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Marcel Taeumel

Datengetriebener Werkzeugbau in explorativen Programmierumgebungen

Diese Arbeit schlägt einen neuartigen Entwurf für Programmierumgebungen vor, welche den Umgang mit domänenspezifischen Software-Artefakten erleichtern und die Konstruktion von unterstützenden, grafischen Werkzeugen fördern. Werkzeugbau ist in komplexen Software-Projekten ein essentieller Bestandteil, weil spezifische, auf Domäne und Aufgabe angepasste, Werkzeuge relevante Themen und Konzepte klar darstellen und somit effizient zur Entscheidungsfindung beitragen können. Im Gegensatz dazu sind vorhandene, traditionelle Werkzeuge nur an allgemeinen, wiederkehrenden Anforderungen ausgerichtet, welche im Spezialfall Gedankengänge nur unzureichend abbilden können.

Leider sind das Erstellen und Anpassen von interaktiven Werkzeugen teuer, weil die Beschreibungen zwischen Information und Repräsentation nur schwer auffindbar, änderbar und prüfbar sind. Selbst wenn relevante Daten verfügbar und vielversprechende Visualisierungen konfigurierbar sind, müssten Programmierer viele Ressourcen für das Verändern ihrer Programmierumgeben investieren. Folglich können nur Ideen von hohem Wert umgesetzt werden, um diese Kosten zu rechtfertigen. Dabei sieht die Situation in der textuellen Welt der Kommandozeile sehr vielversprechend aus. Dort können Programmierer einfach ihre Werkzeuge in Form von Skripten anpassen und kleine Filterprogramme kombinieren, um Daten zu verarbeiten.

Wir stellen eine neuartige Perspektive auf grafische Werkzeuge vor und vermitteln dafür ein Konzept, um diese Werkzeuge mit geringem Aufwand und in hoher Qualität zu konstruieren. Im Detail beinhaltet das, erstens, eine objekt-orientierte, daten-getriebene, deklarative Skriptsprache, um die Programmierschnittstelle zwischen Information und Repräsentation zu vereinfachen. Zweitens ist dies eine skalierbare Entwurfssprache für Nutzerschnitt-stellen, welche kurze Feedback-Schleifen und Interaktivität kombiniert, wie es in den Umgebungen Self oder Squeak/Smalltalk typisch ist.

Wir haben unser Konzept in Form einer neuartigen Umgebung für Werkzeugbau mit Hilfe von Squeak/Smalltalk und Morphic umgesetzt. Die Umgebung trägt den Namen VIVIDE. Damit konnten wir die bestehenden Werkzeuge von Squeak für Quelltextexploration und -ausführung ersetzen, um unsere Lösung kontinuierlich zu verbessern. In mehreren Fallstudien mit Studenten konnten wir beobachten, dass sich VIVIDE in vielen Domänen anwenden lässt: interaktive Entwicklung von Programmiersprachen, modulare Versionierung und Exploration von Quelltext und Fehleranalyse von mehrsprachigen Systemen. Mit Blick auf zukünftige Forschung haben wir ebenfalls ein kontrolliertes Experiment entworfen. Nach einigen Testläufen stellte sich die Trainingsphase von VIVIDE als größte, und somit offene, Herausforderung heraus.

Im Ergebnis sind wir davon überzeugt, dass Programmierer in VIVIDE direkt mit greifbaren, interaktiven Darstellungen relevanter Software-Artefakte arbeiten können. Im Rahmen des Werkzeugbaus können Programmierer kompakte, angepasste Skripte schreiben, die Visualisierungen konfigurieren, um Programmieraufgaben spezifisch aus mehreren Blickwinkeln zu betrachten. Unsere neuartige Perspektive auf grafische Werkzeuge kann damit sowohl das Bereitstellen von Informationen, als auch den Entwurf interaktiver Grafik positiv beeinflussen.