\chapter{Definition der Aufgabenstellung}

\section{Detaillierte Beschreibung der Aufgabenstellung}

Zu Beginn des Projekts wurden einige Vorgaben und Ziele des Projektes erabeitet und im Laufe des Projekts etwas angepasst. Es wurde bewusst auf eine zu einschr\"ankende Aufgabenstellung verzichtet, da Entwicklungen und Erarbeitungen von verschiedenen Umsetzungsstrategien erw\"unscht war. 

Hauptaugenmerk war dabei auf die Erstellung eines jEdit-Plugins, dass die Verarbeitung von Back's Structured Derivations m\"oglich machen soll, gelegt worden. Es sollte also so viel Plugin-Code, wie im begrenzten Projektzeitraum m\"oglich, implementiert werden.

Weiters soll eine Projektstruktur aufgebaut werden, die die Initialisierungsarbeiten von weiterf\"uhrende bzw. nachfolgende Projekten erleichtern und somit verk\"urzen soll. Es sollte dabei darauf geachtet werden, dass die vom Isabelleteam bereits verwendete Projekthierachie soweit wie m\"oglich \"ubernommen bzw. erweitert wird.

Die nachfolgende Auflistung soll die wichtigsten Tasks nochmals zusammenfassen:

\begin{enumerate}

\item Relevante Isabelle Komponenten identifizieren und studieren

\item Installation der Standard-Komponenten

\item Entwicklungsumgebung vom Isabelle-Team kopieren

\item Relevante Komponenten implementieren

  \begin{itemize}

  \item jEdit Plugin f\"ur SD

  \item zugeh\"origen Parser

  \item nicht vorgesehen: SD-Interpreter in Isar (SML)

  \end{itemize}

\end{enumerate}

\chapter{Beleuchtung der Projektrelevanten Technologien}

\section{Back's Structured Derivations}

Wie in der Aufgabenstellung bereits beschrieben, war die Erstellung eines Structured Derivation Plugins das Hauptziel dieser Arbeit. Aus diesem Grund wird in diesem Absatz kurz auf die von Prof. Ralph-Johan Back einf\"uhrten Structured Derivations eingegangen und dessen Eigenschaften bzw. Zusammenh\"ange beschrieben.

Das nachfolgende Beispiel zeigt ein einfaches Beispiel, wie eine Formel mittels SD dargestellt bzw. umgeformt werden kann:

%{\footnotesize

\begin{tabbing}

123,\=1234\=1234\=1234\=1234\=1234\=1234\=123\=\kill

\>$\bullet$\>Simplify $(1 - x) * (x ^ 2 + 1) + x ^ 3 - x ^ 2$\\

\>  \>$(1 - x) * (x ^ 2 + 1) + x ^ 3 - x ^ 2$\\

\>$\equiv$\>$\{ {\it RewriteSet}\;{\it purify}\}$\\

\>  \>$(1 + -1 * x) * (x ^ 2 + 1) + x ^ 3 + -1 * x ^ 2$\\

\>$\equiv$\>$\{{\it RewriteSet}\;{\it simplify\_pure}\}$\\

\>  \>$\bullet$\>$(1 + -1 * x) * (x ^ 2 + 1) + x ^ 3 + -1 * x ^ 2$\\

\>  \>$\equiv$\>$\{{\it RewriteSet}\;{\it expand\_poly\_}\}$ \\

\>  \>   \>$1 * x ^ 2 + 1 * 1 + (-1 * x * x ^ 2 + -1 * x * 1) + x ^ 3 +-1 * x ^ 2$\\

\>  \>$\equiv$\>\vdots\\

\>  \>  \>$1 + -1 * x + 0 * x ^ 2 + 0 * x ^ 3$\\

\>  \>$\equiv$\>$\{{\it RewriteSet}\;{\it reduce\_012\_}\}$  \\

\>  \>     \>$1 + -1 * x$\\

\>\dots\>$1 + -1 * x$\\

\>$\equiv$\>$\{{\it RewriteSet}\;{\it beautify}\}$\\

\>  \>$1-x$

\end{tabbing}

%}

Dieses Beispiel kann wie folgt interpretiert werden:

\begin{enumerate}

\item Die erste Zeile ist als Angabe bzw. Ausgangspunkt der Berechnung zu verstehen.

\item Nun folgt der eigentliche Ablauf einer Umformung mittels SD: Mit der Formel in der zweiten Zeile beginnt die Berechnung.

\item Die n\"achste Zeile gibt nun an, wie die Formel aus der direkt dar\"uberliegenden Zeile umgeformt bzw. aufbereitet wird. Es ist also eine Beschreibung bzw. die passende Rechenregel, um von der Ausgangsformel auf die nachfolgende Formel schliessen zu k\"onnen.

\item Aus dieser Rechenvorschrifft ergibt sich die Formel in der n\"achsten Zeile.

\item Dieser Ablauf wiederholt sich und zieht sich \"uber die weiteren Berechnungen.

\end{enumerate}

Back liefert mit SD eine sehr gute Darstelungs und Verbarbeitungsrichtlinie die einerseits dabei Leser hilft, da durch die Regel- bzw. Bschreibungs-Zeile klar gestellt wird, wie der letzte Berechnungsschritt durchgef\"uhrt wurde. Weiters bringt SD auch f\"ur den Programmierer einen klaren Vorteil, da \"uber die vorgestellten Sonderzeichen das Parsen von \textit{SD-Code} vereinfacht bzw. direkt (ohne extra Schl\"usselw\"orter einf\"uhren zu m\"ussen) m\"oeglich ist.

\section{Der Texteditor jEdit}\label{jEdit}

%     http://www.jedit.org/

%     http://de.wikipedia.org/wiki/JEdit

%     http://www.chip.de/downloads/jEdit_19235021.html

%

jEdit ist ein in Java geschriebener und als Open-Source-Projekt erh\"altlicher Texteditor, der vorallem durch sein sehr gut entwickeltes und ebenso einfaches Plugin-Managment-System sehr effektiv eingesetzt werden kann. Solche Plugins k\"{o}nnen direkt in jEdit installiert oder durch manuelles Hinzuf\"{u}gen eines Plugin-Paketes genutzt werden. Dadurch ist dieser Editor sehr flexibel in der Anwendung und kann den eigenen Bed\"{u}rfnissen perfekt angepasst werden.

Diese Umst\"ande sind wohl auch der Grund, warum sich die Entwickler von Isabelle f\"ur diesen Editor entschieden haben. Hierbei ist zu erw\"{a}hnen, dass hier eine etwas modifizierte bzw. an Isabelle angepasste Version verwendet wird. Es empfiehlt sich daher, immer die aktuelle Version des Isabelle-jEdit-Editors (zB. aus dem Bundle erh\"{a}ltlich auf der Isabelle-Homepage) zu verwenden, da hier diverse Voreinstellungen vorgenommen wurden. In weiterer Folge wird mit jEdit immer diese modifizierte Version des Editors in Verbindung gebracht, da die Verwendung der Grundversion aus oben genannten Gr\"{u}nden nicht zu empfehlen bzw. sinnvoll ist.

Weiters sollte noch erw\"ahnt werden, dass es rund um jEdit einen sehr guten Support via Mailinglist gibt und man wirklich rasch Hilfestellung bekommen kann.

\subsection{Das Plugin-System}

% http://jedit.org/users-guide/writing-plugins-part.html

Wie im vorigen Abschnitt bereits erw\"ahnt, ist es sehr einfach und bequem m\"oglich, geeignete Plugins zu installieren bzw. zu verwenden. Es stehen bereits sehr viele verschiedenste Plugins auf der jEdit-Homepage zur Verf\"{u}gung. Diese werden ebenfalls als Open-Source-Projekte angeboten und es bietet sich daher an, bereits verf\"ugbare und funktionierende Plugins als Teil eines neuen Plugins zu verwenden und gegebenenfalls kleine Modifikationen oder Erweiterungen an den Plugins durchzuf\"{u}hren. Im Beispiel von Isabelle wurden unter anderem die Plugins \textit{Sidekick} und \textit{Konsole} verwendent. Dabei ist es m\"oglich, dass Java-Plugins mit Scala-Plugins kombiniert werden, da diese auch problemlos miteinander kommunizieren k\"{o}nnen.

jEdit bietet einen Plugin-Manager an, mit dem sich sehr einfach bereits installierte Plugins verwalten und updaten lassen und es ist auch m\"{o}glich, neue Plugins direkt zu installieren.

Weiters bietet sich die Möglichkeit, selbst implementierte Plugins direkt zu den bereits vorhandenen jEdit-Plugins hizuzuf\"{u}gen. Dazu muss das erzeugte "Plugin".jar Paket ledigich in den jars-Ordner verschoben werden. Beim Start von jEdit wird das neue Plugin automatisch erkannt und hinzugef\"{u}gt. Man muss aber darauf achten, dass \"{A}nderungen nur nach einem Neustart von jEdit \"{u}bernommen werden.

\subsection{Pluginstruktur}

Ein solches jEdit-Plugin muss nat\"{u}rlich ein gewisses Design umsetzen, um von jEdit korrekt ausgef\"{u}hrt werden zu k\"{o}nnen. Grunds\"{a}tzlich besteht ein solches Plugin aus den eigentlichen Sourcefiles und einigen XML- und Property-Datein. 

Ein m\"{o}glicher Aufbau kann dem Beispiel-Plugin "QuickNotepad"\footnote{http://jedit.org/users-guide/writing-plugins-part.html}, das auf der jEdit-Homepage zu finden ist, entnommen bzw. als Ausgangspunkt f\"{u}r die Entwicklung eines eigenen Plugins herangezogen werden. Weitere Informationen k\"{o}nnen auch dem Paper "Userinterfaces for Computer Theorem Provers" entnommen werden. 

\section{Isabelle}

Isabelle ist einer der f\"{u}hrenden CTPs und an dessen Weiterentwicklung wird st\"{a}ndig gearbeitet. Der letzte gro{\ss}e Schritt betraf den Umstieg von reinem ML auf die Mischsprache Scala. Weiters wurde der in die Jahre gekommene Proof General und der damit in Verbindung stehende Editor Emacs durch den vielseitigen Editor jEdit ersetzt. Dadurch ergeben sich auch f\"{u}r das laufende \sisac-Projekt an der TU Graz neue M\"{o}glichkeiten. Wichtig im Zusammenhang mit dieser Beschreibung ist zu erw\"{a}hnen, dass hier in weiterer Folge nur noch f\"{u}r jEdit bzw. Scala relevante Teile von Isabelle behandelt und beschrieben werden. Weiters ist wichtig zu wissen, dass f\"{u}r die bereits bestehende Struktur rund um Isablle-jEdit zwei Isabelle-Pakete zum Einsatz kommen. Auf diese Pakete soll in den n\"{a}chsten Passagen eingegangen werden.

\subsection{Isabelle-Pure}

In diesem Plugin ist der eigentliche CTP-Teil von Isabelle verpackt. Das bedeutet im weiteren Sinn, dass es hier keine grafische Verarbeitung der Daten gibt, sondern der Zugriff von aussen erforderich ist, um den CTP mit Daten zu versorgen und diese nach deren Verabreitung in Isabelle-Pure auszuwerten. Also ist nur hier eine Schnittstelle zum eigentlichen Proofer m\"{o}glich und deshalb ist dieses Plugin f\"{u}r das \sisac-Projekt von zentraler Bedeutung. Standardm\"{a}{\ss}ig ist bereits ein Pure.jar-Paket f\"{u}r jEdit vorhanden. Um SD umsetzten zu k\"{o}nnen, muss hier eine Schnittstelle zu Isabelle-Pure implementiert werden. Nach diesem Schritt kann das Plugin Pure.jar neu gebaut werden. 

Eine Auflistung der f\"ur das Isabelle-Pure-Packet ben\"otigten Scala-Source-Files kann Anhang B.2 entnommen werden.

\subsection{Isabelle-jEdit}

Dieser Teil von Isabelle repr\"{a}sentiert das Frontend in jEdit. Hier wird also die grafische Aufbereitung der von Isabelle-Pure berechneten Daten \"{u}bernommen. Dieses Plugin zeigt sehr sch\"{o}n, wie bereits bestehende Plugins weiter genutzt und erweitert werden k\"{o}nnen.

An diesem Plugin wird von Seiten der Isabelle-Entwickler sehr stark weitergearbeitet. Darum sollten hier wohl nicht zu viele, am besten nat\"{u}rlich keine \"{A}nderungen, vorgenommen werden. Der Umstand, dass sich einzelne Plugins ganz einfach in einem anderen mitverwenden lassen, macht es m\"{o}glich, dass das \sisac-Plugin sehr einfach, im Idealfall von Seiten der Isabelle-Entwickler, in das Isabelle-jEdit-Plugin integriert werden kann.

\subsection{Paketstruktur von Isabelle}

Durch die Komplexit\"{a}t des Isabelle-Entwicklungs-Aufbaus soll hier eine Auflistung aller relevanten jar-Pakete erfolgen. Alle Pakete befinden sich innerhalb der Ordnerstruktur von ISABELLE\_HOME. Darum wird ab hier immer von diesem Verzeichnis ausgegangen.

Die nachfolgende Auflistung zeigt alle Pakete, die f\"{u}r SD bzw. \sisac von Bedeutung sind und und wo diese zu finden sind.

\begin{itemize}

\item \textit{contrib/jedit-4.3.2\_Isabelle-6d736d983d5c/jars:} \textbf{Isabelle-jEdit.jar, Pure.jar, SideKick.jar, ...} Der Ordner contrib ist in der Repository-Version nicht vorhanden! Dieser kann dem Isabelle-Bundle  entnommen werden. Hier befinden sich alle ben\"{o}tigten Zusatztools f\"{u}r Isabelle und darunter eben auch jEdit. In dem oben angef\"{u}hrten Ordner liegen alle Plugins bzw. dorthin werden alle Plugins kopiert, die zusammen mit jEdit gestartet werden sollen. Das oben angef\"{u}hrte Script \"{u}bernimmt genau diesen Kopiervorgang f\"{u}r Isac.jar und Pure.jar. 

\item \textit{lib/classes:} \textbf{isabelle-scala.jar, pure.jar;} Standardm\"{a}{\ss}ig ist dieser Ordner nicht vorhanden. Erst durch Erzeugen der angef\"{u}hrten jar's werden dieser Ordner und die Pakete erstellt.

\item \textit{src/Tools/jEdit/dist/jars:} \textbf{Isabelle-jEdit.jar, Pure.jar, SideKick.jar, jedit.jar, ...} 

\item \textit{src/Tools/isac/jEdit/dist/jars:} \textbf{Isabelle-jEdit.jar, Pure.jar, SideKick.jar, jedit.jar, ...} Diese beiden obigen Verzeichnisse sind, wie man an der sehr \"{a}hnlichen Pfadstruktur erkennen kann, \"{a}quivalent, wobei der zweite Pfad zum \sisac- // Entwicklungsverzeichnis geh\"{o}rt. Hier sind die f\"{u}r das Isabelle-jEdit- bzw. \sisac-Plugin ben\"{o}tigten Plugins und Pakete plus das erzeugte Plugin zu finden.

\item \textit{src/Tools/isac/jEdit/contrib/jEdit/build/jars:} \textbf{Isabelle-jEdit.jar, Pure.jar, SideKick.jar, jedit.jar, ...} Diesen Aufbau ben\"{o}tigt man nur, wenn man das jEdit-Isac-Projekt direkt in NetBeans debuggen m\"{o}chte. Man erkennt, dass in diesem Verzeichnis der vollst\"{a}ndige Quellcode von jEdit plus allen Plugins, die zusammen mit jEdit gestartet werden sollen, hier zu finden sind. Wie aber bereits erw\"{a}hnt, ist vom direkten Debuggen generell abzuraten. 

\end{itemize} 

Siehe dazu auch Anhang B. Dort sind alle relevanten jar-Packete nocheinmal aufgearbeitet und entsprechend gruppiert.

\section{Die Programmiersprache Scala}

Urspr\"{u}nglich wurde Isabelle rein in ML entwickelt. Erst vor ein paar Jahren wurde mit der \"{U}bersetzung von einigen Teilen in Scala begonnen. Grund genug, sich hier kurz diese neue und sehr vielseitige Sprache etwas genauer anzusehen.

\subsection{Grundlage der Sprache}

Scala ist eine objektorientierte Sprache, die sehr \"{a}hnlich zu Java aufgebaut wurde. Dadurch wird die Einarbeitung in diese Programmiersprache f\"{u}r Java-Programmierer sehr vereinfacht. Neben den Vorteilen einer objektorientierten Sprache deckt Scala aber auch die Bed\"{u}rfnisse der funktionalen Programmierung ab. Dies ist wohl der Hauptgrund, warum sich das Isabelle-Entwicklungsteam f\"{u}r diese Sprache entschieden hat. Wie breits erw\"{a}hnt, ist Scala sehr \"{a}hnlich aufgebaut wie Java und hat nebenbei noch den gro{\ss}en Vorteil, dass Scala-Executables in der JVM (Java virtual Machine) ausf\"{u}hrbar sind. Dadurch ist die Plattformunabh\"{a}ngigkeit garantiert und es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Scala und Java der auch bei der jEdit-Plugin-Entwicklung ausgenutzt bzw. verwendet wird.

Dieser direkte Zusammenhang zwischen Java und Scala soll anhand der Grafik-Bibliotheken Swing gezeigt bzw. die Vorteile, die daraus resultieren, beleuchtet werden.

Beide Sprachen stellen diese Grafik-Bibliotheken zur Verf\"{u}gung (und darin auch eigene Shapes und Funktionalit\"{a}t). Es ist jedoch m\"{o}glich, Java-Bibliotheken, wie eben Java-Swing in Scala zu verwenden. Ein JButton(Java) kann zum Beispiel mittels \textit{import javax.swing.JButton} in Scala eingebunden und damit sofort verwendet werden. Auch Scala stellt in seiner Swing-Bibliothek einen Button zur Verf\"{u}gung: \textit{scala.swing.Button}. Es wird nahezu dieselbe Funktionalit\"{a}t angeboten und teilweise die Erzeugung bzw. Verwendung vereinfacht. Man kann sich nun fragen, warum sich die Scala-Entwickler einerseits die M\"{u}he gemacht haben, die Verwendung Java-Swing, wie in Java selbst, m\"{o}glich zu machen und andererseits mit Scala-Swing eine nahezu idente Alternative geschaffen haben. 

Die Antwort darauf zeigt, wie die Objektorientiertheit von Scala in vielen Bereichen ausgenutzt wurde, um die Sprache mit Funktionalit\"{a}t auszur\"{u}sten, denn es wurde kein neues Konzept f\"{u}r diese Grafikklassen entworfen, sondern Wrapper-Objekte/ Methoden/Klassen erstellt, die das Arbeiten mit diesen Grafikkomponenten erleichtern soll. 

Ein Letztes Problem bleibt noch: Es ist zwar sehr einfach ein Java-Swing-Objekt an einen Scala-Swing-Container (zb. Frame) anzubinden, da eine Konvertierung einer Java-Komponente in ein Scala-\"{a}quivalent problemlos m\"{o}glich ist. Jedoch ist oft auch die Konvertierung einer Scala- in eine Java-Komponente n\"{o}tig. Dies kann ganz einfach mittels \textit(peer)-Befehl der Komponente erreicht werden.

Das angef\"{u}hrte Beispiel soll zeigen, wie vielseitig Scala sein kann und welch enormes Potenzial in dieser noch sehr jungen Sprache steckt. Nat\"{u}rlich gibt es dazu eine sehr gut aufgebaute Entwickler-Homepage\footnote{http://www.scala-lang.org/}, die Tutorials, Plugin f\"{u}r diverse IDEs und weitere n\"{u}tzliche Hilfestellungen f\"{u}r Scala-Neulinge bereitstellt.

\subsection{Scala, Java und jEdit}

Wie im letzten Abschnitt bereits beschrieben, kommen bei jEdit Java- sowie auch Scala-Komponenten zum Einsatz bzw. werden sogar zu logischen Einheiten kombiniert. So ist zum Beispiel jEdit selbst rein in Java geschrieben und das Plugin Isabelle-jEdit rein in Scala. Trotzdem gibt es \"{u}berhaupt kein Problem, diese beiden jar-File miteinander bzw. ineinander in der JVM zu nutzen. Es geht sogar so weit, dass es m\"{o}glich ist, dass das Plugin Isabelle-jEdit bereits vorhandene und rein in Java geschriebene Plugins erweitert und nutzt. Dieses Zusammenspiel zwischen Objekten aus zwei verschiedenen Sprachen ist doch recht au\ss ergew\"{o}hnlich und kann bzw sollte nat\"{u}rlich auch f\"{u}r SD bzw. \sisac ausgenutzt werden!

\subsection{Der Isabelle-Scala-Layer}

Es sollten nun die Grundlegenden Eigenschaften von Scala bekannt sein. Die Einf\"uhrung des Scala-Layers ab Isabelle-Version 2009 war ein grosser Schritt f\"ur das Isabelle Projekt. Das Scala-Actor-Konzept erm\"oglicht die asynchrone Verarbeitung von einzelnen Beweisteilen und ist einer der massgeblichen Gr\"unde f\"ur die Einf\"uhrung des Scala-Layer. 

Dieser Absatz sollen nun die Eigenschaften des Scala-Layers und die damit verbundenen Chancen f\"ur das Isac- bzw. SD-Projektes 

erarbeitet werden. 

\begin{figure}

\begin{center}

\includegraphics[width=150mm]{../fig-reuse-ml-scala-SD}

\end{center}

\label{fig-reuse-ml-scala}

\end{figure}

Der Scala-Layer verbindet die Java Virtual Maschine (JVM) und den in Standart-ML (SML) geschriebenen Isabelle-Kern. Dabei wird ein internes Protokoll verwendet, dass den Datenaustausch zwischen jEdit und Isabelle/Isar erm\"oglicht. Dieses Protokoll ist im Moment noch (bewusst) ohne API ausgef\"uhrt. Aus diesem Grund musste eine Schnittstelle definiert werden, um den Datenaustausch des SD-Plugins (JVM) mit dem SD-Interpreter m\"oglich zu machen. Siehe dazu den Absatz "Verbindung zum Isabelle-Pure Plugin herstellen". Man kann aus diesem Umstand ableiten, dass die Isabelle-Entwickler mit diesem eingezogenen Scala-Layer und dem damit verbundenen internen Protokoll, auf eine konsistente Verwaltung der Theorie-Bibliotheken abzielen. Mit anderen Worten wird dem Anwendungsprogrammierer der direkte Zugriff auf die Isabelle/Isar-Komponente verwehrt. Der Anwender sollten hier also nicht angreifen sonder die Isabelle-Theorien entsprechend erweitern.

\chapter{Konfiguration und Implementation der Komponenten}

Dieses Kapitel soll nun anhand der bereits gewonnen Erkenntnise illustrieren, wie die Entwicklungsumgebung vom Isabelle-Team kopiert wurde und wie wichtigsten Schritte zum SD-Plugin f\"{u}r jEdit wahrscheinlich aussehen werden. Wobei einige Schritte parallel und dadurch nat\"{u}rlich sehr gut im Team umgesetzt werden k\"{o}nnen. Eine genaue Aufstellung aller beteiligten Files k\"onnen dem Anhang D entnommen werden.

\section{Konfiguration des Netbeans Projektes}

Um in k\"unftigen Entwicklungsvorhaben effizient kooperieren zu k\"onnen, wurde das Netbeans-Projekt genau nach den Vorgaben des Isabelle-Teams konfiguriert. 

TODO

\section{Implementation der jEdit Komponenten}

\subsection{Erstellen des Plugin-Ger\"{u}sts}

Hier gilt es, erstmal den Umfang der gew\"{u}nschten Anforderungen an das Plugin so genau wie m\"{o}glich zu identifizieren. Hat man eine sehr genaue Vorstellung, wie das GUI des Plugins aussehen wird und welche Zusatz-Features angeboten werden sollen so kann man gezielt unter den bereits bestehenden Plugins f\"{u}r jEdit nach n\"{u}tzlichen Plugins suchen, die in das SD-Plugin (m\"{o}glicherweise durch kleine Modifikationen) integriert werden k\"{o}nnen. Dies spart einerseits sehr viel Zeit und ist nebenbei genau die Art von Programmierung, die durch die offnene Plugin-Struktur von jEdit gef\"{o}rdert wird. 

Hat man nun die Planung abgeschlossen und m\"{o}glicherweise n\"{u}tzliche Plugins gefunden, kann mit der Programmierung des GUIs begonnen werden. Man sollte hier beachten, dass man von Beginn an festlegt, ob mit Scala- oder Java-Swing Komponenten gearbeitet werden soll. Es ist zwar m\"{o}glich, beide Formen zu mischen, doch aus Klarheitsgr\"{u}nden sollte man sich doch f\"{u}r eine Art entscheiden. Wobei hier die Empfehlung im Moment eher noch Richtung Java-Swing geht, da man hier eigentlich f\"{u}r jede Art von Problem bzw. Aufgabe bereits HowTo's im Web finden kann. Da bei Scala-Swing nur Wrapper auf die Java-Swing-Libraries gesetzt wurden, entsteht dadurch auch keinerlei Performance-Verlust.

Es existiert bereits ein beispielhaftes Plugin am \sisac-Repository. Da der grunds\"{a}tzliche Aufbau eines jEdit-Plugins soweit umgesetzt wurde und bereits lauff\"{a}hig ist, sollte man dieses wohl als Ausgangspunkt verwenden. Die direkte Verwendung eines Isabelle-Klons ist wohl zu Beginn nicht zu empfehlen bzw. sollte meiner Meinung nach die Integration von Isac in Isabelle bzw. die Verwachsung der beiden Plugins das Fernziel sein und dadurch w\"{u}rde der Klon-Vorgang wohl eher Probleme schaffen als sie zu l\"{o}sen.

\subsection{Erzeugung des Plugins}

Hat man die Planung des Plugin-Ger\"{u}sts abgeschlossen und die eigentliche Implementationsphase begonnen, kann dieses Plugin getestet bzw. erzeugt und via jEdit ausgef\"{u}hrt werden. Dazu muss zuerst das jar-File erzeugt und danach in den jEdit-Pluginsordner verschoben werden. Die Erzeugung kann nat\"{u}rlich direkt mittels NetBeans durchgef\"{u}hrt werden. Doch es ist auch m\"{o}glich dies via Kommandline durchzuf\"{u}hren. Folgende Schritte illustrieren wie die Erzeugung und der Kopiervorgang des Plugins durchgef\"{u}hrt werden k\"{o}nnen(Ausschnitt aus dem Skript isac\_jedit):

\begin{enumerate}

\item Das Plugin kann mittels Kommandline folgenderma{\ss}en erstellt werden: \\ \textit{cd ISABELLE\_HOME/src/Tools/isac/jEdit} $\rightarrow$ \textit{ant jar}

\item Nun kann das das neue Plugin ganz einfach kopiert werden \textit{cp contrib/jEdit/build/ // jars/Isac.jar ../../../../contrib/jedit-4.3.2\_Isabelle-6d736d983d5c/jars/}

\item jEdit ausf\"{u}hren und testen

\end{enumerate}

\subsection{Verbindung zum Isabelle-Pure Plugin herstellen}

Der n\"{a}chste Schritt sieht nun die Versorgung des GUIs mit Daten vor. Da das jEdit-Plugin selbst nicht rechnen/interpretieren kann, m\"{u}ssen Daten an den Isabelle-Kern, also das Isabelle-Pure-Plugin weitergegeben werden. Dort k\"{o}nnen die Daten verwertet und aufbereitet zur\"{u}ck an das Frontend gereicht werden. 

\begin{figure}

\begin{center}

\includegraphics[width=180mm]{../fig-jedit-plugins-SD}

\end{center}

\label{fig-jedit-plugins-SD}

\end{figure}

Um diesen Schritt setzen zu k\"{o}nnen, muss eine Schnittstelle zwischen dem Kern von Isabelle, Isabelle-Pure und dem Plugin hergestellt werden. Dazu muss zun\"{a}chst Pure.jar leicht modifiziert, danach neu erstellt und zuletzt zu den restlichen jEdit-Plugins hinzugef\"{u}gt werden. Dies wurde auf der aktuellen Version am Repository bereits erledigt. Folgende Schritte wurden dazu gesetzt und sind wieder n\"{o}tig, da sicher weitere Modifikationen an der Datei Pure.jar n\"{o}tig sein werden.

\begin{enumerate}

\item Um den \sisac-Teil im Isabelle-Pure genau abzugrenzen, wurde ein Ordner \textit{Isac} angelegt und ein Testfile \textit{isac.scala} erstellt.

\item Nun muss diese File nat\"{u}rlich dem Make-Skript \textit{ISABELLE\_HOME/src/Pure/build-jars} hizugef\"{u}gt werden, um beim Erzeugen des jar-Files mitverpackt zu werden.

\item Nun kann Pure.jar mittels Kommandline erstellt werden: \textit{cd /src/Pure} $\rightarrow$ \textit{../../bin/isabelle env ./build-jars}

\item Nun kann das das neue Plugin ganz einfach kopiert werden \textit{cp ../../lib/classes/Pure.jar ../../contrib/jedit-4.3.2\_Isabelle-6d736d983d5c/jars/}

\item jEdit ausf\"{u}hren und testen

\end{enumerate}

Alle die oben angef\"{u}hrten Punkte, sowie das Erzeugen und Kopieren des Plugins selbst, werden vom Script isac\_jedit erledigt.

Das Skript kann dem Anhang C entnommen werden.

\section{Umsetzung des SD-Parsers}

Aus diversen Gr\"{u}nden wurde dieser Punkt im Zuge dieser Projektarbeit nicht mehr umgesetzt sonder nach hinten verschoben. Jedoch gibt es bereits eine Version des Parsers in ML und diese kann in einigen Arbeitsstunden in Zusammenarbeit mit Herrn Neuper in Scala \"{u}bersetzt und eingesetzt werden.

Es ist bereits ein Parser in ML im Isabelle-Verzeichnis vorhanden, \textit{src/Pure/isar/ parse.ML}. Hier werden sogannte "parse combinators" verwendet. Dasselbe wird in n\"{a}chster Zeit von Seiten des Isabelle-Team auch f\"{u}r den Scala-Parse implementiert. Dadurch lassen sich hieraus auch wichtige Erkenntnisse gewinnen und dies spricht ebenfalls f\"{u}r die Verschiebung dieses Milestones nach hinten. 

\chapter{Ausblick: Von SD- zum \isac-Plugin}

Die obigen Schritte sind n\"{o}tig, um das vorl\"{a}ufige Plugin SD umzusetzen. Nat\"{u}rlich beginnt danach die spannende Arbeit erst so richtig. Ist erst mal ein funktionierender SD-Parser vorhanden, kann dieser immer weiter verbessert und verfeinert werden, bis man auch damit beginnen kann, ihn f\"{u}r das \sisac-Projekt zu nutzen. 

Daneben kann an der Weiterentwicklung des GUIs gearbeitet werden und die ersten Schritte zur Ann\"{a}herung an das Isabelle-Plugin k\"{o}nnen hier erfolgen. 

\chapter{Zusammenfassung und R\"{u}ckblick}

Zusammenfassend wird nun ein \"Uberblick gegeben, welche Milestones erledigt wurden und welche nicht; Details dazu finden sich in Anhang A. %TODO

Abschlie{\ss}end gebe ich einen R\"uckblick auf meine pers\"onlichen Erfahrungen aus dieser Bakkalaureats-Arbeit.

\section{Zusammenfassung}

Folgende Milestones wurden erfolgreich abgeschlossen:

\begin{enumerate}

\item Relevante Isabelle Komponenten dokumentiert

\item Installation der Standard-Komponenten:

  \begin{itemize}

  \item Mercurial Versioncontrol

  \item NetBeans IDE

  \item Standard Isabelle Bundle

  \end{itemize}

\item Entwicklungsumgebung vom Isabelle-Team kopieren

  \begin{itemize}

  \item Isabelle-Sources vom Repository M\"unchen (Java, Scala, ML)

  \item jEdit als NetBeans Projekt definiert

  \end{itemize}

\item Relevante Komponenten implementieren

  \begin{itemize}

  \item jEdit Plugin f\"ur SD

  \item Verbindung des Plugins zu Isabelle

  \item zugeh\"origen Parser: nur ein Test in SML

  \end{itemize}

\end{enumerate}

\noindent Aus Zeitgr\"unden war {\em nicht} m\"oglich, ein komplettes SD-Plugin zu implementieren; dazu w\"are auch ein Interpreter f\"ur SD auf der ML-Seite n\"otig gewesen.

\paragraph{Voraussetzungen f\"ur k\"unftige Entwicklung} geschaffen:

\begin{enumerate}

\item f\"ur die Implementation von ``structured derivations'' in Isabelle \dots

\item \dots als Vorarbeit f\"ur jEdit als k\"unftiges \isac-Frontend

\item f\"ur Mitarbeit an k\"unftiger Integration von Isabelle in Entwicklungswerkzeuge (Testcase-Generation etc).

\end{enumerate}

\section{R\"uckblick}

Isabelle ist ein sehr gro\ss es Softwarepacket mit mehreren Millionen LOC. Daher gestaltete sich die Einarbeitungsphase sehr schwierig und kostet sehr viel Zeit. Erschwerend kam hinzu, dass ich von Beginn an mit mehreren, f\"{u}r mich noch ganz neue, Technologien arbeiten musste. Diese Herausforderungen schon zu Beginn machten die Arbeit an \sisac{ }von Beginn an spannend. Hier ist mir vorallem die gemeinsam mit meinem Betreuer Herrn Walther Neuper durchgef\"{u}hrte Installationsarbeit von Isabelle in Erinnerung geblieben. Nie zuvor hatte ich f\"{u}r eine Installation von Software so lange gebraucht - eine ganz neue, wichtige Erfahrung.

Einer der bedeutensten Milesteine war r\"{u}ckblickend wohl, die Verzeichnisstruktur von Isabelle grunds\"atzlich verstanden zu haben. Bei einem Softwarepacket von dieser Gr\"{o}{\ss}e war es wichtig zu wissen, wo man Files suchen/modifizieren/einf\"{u}gen muss, um den gew\"{u}nschten Effekt erreichen zu können.

Der n\"achste wichtige Schritt war das bereits teilweise bestehende NetBeansprojekt lauff\"ahig zu machen und mir damit zum ersten mal selbst das jEdit-Isabelle-Plugin erzeugen zu k\"onnen. Dies war ein sehr bedeutsamer Schritt, da ich hier zum einen NetBeans und dessen Konfiguration besser kennenlernen konnte und zum anderen sehr viel \"{u}ber die Pluginstruktur eines jEdit-Plugins lernen konnte. Zu Beginn machte mir hier der Mix aus Scala-, Java-, XML- und diversen Config-Files Probleme.

Bis jetzt hatte ich eigentlich noch nicht wirklich mit der Programmierung des Plugins begonnen doch es waren schon zig Arbeitsstunden rein f\"{u}r Einarbeitungs- und Vorbereitungsaufgaben verstrichen - wieder eine neue Erfahrung f\"{u}r mich. Nach einigen Test- bzw. Beispielprogrammen um die Sprache Scala etwas kennenzulernen, begann die wohl spannenste Phase im Projektverlauf. Das in Java geschriebene Beispielplugin "Quick-Notepad" wurde in Scala \"{u}bersetzt und etwas abge\"andert. 

Der letzte wirklich bedeutende Schritt war Herstellung der Verbindung zwischen Isabelle-Pure und \sisac. Dieser Punkt ist sehr wichtig, da ohne diese Schnittstelle die Planung des SD-Parser nicht m\"oglich gewesen w\"are. Der letzte Schritt, also die Implementation des SD-Parsers wurde aufgeschoben, da es derzeit seitens des Isabelle-Teams ebenfalls Bestrebungen gibt, einen neuen Scala-Parser zu designen und wir von diesen Erkenntnissen mit Sicherheit in der Zunkft profitieren k\"onnen.

%Abschlie{\ss}end m\"ochte ich mich bei meinem Betreuer Herrn Walther Neuper sehr herzlich f\"{u}r die gute Betreuung und die spannenden Entwicklungsstuden bedanken. Es war eine sehr lehrreiche und interessante Projektarbeit!

%\chapter{Milestones und Arbeitsprotokolle}

%\section{Inhaltliche Voraussetzungen erarbeitet: beendet am 27.09.2010} 

%\begin{itemize}

%\item Kenntnis der Grundlagen und Anwendung von CTP: beendet am 03.08.2010 

%\item Charakteristika der Programmsprache Scala: beendet am 27.09.2010

%\item Scala Actors: beendet am 12.08.2010

%\end{itemize}

%\begin{tabular}{|p{2cm}|p{8cm}|p{2cm}|}

%\hline

%Datum & T\"atigkeit & Einheiten \\ \hline

%12.07.2010 & Meeting: erste Besprechung und Erkl\"{a}rungen zu Isabelle, Isac und CTPs & 2 \\ \hline

%15.07.2010 & Recherche \"{u}ber Isabelle und CTPs & 3 \\ \hline

%20.07.2010 & Meeting: Besprechen der grunds\"{a}tzlichen Vorgangsweise und Ziele & 1 \\ \hline

%23.07.2010 & Isabelle: Ziele, Techniken (ML) und Zusammenh\"{a}nge mit Isac abkl\"{a}ren & 1 \\ \hline 

%30.07.2010 & Ende der Einarbeitungstage: weitere Vorgensweise \"{u}ber Backs 'structured derivations'; Begriffserkl\"{a}rung & 3 \\ \hline

%01.08.2010 & Recherche: Buch f\"{u}r Scala & 2 \\ \hline

%03.08.2010 & Isabelle bestehende Technologie studieren & 4 \\ \hline

%05.08.2010 & Einarbeiten in Scala: Unterschiede zu Java indentifizieren & 1  \\ \hline

%06.08.2010 & Einarbeiten in Scala: Unterschiede zu Java indentifizieren, erste Beispielfiles & 4 \\ \hline

%08.08.2010 & Einarbeiten in Scala: funktionale Seite von Scala & 2 \\ \hline

%09.08.2010 & Einarbeiten in Scala: Testfiles mit Scala-Swing & 5 \\ \hline

%12.08.2010 & Studieren von Papers zu Scala Actors & 3 \\ \hline

%24.09.2010 & Scala: Arbeiten mit Klassen und Schnittstellen & 3 \\ \hline

%25.09.2010 & Scala: Experimente mit Java in Scala-Source & 6 \\ \hline

%27.09.2010 & Scala: Testfiles zu "Funktional vs Imperativ" & 4 \\ \hline \hline

% & Anzahl der Einheiten & 44 \\

%\hline

%\end{tabular}

%

%

%\section{Technische Voraussetzungen hergestellt: beendet am 02.08.2010}

%\begin{itemize}

%\item Isabelle installiert, Filestruktur bekannt: beendet am 02.08.2010

%\item Scala in NetBeans eingebunden: beendet am 22.07.2010

%\item Mercurial installiert und einrichten des Repositories: beendet am 19.07.2010 

%\end{itemize}

%\begin{tabular}{|p{2cm}|p{8cm}|p{2cm}|}

%\hline

%Datum & T\"atigkeit & Einheiten \\ \hline

%19.07.2010 & Beginn der Installationsarbeiten: Repo klonen und testen & 6 \\ \hline

%20.07.2010 & Installationsarbeiten, Einarbeiten in Filestruktur & 7 \\ \hline

%21.07.2010 & Einarbeiten in Filestruktur & 6 \\ \hline

%22.07.2010 & Vorbereitungen: NetBeans, JDK und Scala installieren. Scala in NetBeans integrieren & 8 \\ \hline

%23.07.2010 & Isabelle-jEdit-Plugin mittels NetBeans ausf\"{u}hren: testen & 5 \\ \hline 

%27.07.2010 & Isabelle-jEdit-Plugin: \"{a}nderungen an der Projektstruktur & 7 \\ \hline

%28.07.2010 & Experimente mit Isabelle-jEdit-Plugin & 6 \\ \hline

%29.07.2010 & Identifikations der Parse-Einstiegsstelle & 5 \\ \hline

%30.07.2010 & Experimente mit Isabelle-jEdit-Plugin, Besprechung \"{u}ber Erfahrungen mit Filestruktur & 4 \\ \hline

%02.08.2010 & Installationen und einrichten des Repos auf meinen Laptop & 6 \\ \hline \hline

% & Anzahl der Einheiten & 60 \\

%\hline

%\end{tabular}

%

%\section{NetBeans-Projekt aufgesetzt: beendet am 02.08.2010} 

%\begin{itemize}

%\item Grundlegende Projektstruktur f\"ur ISAC hergestellt: beendet am 02.08.2010

%\item jEdit-Plugin: XML-Files f\"{u}r ISAC vorbereitet: beendet am 22.07.2010

%\item jEdit-Plugin: Source files geschrieben: beendet am 19.07.2010 

%\end{itemize}

%\begin{tabular}{|p{2cm}|p{8cm}|p{2cm}|}

%\hline

%Datum & T\"atigkeit & Einheiten \\ \hline

%10.08.2010 & Projektstruktur anlegen, build.xml anpassen & 7 \\ \hline

%11.08.2010 & jEdit-Plugin-Struktur studieren: Howto durcharbeiten & 5 \\ \hline

%21.08.2010 & bestehende jEdit-Plugins (Java) durcharbeiten & 3 \\ \hline

%22.08.2010 & Kopieren des Isabelle-jEdit-Plugins, Umarbeiten f\"{u}r ISAC & 3 \\ \hline

%24.08.2010 & Umarbeiten des Isabelle-Plugins f\"{u}r ISAC & 6 \\ \hline 

%26.08.2010 & Problem mit Isabelle-Umgebungsvariable: Suche nach L\"{o}sungen & 3 \\ \hline

%28.08.2010 & Recherchen zum Umgebungsvariable-Problem, Arbeiten mit den Isabelle-Shell-Skripts & 2 \\ \hline

%29.08.2010 & Experimente mit den Path-Varialbe der jvm & 3 \\ \hline

%30.08.2010 & Isabelle-jEdit-Plugin endlich vollst\"{a}ndig lauff\"{a}hig gebracht & 4 \\ \hline

%01.09.2010 & Arbeiten an der jEdit-ISAC-Projektstruktur & 3 \\ \hline

%04.09.2010 & Umarbeiten des Isabelle-Plugins f\"{u}r ISAC & 5 \\ \hline 

%20.09.2010 & Einrichten des Laptops f\"{u}r Isabelle-Isac & 4 \\ \hline 

%22.09.2010 & Meeting: Fortschrittsbericht, kurze Einf\"{u}hrung f\"{u}r Mitstreiter & 3 \\ \hline

%

%29.09.2010 & Neue Vorgehensweise: QuickNotepad-Plugin(QN) wird in Scala \"{u}bersetzt und f\"{u}r ISAC entsprechend angepasst: Arbeit an den XML-Files & 4 \\ \hline 

%30.09.2010 & QN: Start mit \"{u}bersetzten der Sourcefiles & 5 \\ \hline

%02.10.2010 & QN: \"{U}bersetzten der Sourcefiles & 6 \\ \hline

%04.10.2010 & QN: \"{U}bersetzten der Sourcefiles: Problem bei Interface & 3 \\ \hline

%05.10.2010 & QN: QN vollst\"andig in Scala \"{u}bersetzt, testen & 2 \\ \hline \hline

% & Anzahl der Einheiten & 71 \\

%\hline

%\end{tabular}

%

%\section{Experimentelle Parser implementiert: beendet am 04.03.2011} 

%\begin{itemize}

%\item Experimente mit dem SideKick-Parser abgeschlossen: beendet am 03.02.2011

%\item Verbindung zu Isabelle-Pure hergestellt: beendet am 04.03.2011

%\item Implementierung des Scala-Parsers: aufgeschoben

%\end{itemize}

%\begin{tabular}{|p{2cm}|p{8cm}|p{2cm}|}

%\hline

%Datum & T\"atigkeit & Einheiten \\ \hline

%28.01.2011 & Testen des SideKick-Parsers im Isabelle-Plugin & 2 \\ \hline

%29.01.2011 & Leichte Modifikationen des SideKick-Parsers im Isabelle-Plugin & 1 \\ \hline

%08.02.2011 & Besprechung zum Abschluss der praktischen Arbeiten & 1 \\ \hline

%16.02.2011 & Erstellen des Isabelle-Pur jar-Files & 1 \\ \hline

%19.02.2011 & Behebung des Problems mit den Umgebungsvariablen & 1 \\ \hline

%03.03.2011 & Erzeugung des Pure.jar Package m\"{o}glich & 2 \\ \hline

%04.04.2011 & Verbindung zwischen Plugin und Isabelle-Pure hergestellt und getestet  & 3 \\ \hline

%08.04.2011 & Besprechung: Implementierung des experimentellen Parsers wird nicht mehr durchgef\"{u}hrt & 1 \\ \hline \hline

% & Anzahl der Einheiten & 12 \\

%\hline

%\end{tabular}

%

%\section{Verfassen der Dokumentation und abschliesende Arbeiten: beendet am TO.DO.2011}

%\begin{itemize}

%\item Bacc.-Protokoll fertiggestellt: beendet am 01.03.2011

%\item Dokumentation: erste Version fertiggestellt: beendet am 28.04.2011

%\item Dokumentation abgeschlossen: beendet am TO.DO.2011 

%\end{itemize}

%\begin{tabular}{|p{2cm}|p{8cm}|p{2cm}|}

%\hline

%Datum & T\"atigkeit & Einheiten \\ \hline

%01.03.2011 & Besprechung zum Ablauf der Dokumentationsarbeiten: Protokoll und Dokumentation & 1 \\ \hline

%01.03.2011 & Erstellen des Protokolls & 2 \\ \hline

%08.03.2011 & Besprechung zur Doku und zur Schnittstelle zu Isabelle-Pure & 1 \\ \hline

%17.03.2011 & Dokumentation schreiben & 2 \\ \hline

%19.03.2011 & Dokumentation schreiben & 3 \\ \hline

%24.04.2011 & Dokumentation schreiben & 2 \\ \hline

%25.04.2011 & Dokumentation schreiben & 4 \\ \hline

%27.04.2011 & Dokumentation schreiben & 2 \\ \hline

%28.04.2011 & Dokumentation: Fertigstellen der ersten Version & 3 \\ \hline \hline

% & Anzahl der Einheiten & 20 \\

%\hline

%\end{tabular}

%

%\section{Pr\"asentation der Arbeit im IST-Seminar }% am ..(*)...}