Grundlagen der Softwareproduktlinien: 3. Feature ModelleProduktvarianten (SAT, BDD, …) Feature-Modell in Aussagenlogik Gunter Saake, Jacob Krüger | Einführung in Softwareproduktlinien

111/12/2019Gunter Saake, Jacob Krüger | Einführung in Softwareproduktlinien

Grundlagen der Softwareproduktlinien: 3. Feature Modelle

Wintersemester 2019/20Gunter Saake, Jacob Krüger


Letzte Woche

Architecture

Business Organisation

Process

KostenNutzen

Planung

Strategie Technische Aspekte

Menschen

Strukturen

Kommunikation

Verantwortlichkeiten

Rollen


Letzte Woche


Letzte Woche


Warum Features modellieren?


• Beschreibung der Features einer Domäne

• Dient Visualisierung und Kommunikation

• Feature-Modelle beschreiben …• Elementare Abstraktionen einer Domäne und deren

Beziehungen• Die Menge der Produkte einer SPL

• Feature-Diagramme visualisieren Features und deren Beziehungen

Feature-Modellierung


Feature-Modellierung


Feature Modellierung in der Praxis

[Berger et al. 2010, 2014]



[Berger et al. 2010, 2014]



[Berger et al. 2010, 2014]

„The same functionality was implemented twice […] They

implemented the same features.“

„The first one is that it‘s visible, you see the features that you had in the

code before“


Notationen & Tools


Notationen & Tools

23% der Unternehmen nutzen eigene NotationenMeistens werden mehrere Notationen genutzt


Notationen & Tools


Notationen & Tools

38% nutzen Eigenentwicklungen30% nutzen andere Open-Source Tools27% nutzen andere kommerzielle Tools


Komplexität

~Linux


Probleme


Probleme

„Getting developers to understand why we do this.“


Probleme

„Getting developers to understand why we do this.“

• Nutzen:• Organisieren von Wissen• Kollaboration• Konfigurationsmanagement


Feature-Modelle und -Diagramme


• Features: Basis, Txn, Write, Win, Unix

• Abhängigkeiten:• Basis muss immer ausgewählt sein und braucht Win oder Unix• Win darf nie zusammen mit Unix ausgewählt werden• Wenn Txn ausgewählt ist muss auch Write ausgewählt sein

• Wie viele Varianten sind möglich?

Feature-Modell: Beispiel


• Features: Basis, Txn, Write, Win, Unix

• Abhängigkeiten:• Basis muss immer ausgewählt sein und braucht Win oder Unix• Win darf nie zusammen mit Unix ausgewählt werden• Wenn Txn ausgewählt ist muss auch Write ausgewählt sein

• Wie viele Varianten sind möglich?• {Basis, Win}• {Basis, Unix}• {Basis, Win, Write}• {Basis, Unix, Write}• {Basis, Win, Write, Txn}• {Basis, Unix, Write, Txn}

Feature-Modell: Beispiel


• Variable für jedes Feature (wahr wenn ausgewählt)

• Formel beschreibt Feature-Modell

• Formel ist wahr für eine gültige Feature-Auswahl

Feature-Modell in Aussagenlogik


• Variable für jedes Feature (wahr wenn ausgewählt)

• Formel beschreibt Feature-Modell

• Formel ist wahr für eine gültige Feature-Auswahl

• Erlaubt automatische Überprüfung, und Aufzählen der gültigen Produktvarianten (SAT, BDD, …)

Feature-Modell in Aussagenlogik


• Graphische Darstellung eines Modells• Basierend auf Hierarchischem Und-Oder-Graph

Feature-Diagramme


• Graphische Darstellung eines Modells• Basierend auf Hierarchischem Und-Oder-Graph• Kindknoten: Optional, Obligatorisch (Mandatory) oder Alternativ

Feature-Diagramme

Optional Obligatorisch

Oder(mind. 1)

Alternativ(genau 1)


• Graphische Darstellung eines Modells• Basierend auf Hierarchischem Und-Oder-Graph• Kindknoten: Optional, Obligatorisch (Mandatory) oder Alternativ• Abstrakt vs. Konkret: Ohne vs. mit Bezug zur Implementierung• Abstrakte Features haben keinen Einfluss auf Produkte

Feature-Diagramme

Abstrakt

Konkret


Beispiel: Lego

Hair Gender Body

Officer


Beispiel: Lego

Hair Gender Body

Officer


Beispiel: Lego

Hair Gender Body

Officer


• Wurzel ist immer ausgewählt

Diagramme zu Modellen












• Diagramme besser lesbar („Management-kompatibel“)

Feature-Diagramm vs. Formeln


• Diagramme besser lesbar („Management-kompatibel“)• Diagramme weniger flexibel

• Zusätzliche Formeln nötig• „Cross-Tree-Constraints“





• Überführung von Diagramm zu Formel automatisierbar





• Überführung von Diagramm zu Formel automatisierbar• Es existieren äquivalente Diagramme für eine Formel



Beispiel: FAME DBMS Core


Beispiel: Berkeley DB


Skalierbarkeit?

[Berger et al. 2013]

Linux Kernel mit 10.000+ Features?


• Verschiedene Varianten und Erweiterungen• Kardinalitäten (wie in UML)

• Optional: [0,1]• Obligatorisch: [1,1]

• Feature Modelle mit Attributen• …

Diagramm-Varianten

[Benavides et al. 2010]


Analyse von Feature-Modellen


Fragen über das Modell


• Ist das Modell konsistent?

• Ist eine Featureauswahl korrekt?

• Welche Features können nicht ausgewählt werden?

• Wie viele valide Produkte existieren?

• Sind zwei Modelle equivalent?

• …

Fragen über das Modell


• Ist eine Featureauswahl valide?• {Root, Base, F1, F4}• {Root, F1, F3, F4}• {Root, Base, F2, F3}• {Root, Base, F1, F3, F4}

Beispiele



• Ersetzen von Variablen in Formel• Wahr falls ausgewählt• Falsch falls nicht

• Formel wird wahr für valide Auswahl

Beispiele



• Ersetzen von Variablen in Formel• Wahr falls ausgewählt• Falsch falls nicht

• Formel wird wahr für valide Auswahl

Beispiele


• Existiert mindestens eine valide Variante?• Nutzen von SAT Solvern• Ist die Formel erfüllbar?

Beispiele



• Gibt es tote Features?• Können in keinem Produkt auftauchen• Keine erfüllbare Formel

Beispiele




• Wie viele Varianten existieren?• Berechnung aller erfüllbaren Formeln• Sehr schnell zu aufwendig• Sinnvoll?

Beispiele




• Wie viele Varianten existieren?• Berechnung aller erfüllbaren Formeln• Sehr schnell zu aufwendig• Sinnvoll?

• Was passiert bei einer Änderung des Modells?

Beispiele


Fragen über Code/Konfiguration


• Warum kann ein Block Code nicht ausgewählt werden?• Fehler im Code?• Fehler im Modell?

Beispiele: Code

…#ifdef A

…#ifdef B

…#endif B…

#endif A…



• Welche Feature-Module/Code-Blöcke werden nie kompiliert?

• Welche Features beeinflussen den Code auf welche Art?

Beispiele: Code



• Welche Feature-Module/Code-Blöcke werden nie kompiliert?

• Welche Features beeinflussen den Code auf welche Art?

• Welche Features müssen noch selektiert werden?

• Welche Features können noch selektiert werden?

Beispiele: Konfiguration


Beispiele: Konfiguration in FeatureIDE



Wählt (propagiert) automatisch Features auf Basis des Feature Modells



Manuell gewähltes Feature




Automatisch gewähltes Feature





Automatisch exkludiertes Feature





Automatisch exkludiertes Feature

Manuelles Exkludieren ist nur im erweiterten Konfigurator möglich


Zusammenfassung


• Motivation für Feature Modelle

• Industrielle Anwendung und Probleme

• Notation von Feature Modellen

• Analysen auf und mit Hilfe von Feature Modellen

Zusammenfassung


• Arbeiten Sie sich in die Feature Modellierung mit FeatureIDE ein.Wiki: https://github.com/FeatureIDE/FeatureIDE/wikiInstallation etc.: https://featureide.github.io/(am Besten über Eclipse Marketplace/Install Button)

• Modellieren Sie ein Feature Diagramm für ihr Projekt (idealerweise aus Übung 2). Dabei sollten mindestens 15 Features dargestellt und in Beziehung zueinander gesetzt werden. Insbesondere sollen mindestens eine Gruppe (Oder, Alternative) und mindestens ein Cross-Tree-Constraint verwendet werden.

• Bestimmen Sie die Anzahl der validen Varianten, die in dem Modell definiert sind.

• Definieren Sie jeweils 2 Konfigurationen die valide und invalide sind.

• Zeigen Sie anhand der Formel des Feature Modells, warum eine der beiden Konfigurationen invalide ist. Erklären Sie, welche Abhängigkeiten im Modell dazu führen.

Übung 3


Fragen

Documents

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