Una Aproximación para Aplicaciones Web: MOWEBA

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1 Una Aproximación para Aplicaciones Web: MOWEBA Magalí González 1,2, Luca Cernuzzi 1, Oscar Pastor 2 1 DEI - Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción Asunción Paraguay 2 DSIC - Universidad Politécnica de Valencia Valencia España {mgonzalez, Resumen. Este estudio presenta una propuesta para el desarrollo de aplicaciones Web denominada MOWEBA (del inglés, Model Oriented Web Approach), que adopta el estándar MDA en sus diferentes fases. Se presentan los fundamentos de la propuesta, se detallan los aspectos metodológicos del Modelado, la notación para el PIM y su definición utilizando el lenguaje MOF. El estudio presenta además un resumen de los experimentos realizados y principales resultados obtenidos así como un análisis de las propuestas actuales, resaltando los aportes de MOWEBA en el modelado del PIM. Palabras Claves: Model Driven Architecture, Model Driven Development, Aplicaciones Web, Metódos Web. 1 Introducción y Motivación En las últimas décadas la Web se ha convertido en el medio más importante de interacción entre las empresas, gobierno y personas individuales. Murugesan y otros autores identifican algunas características propias de los entornos Web: la evolución constante, por lo que los cambios en el contenido, funcionalidad, estructura, presentación son frecuentes; la diversidad de usuarios con diferentes perfiles, requisitos, expectativas y habilidades; la variedad de contenidos multimedios; la necesidad de múltiples medios y formatos de acceso [7]. Cabe destacar además, que la hetereogeneidad en cuanto a lenguajes de programación, sistemas operativos, y plataformas middleware, sufren también una constante evolución. Por tales motivos, el desarrollo de aplicaciones Web requiere de planificación, selección de una arquitectura apropiada, diseño de los sistemas orientados al mantenimiento, codificación, testeo. Una alternativa interesante que podría lidiar con los desafíos actuales de las aplicaciones Web, es el enfoque de desarrollo dirigido por modelos o MDD y en particular la aproximación concreta que sigue este enfoque denominado Model Driven Architecture-MDA [8]. Actualmente, numerosas herramientas y metodologías han sido propuestas siguiendo dicho enfoque. Algunas de las herramientas son: AndroMDA 1, Acceleo 2, ArcStyler 3, OptimalJ 4, entre otras. En 1

2 cuanto a metodologías, existen varias que utilizan algunos de los estándares propuestos por el enfoque MDA, aunque en la mayoría de los casos no lo adoptan totalmente; entre otras cabe destacar UWE [6], WebML [3], OOWS [4] y OO-H [1]. Si bien, algunas de las propuestas metodológicas son utilizadas en el ambiente real, por lo general sirven como soporte al desarrollo para permitir generación de prototipos no totalmente operativos, y no siempre adoptan los estándares y el enfoque MDA en todas sus potencialidades. Es por eso, que consideramos interesante proponer una aproximación, denominada MOWEBA, que se adecue totalmente al enfoque MDA, sirva como soporte al desarrollo y permita la generación total (o casi total) de una aplicación Web. Todo estos, teniendo en cuenta las limitaciones y fortalezas de otras propuestas existentes. El documento se organiza de la siguiente manera: la sección 2 introduce MOWEBA; la sección 3 presenta la fase de modelado independiente de la plataforma que incluye el proceso de modelado, la notación y los diagramas utilizados, y la definición con MOF (Meta Object Facility) 5 ; la sección 4 analiza las metodologías relacionadas resaltando los aportes principales de MOWEBA; y la sección 5 presenta las conclusiones. 2 MOWEBA en qué consiste? MOWEBA (del inglés, Model Oriented Web Approach) es una aproximación basada en modelos para el desarrollo de aplicaciones Web que además de definir elementos relacionados al proceso de desarrollo del software contempla, aspectos metodológicos (etapas, productos, dimensiones) y lo complementa con un entorno, que incluye herramientas de modelado y generación automática de código, uso de estándares, arquitectura robusta a través de la separación de conceptos, etc. Figura 1. Dimensiones de MOWEBA

3 La Figura 1, presenta de forma gráfica las dimensiones de la propuesta. En la figura es posible notar que en el eje horizontal se representan las diferentes fases de MOWEBA, adoptando el enfoque MDA; y en el eje vertical las dimensiones abarcadas (Contenido, Lógica, Navegación, Presentación, Usuarios). El PIM (Platform Independent Model) se basa en una serie de modelos propuestos a partir de una separación fuerte de conceptos (o dimensiones): Dominio, Lógica, Navegación, Presentación, Usuarios. La dimensión Usuario, corresponde a una dimensión que debe ser considerada a partir de las demás. Por tal motivo, el mismo es definido de manera ortogonal. El PSM (Platform Specific Model) mantiene el enfoque de separación de conceptos considerados en el PIM y a éstos agrega información específica de una plataforma dada. Este proceso se realiza definiendo un metamodelo abstracto del PSM y realizando un mapeo del modelo PIM a partir del metamodelo del PSM. MOWEBA, en conjunto con las herramientas de modelado y generación que la componen, tiene como fin último generar toda la aplicación, siguiendo un esquema de arquitectura por capas. 3 La fase PIM en MOWEBA En esta sección se presenta la definición de la fase PIM de MOWEBA, que incluye el proceso de modelado, los diagramas utilizados para el mismo, incluyendo su definición con el lenguaje de metamodelado MOF. Para definir el proceso de modelado del PIM se presenta una estructura de paquetes que contempla todos los diagramas de la propuesta (ver figura 2). MOWEBA considera los siguientes modelos: el Modelo de Entidad (equivalente al modelo de dominio) que considera aspectos estructurales de la aplicación; el Modelo Navegacional; el Modelo de Comportamiento; el Modelo de Presentación; el Modelo de Usuarios. A partir de la figura 2, se identifican dos tipos de relaciones entre los paquetes. La relación <<use>> expresa que el paquete origen hace uso de elementos definidos del paquete destino. Por otro lado, <<import>> establece una dependencia más fuerte, indicando que para poder definir el modelo definido en el paquete origen, es necesaria una previa definición del modelo definido en el paquete destino. Figura 2. Visión Global del Metamodelo del PIM

4 El proceso de modelado del PIM, se define considerando las relaciones <<import>> y <<use>> de la figura 2. El mismo se compone de tres etapas. La etapa 1 consiste en el modelado del Árbol Navegacional, y el mismo permite identificar las funcionalidades básicas del sistema. En esta misma etapa se puede definir el modelo conceptual a través del diagrama de Entidades. En la etapa 2 se propone definir el modelo de Usuarios a través del diagrama de Roles, y posteriormente indicar los niveles de accesibilidad por parte de roles/zonas de los nodos navegacionales. Además, es posible modelar el comportamiento de cada nodo navegacional, a través del Diagrama de Nodo. En esta misma etapa, se define la organización de las páginas (cabeceras, ubicación de menús, pie de páginas, etc.) con el diagrama de Layout. La etapa 3, define qué elementos serán desplegados en cada página de presentación a través del diagrama de Contenido. La presentación también afecta al diagrama lógico, ya que a medida que se definan los elementos presentables, se pueden identificar los servicios y/o vistas que deberán estar definidos en el diagrama Lógico. En esta etapa final, se define el comportamiento de cada servicio o acción del sistema a través del diagrama de Servicios. Es importante aclarar que el proceso de modelado del PIM es un proceso iterativo e incremental, siendo posible refinar los diagramas en el avance del proceso. Con el objetivo de seguir el enfoque MDA, se ha realizado una definición formal de todos los diagramas utilizando el lenguaje de metamodelado MOF y luego se han definido los perfiles UML, para facilitar el modelado con las herramientas CASE tradicionales que soporten UML y XMI. En las siguientes figuras se visualizan la definición formal del diagrama de nodos con MOF y su posterior definición con los perfiles UML. Para la fase PSM, se ha definido un metamodelo para una plataforma destino Ruby on Rails, y se han realizado experiencias de transformación PIM-PSM aplicando la técnica de transformación basada en metamodelos. Finalmente, con el objetivo de llegar a la fase ISM, se han realizado experiencias de transformación PIM-PSM-ISM utilizando herramientas de transformación como AndroMDA y Acceleo. Resultados de estas experiencias están disponibles en [5, 10]. 4 Trabajos Relacionados y Aportes de MOWEBA El uso de las Aplicaciones Web ha producido un interés importante en el desarrollo de nuevas propuestas metodológicas (UWE, OOHDM, OOWS, OO-H, WebML, [6, 9, 1, 3]). En los últimos años, con la arquitectura MDA, algunas metodologías han optado por adaptar sus modelos y procesos. Sin embargo, son muy pocas las metodologías que adoptan el uso de estándares para las definiciones, el lenguaje de modelado, o las reglas de transformación aprovechando de todas sus potencialidades. MOWEBA, en su concepción, se define adoptando totalmente el enfoque MDA. Como toda propuesta que sigue el enfoque MDD, se establece una clara diferenciación entre el PIM y los PSM e ISM, orientados a la solución, facilitando así considerar plataformas destinos con tecnologías variadas y cambiantes, cosa que es de suma importancia en ambientes Web por su naturaleza y evolución constante.

5 A diferencia de otras propuestas metodológicas, al adoptar un enfoque MDA, MOWEBA ofrece la ventaja de disponer de diversos entornos de desarrollo que ya han demostrado amplia validez en distintos ámbitos (p.e. Eclipse Modelling Project). Además, los estandares MDA adoptados en MOWEBA son ampliamente conocidos y utilizados en ambito académico e industrial. Para validar la propuesta metodológica de MOWEBA se han realizado varias experiencias de modelados de diferentes tipos de aplicación: sistema académico, gestión de laboratorios, sistema de ejecución presupuestaria, encuestas, aplicaciones e-learning, redes sociales, etc. Por otro lado, se han realizado experiencias de modelado a partir de diferentes perfiles de usuarios expertos modeladores, y novatos modeladores. Los resultados fueron bastante positivos, aunque la mayor dificultad en cuanto al modelado se encontró en el Diagrama de Servicios principalmente por su complejidad en la notación utilizada [2]. Existen además algunos resultados interesantes de generación de código con la herramienta AndroMDA para una plataforma php [5, 10]. Con respecto al modelado del PIM, creemos que existen varios aportes que pueden ser mencionados. Por un lado, los modelos navegacionales están simplificados y orientados al comportamiento. En este sentido, el Árbol avegacional es bastante reducido en cuanto a cantidad de nodos, con respecto a otras propuestas, por el nivel de granularidad de los nodos navegacionales. Por otro lado, el diagrama que modela navegación interna de los nodos está orientado al comportamiento (acciones de agentes externos que provocan un cambio de estado en el sistema), lo cual consideramos mucho más adecuado que utilizar un diagrama estructural (como el caso de OOHDM, UWE, OOWS). El Modelo avegacional es independiente del modelo de dominio y corresponde al punto de partida en el proceso de modelado del sistema. El modelo navegacional se define estructurando las funcionalidades básicas que el sistema debe proveer y no como una vista del modelo de dominio (como en el caso de OOHDM, UWE, WebML). Esta concepción permite definir estructuras navegacionales mas simples y orientadas a funciones, por lo que puede facilitar la orientación del usuario. A diferencia de la mayoría de las metodologías, el Modelo de Presentación propone tres perspectivas: el contenido, la estructura y el estilo. Esta diferenciación permite que, por ejemplo, el modelo de estructura pueda ser utilizado para definir diferentes disposiciones de los elementos básicos de presentación (cabeceras, menús, contenido), dependientes del dispositivo de salida (computer, palm, celular, etc.) El Modelo de Comportamiento de MOWEBA propone dos diagramas, uno orientado a modelar la lógica del negocio (diagrama lógico), y otro para definir el comportamiento de las acciones que podrían encontrarse en cualquiera de las capas de la aplicación (presentación, navegación, lógica, datos). Para modelar a los grupos de usuarios, MOWEBA define el Diagrama de Zonas, que permite establecer diferentes niveles de usuarios (los grupos de usuarios que se definen a partir de los roles; los roles que mantienen relaciones entre sí a través de las zonas; y los diferentes niveles de zonas que pudieran surgir). Además, es posible definir privilegios de accesibilidad en cada una de las capas, pudiendo así identificar distintos niveles de seguridad de la aplicación.

6 5 Conclusiones y Trabajos Futuros Este estudio presentó una propuesta para el desarrollo de aplicaciones Web denominada MOWEBA (Model Oriented Web Approach), que adopta el estándar MDA en sus diferentes fases. A partir de diversas experiencias, principalmente centrada en aspectos de modelado, se ha realizado un análisis de las propuestas actuales, resaltando los aportes de MOWEBA en cada una de las capas. Actualmente se encuentran en curso una serie de trabajos: transformaciones para diferentes plataformas (ruby on rails, python), reglas de transformación definidas con Acceleo, uso del estándar QVT para la definición de las reglas de transformación PIM-PSM, y validación de modelos. Finalmente, a partir de las experiencias realizadas y los resultados interesantes de generación de código [5, 10], es de suponer que MOWEBA tenga suficiente flexibilidad para soportar tecnologías innovadoras en ámbito de la Web 2.0. Referencias 1. Cachero C., Gómez J., Pastor O. OO-HMethod: Un Método de Diseño de Lugares Web. Conference Proceedings, IDEAS 00. Cancún, pp , México (2000) 2. Cardozo, C. El Enfoque de Presentación para el Modelado de Sistemas Web con MDA. Tesis de Ingeniería. Universidad Católica de Asunción, Paraguay. Diciembre (2009) 3. Ceri, S., Fraternali, P., Bongio. Web Modelling Language: A Modelling Language for Designing Web Sites. Conference WWW9/Computer Networks 33, pp (2000) 4. Fons, J. - Pelechado, V. - Pastor, O. - Valderas, P. - Torres, V., Applying the OOWS Model-Driven Approach for Developing Web Applications: The Internet Movie Database (IMDB) Case Study en Pastor, O. - Olsina, L. et al (eds.) Web Engineering: Modeling and Implementing Web Applications. Springer, Chapter 5, pp , London (2007) 5. González M., Casariego J., Bareiro J., Cernuzzi L., Pastor O. Una Propuesta MDA para las Perspectivas Navegacional y de Usuarios. XXXVI Conferencia Latinoamericana de Informática (CLEI), ISBN , pp. 58, Paraguay (2010) 6. Koch, N., Knapp, A., Zhang, G., Baumeister, H., UML-based Web Engineering, An Approach Based on Standards en Pastor, O. et al (eds.) Web Engineering: Modeling and Implementing Web Applications. Springer, Chapter 7, pp , London (2007) 7. Murugesan, S., Ginige, A. Web Engineering: Introduction and Perspectives, Idea Group Inc (2005) 8. Pastor O., Molina J. Model-Driven Architecture in Practice. Editorial Springel, ISBN: (2007) 9. Rossi, G., Pastor, O., Schwabe, D., Olsina, L. Web Engineering: Modelling and Implementing Web Applications. (Human-Computer Interaction Series), 1 edition. ISBN: Springer, London, (2007) 10. Villalba R., González M., Cernuzzi L., Pastor O. Enfoque MDA para Servicios: un Tipo Específico de Comportamiento. XXXVI Conferencia Latinoamericana de Informática (CLEI), ISBN , pp. 58, Paraguay (2010)

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