SHF: Small: Collaborative Research: Balancing Expressiveness and Modular Reasoning for Aspect-Oriented Programming

SHF:小型:协作研究:平衡面向方面编程的表达性和模块化推理

基本信息

项目摘要

Software systems are poised to keep growing in complexity and permeate deeper into the critical infrastructures of society. The complexity of these systems is exceeding the limits of existing modularization mechanisms and reliability requirements are becoming stringent. Development of new separation of concerns (SoC) techniques is thus vital to make software more reliable and maintainable. Implicit invocation (II) and aspect-oriented (AO) programming languages provide related but distinct mechanisms for separation of concerns. The proposed work encompasses fundamental and practical efforts to improve modularization and reasoning mechanisms for II and AO languages, which is a long standing challenge for both kinds of languages. Addressing these challenges has the potential to significantly improve the quality of software by easing the adoption of new separation of concerns techniques.The project will proceed using the experimental language, Ptolemy, which blends both II and AO ideas. Ptolemy has explicitly announced events, which are defined in interfaces called "event types". Event types help separate concerns and decouple advice from the code it advises. Event type declarations also offer a place to specify advice. The explicit announcement of events allows the possibility of careful reasoning about correctness of Ptolemy programs, since it is possible to reason about parts of the program where there are no events in a conventional manner. The project aims to investigate reasoning by developing a formal specification language and verification technique. The approach is based on the idea of greybox ("model program'') specifications, as found in JML and the refinement calculus. There are known techniques for reasoning about uses of abstractions that have model program specifications, and the project will apply these to Ptolemy. The intellectual merit is in the treatment of expressions in Ptolemy that announce events and those that cause an advice to proceed. A straightforward adaptation of existing reasoning techniques to these cases appears to require a whole program analysis, which is generally not desirable for modular and scalable verification. The project also aims to investigate the utility and effectiveness of Ptolemy and its specification system. A software evolution analysis will be conducted to study the ability of competing aspect-oriented, implicit invocation, and Ptolemy implementations of open source projects to withstand change. Showing Ptolemy's benefits over II and AO languages will help software designers in deciding on advanced mechanisms for separation of concerns.
软件系统的复杂性将不断增长,并更深入地渗透到社会的关键基础设施中。这些系统的复杂性超过了现有模块化机制的极限,可靠性要求也越来越严格。因此,开发新的关注点分离(SoC)技术对于提高软件的可靠性和可维护性至关重要。隐式调用(II)和面向方面(AO)编程语言提供了相关但不同的关注点分离机制。拟议的工作包括基本的和实际的努力,以改善模块化和推理机制的II和AO语言,这是一个长期的挑战,这两种语言。解决这些挑战有可能通过简化新的关注点分离技术的采用来显著提高软件质量。该项目将使用实验语言Ptolemy进行,该语言融合了II和AO思想。Ptolemy已经明确宣布了事件,这些事件在称为“事件类型”的接口中定义。事件类型有助于分离关注点,并将建议与它所建议的代码解耦。事件类型声明还提供了指定通知的位置。明确宣布的事件允许仔细推理的正确性托勒密计划的可能性,因为它是可能的原因部分程序中没有事件在一个传统的方式。该项目旨在通过开发一种形式化的规范语言和验证技术来研究推理。该方法基于灰盒(“模型程序”)规范的思想,如JML和精化演算中所示。有一些已知的技术用于推理具有模型程序规范的抽象的使用,并且该项目将把这些技术应用于托勒密。智力上的优点是在处理表达托勒密宣布的事件和那些导致的意见进行。一个简单的适应现有的推理技术,这些情况下,似乎需要一个完整的程序分析,这是一般不可取的模块化和可扩展的验证。该项目还旨在研究托勒密及其规范系统的实用性和有效性。将进行软件演化分析,以研究竞争的面向方面的能力,隐式调用,和Ptolemy实现的开源项目,以承受变化。展示Ptolemy相对于II和AO语言的优势将有助于软件设计人员决定关注点分离的高级机制。

项目成果

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