Qualität von Software und Softwaremodellen Seminar der AG Softwaretechnik im Sommer-Semester 2013
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- Irma Mareke Beyer
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1 Qualität von Software Seminar der AG Softwaretechnik im Sommer-Semester 2013 Gabriele Taentzer, Thorsten Arendt Marburg, 16. April 2013
2 ORGANISATION (TEIL 1) 2 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
3 Organisation des Seminars Umfang: 2 SWS, 3 ECTS Punkte auch als Proseminar möglich (zusätzliche Leistungen) Hauptstudium, ab 5. Semester Veranstalter: Gabriele Taentzer, Thorsten Arendt Kontakt: taentzer@mathematik.uni-marburg.de, Raum 05D13, Tel: arendt@mathematik.uni-marburg.de, Raum 05D03, Tel: Termin: als Block Mitte / Ende Juni Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
4 Organisation des Seminars (Forts.) Voraussetzung: Grundvorlesungen in Praktischer Informatik Einführung in Softwaretechnik, SW-Praktikum Ideal als Begleitseminar zum Modul "Softwarequalität" geeignet Scheinkriterien: Vortrag zum Thema der Seminararbeit Schriftliche Ausarbeitung der Seminararbeit Aktive Teilnahme an der Diskussion der Vorträge Homepage des Seminars: Vortragsfolien, Literaturhinweise und Ausarbeitungen 4 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
5 EINFÜHRUNG IN DAS THEMA 5 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
6 Berühmte Software-Fehler Airbus-Absturz Toulouse, 1994: Software-Fehlverhalten ist mitverantwortlich für den Absturz eines A340 bei Toulouse, 7 Tote Pentium-Bug, Intel, 1994: spezielle Division verursachen Fehler und Kosten von knapp 500 Mio. Dollar seitdem: Einsatz von formaler Verifikation bei Intel Deutsche Telekom, 1996: durch Spezifikations- und Softwarefehler werden in 550 Vermittlungsstellen falsche Gebühren berechnet. Dadurch Kosten von ca. 70 Mio. DM (geschätzt). 6 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
7 Qualitätsmerkmale für Software Funktionalität: Korrektheit, Angemessenheit, Interoperabilität, Ordnungsmäßigkeit, Sicherheit Zuverlässigkeit: Reife, Fehlertoleranz, Wiederherstellbarkeit Benutzbarkeit: Verständlichkeit, Bedienbarkeit, Erlernbarkeit, Robustheit Effizienz: Wirtschaftlichkeit, Zeitverhalten, Verbrauchsverhalten Wartungsfreundlichkeit: Analysierbarkeit, Änderbarkeit, Stabilität, Testbarkeit Übertragbarkeit: Anpassbarkeit, Installierbarkeit, Konformität, Austauschbarkeit 7 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
8 Qualitätsmanagement produktorientiert: Softwareprodukte und Zwischenergebnisse werden auf vorher festgelegte Qualitätsmerkmale überprüft. prozessorientiert: Methoden, Werkzeuge, Richtlinien und Standards für den Erstellungsprozess der Software 8 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
9 Qualitätssicherungsmaßnahmen Konstruktive Maßnahmen: Methoden, Sprachen, Werkzeuge, Richtlinien, Standards und Checklisten, die eine bestimmte Produkt- oder Prozessqualität garantieren Beispiele: Gliederungsschema für das Pflichtenheft (exakte Beschreibung der funktionalen Anforderungen) Verwendung einer typisierten Programmiersprache Importierte Daten werden auf Richtigkeit überprüft. OO-Softwareentwicklung unterstützt die Wiederverwendbarkeit von Software. Programmierkonventionen (Einhaltung eines guten Programmierstils) und Entwicklungsrichtlinien 9 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
10 Qualitätssicherungsmaßnahmen (Forts.) Analytische Maßnahmen: Das existierende Qualitätsniveau wird gemessen. Ausmaß und Ort des Defekts können identifiziert werden. Verfahren: Analysierend: Informationen ohne Ausführung der Software mit konkreten Eingaben sammeln. Testend: Die Software mit konkreten Eingaben ausführen. Beispiele: Erstellung von anforderungs-gerechten Testfällen Softwaremetriken und Überprüfung von Bad Smells Eine vorausschauende, konstruktive Qualitätslenkung erspart viele analytische Maßnahmen. 10 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
11 Was sind Bad (Code) Smells? verdächtige Stellen im Code / im Modell Hier lohnt es sich, genauer hinzuschauen. Sollten eventuell verbessert werden. Kondensierung von Erfahrungswissen syntaktische Prüfung von Programmcode / des Modells hinsichtlich bestimmter Muster oder bestimmter Metrikenwerte Beispiele für Bad Code Smells: doppelter Code lange Methoden große Klassen 11 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
12 Was ist Refactoring? eine Technik im Rahmen der iterativen Softwareentwicklung Restrukturierung der Software nach jedem Iterationsschritt Refactoring ist der Prozess, ein Softwaresystem so zu verändern, dass das externe Verhalten unverändert bleibt, der Code aber eine bessere Struktur erhält. (Martin Fowler) Adaption von Refactoring ebenso auf Modellebene 12 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
13 SEMINARTHEMEN 13 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
14 Thematische Gliederung Qualität, Qualitätskriterien und Qualitätssicherung Metriken, Smells und Refactorings Klone in Software und Modellen Testen 14 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
15 Qualität, Qualitätskriterien und Qualitätssicherung Thema 1 Problemlösungen bei der Wartbarkeit von Softwaresystemen Problem: Fehler im Software-Design beeinflussen die Wartbarkeit bzw. Änderbarkeit eines Softwaresystems Das Auffinden dieser Fehler und deren Korrektur ist teilweise schwierig, zeitaufwändig und erfolgt manuell Ansatz: Automatisierte Generierung von Regeln zum Auffinden dieser Fehler und Korrektur mit minimalem Aufwand Benutzung von Genetischen Algorithmen 15 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
16 Qualität, Qualitätskriterien und Qualitätssicherung Thema 2 Einfluss von Entwurfsmustern auf die Qualität von Software Problem: Entwurfsmuster sind anerkannte Lösungen für wiederkehrende, allgemeine Probleme im Software-Design Der Einfluss des Einsatzes von Entwurfsmustern auf die Qualität der Software wird jedoch kontrovers diskutiert Ansatz: Theoretische und analytische Methode zum Vergleichen von Entwurfsmustern und alternativen Designs 16 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
17 Qualität, Qualitätskriterien und Qualitätssicherung Thema 3 Prozessqualität in der modellgetriebenen Entwicklung von Webanwendungen Problem: Es existieren viele Prozesse für die modellgetriebene Entwicklung von Webanwendungen, jedoch keine standardisierte Methode für die Bewertung ihrer Qualität Welcher Entwicklungsprozess ist warum besser als andere? Ansatz: Entwicklung einer Menge von Qualitätskriterien für diese Entwicklungsprozesse auf Basis offizieller Qualitätsstandards 17 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
18 Qualität, Qualitätskriterien und Qualitätssicherung Thema 4 Modellieren von ansprechenden UML-Klassendiagrammen Problem: Die Einhaltung von Formatierungsrichtlinien macht Code lesbarer und somit verständlicher Softwaremodelle (z.b. UML-Klassendiagramme) sollten selbstverständlich auch gut lesbar und verständlich sein Ansatz: Entwicklung einer umfassenden Taxonomie visueller Richtlinien hinsichtlich der ästhetischen Qualität von UML- Klassenmodellen 18 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
19 Qualität, Qualitätskriterien und Qualitätssicherung Thema 5 Qualitätssicherung von Modellen des Eclipse Modeling Framework (EMF) Problem: Die Qualität(ssicherung) von Software lässt sich oft auf die Qualität(ssicherung) der involvierten Modelle zurückführen Wie kann die Qualität von Softwaremodellen (z.b. von UMLoder domänenspezifischen Modellen) gesichert werden? Ansatz: Definition eines Qualitätssicherungsprozesses für Softwaremodelle Umfassende Werkzeugunterstützung in EMF 19 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
20 Metriken, Smells und Refactorings Thema 6 Verbesserung der Qualität von UML-Anwendungsfallmodellen Problem: Anforderungen an Softwaresysteme werden häufig mit UML- Anwendungsfallmodellen modelliert Die vermeintliche Einfachheit dieser Modellierungssprache führt jedoch oft zu inkonsistenten oder inkorrekten Modellen Ansatz: Auffinden und Korrektur von Qualitätsproblemen in UML- Anwendungsfallmodellen mit Hilfe von Anti-Patterns 20 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
21 Metriken, Smells und Refactorings Thema 7 Refactoring von Prozessmodellen Problem: In der Industrie existieren sehr große Repositories mit Modellen für Geschäftsprozesse Diese Repositories enthalten viele redundante Informationen sowie Modelle mit hoher Komplexität Ansatz: Katalog bestehend aus Smells und Refactorings für Prozessmodelle und Repositories mit diesen Modellen 21 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
22 Metriken, Smells und Refactorings Thema 8 Verschiedene Möglichkeiten der Anwendung von Generalisierung Problem: Generalisierung ist ein adäquates Mittel für die Verbesserung der Qualität von Softwarecode In nicht-trivialen Softwaresystemen ist das Auffinden von Stellen für die Anwendung von Generalisierung anspruchsvoll und zeitaufwändig Ansatz: Entwicklung eines Werkzeuges speziell für das Auffinden von Stellen für die Anwendung von Generalisierung 22 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
23 Klone in Software und Modellen Thema 9 Softwareklone aufspüren und eliminieren Problem: Redundanter Code kann zu Problemen bei der Wartung von Softwaresystemen führen Was sind Softwareklone, woher kommen sie, wie kann man sie auffinden und wie eliminieren? Ansatz: Überblick über die einschlägige Forschungsliteratur Speziell: Benutzung von Suffix Trees in ASTs 23 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
24 Klone in Software und Modellen Thema 10 Aufspüren von Klonen in UML-Klassenmodellen Problem: Klone kommen auch in Softwaremodellen vor Techniken und Algorithmen für das Auffinden von Klonen in Softwarecode können nicht direkt für Modelle übernommen werden Ansatz: Entwicklung einer formalen Definition von Modellklonen Entwicklung eines Algorithmus zum Auffinden von Modellklonen in UML-Klassendiagrammen inklusive prototypischer Implementierung 24 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
25 Testen Thema 11 Erstellen von Testszenarien mit Hilfe von Aktivitätendiagrammen Problem: Aktivitätendiagramme werden oft für die Beschreibung aller möglichen Szenarien eines Anwendungsfalls benutzt Die Identifikation aller möglichen Pfade (z.b. für die Erstellung von Tests) kann jedoch sehr anspruchsvoll sein Ansatz: Klassifizierung von Kontrollstrukturen und Transformation in ein dediziertes Modell (DSL), aus dem anschließend die Testszenarien generiert werden 25 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
26 Testen Thema 12 Testen von Modelltransformationen Problem: Modelltransformationen sind wesentliche Artefakte in der modellgetriebenen Softwareentwicklung z.b. von Plattform-unabhängigen zu -abhängigen Modellen Selbstverständlich müssen diese auch getestet werden Ansätze: Orakel-Funktion für die Validierung der transformierten Testmodelle (Basis: Bekannte, gute Beispiel-Transformationen) Definition einer Menge von Regeln für die Bewertung der Qualität von Testmodellen ( repräsentative Testfälle ) 26 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
27 ORGANISATION (TEIL 2) 27 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
28 Zeitplan Themenvergabe heute Einarbeitung in das Thema im April + Mai 2013 Erster Vorbesprechungstermin bis Freitag, 24. Mai 2013 Bis dahin: Literatur gelesen, erster Plan für den Vortrag Ggf. weitere Termine Abgabe erste Version der Ausarbeitung und der Vortragsfolien bis Freitag, 07. Juni 2013 Endversion eine Woche vor Seminar Blockseminar Mitte / Ende Juni Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
29 Hinweise für Ausarbeitung und Vortrag Ausarbeitung Ziel: Verständnis und Aufbereitung von neueren Fachpublikationen Nach Möglichkeit mit eigenen Beispielen Mit LaTex geschrieben LNCS ( Seiten Proseminar: Seiten + Zusatzaufgabe Vortrag 30 Minuten (Vortrag + Diskussion) Proseminar: 40 Minuten 29 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
30 THEMENVERGABE UND TERMINIERUNG 30 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
31 Themenvergabe 31 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
32 Terminierung 32 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software
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