Modeling variability and integration of architectural patterns

Architectuur patronen worden gedocumenteerd als oplossingen voor terugkerende ontwerp problemen die zich voordoen in specifieke ontwerp situaties. Software architecten maken gebruik van architectuur patronen om een bekende ontwerp problemen op te lossen. Architectuur patronen kunnen worden gemodelleerd in verschillende vormen om een ontwerp probleem op te lossen. Elk van deze vormen wordt een patroon variant. Systematische modellering van architectuur patronen is een uitdagende taak vooral als gevolg van de inherente variabiliteit patroon en omdat de architectonische abstracties van het modelleren van talen niet overeenkomen met patroon elementen. Verder worden architectuur patronen zelden geïsoleerd toegepast op een software-architectuur. Vaak zijn meerdere patronen geïntegreerd om een ontwerp probleem grondig aan te pakken. Echter, vanwege de abstracte aard van de huidige patronen kan de integratie van twee architecturale patronen verschillende vormen aannemen. Het is een uitdagende taak voor software architecten om architectuur patronen effectief te integreren. Ons onderzoek richt zich op de twee eerder genoemde problemen door het ontwerpen van methoden voor het modelleren van patroon variabiliteit en patroon integratie. We proberen het patroon variabiliteit modellen probleem op te lossen door de oplossende deelnemers van patronen te categoriseren. Meer specifiek identificeren we variabele deelnemers die leiden tot specialisaties binnen de individuele patroon varianten en ontdekken terugkerende architecturale abstracties binnen enkele architectuur patronen genaamd architectuur primitieven. Het patroon integratie probleem wordt opgelost door het ontdekken van een relatie set van de deelnemers die de effectieve integratie van architecturale patronen aangeven. Onze bevindingen worden gevalideerd door middel van voorbeelden en gecontroleerde experimenten waaruit blijkt dat de voorgestelde primitieven de patroon variant-specifieke elementen, en hun relaties, ontwerpers ondersteuning bied in het modelleren van patronen. Architectural patterns are documented as solutions to recurring design problems that arise in specific design situations. Software architects use architectural patterns to solve known design problems. Architectural patterns can be modeled in several different forms to address a design problem at hand. Each such form is called a pattern variant. Systematic modeling of architectural patterns is a challenging task mostly because of the inherent pattern variability and because the architectural abstractions of modeling languages do not match pattern elements. Further, architectural patterns are seldom applied in isolation to design a software architecture. Often several patterns are integrated to fully address a design problem at hand. However, due to the abstract nature of current pattern relationship approaches and because the integration of any two architectural patterns can take several forms, it is a challenging task for software architects to effectively integrate architectural patterns. Our research addresses the two aforementioned problems by devising approaches for modeling pattern variability and pattern integration. We attempt to solve the pattern variability modeling problem by categorizing the solution participants of patterns. More precisely, we identify variable participants that lead to specializations within individual pattern variants and discover recurring architectural abstractions within several architectural patterns called architectural primitives. The pattern integration issue is addressed by discovering a set of pattern participants relationships that serve the purpose of effectively integrating architectural patterns. Our findings are validated through examples and controlled experiments which provide evidence that the proposed primitives, pattern variant-specific elements, and relationships support designers in modeling patterns.