In der Softwareentwicklung wird im Allgemeinen zwischen funktionalen und nicht-funktionalen Belangen (Concerns) unterschieden. Funktionale Belange beziehen sich auf die Haupt- oder Kernfunktionalität einer Software, wohingegen nicht-funktionale Belange qualitative Eigenschaften repräsentieren. Es wird allgemein akzeptiert, dass funktionale und nicht-funktionale Belange strikt voneinander getrennt werden sollten, um die Wartbarkeit, Verständlichkeit und Wiederverwendbarkeit einer Software zu erhöhen. In komponentenbasierten Softwaresystemen führt diese strikte Trennung sowohl zu funktionalen, als auch zu nicht-funktionalen Komponenten.

Web Services sind die, aus heutiger Sicht, gängigste Technologie, um solche komponentenbasierte Softwaresysteme zu implementieren. Web Services verwenden offene Standards und beschreiben wohldefinierte Schnittstellen, die strikt von der Implementierung getrennt sind. Dies ermöglicht es Systeme zu realisieren, die aus lose gekoppelten, plattformunabhängigen Diensten bestehen. Auch nicht-funktionale Belange könnten als solche Dienste realisiert werden, jedoch wird hierzu ein wohldefinierter Mechanismus benötigt, der es erlaubt die nicht-funktionalen mit den funktionalen Komponenten zu integrieren. Dieser Mechanismus sollte weder die Plattformunabhängigkeit noch die lose Kopplung negativ beeinflussen. Weiterhin sollte dieser keine Änderung der bestehenden Funktionalität einer funktionalen Komponente erfordern. Um Wiederverwendbarkeit zu gewährleisten, sollte man zudem ein und dieselbe nicht-funktionale Komponente mit mehreren funktionalen Komponenten und umgekehrt eine funktionale mit mehreren nicht-funktionalen Komponenten kombinieren können. Letzteres erfordert eine wohldefinierte Aufrufreihenfolge der jeweiligen nicht-funktionalen Komponenten. Dies ist in erster Linie damit zu begründen, dass im Allgemeinen unterschiedliche Reihenfolgen zu verschiedenen Ergebnissen führen. Weiterhin ist es nicht möglich eine allgemein gültige Reihenfolge zu definieren, da diese in der Regel spezifisch für eine bestimmte funktionale Komponente ist. Deshalb wird ein Mechanismus benötigt, der es erlaubt solche Reihenfolgen explizit zu spezifizieren. Dieser muss letztendlich durch eine Komponente ergänzt werden, die dafür verantwortlich ist, eine solche Spezifikation zur Laufzeit durchzusetzen.

In dieser Doktorarbeit wird die Anwendbarkeit von aktuellen Ansätzen für die Komposition von nicht-funktionalen Belangen in Web Services, mittels konkreter zu erfüllender Anforderungen, analysiert. Das Ergebnis dieser Analyse zeigt, dass es bisher keinen geeigneten Ansatz gibt, der die meisten der Anforderungen in ausreichendem Maße erfüllt. Deshalb wird in dieser Doktorarbeit NFComp, ein neuer, modellgetriebener Ansatz für die Komposition von nicht-funktionalen Belangen in Web Services, vorgestellt. Dabei werden vorwiegend drei unterschiedliche Ziele verfolgt: Erstens zielt NFComp sowohl auf die Spezifikation als auch die Durchsetzung dieser Belange ab. Zweitens deckt NFComp unterschiedliche Sichten auf Web Services ab, in denen nur bestimmte Teile des Services zur Verfügung stehen. Drittens wird sowohl eine abstraktes Rahmenwerk vorgestellt, welches auf alle komponentenbasierten Ansätze angewendet werden kann, als auch ein konkreter, instanziierbarer Ansatz für Web Services im Speziellen.

In dem vorgestellten Ansatz kann ein Modellierer die Komposition von verschiedenen Belangen in Form von nicht-funktionalen Aktionen, die unterschiedliches, abgrenzbares, feingranulares nicht-funktionales Verhalten repräsentieren, spezifizieren. Diese Aktionen, ihre logische Komposition und ihre Assoziation mit funktionalen Komponenten kann dabei graphisch modelliert werden. Das resultierende Modell ist vorwiegend prozessorientiert und stellt direkt dar, in welcher Reihenfolge und für welche Web Services diese Aktionen ausgeführt werden müssen. Der Ansatz ist in sechs Phasen gegliedert: Anforderungsspezifikation, Definition von Aktionen, Aktionen Komposition, Assoziation von Aktionen mit Diensten, Abbildung von Aktionen auf Middlewaredienste und Codegenerierung. In jeder Phase, wird das Modell von unterschiedlichen Benutzern in verschiedenen Rollen bearbeitet und mit neuen Informationen angereichert.

Das resultierende Gesamtmodell kann zur Designzeit gegen eine Menge von Einschränkungen (Constraints), die durch verschiedene Arten von in der Aktionendefinitionsphase modellierte Abhängigkeiten (Interdependencies) eingeführt worden sind, validiert werden. In diesem Zusammenhang wurde auch das Problem, Abhängigkeiten zwischen Aktionen, die aus verschiedenen nicht-funktionalen Domänen stammen, zu bestimmen, gelöst. Es wurde ein Mechanismus definiert, der systematisch Datenabhängigkeiten analysiert, um Kontrollflusseinschränkungen daraus zu folgern. Dieser Mechanismus ermöglicht es, das Modell mit neuen Abhängigkeiten, auch solchen zwischen unterschiedlichen nicht-funktionalen Domänen, anzureichern, was eine präzisere Validierung gewährleistet. Zusätzlich zur klassischen Validierung, in der Verletzungen von Einschränkungen direkt im Modell hervorgehoben werden, wurde eine benutzergeführte Modellierungsprozedur konzipiert und umgesetzt. Diese Prozedur unterstützt den Modellierer, indem diese ihm die nächsten sicheren Modellierungsschritte anzeigt, welche immer in einem validen Modell resultieren. Letztendlich dient das Modell dann einem Generator als Eingabe, um daraus Code zu generieren, der das modellierte Kompositionsverhalten zur Laufzeit durchsetzt. Der Generator produziert dabei jedoch nicht die Implementierung der nicht-funktionalen Komponenten. Diese müssen manuell implementiert werden. Stattdessen wird eine Kompositionskomponente zur Verfügung gestellt, die die Aufgabe übernimmt, die nicht-funktionalen Komponente zu integrieren und sie in der Reihenfolge aufzurufen, die im Modell spezifiziert wurde. Der gesamte Ansatz wurde als eine Menge von Modellierungstools und Code Generatoren für Web Services implementiert. Der Code Generator kann, je nach Anforderung eine Konfiguration für einen Enterprise Service Bus oder aber als eine Menge von Aspekten, welche dann zusammen die Kompositionskomponente realisieren, erzeugen. Der aspekt-orientierte Ansatz ist nicht nur auf Web Services anwendbar, sondern auf in Java entwickelte, komponentenbasierte Software im Allgemeinen.