Keywords: Unified Modeling Language, Class diagram, Formal methods, Configuration Management
Astract: The concept of a configuration describes the arrangement of functional units according to their nature, number, and chief characteristics. Functional units may be software or hardware components like computer programs, electronic circuits, or parts of a machine.
Configuration management is concerned with the specification of admissible arrangements in a natural way and with setting them up according to certain criteria of optimality. Typical problems to solve are the satisfiability of specifications and the minimality of computed configurations. The steady increase in the size of specifications and the demand for real-time computations require efficient methods to attack these problems.
The Unified Modeling Language has become a widely accepted standard in industry and offers features capable of modelling real-world situations in configuration management. Many (software) engineers are already acquainted with UML. Therefore we use UML as basis for our considerations and define a formal semantics and the notions of consistency and minimality. We present efficient methods for checking the consistency of UML class diagram specifications and for finding minimal solutions of UML configurations. We discuss both binary association types with uniqueness constraints and association types of higher arity which need special treatment due to the special UML semantics. We also discuss the problem of updating UML configurations incrementally.

Keywords:

Keywords: replication, data integrity, availability, middleware
Astract: Replication is used in distributed systems to achieve higher availability and/or performance. Correctness criteria for data-centric distributed systems are replica consistency and data integrity (also called constraint consistency). If consistency needs to be ensured all times, such systems soon become (partially) unavailable if node and link failures occur. However, there exist applications (e.g., in air traffic control) in which consistency can be temporarily relaxed during degraded situations in order to achieve higher availability. Thus, consistency can be balanced against availability. This in turn requires repair actions after reunification of network partitions. That is, reconciliation is necessary to re-establish replica consistency and data integrity when the system becomes healthy again.
The main focus of this thesis is on replication techniques for controlling this trade-off in distributed object systems; a secondary focus is on replication techniques for data-centric service oriented systems. Thus, the contribution of this thesis is three-fold:
First, we introduce an enhanced replication model for trading data integrity against availability - the Availability/Consistency Balancing Replication Model (ACBRM).
Second, we present Adaptive Voting - a concrete protocol that realizes the abstract model. Both an analytical availability analysis and a prototype implementation show the feasibility of the approach, especially if (i) a significant portion of data integrity constraints of the system is relaxable and (ii) reconciliation time is shorter than degradation time.
Third, distributed object replication middleware systems (e.g., the DeDiSys middleware which is targeted to the ACBRM) and service replication middleware systems are compared on an architectural level. From this analysis and experiences with our middleware prototypes we conclude that many well-established replication middleware architectures can be reapplied in service oriented systems.
Future work needs to focus on dependability and security techniques for service oriented systems of the future characterized by cross-organizational heterogeneity, massive scale, and dynamicity.

Keywords: Ubiquitous Web Applications, Aspect-oriented Modeling, Model-Driven Software Development, Web Modeling
Astract: Ubiquitäre Web-Anwendungen (UWA) stellen speziell auf die aktuelle Situation angepasste Informationen und Dienste zur Verfügung. Diese Anpassung an den aktuellen Kontext, z.B. an verschiedene Endgeräte, Benutzer mit diversen Interessen, deren Aufenthaltsort sowie zeitliche Aspekte, wird als Customization Funktionalität bezeichnet. Die Entwicklung einer UWA unter Berücksichtigung von Customization, die sich quer durch die Kontent-, Hypertext- und Präsentations-Ebenen einer Web-Anwendung zieht, gestaltet sich jedoch äußerst komplex und bedarf einer systematischen Entwicklung auf Basis von Modellen im Sinne des Model-driven Engineerings (MDE). Dabei verspricht MDE effizientere Entwicklungsprozesse sowie bessere Wartbarkeit und Weiterentwicklung von Software durch die semi-automatische Generierung von Software aus Modellen. Im Modell einer Web-Anwendung ist Customization jedoch inhärent mit der Kernfunktionalität vermischt und behindert dadurch die Verständlichkeit, Wiederverwendbarkeit, Wartbarkeit und Weiterentwicklung. Die Aspekt-Orientierung bietet dafür einerseits neue Konzepte um Querschnittsfunktionalität wie Customization in so genannten Aspekten zu modularisieren und andererseits die notwendigen Mechanismen für die Integration dieser separierten Funktionalitäten, um ein verwendbares Gesamtmodell zu erhalten. Einige wenige Web Modellierungssprachen unterstützen bereits die aspekt-orientierte Modellierung (AOM) von Customization jedoch mit folgenden Restriktionen:
Erstens wird Customization nur für die Hypertext-Ebene, getrennt von der Kernfunktionalität der Web-Anwendung behandelt. Zweitens werden nur wenige grundlegende Konzepte der AOM eingesetzt, was in limitierten Mechanismen zur Trennung von Customization resultiert. Drittens, wird die spätere Integration der Aspekte in Modelle nicht unterstützt. Und viertens ist die model-getriebene Entwicklung einer UWA im Sinne von MDE aufgrund fehlender Metamodell-Spezifikationen und Werkzeugunterstützung oft nicht möglich.
Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist der umfassende Einsatz von AOM Konzepten, um einerseits den Customization Aspekt auf allen Ebenen einer Web-Anwendung getrennt modellieren und andererseits den Aspekt auch wieder mit der Kernfunktionalität integrieren zu können. Als Lösung wird der aspectUWA Ansatz vorgestellt, welcher die Erweiterung existierender Web Modellierungssprachen um AOM Konzepte auf Basis eines generischen Rahmenwerks diskutiert. Die Anwendung des aspectUWA Ansatz wir anhand der Web Modellierungssprache WebML gezeigt. Dabei sind die wesentlichen Beiträge dieser Dissertation: (i) Das so genannte Conceptual Reference Model als generisches Rahmenwerk für die Erweiterung von Web Modellierungssprachen um aspekt-orientierte Modellierungskonzepte. (ii) Eine Metamodell-Spezifikation für WebML, welche semi-automatisch aus einer existierenden Sprachspezifikation auf Basis von DTDs entwickelt wurde. (iii) Die aspectWebML Sprache, die auf dem konzeptuellen Referenzmodell und dem WebML Metamodell aufbauend entwickelt wurde und die Modellierung von Aspekten als auch deren Integration unterstützt. (iv) Richtlinien für die Modellierung von Customization mit aspectWebML. Und (v) die aspectWebML Entwicklungsumgebung als Werkzeugunterstützung für die Modellierung und Integration von Aspekten mit aspectWebML.

Keywords: UML 2.0, Java, Enterprise applications, Rational Unified Process
Astract: Today not only the world but also the requirements for computer-based applications change permanently. In addition to these requirements, the development of technologies and tools also continues.
Modern and object-oriented technologies, such as UML and Java meet today's high standards. Furthermore, the object-oriented programming language Java, or more precisely the Java Enterprise Edition, is the perfect tool to develop distributed systems including web applications. Also the object-oriented modelling language UML is able to keep up with the rapid development. This thesis evaluates the interaction between UML 2.0 and Java Enterprise applications. The language UML 2.0 offers a total of 13 different classes of diagrams.
Each of these diagrams presents some strengths but also some weaknesses in relation to Enterprise applications. This thesis shows which parts of an Enterprise application can be modelled using which kind of UML 2.0 diagram as well as their incompatibilities. Besides the interaction between UML 2.0 and a web application developed by means of Java Enterprise technology, this thesis also presents the possibilities to model general aspects of an Enterprise application, such as design patterns and system architectures. In this process, all available diagrams offered by UML 2.0 for a given example are modelled. In addition, an overview of the various diagrams in UML 2.0 in the Rational Unified Process is a further objective of this work. In this realm, the question of which kind of diagram is applicable in which phase of the unified process is evaluated. The unified process will be examined from an Enterprise application point of view.