Motivation und Ziele

Parallel zu diesen technischen Trends ist auch die IT-Welt im Wandel. Hier gilt es eine "unmögliche Gleichung" [Bezivin, 2011] zu lösen: Eine langsam wachsende Zahl an Entwicklern sieht sich einem dramatisch steigenden Bedarf individueller Anwendungslösungen gegenüber, der mit den bestehenden Lösungsansätzen nicht gedeckt werden kann. Um diesem Problem zu begegnen, zeichnet sich in der Beziehung zwischen IT- und Fachabteilungen bzw. zwischen Software-Entwicklernund -Nutzern eine Änderung der Rollenverteilung ab. Entwickler stellen zunehmend Plattformen bereit, die Power User und Domänenexperten in die Lage versetzen, konkrete Aufgaben und Probleme selbst auf Software-Lösungen abzubilden und Endanwendern zur Verfügung zu stellen - man spricht vom End User Development (EUD).

Grundlage hierfür bietet das Programmable Web bzw. das Internet der Dienste und Dienstleistungen. Es erlaubt die verteilte Entwicklung und Bereitstellung von Daten, Geschäftslogik und ganzen Anwendungen, die über generische Schnittstellen technologieunabhängig und beliebig oft wiederverwendet und zu komplexeren Anwendungen komponiert werden können.
Das Modell der Mashups greift diesen Ansatz auf. Ihr Ziel ist die „leichtgewichtige“ Kombination eben jener verteilten Web-Ressourcen, d. h. von Inhalten und Funktionalitäten lokaler und entfernter Quellen, zur Lösung konkreter Anwendungsprobleme. Im Gegensatz zur traditionellen Softwareentwicklung ist der Mashup-Lebenszyklus stark verkürzt, da der Fokus auf der möglichst zeit- und kostengünstigen Erstellung situativer Anwendungen aus vorgefertigten Bausteinen liegt.

Die Entwicklung bzw. Komposition interaktiver Mashup-Anwendungen ist für Nicht-Programmierer bislag allerdings praktisch nicht möglich. Neben der technologischen Komplexität - gerade auf der UI-Ebene - bringen insbesondere die heterogenen Nutzer-, Nutzungs- und Endgerätekontexte zusätzliche Anforderungen an den Entwicklungsprozess mit sich (Welcher Dienst ist gerade verfügbar?, Welche Visualisierung ist für den Nutzer und sein Endgerät am geeignetsten?), für die endnutzertaugliche Modelle fehlen. Dies führt schließlich zu throw-away and recreate UIs für spezifische Anwendungskontexte [Davies, 2006], die unter hohem zeitlichen und finanziellen Aufwand manuell erstellt werden müssen.

Vor diesem Hintergrund ist im Mashup-Umfeld ein Trend hin zur Presentation Integration zu erkennen. Dahinter verbirgt sich die Idee, die Dienst- bzw. Anwendungskomposition auf der Präsentationsebene zu unterstützen. Kompositionsobjekte sind in diesem Fall nicht mehr Web Services, sondern Webanwendungen, Portlets oder Widgets, die durch Endnutzer grafisch zu einer Anwendung integriert werden können. Die Konzepte der klassischen SOA sind hierfür freilich nicht ausreichend, da sie keinerlei interaktive Komponenten vorsehen. Zudem zeigt sich bei existierenden Ansätzen ein entscheidender Nachteil: Die Integration ganzer „Anwendungsblöcke“ widerspricht dem Prinzip der Trennung der Verantwortlichkeiten. Die feste Kopplung von Daten und Geschäftslogik mit der Benutzerschnittstelle führt zu einem Verlust an Flexibilität und macht die Homogenisierung und die Kontextadaptivität insbesondere der UI weitgehend unmöglich.

Daraus ergeben sich die folgenden, zentralen Probleme, die im Forschungsprojekt adressiert werden:

• Mashup-Anwendungen werden i.d.R. programmatisch entwickelt, da die Dienstprinzipien nur die Verteilung und einfache Kopplung im Backend unterstützen. Die Erstellung und Wartung der Oberflächen und ihre Verknüpfung mit Daten und Geschäftslogik im Backend sind hingegen äußerst zeit- und kostenintensiv.
• Die Entwicklung ist auf der Präsentationsebene an konkrete Technologien und Herstellerplattformen gebunden. Dies geht zu Lasten der Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit, d. h. Lösungen müssen plattform- und anwendungsspezifischen neu erstellt werden, was die o. g. Aufwände weiter steigert.
• Die zunehmenden Heterogenität der Nutzer- und Nutzungskontexte führt zu einer gesteigerten technologischen Komplexität, der bisherige Lösungsansätze nicht ausreichend gerecht werden:
  • Konzepte und Standards aus dem SOA-Umfeld beschränken sich auf prozessorientierte, automatisierte Service-Kompositionen ohne Einbeziehung von Nutzerinteraktionen bzw. -oberflächen.
  • Ansätze des Web-Engineerings beruhen auf einer dokumentenzentrierten Sichtweise, d. h. sie dienen der Modellierung von Daten und ihrer Präsentation, nicht der Komposition unabhängiger, wiederverwendbarer Anwendungsbestandteile bzw. Komponenten.
  • Bestehende Mashup-Konzepte sehen ebenfalls die programmatische Entwicklung oder die Nutzung proprietärer Werkzeuge vor. Die fehlende Trennung zwischen Daten, Anwendungslogik und UI bei der Presentation Integration steht der Flexibilisierung der Lösungen entgegen und wirkt sich langfristig negativ auf ihre Wartbarkeit und Qualität aus.
  Der hohe Entwicklungsaufwand widerspricht der angestrebten, möglichst schnellen und leichtgewichtigen Umsetzung.
• Die Spezifika der Präsentationsschicht werden in bisherigen Kompositionsansätzen nicht ausreichend adressiert. Dort wird von zustandslosen Anwendungsbestandteilen ausgegangen, deren Kopplung über die unidirektionale Verknüpfung ihrer Ein-und Ausgänge erfolgt. Weder der Zustand der Oberfläche, z.B. die Selektion bestimmter Inhalte, noch erweiterte Koordinations- und Interaktionskonzepte, z.B. zur Synchronisierung, Datenabfrage oder Nutzung von Drag-and-Drop, können damit ausgedrückt werden.
• Mashup-Anwendungen werden bislang als statische Verknüpfung spezifischer, verteilter Ressourcen entwickelt. Die Möglichkeiten des SOC, wie die späte Bindung, finden dabei keine Anwendung. Eine kontextabhängige, dynamische Suche und Integration von Bestandteilen, wie Datendiensten oder UIs, ist somit - abgesehen von der Nutzung vordefinierter Alternativen - nicht möglich.
• Es mangelt an Adaptionskonzepten, um der dramatischen Zunahme und Vielfalt internetfähiger, mobiler Endgeräte, sowie vielfältigen Präferenzen und Eigenschaften der Nutzer von Mashups zu begegnen. Hier fehlen einerseits Konzepte, um adaptives Verhalten in abstrakter, wiederverwendbarer Form zu beschreiben, als auch entsprechend generische Adaptionsarchitekturen:
  • Adaptionsansätze aus dem SOA-Umfeld bieten keine Unterstützung adaptiver Oberflächen. Sie gehen von zustandslosen Diensten aus und beschränken sich auf deren Austausch und die Manipulation der vermittelten Daten.
  • Lösungen im Bereich Adaptive Hypermedia legen eine dokumentenzentrierte Sichtweise und typische Hypertext-Konzepte (Links, Seiten, etc.) zugrunde. Die Anwendbarkeit ihrer Adaptionsmethoden und -techniken auf funktionale Kompositionen bzw. Mashups ist deshalb nicht gegeben.
  • Bisherige Lösungen für interaktive Mashups lassen jegliche Unterstützung für Adaption vermissen und sind aufgrund ihrer Charakteristika auf die Konzepte aus dem SOA-Umfeld beschränkt.

• Universelles Komponentenmodell
  Es soll ein offenes, universelles Komponentenmodell für komposite Webanwendungen entwickelt werden, welches die einheitliche Repräsentation von Anwendungsbestandteilen der Daten-, Geschäftslogik- und Präsentationsebene erlaubt. Die entwickelten Abstraktionen und Kommunikationsparadigmen sollen die freie Komposition auf allen Ebenen einer Webanwendung ermöglichen. Sie sollen durch eine technologieunabhängige Beschreibung in Anlehnung an WSDL formalisiert werden, die ihre Verwaltung, Auffindung, Einbindung und Konfiguration ermöglicht.
• Plattformunabhängiges Kompositionsmodell
  Zur plattformunabhängigen Spezifikation interaktiver Webanwendungen als Komposition der o. g. Komponenten soll ein neuartiges, belangorientiertes Metamodell entworfen werden. Dies schließt die Entwicklung von Modellkonstrukten ein, die die Integration und Konfiguration von Komponenten sowie den Daten- und Kontrollfluss der Anwendung repräsentieren. Darüber hinaus müssen spezifische Aspekte der Präsentationsebene, z.B. hinsichtlich des Layouts oder erhöhter Anforderungen an die Koordination, modellierbar sein.

• Dynamische, kontextadaptive Bindung
  Es gilt, die SOA-Prinzipien – insbesondere hinsichtlich der losen Kopplung und dynamischen Bindung von Komponenten – auf universelle Mashup-Kompositionen zu übertragen. Dies impliziert die Konzeption eines Integrationsprozesses, welcher, ausgehend vom entwickelten Anwendungsmodell, Komponenten der verschiedenen Anwendungsebenen kontextabhängig sucht und auswählt. In diesem Zusammenhang müssen grundlegende Konzepte zur Verwaltung von Komponenten und von Kontextinformationen entwickelt werden.
• Referenzarchitektur zur universellen Komposition
  Für die modellgerechte Komposition und Ausführung der Anwendungen soll eine flexible Kompositionsplattform konzipiert werden, die u. a. die dynamische Integration der o. g. Komponenten und ihre lose Kopplung zur Laufzeit erlaubt. Als Grundlage bedarf es einer modularen Kompositionsinfrastruktur, die über generische Schnittstellen die grundlegenden, benötigten Dienstleistungen, wie den o. g. Integrationsprozess, verschiedenen Realisierungen der Referenzplattform zur Verfügung stellt.

• Formalisierung entsprechender Adaptionstechniken
  Bestehende Adaptionsmethoden und -techniken für serviceorientierte und Hypermedia-Anwendungen sollen vor dem Hintergrund universeller Mashup-Kompositionen neu bewertet und formalisiert werden. Dies umfasst die Entwicklung geeigneter Spezifikationsmittel auf der Modellebene, um komponentenspezifische und komponentenübergreifende Adaptionsmuster möglichst abstrakt und plattformunabhängig repräsentieren zu können.
• Kontextualisierung und dynamische Anpassung
  Schließlich soll zur Interpretation und Umsetzung des abstrakten, formalisierten Adaptionswissen die entsprechende Systemunterstützung geschaffen werden. Dies schließt die An- bzw. Einbindung entsprechender Kontexterfassungs- und verwaltungsmechanismen sowie die Realisierung der identifizierten Adaptionstechniken im Zusammenspiel mit der o. g. Laufzeitumgebung ein.