Heutige Software, einschließlich vieler alltäglicher Dienste wie Online-Streaming, Suchmaschinen und soziale Netzwerke, wird auf einem Netzwerk miteinander verbundener Computer verteilt ausgeführt. Solche verteilten Anwendungen werden traditionell mit separaten Modulen für jede Komponente im verteilten System entwickelt. Module reagieren auf Ereignisse wie Benutzereingaben oder Netzwerknachrichten und produzieren wiederum neue Ereignisse für die anderen Module. Die Trennung in verschiedene Module ist problematisch, weil das Kombinieren von Modulen notorisch schwierig ist und umfangreiche und zeitraubende Integration erfordert und die manuelle Implementierung der Kommunikation die Programmierer dazu zwingt, komplexe ereignisbasierte Kommunikationsschemata zwischen Hostrechnern zu implementieren – was oft auf niedriger Abstraktionsebene stattfindet und fehleranfällig ist. Die Kombination von beidem führt zu unübersichtlichen verteilten Datenströmen, die über mehrere Module hinweg aufgesplittet sind und das Verständnis über das System als Ganzes erschweren. Aus diesen Gründen bleibt der Entwurf und die Entwicklung verteilter Systeme trotz der Tatsache, dass die meiste Software heutzutage verteilt ist, überraschend schwierig.

Diese Dissertation präsentiert die Programmiersprache ScalaLoci für die Entwicklung verteilter Anwendungen. Der vorgestellte Ansatz basiert auf spezialisierter Programmiersprachenunterstützung, um die Komplexität bei der Entwicklung verteilter Anwendungen zu bewältigen. ScalaLoci geht die oben genannten Probleme mit einem kohärenten Modell basierend auf Platzierungstypen an, das die Betrachtung verteilter Datenflüsse ermöglicht, die ansonsten über mehrere Module aufgesplittet sind. ScalaLoci unterstützt dabei mehrere Softwarearchitekturen durch dedizierte Sprachmerkmale und abstrahiert über Kommunikationsdetails und Datenkonvertierungen.

ScalaLoci zwingt Entwickler nicht dazu, Software entlang von Netzwerkgrenzen zu modularisieren, wie es traditionell bei der Entwicklung verteilter Systeme der Fall ist. Stattdessen stellt ScalaLoci ein Modulsystem bereit, das die Kapselung jeder (Host-übergreifenden) Funktionalität und deren Definition über abstrakte Peer-Typen unterstützt. Als Ergebnis werden Modularisierung- und Verteilungsbelange entflochten und die Definition eines verteilten Systems als eine Zusammensetzung von ScalaLoci-Modulen, die jeweils ein Subsystem repräsentieren, ermöglicht.

Fallstudien zu verteilten Algorithmen, verteilten Datenstrukturen sowie zu verteilten Streaming-Engines aus der Praxis zeigen, dass ScalaLoci die Entwicklung verteilter Systeme vereinfacht, fehleranfälligen Kommunikations-Code reduziert und das frühzeitige Erkennen von Fehlern unterstützt. Die Evaluation zeigt weiterhin, dass das ScalaLoci-Modulsystem die Definition wiederverwendbarer Interaktionsmuster in verteilter Software erlaubt und die Trennung von Modularisierung und Verteilung ermöglicht, indem Funktionalitäten in verteilten Systemen sauber voneinander getrennt werden.