilar y no debería requerir la intervención humana; el despliegue de la aplicación podría ser automatizado. Según los puristas y algunos fanáticos de MDA, en un ambiente MDA maduro no se debería pensar en el código más que como simples archivos, o como un mero objeto intermedio para generar el ejecutable final. Pero debido a que MDA no está maduro, y difícilmente se llegue alguna vez a la utopía de no tener que tocar ningún código, los desarrolladores seguirán necesitando conocer la tecnología para complementar la generación de código, desbuguear la aplicación y, sobre todo, lidiar con muchos y variados errores inesperados, extraños y divertidos.


Decisiones de diseño


MDA promueve la transformación de modelos que representan lógicas de negocios complejas (CIM), hasta llegar al código ejecutable y desplegable (Code Model). Pero, ¿qué pasa con las decisiones de diseño, aquellas decisiones que se toman cuando, por ejemplo, se tiene que desarrollar un sistema donde la mayoría de las transacciones sólo leen datos, pero diez de ellas hacen uso intensivo del procesador? ¿Qué pasaría si todos los mapeos se hicieran de igual manera? Se pudiera pensar que esto degradaría la calidad final percibida de la aplicación. Para corregir este problema, MDA promueve el uso de marcas (Marks), las cuales indican aspectos específicos para tener en cuenta en cada transformación. Un PIM generado a partir de un PIM y Marcas se denomina PIM Marcado o Marked PIM. La utilización de las marcas establece que las decisiones respecto a aspectos tecnológicos queden fuera de los modelos principales. Ahora bien, para realizar el mapeo entre un PIM marcado y, por ejemplo, un PSM, es necesario detallar cómo se mapean esas marcas; para eso se definen los Mappers (mapeadores). Puede verse la relación entre los mapeadores, las marcas y los PSM en la figura anterior. Los mapeos se hacen utilizando un QVT: Query, Views, and Transformations.

Ventajas de MDA


La ventaja principal de MDA radica en la clara y estricta separación de responsabilidades. Por un lado, modelar los PIMs, que representan los modelos del negocio, y por otro lado, los PSMs con las preocupaciones tecnológicas. Esto permitirá que ambos modelos puedan evolucionar por separado. De esta manera, si se quisiera, por ejemplo, modificar un aspecto técnico, bastará con modificar el PSM sin que estos tengan impacto en la lógica de negocios. Esta idea viene de un concepto que, en Ingeniería de Software, se llama “Guías de Diseño”. Particularmente, una de esas guías dice que el modelado de la solución debe ser dirigido por el negocio. Esta guía se basa en la afirmación de que un cambio en el negocio seguramente produzca un cambio en el código, pero no lo inverso: los cambios en el código no deberían impactar en el negocio. MDA también permite: lidiar con la complejidad del negocio, modelando a éste por separado y permitiendo su análisis y mejora; disminuir costos, si se cuenta con una herramienta MDA adecuada a nuestras necesidades; mejorar la calidad de nuestros modelos y procesos, mediante su análisis y la separación de responsabilidades.

Estándares involucrados en MDA


Las tecnologías más importantes involucradas, para poder llevar a la práctica los conceptos subyacentes en MDA son:

  • Meta Object Facility (MOF).

  • Unified Modeling Language (UML).

  • XML Model Interchange (XMI).

  • Common Warehouse Meta-model (CWM).

  • Software Process Engineering Meta-model (SPEM).

  • Action Semantics Language (ASL).

  • Query-View-Transformation (QVT).

  • UML profiles.

Herramientas MDA


Las herramientas MDA deberían proveer la capacidad de transformar modelos de negocios puro (CIMs) en aplicaciones completas, desplegables y capaces de ejecutar con un mínimo de decisiones técnicas. Lamentablemente, nos encontramos muy lejos de que MDA o alguna herramienta MDA provea todas estas facilidades para cualquier negocio y problemática a desarrollar. Tampoco existe un líder en herramientas MDA, debido a que son muy sofisticadas. Algunas de las herramientas más conocidas son:

  1. ATL ATLAS Transformation Language

  2. OptimalJ is a MDA tool for J2EE.

  3. ArcStyler is a MDA tool for J2EE and .NET.

  4. UMT UML Model Transformation

  5. ArgoUML

  6. Codagen

  7. Rational Architect

  8. MDA Transf

  9. Enterprise Architect

  10. GReAT

  11. AndroMDA

Importancia de MDA para el desarrollador


Actualmente, MDA es importante para el desarrollador promedio. Quienes son bendecidos con la capacidad de utilizar la creatividad para transformar ceros y unos en aplicaciones útiles para nuestros clientes. En los últimos dos años, muchas organizaciones han comenzado a prestar atención a MDA, ya que promueve el uso eficiente de modelos de sistemas en el proceso de desarrollo de software. MDA representa para los desarrolladores, una nueva manera de organizar y administrar arquitecturas empresariales, basada en la utilización de herramientas de automatización de etapas en el ciclo de desarrollo y servicios. De esta forma, permite definir los modelos y facilitar trasformaciones paulatinas entre diferentes modelos. Es decir que, a partir de un modelo, se puede generar otro de menor abstracción.

Un ejemplo común de generación de modelos, es la generación de código a partir del modelo de diseño, mediante el uso de una herramienta de modelado UML. En este caso se usa una herramienta para transformar el modelo de diseño en el “modelo” de código.


INGENIERÍA DIRIGIDA POR MODELOS (MDE)

Es una metodología de desarrollo de software que se centra en la creación de modelos, o abstracciones, más cerca de algunos conceptos de dominio en lugar de conceptos de la informática (o algorítmica). Todas las formas de ingeniería se basan en modelos de diseño de sistemas del mundo real. Los modelos se utilizan en muchos sentidos: para entender aspectos específicos del sistema, predecir cualidades del sistema, la razón sobre el impacto de los cambios, y comunicar las principales características del sistema a las partes interesadas. En un enfoque Dirigido por los modelos, es decir, el sistema de modelos tiene suficiente detalle como para permitir la generación de un sistema completo de aplicación de los modelos propios. De hecho, “el modelo es el código”, es decir, la atención se centra en el modelamiento y el código es generado mecánicamente a partir de modelos.

Realizando una comparación de MDE con la orientación a objetos: en MDE “todo es un modelo”, y en la orientación a objetos “todo es un objeto”.

MDE es un enfoque abierto e integrador que abarca muchos otros espacios tecnológicos de manera uniforme. Un espacio tecnológico de trabajo es un contexto con una serie de conceptos relacionados, el cuerpo de conocimientos, herramientas, conocimientos necesarios y posibilidades. Ejemplos de espacios tecnológicos son lenguajes de programación con sintaxis concreta y abstracta, ontología de ingeniería basadas en XML, Lenguajes de Sistemas de Gestión de Bases de Datos (DBMS: Database Management System) y la Aquitectura Dirigida por Modelos (MDA: Model-Driven Architecture). La tecnología de Ingeniería Dirigida por Modelos ofrece un enfoque prometedor para hacer frente a la incapacidad de los lenguajes de tercera generación para aliviar la complejidad de las plataformas y expresar conceptos de dominio de manera eficaz



Algunas de las iniciativas MDE más conocidas son:

  • la Arquitectura dirigida por modelos (ADM) del Object Management Group (OMG), que es una marca registrada de la OMG.

  • el ecosistema de herramientas de modelado y programación Eclipse.

Objetivos de MDE

El objetivo primordial de la mayoría de los vendedores de herramientas es entregar beneficios a los usuarios:



  • La necesidad de separar de manera muy clara la lógica de negocio y la tecnología utilizada.

  • La separación de las preocupaciones (separation of concerns1 ), considerado como uno de los principios fundamentales en la ingeniería de soft-ware. Este principio afirma que un determinado problema implica diferentes tipos de preocupaciones, que deben ser identificadas y separadas para hacer frente a la complejidad, y para lograr los factores de calidad de ingeniería tales como la robustez, adaptabilidad, mantenibilidad y reutilización.

  • La necesidad de modelizar y especificar la parte de la lógica de negocios a un nivel abstracto, la plataforma de implementación y de proyectar el nivel abstracto sobre la plataforma.

  • Generar software nuevo a partir de modelos.

  • Apoyar a los desarrolladores en su productividad.

  • Realizar el proceso de construcción de software a través de modelos durante todo del ciclo de vida del software.

  • Generar los cambios en las partes del modelo.

Beneficios de MDE

El MDE está destinado a aumentar la productividad al máximo, la compatibilidad entre sistemas, simplificando el proceso de diseño, y promoviendo la comunicación entre los individuos y los equipos que trabajan en el sistema. MDE tiene por objeto aumentar la rentabilidad de una empresa derivado del esfuerzo de desarrollo de software. Este beneficio se entrega en dos formas básicas [12]: mediante la mejora de la productividad a corto plazo de los desarrolladores (incrementar valor de los primeros artefactos de software) y mediante la mejora de la productividad a largo plazo de los desarrolladores (evitar la rápida obsolescencia de los objetos primarios de software) Un segundo aspecto del MDE, y estratégicamente más importante, es la reducción de la sensibilidad de los primeros objetos de arte al cambio. Indican cuatro formas fundamentales de los cambios que son de particular importancia:



  • Personal. El desarrollo del conocimiento vital no debe ser sólo almacenado en la mente de los desarrolladores, esta información se perderá en el caso demasiado frecuente de las fluctuaciones de personal. Por lo tanto, esta información debe ser de fácil acceso para cualquier persona que no sean los creadores del artefacto software.

  • Requerimientos. Los cambios de los requerimientos es un problema conocido en la ingeniería de software. En el actual entorno empresarial aparecen nuevas funcionalidades más rápido que nunca. Todos estos cambios deben tener un bajo impacto sobre los sistemas existentes en términos de mantenimiento y no perturbar los sistemas en línea.

  • Plataformas de desarrollo. Están en un estado de constante evolución. Para disociar la vida de un artefacto de software de la herramienta de desarrollo utilizado para su creación inicial, es necesario disociar el objeto o el modelo que representa el objeto de la herramienta de desarrollo.

  • El despliegue de plataformas. Para aumentar la vida útil de los objetos de software es necesario protegerlos contra los cambios en el despliegue de la plataforma.

Referencias

Trujillo, J. y Espinoza, A. (2010). Conceptos fundamentales de Ingeniería dirigida por Modelos y Modelos de Dominio Específico. [Documento en línea].[Disponible en: http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/risi/2010_n2/v7n2/a02v7n2.pdf]. [Consulta el: 25 de Enero de 2016].


Web Engineering Group (2016). .UWE-UML-Based web Engineering.[Documento en línea]. [Disponible en: http://uwe.pst.ifi.lmu.de/index.html]. [Consulta el: 25 de Enero de 2016].


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