Visualisierungsmuster für den Software-Architekturentwurf

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1 Visualisierugsmuster für de Software-Architekturetwurf Markus Kauß Istitut für Softwaretechologie, Abteilug Software Egieerig Uiversität Stuttgart

2 Ihalt Motivatio Software-Architekturetwurf Visualisierugsmuster Zusammefassug ud Ausblick 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 2 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

3 Architektur eier GUI Eie graphische Beutzugsschittstelle ist gemäß dem Model-View- Cotroller-Muster (MVC) strukturiert. Ei Broker verbidet die Viewmit de Cotroller-Kompoete. Die View-Kompoete ud das Model sid mit eiem Observer-Muster gekoppelt. Visualisiere Sie die Architektur der GUI, so dass Sie die Architektur ihrem Nachbar/ihrer Nachbari erkläre köe. Nutze Sie für die Visualisierug Papier ud Stift. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 3 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

4 Nutze der Visualisierug Kommuikatio der Architektur Diskussio über die Architektur Etwurf der Architektur Prüfug der Architektur Die Visualisierug uterstützt die Kommuikatio, die Diskussio, de Etwurf ud die Prüfug der asoste usichtbare Softwarearchitektur. Visualisierug: Date bzw. Iformatio sichtbar mache [Diehl, 2003] 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 4 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

5 Stad der Techik Existierede graphische Notatioe, zum Beispiel die UML, defiiere lediglich die Grudelemete für die Visualisierug eier Softwarearchitektur. Sie gebe icht a, wie eie spezielle Architektur, zum Beispiel ei MVC-Muster, visualisiert wird. Software-Architekturvisualisieruge zeige die Architektur eier existierede Software. Bei der Visualisierug der Architektur währed des Etwurfs sid sie aber icht hilfreich. Etwurfsmethode, zum Beispiel RUP, Catalysis oder UML Compoets, leite de Etwurf eier Architektur, helfe aber icht bei der Visualisierug der Architektur. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 5 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

6 Stad der Praxis Währed des Etwurfs eier Softwarearchitektur werde üblicherweise Ad-hoc-Visualisieruge (Architekturskizze) am Whiteboard geutzt. Diese gehe aber oft verlore ud sie biete keie Uterstützug für die Implemetierug. Machmal werde diese Skizze i formale Architekturdiagramme übertrage; üblicherweise da, we eie Architekturdokumetatio für die achfolgede Projektphase erstellt wird. Das Erstelle dieser Diagramm ist aufwädig, häufig werde sie icht gepflegt. Es ist keie Visualisierug verfügbar, die sowohl währed des Etwurfs als auch i de achfolgede Projektphase ützlich ist. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 6 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

7 Visualisierugsmuster 1 Layers kombiiert mit Model-View-Cotroller... 2 Visualisierug Evt. UI Layer Applicatio Layer Data Layer UI Mod. Visualisierugs- Muster- Katalog Hypothese: Ei Architekt dekt ud etwirft i Muster Visualisierugsmuster zeige, wie die Elemete eier Softwarearchitektur visualisiert werde. Hierzu gehöre icht ur Kompoete, soder auch Kozepte, wie zum Beispiel Muster. Visualisierugsmuster helfe bei der Visualisierug eier Softwarearchitektur währed ihres Etwurfs. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 7 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

8 Ihalt Motivatio Software-Architekturetwurf Softwarearchitektur et al. Modell des Architekturetwurfs Etwurfsebee ud -Tätigkeite Nutzugsbeziehuge Visualisierugsmuster Zusammefassug ud Ausblick 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 8 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

9 Softwarearchitektur et al. Die Architektur eier Software wird gebildet vo ihre Kompoete, dere gegeseitige Nutzugsbeziehuge ud de techische ud kozeptuelle Strukture, i dee die Kompoete eigebettet sid. Eie Kompoete realisiert eie (Teil-)Fuktio eier Software, die über eie Schittstelle geutzt werde ka. Eie Nutzugsbeziehug zwische zwei Kompoete begit i der utzede Kompoete ud edet a der Schittstelle der geutzte Kompoete. Die Nutzugsbeziehug ka direkt oder idirekt sei. Betriebsplattforme, Kompoete ud Nutzugsbeziehuge bilde techische Strukture, Kompoete köe Teil kozeptueller Strukture sei. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 9 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

10 Etwurfsprozess Metales Modell im Kopf des Architekte Visualisierug des metale Modells; Ziel: Etwicklug, Prüfug, Kommuikatio Etwurfsproblem Etwurfslösug (Teil-)Architektur Architektur- Visualisierug [Alle Etwurfsprobleme zufriedestelled gelöst] - Ituitio - Methode - Erfahrug Referezarchitekture, Architekturstile, Etwurfsmuster werde auf Visualisierugsmuster abgebildet - Visualisierugsmuster - Bestehede Visualisierug - Visualisierugsregel - Visualisierugsmethode Der Etwurf ist iterativ. Währed des Etwurfs löst der Architekt Etwurfsprobleme. Etwurfslösuge basiere auf seier Ituitio, ihm bekate Methode ud seier Erfahrug. Im Kopf des Architekte etsteht ei metales Modell der Architektur. Für de weitere Etwurf visualisiert der Architekt sei metales Modell. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 10 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

11 Etwurfsebee Systemebee Awedugsebee Programmebee Eie Architektur wird auf drei Ebee etworfe: Systemebee: Iteraktio zwische Aweduge Awedugsebee: Fuktio ud Iteraktio der Kompoete eier Awedug Programmebee: Implemetierug der Kompoete eier Awedug Währed des Etwurfs sid die Ebee icht strikt voeiader getret. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 11 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

12 Etwurfsaktivitäte Struktur schaffe Kompoete verfeier Nutzugsbeziehuge verfeier Währed des Etwurfs köe drei Aktivitäte uterschiede werde: Struktur schaffe: Kompoete i Strukture orgaisiere Kompoete verfeier: Bestehede Kompoete verfeier/zusammefasse Beziehuge verfeier: Beziehuge zwische Kompoete verfeier Währed des Etwurfs sid die Tätigkeite icht strikt voeiader getret. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 12 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

13 Etwurfsfreiräume Da Software immateriell ist, muss der Architekt beim Etwurf ur weige Eischräkuge Aforderuge beachte, er ka ud muss eie Vielzahl vo Freiräume gestalte: Gliederug: Das System, die Awedug, das Programm ka beliebig gegliedert werde. Nutzug: Nutzugsbeziehuge zwische Kompoete köe frei gestaltet werde. Verwaltug: Die Verwaltug vo Kompoete ud Date ka beliebig gestaltet werde. Erzeugug: Die Art der Dateerzeugug ka der Architekt frei wähle. Steuerug: Die Steuerug des Kotrollflusses ist beliebig realisierbar Variatio: Die Fuktio des Systems, der Awedug, des Programms ka frei variiert werde. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 13 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

14 Nutzugsbeziehuge Nutzugsbeziehuge zwische Kompoete köe verschiedee Type habe: Fuktiosaufruf Dateutzug Ereigis-Weiterleitug bei eitrete eies Ereigisses Verbidug vo Kompoete Streamig vo Date Vermittlug eies Fuktiosaufrufs Apassug eier Schittstelle Verteilug vo Date ud Fuktiosaufrufe 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 14 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

15 Ihalt Motivatio Software-Architekturetwurf Visualisierugsmuster Aufbau Katalogisierug Nutzug Zusammefassug ud Ausblick 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 15 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

16 Muster et al. Muster: Referezarchitekture, Architektur-Stile ud -Muster sowie Etwurfsmuster beschreibe bewährte Lösuge für wiederkehrede Etwurfsprobleme. Visualisierugsmuster defiiere Visualisieruge für wiederkehrede Etwurfslösuge. Der Architekt ka sich auf de Etwurf kozetriere, er muss sich keie Gedake darüber mache, wie er eie getroffe Etwurfsetscheidug Etwurfslösug visualisiert. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 16 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

17 Visualisierugsmuster Klassifikatio: Visualisierug: Elemete: - Aktivität: strukturiere - Ebee: Awedug - Freiraum: Gliederug, Nutzug Cotroller Model-View-Cotroller View Model - View-Kompoete realisiert die Schittstelle zum Beutzer, das ist typisch eie graphisch Beutzugsschittstelle. - Cotroller-Kompoete immt Evets etgege, verarbeitet sie ud weist da die View-Kompoete a, das Ergebis azuzeige. - Model-Kompoete verwaltet die Date, die vo der View-Kompoete agezeigt ud vo der Cotroller Kompoete geutzt werde. Model-View-Cotroller 3 Kollaboratio: Verfeierug ud Variatio: Ergäzede Sichte: View-Kompoete zeigt dem Beutzer die Date aus dem Model a. Dieser ka die Date ud dere Darstellug äder, wodurch Evets ausgelöst werde. Die Evets werde vo der Cotroller- Kompoete verarbeitet, die Eigabedate vo der View-Kompoete überimmt, prüft ud da i der Model-Kompoete aktualisiert. Abschließed weist die Cotroller-Kompoete die View- Kompoete a, die aktualisierte Date azuzeige. 1: Nutzug Cotroller: Broker 2: Nutzug View: View-Hadler 3: Kopplug View-Model: Observer 4: Nutzug Model: Facade - Cotroller ka multipel sei - View ka multipel sei - Dokumetatio der Schittstelle mit Kompoete- ud Klassediagramm - Beschreibug der Kollaboratio i eiem Sequezdiagramm Literatur: - Buschma et al. (2000) Model-View-Cotroller Strukturiere, Awedug, Gliederug, Nutzug 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 17 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

18 Visualisierugsmuster-Katalog 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 18 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

19 Nutzug Eie graphische Beutzugsschittstelle ist gemäß dem Model-View- Cotroller-Muster (MVC) strukturiert. Ei Broker verbidet die Viewmit de Cotroller-Kompoete. Die View-Kompoete ud das Model sid mit eiem Observer-Muster gekoppelt. Beötigte Visualisierugsmuster: Model-View-Cotroller Broker Observer 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 19 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

20 Model-View-Cotroller Cotroller View Model-View-Cotroller Model 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 20 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

21 MVC + Broker Cotroller Broker Broker View Model-View-Cotroller Model 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 21 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

22 MVC + Broker + Observer Cotroller Broker Broker View Observer Observer Observer Model-View-Cotroller Observable Model 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 22 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

23 Architektur etworfe ud da... Cotroller Broker Model-View-Cotroller Broker View Observer Observer Observable Model Observer Alle Nutzugsbeziehuge müsse mit passede UML- Diagramme verfeiert ud spezifiziert werde, zum Beispiel die Schittstelle ud die Protokolle. Erstelle der Dokumetatio mit der Visualisierug als Übersicht ud de Verfeieruge als Sichte auf die Architektur. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 23 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

24 Nutze ud Greze Visualisierugsmuster helfe bei der schelle Visualisierug vo Softwarearchitekture, die auf Muster basiere, währed des Etwurfs. Visualisierugsmuster gebe Hiweise auf Verfeierugs- ud Variatiosmöglichkeite eies Etwurfs ud uterstütze de Architekt somit beim fide vo Etwurfslösuge. Visualisierugsmuster leite de Architekte a, welche Teile der Architekturdokumetatio erstellt werde müsse, um eie Etwurfslösug zu dokumetiere. Visualisierugsmuster sid vor allem für de Etwurf auf Systemud Awedugsebee geeiget. Die Visualisierug vo Muster auf Programmebee ist meist trivial. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 24 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

26 Zusammefassug Metales Modell im Kopf des Architekte Visualisierug des metale Modells; Ziel: Etwicklug, Prüfug, Kommuikatio Etwurfsproblem Etwurfslösug (Teil-)Architektur Architektur- Visualisierug [Alle Etwurfsprobleme zufriedestelled gelöst] - Ituitio - Methode - Erfahrug Referezarchitekture, Architekturstile, Etwurfsmuster werde auf Visualisierugsmuster abgebildet - Visualisierugsmuster - Bestehede Visualisierug - Visualisierugsregel - Visualisierugsmethode Der Softwarearchitektur- Etwurf ist iterativ ud erfolgt auf uterschiedliche Ebee. Etwurfslösuge basiere auf Ituitio, Methode ud Erfahrug Muster. Visualisierugsmuster defiiere Visualisieruge für wiederkehrede Etwurfslösuge. Der Architekt ka sich auf de Etwurf kozetriere, die Visualisierug erfolgt e passat. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 26 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

27 Zusammefassug 1 Cotroller View Model Model-View-Cotroller Über die Visualisierug hiaus biete Visualisierugsmuster dem Architekte eie Hilfe bei Etwurf ud Dokumetatio eier Architektur. Visualisierugsmuster sid am beste geeiget für Etwürfe auf System- ud Awedugsebee. Biete eie Visualisierug, die sowohl währed des Etwurfs ud i de achfolgede Projektphase ützlich ist. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 27 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

28 Ausblick Visualisierugsmuster sid ei Teil des otavis-visualisierugskozepts Visualisierugs- Methode otavis Kozept Graphische Notatio Visualisierugs- Werkzeug Graphische Notatio Visualisierugs-Methode Visualisierugs-Werkzeug Aktuell: Evaluatio der Visualisierugsmuster i eier Feldstudie. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 28 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

30 Ahag 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 30 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

31 Modell eier Nutzugsbeziehug Nutzer (Kompoete) Legede: Schittstelle Nutzugsbeziehug Verbidug Nutzugsbeziehug Architekturelemet direkt idirekt Aufruf Rückruf sychro asychro Abieter (Kompoete) Kommuikatio etkoppelt Eie Kompoete ka die Dieste eier adere Kompoete über eie Nutzugsbeziehug utze. Eie Nutzugsbeziehug etsprigt i der utzede Kompoete ud edet a der Schittstelle der geutzte Kompoete. Eie Nutzugsbeziehug ka direkt oder idirekt sei. 29. November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 31 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

32 Literatur Etwurfsmethode [Cheesma ud Daiels, 2000] J. Cheesma, J. Daiels: UML Compoets A Simple Process for Specifyig Compoet-based Software. Addiso-Wesley, [D'Souza ud Wills, 1999] D. F. D'Souza, A. C. Wills: Objects, Compoets, ad Frameworks with UML The Catalysis Approach. Addiso-Wesley, [Jacobso et al., 1999] I. Jacobso, G. Booch, J. Rumbaugh: The Uified Software Developmet Process. Addiso-Wesley, November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 32 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

33 Literatur Etwurf ud Etwurfsprozess [Adelso ud Soloway, 1985] B. Adelso, E. Soloway: The Role of Domai Experiece i Software Desig. IEEE Trasactios o Software Egieerig, SE-11(11), 1985, S [Budge, 1994] D. Budge: Software Desig. Addiso-Wesley, [Curtis et al., 1988] B. Curtis, H. Kraser, N. Iscoe: A Field Study of the Software Desig Process of Large Systems. Commuicatios of the ACM, 31(11), 1988, S [Curtis et al., 1987] B. Curties, H. Kraser, V. She, N. Iscoe: O Buildig Process Models Uder the Lamppost. I Proceedigs of the ICSE, 1987, S [Guido, 1990a] R. Guido: Desigig the desig process Exploitig Opportuistic Thoughts. Huma-Computer Iteractio, 5, 1990, S [Guido, 1990b] R. Guido: Kowledge Exploited by Experts Durig Software System Desig. Iteratioal Joural of Ma-Machie Studies, 33, 1990, S November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 33 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

34 Literatur Etwurf ud Etwurfsprozess [Hofmeister et al., 2007] C. Hofmeister, P. Kruchte, R. Nord, H. Obbik, A. Ra, P. America: A Geeral Model of Software Architecture Desig Derived from Five Idustrial Approaches. Joural of Systems ad Software, 80(1), 2007, S [Jeffries et al., 1981] R. Jeffries, A. A. Turer, P. G. Polso, M. E. Atwood: The Process Ivolved i Desigig Software. Kap. 8, Lawrece Erlbaum, 1981, S [Smith ud Brow, 1993] G. F. Smith, G. J. Brow: Coceptual Foudatios of Desig Problem Solvig. IEEE Trasactios o Systems, Ma, ad Cyberetics, 23(5), 1993, S November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 34 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

35 Literatur Stad der Techik [Cherubii et al., 2007] M. Cherubii, G. Veolia, R. DeLie, A. J. Ko: Let's Go to the Whiteboard How ad Why Software Developers use Drawigs. I Proceedigs of the CHI, 2007, S [Kauß, 2009] M. Kauß: Nutzug vo Software-Architekturvisualisieruge i der Praxis. Softwaretechik-Treds, 29(3), 2009, S November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 35 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010

36 Literatur Softwarevisualisierug [Diehl, 2002] S. Diehl (Hrsg.): Software Visualizatio. Iteratioal Semiar Dagstuhl Castle, Germay, Revised Papers, LNCS 2269, Spriger-Verlag, [Diehl, 2003] S. Diehl: Softwarevisualisierug. Iformatik Spektrum, 26(4), 2003, S [Stasko et al., 1998] J. T. Stasko, J. Domigue, M. H. Browe, B. A. Price: Software Visualizatio Programmig as a Multimedia Experiece. The MIT Press, otavis-kozept [Kauß, 2010] M. Kauß: Architectural Desig with Visualizatio Patters. I Proceedigs of the 15 th WCOP, 2010, S November 2010 Visualisierugsmuster für de Architekturetwurf 36 / 29 Markus Kauß, FHKL 2010