Unterstützung der Verstehbarkeit von architektonischen Komponentenmodellen

Komponentenmodelle werden häufig als zentrale Sicht architektonischer Beschreibungen von Software-Systemen eingesetzt. Auch wenn architektonische Komponenten ein wesentliches Forschungsthema in der Software- Architekturforschung sind, so fehlen bislang jedoch noch rigorose Studien, die den Entwurf von Komponentenmodellen und ihre Nutzung in architektonischen Beschreibungen von Software-Systemen untersuchen. Derartige fundamentale Forschung ist aber essentiell, um Software-Architekten mit - auf fundierten Erkenntnissen beruhenden - Richtlinien und Mitteln auszustatten, die ihnen helfen, zu verstehen, wie Komponentenmodelle sinnvoll hinsichtlich der architektonischen Verstehbarkeit und ihrer Übertragung auf ein Entwurfsmodell (wie z.B. ein Klassendiagramm) oder den Source-Code zu gestalten sind. Im ARCS-Projekt werden wir Faktoren untersuchen, die die Verstehbarkeit von architektonischen Komponentenmodellen beeinflussen, und wie man am besten die Verfeinerungen und Relationen zu Implementierungsklassen herstellt. Dies wird durch systematische Studien untersucht, die feststellen, welche Metriken verwendet werden können, um die Verstehbarkeit eines architektonischen Komponentenmodells zu bewerten und ob explizite Trace-Links von den Komponenten zum Code-Modell (in Klassendiagrammen) einen positiven Einfluss auf die architektonische Verstehbarkeit eines Software-Systems haben. Wir werden eine Serie von vier empirischen Experimenten durchführen, in denen diese beiden Forschungsfragen jeweils mit erfahrenen Experten und Studierenden der Software-Architektur durchgeführt werden. Die Resultate unsere Experimente werden wir verwenden, um einen Katalog von Richtlinien für das Komponenten-Design, eine Formalisierung dieser Entwurfsrichtlinien als formale Constraints und eine Realisierung dieser Constraints und der positive evaluierten Metriken in einem modellgetriebenen Software-Entwicklungswerkzeug zu erstellen.

Software-Architektur beschreibt die grundlegenden Strukturen und Entscheidungen in einem Softwaresystem. Sie stellt in der heutigen Software-Entwicklung sowohl eine Design-Aktivität als auch eine wesentliche Design-Sicht dar. Da unsere Gesellschaft von softwareintensiven Systemen zunehmend abhängig ist, wird es immer wichtiger, dass Software-Systeme auf einem hohen Qualitätsniveau entwickelt werden. Eine gut gestaltete, wartbare Software-Architektur wird als Schlüssel gesehen, um ein hohes Qualitätsniveau zu erreichen. Komponentenmodelle werden häufig als zentrale Sichten in Architekturbeschreibungen von Software-Systemen verwendet. Vor dem ARCS-Projekt gab es aber trotzdem fast keine rigorosen, empirischen Studien über die Gestaltung von Komponentenmodellen und deren Verwendung in Architekturbeschreibungen von Software-Systemen. Die empirische Forschung spielt eine fundamentale Rolle in der modernen Wissenschaft, um die wissenschaftliche Methode zu unterstützen. Sie kann helfen, Vertrauen in neue Technologien und Ansätze zu schaffen. Solange wir nicht verstehen, wie bestimmte Faktoren Werkzeuge und Methoden beeinflussen, bleibt die Entwicklung und der Einsatz einer bestimmten Technologie im Wesentlichen dem Zufall unterlegen.Das ARCS Projekt konzentriert sich auf die Bereitstellung von empirischen Daten, Richtlinien und Tools, die die Verständlichkeit von architektonischen Komponentenmodellen unterstützen, was eine wichtige Grundlage für eine höhere Qualität im Design und in der Wartung von Softwarearchitekturen ist. Wir haben uns auf das Studium von Metriken und Traceability-Links (Rückverfolgbarkeitbeziehungen) konzentriert, die in der Literatur als wichtige Methoden, um ein hohes Maß an Verständlichkeit und somit eine bessere Software-Systemqualität zu erzielen, vorgeschlagen werden. Insbesondere haben wir mehrere empirische Studien durchgeführt, um zu prüfen, welche Software-Metriken und andere relevanten Faktoren die Verständlichkeit beeinflussen und wie der Einfluss von Traceability-Links auf die Verständlichkeit ist. Auf der Basis der empirischen Befunde, haben wir eine Tool-Unterstützung und Best Practices für die Erstellung und Wartung von Software-Architektur-Traceability-Links und Metriken basiertes Design entwickelt. Die zur Verfügung gestellten empirischen Daten, Tool-Unterstützung und Best Practices sind ein wichtiger grundlegender Schritt, um die breite Einführung von Software-Architektur-Traceability und -Metriken in der Industrie und anderen professionellen Projekten zu unterstützen.