A relational approach to bidirectional transformation

Abstract

The ubiquity of data transformation problems in software engineering has led to the development of bidirectional transformation techniques in a variety of application domains. Model-driven engineering (MDE) is one of those areas, where such techniques are essential to maintain the consistency between multiple coexisting and simultaneously evolving models. However, the lack of in-depth research about certain characteristics of MDE has hindered the development of effective bidirectional model transformations that are able to address realistic MDE scenarios. This dissertation tackles two of these issues: that of constrained transformation domains and least-change transformations. The first regards the transformations’ ability to take into consideration the constraints imposed by the meta-models, and is essential to achieve correctness; the second regards the transformations’ ability to control the selection of updates from among those considered correct, and is essential to achieve a predictable system. These two issues are addressed under two popular bidirectional transformation schemes: in the context of the asymmetric framework of lenses, following a combinatorial approach; and in the context of the symmetric framework of constraint maintainers, proposing a solution based on model finding. The latter was effectively deployed as Echo, a tool for model repair and transformation. The expressiveness and flexibility provided by relational logic enabled it to be used as the unifying formalism throughout this dissertation.

A ubiquidade de problemas de transformação de dados em engenharia de software levou ao desenvolvimento de técnicas para transformação bidirecional numa variedade de domínios de aplicação. A Engenharia Baseada em Modelos (MDE) é uma dessas áreas, onde essas técnicas são essenciais para gerir a consistência entre múltiplos modelos que coexistem e evolvem simultaneamente. No entanto, a falta de estudos aprofundados sobre algumas características da MDE tem dificultado o desenvolvimento de técnicas de transformação bidirecional de modelos eficazes e que consigam lidar com cenários MDE realísticos. Esta dissertação aborda dois destes problemas: o de domínios de transformação restringidos e o de transformações com mudanças-mínimas. O primeiro tem que ver com a capacidade das transformações de ter em consideração as restrições impostas pelos meta-modelos e é essencial para atingir correcção; a segunda tem que ver com a capacidade de controlar a seleção de modificações entre as consideradas corretas, e é essencial para obter um sistema previsível. Esta tese aborda estes dois problemas sob dois populares esquemas de transformação bidirecional: no contexto da framework assimétrica das lentes, seguindo uma abordagem combinatorial, e no contexto da framework simétrica dos constraint maintainers, sendo proposta uma solução baseada em “procura de modelos”. Esta última foi efetivamente implementada como Echo, uma ferramenta para a reparação e transformação de modelos. A expressividade e flexibilidade proporcionada pela lógica relacional permitiu que esta fosse usada como o formalismo unificador desta dissertação.