Archface

アーキテクチャ設計をカプセル化する 
インターフェース機構 Archface
Archface: An Interface Mechanism for Encapsulating Architechtures
九州工業大学大学院情報工学府野村潤鵜林尚靖
2
概要

アーキテクチャ設計は重要


Archface
public class Subject{
private Vector observers = new
Vector();
private String state = “”;
public void
addObserver(Observer o){ … }
public void
removeObserver(Observer o){ … }
public void notify(){
Iterator i = observers.iterator();
while(i.hasNext() ){
Observers o = (Observer)i.next();
o.update( this );
}
}
public void setState(String s){ state = s; }
public String getState() {return state; } }

品質は設計の良否に大きく依存
アーキテクチャ設計の課題

設計者の意図を正確に記述すること

実装との一貫性を保つこと

設計と実装の同期を取ること
Archface（Architecture + Interface）

アーキテクチャをインターフェースとし
てカプセル化する

上記の課題を解決
3
目次
1. アーキテクチャ設計の課題
2. Archface
3. Archface for Java
4. 議論と関連研究
5. まとめと今後の課題

1．アーキテクチャ設計の課題
4
5
アーキテクチャ設計を正確に実装に繋げることは難しい
アーキテクチャデザイン
(Observerパターン)
setState()が呼ばれた後には
notify()が呼ばれる
public class Subject {
private String state = "";
public String getState() { return state; }
public void setState(String s) { state = s; }
…
notify()の処理を行っていな
プログラムコード }
い
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アーキテクチャ設計の詳細化による解法
一つの解決策としてはアーキテクチャの詳細化がある
public class Subject{
private Vector observers = new
Vector();
private String state = “”;
public void
addObserver(Observer o){ … }
public void
removeObserver(Observer o){ … }
public void notify(){
Iterator i = observers.iterator();
while(i.hasNext() ){
Observers o = (Observer)i.next();
o.update( this );
}
}
public void setState(String s){ state = s; }
public String getState() {return state; } }
完全なコードを生成
しかし、アーキテクチャ設計は抽象的でなければならない
7
設計と実装の間の解決すべき３つの課題
 アーキテクチャ設計の適切な抽象度
 抽象度が高すぎると実装との乖離が大きくなる
 抽象度が低すぎると実装との差異が無くなる
 設計から実装への洗練
 設計の意図を正確にプログラム実装に反映させる
 設計と実装の同期
 設計に変更があった場合、プログラムコードを修正
 プログラムコードに変更があった場合、設計を修正

2．Archface
( = Architecture + Interface)
8
9
Archface：プログラム点を用いたインターフェース
アーキテクチャデザイン
アーキテクチャの設計
変更の反映
Archface
アーキテクチャの
正しい実装
プログラム点の公開と連結
アーキテクチャの変更
public class Subject{
private Vector
observers = new Vector();
private String state = “”;
…
}
プログラムコード

プログラム点によるアーキテクチャ記述
設計と実装の同期
インターフェースとしてカプセル化

 メソッドの呼び出し順序を記述
プログラムの変更を設計に反映
設計と実装の一貫性を保証する

設計の意図をより正確に記述
※プログラム点＝プログラム上の実行点
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Archfaceの２つのインターフェース

コンポーネントインターフェース


メソッド呼び出し点や実行点、
コントロールフロー指定の公開
コンポーネントの仕様を公開する
コネクタインターフェース

コンポーネントの繋がりを定義する
コンポーネント
×
×
×
公開したプログラム点をどのように
実行し協調させるかを定義
コンポーネント
コネクタ
プログラム点の
コーディネーション
×
×
×
Three-part Modeling Framework
[Masuhara, et al. 2003]
プログラム点の公開
×：プログラム点＝プログラム上の実行点
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Archfaceの２つのインターフェース

コンポーネントインターフェース


コンポーネントの仕様を公開する
メソッド呼び出し点や実行点、
コントロールフロー指定の公開
コネクタインターフェース

コンポーネントの繋がりを定義する
Observerパターン
Observer
Subject
setState
cflow
getState
updateState
notifyObservers update
cflow
公開したプログラム点をどのように
実行し協調させるかを定義
コンポーネントインターフェース
Subject ：setState, getState,
notifyObservers
Observer ：update, updateState
コネクタインターフェース
notifyObservers – update,
getState – updateState

3．Archface for Java
12
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Archfaceの記述
＝プログラム点, ポート, コネクタの定義（AspectJを利用）
Subject
Observerパターン
Observer
setState
cflow
getState
notify
updateState
cflow
update
interface component インターフェース名 {
公開するプログラム点を定義
入出力ポートを定義
}
interface connector インターフェース名 {
ポート間の接続を定義
}
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Archfaceの実装
＝implements, プログラム点の公開, フローの遵守
プログラムコード
Archface
コンポーネント
インターフェースの
implements
Archfaceに沿った
プログラム点とフローの
コーディング
Archfaceに沿わない実装
⇒コンパイル時に通知
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処理系の構成
Archface definitions
Archface parser
AspectJ code
generator
Java code
(class)
Archface compiler
Aspect-Factory
class generator
AspectJ code
(aspect)
AspectJ
weaver
executable program

4．議論と関連研究
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Archfaceによる課題の解決
1) アーキテクチャ設計の抽象度
 インターフェースとしてアーキテクチャをカプセル化
2) 設計から実装への洗練
 インターフェースに沿ったコーディング
3) 設計と実装の同期
 インターフェースを通じた設計と実装の同期
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関連研究
 ArchJava [Aldrich, J. 2002]
 アーキテクチャとプログラム実装を統合
 実装がアーキテクチャ制約と適合することを保証
 Design pattern implementation in Java and AspectJ
[Hannemann, J. 2002]
 アーキテクチャを抽象クラス間の協調動作として記述
 AspectJを用いてデザインパターンをアスペクトとして分離

5．まとめと今後の課題
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20
まとめと今後の課題
 まとめ
 プログラム点によるアーキテクチャ記述を
インターフェースとしてカプセル化
 今後の課題
 他のアーキテクチャ記述の導入
 現状：オープンクラス、コントロールフロー
 今後：データフロー、イベントトレースなど
 アーキテクチャの曖昧性の排除
 DbC( Design by Contract)の導入など

ご清聴ありがとうございました
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