Model-driven development of cross-platform mobile applications by using a set of heuristic rules based on pre-conceptual schemas

Abstract

Model driven development (MDD) approaches aim for increasing development team productivity and decreasing software time-to-market. Such approaches comprise a set of model-to-model and model-to-text transformation rules for generating the source code based on models. Some authors propose MDD approaches for cross-platform mobile applications. So, we perform a systematic literature review looking for MDD approaches for cross-platform mobile applications, having as a result 39 primary studies grouped on 19 different MDD approaches. We observe 100.0 % approaches lack close-to-natural modeling languages, 36.8 % approaches lack design patterns, and 84.2 % lack usability features. In addition, 42.1 % approaches use out-of-date programming languages as automation result. Therefore, we propose an MDD approach for cross-platform mobile applications by using pre-conceptual schemas. Such schemas allow for guaranteeing a close-to-natural modeling language, including design patterns, and including usability features. Moreover, we complete the UN-LEND specification language as an intermediate model between pre-conceptual schemas and cross-platform mobile applications, avoiding the usage of out-of-date programming languages. Then, we design a pre-conceptual-schema-based metamodel in order to develop an MDD prototype based on the Eclipse Modeling Framework and XPAND. We propose a set of heuristic rules divided into model, view, and controller layers, having the pre-conceptual schema as a rule left-hand side, UN-LEND as an intermediate model, and Java-Android and Swift-iOS code as a rule right-hand side. We validate our approach by using a case of study about MobileSQUARE: an Android application for requirements gathering based on a question answering model. As a result, we automatically generate 90.86 % of the MobileSQUARE application by using our approach. Specifically, we observe model layer is close to be fully automated having 98.95 % as automation percentage compared to view and controller layers with 82.31 % and 84.56 % respectively. We expect researchers and software engineering practitioners increase their productivity and decrease software time-to-market based on our results. We identify some future work and challenges such as: including Programming eXperience heuristics in the resulting code (PX); allowing round-trip transformations between code, UN-LEND, and pre-conceptual schemas; including rules related to pre-conceptual schema vectors, matrices, and achievement relationships; improving controller and view layers related rules to increase the automation percentage; developing a compiler for UN-LEND models.

Los enfoques de desarrollo dirigidos por modelos (MDD) tienen como objetivo aumentar la productividad del equipo de desarrollo y reducir el tiempo de comercialización del software. Algunos autores proponen enfoques MDD para aplicaciones móviles multiplataforma. Por ello, se realiza una revisión sistemática de la literatura en busca de enfoques MDD para aplicaciones móviles multiplataforma, teniendo como resultado 39 estudios primarios agrupados en 19 enfoques MDD diferentes. Se observa que el 100,0 % de los enfoques carecen de lenguajes de modelado cercanos al natural, el 36,8 % de los enfoques carecen de patrones de diseño y el 84,2 % carecen de características de usabilidad. Además, el 42,1 % de los enfoques utilizan lenguajes de programación obsoletos como resultado de la automatización. Por lo tanto, se propone un enfoque MDD para aplicaciones móviles multiplataforma mediante el uso de esquemas preconceptuales. Estos esquemas permiten garantizar un lenguaje de modelado cercano al natural, incluir patrones de diseño e incluir características de usabilidad. Además, se completa el lenguaje de especificación UN-LEND como modelo intermedio entre los esquemas preconceptuales y las aplicaciones móviles multiplataforma, evitando el uso de lenguajes de programación desfasados. Luego, se diseña un metamodelo del esquema preconceptual para desarrollar un prototipo de MDD basado en el Eclipse Modeling Framework y XPAND. Se propone un conjunto de reglas heurísticas divididas en las capas modelo, vista, y controlador, teniendo al esquema preconceptual como el lado izquierdo de la regla, UN-LEND como modelo intermedio, y el código Android Java e iOS Swift como el lado derecho de la regla. Se valida este enfoque utilizando un caso de estudio sobre MobileSQUARE: una aplicación Android para la recopilación de requisitos basada en un modelo de respuesta a preguntas. Como resultado, se genera automáticamente el 90,86 % de la aplicación MobileS-QUARE utilizando las reglas propuestas. En concreto, se observa que la capa model está cerca de la automatización total teniendo un 98,95 % como porcentaje de automatización en comparación con las capas vista y controlador con un 82,31 % y 84,56 % respectivamente. Se espera que los investigadores y los profesionales de la ingeniería del software aumenten su productividad y reduzcan el tiempo de comercialización del software basándose en estos resultados. Como resultado de esta Tesis de Maestría, se identifican algunas propuestas y retos futuros como: incluir heurísticas de Experiencia del Programador (PX) en el código resultante; permitir las transformaciones de ida y vuelta entre código, UN-LEND y los esquemas preconceptuales; incluir reglas relacionadas con los vectores, la matrices y las relaciones de logro de los esquemas preconceptuales; y desarrollar un compilador para los modelos UN-LEND. (Texto tomado de la fuente)