Для чего нужны модели
Прошло уже почти 20 лет со времени появления в 1986 году вызвавшей множество споров статьи Фредерика Брукса «Серебряной пули нет». В данной работе автор предрекал, что в течение ближайшего десятилетия с момента её выхода не возникнет методов, использование которых позволит на порядок величин повысить производительность разработки программного обеспечения. Эта статья вызвала множество споров и работ с опровержениями, и в 1995 году Ф. Брукс опубликовал ответы на некоторые из критических замечаний [1].
По признанию самого Ф. Брукса наиболее тщательный анализ его статьи был предпринят Дэвидом Харелом в работе «Кусая серебряную пулю» [2]. Д. Харел рассматривал «Серебряной пули нет» как чрезмерно пессимистическую и намеревался высветить в своей работе более яркую сторону проблемы, предпосылая статье подзаголовок «К светлому будущему программных разработок». Им была предложена унифицированная система разработки программного обеспечения, главной целью которой было освободить программиста от необходимости рассуждать на чрезмерно глубоком уровне детализации, предоставить возможность размышлять над решением проблемы и представлять свои идеи при помощи соответствующей высокоуровневой нотации, а именно моделей. «Использование подходящего графического формализма может оказать впечатляющий эффект на инженеров и программистов» [2]. Кроме самих моделей для эффективной работы необходимы средства для их изучения и анализа, среди которых одной из наиболее полезных, по мнению Д. Харела, является возможность исполнения модели.
В настоящее время всё чаще упоминается метод разработки на основе моделей или Model Driven Development (MDD) [5], обещающий стать первым технологическим скачком со времён появления компиляторов, который сможет значительно ускорить процесс создания программного обеспечения и улучшить его качество. Лидирующие позиции в данной области призван занять стандарт Model Driven Architecture (MDA), разработкой которого занимается консорциум OMG. Разработка в рамках MDA предполагает, что сначала создаётся одна или несколько абстрактных моделей системы, которые далее проходят несколько стадий автоматизированной трансформации в более детальные модели и, в конечном итоге, преобразуются в код на языке программирования.
Как проще написать одну строку на Java, чем 10 строк на языке ассемблера, так же проще построить графическую модель на языке UML, чем писать на Java, считают сторонники подхода MDA. Но для успешного применения моделей необходима не только удобная нотация для их записи, которую предоставляет язык UML, но и соответствующий инструментарий для их изучения.
Автоматизация разработки является тем технологическим средством, которое должно привести к ускорению процесса создания программного обеспечения и повышению его качества. Тем не менее, ранние попытки применения автоматизации в сфере моделирования ограничивались лишь поддержкой в создании диаграмм и генерацией скелетного кода, что было недостаточным для того, чтобы существенно увеличить производительность разработки. Наибольшей же отдачи от MDD можно добиться лишь после полной реализации его потенциальных возможностей для автоматизации, которые включают:
- автоматическую генерацию полного программного кода по моделям (а не скелетного кода или отдельных фрагментов),
- автоматическую верификацию моделей (например, при помощи их исполнения).
Данная статья посвящена теме исполнения моделей. Автоматическая верификация подразумевает возможность при помощи компьютера определить, удовлетворяет ли модель требованиям, предъявляемым к системе. Такая проверка может принимать различные формы, включая формальный математический вывод, но наиболее часто под этим подразумевается тестирование и отладка моделей путём их исполнения. В любом случае важно иметь такую возможность для моделей, находящихся на высоком уровне абстракции и даже неполных, которые появляются на ранних стадиях процесса разработки, поскольку именно тогда и принимается большинство фундаментальных решений.
