Lieferung 3.2 Erfahrungsbericht Stand: M6

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1 Lieferung 3.2 Erfahrungsbericht Stand: M6 für das BMBF-Projekt Modellgetriebene agile Entwicklung für mobile Anwendungen (ModAgile Mobile) Arbeitspaket AP 3 Referenzarchitektur und Benutzungsfälle Arbeitspaketleitung arconsis IT-Solutions GmbH Förderkennzeichen 01IS11012A-C Projektleitung andrena objects AG Jochen Winzen Partner andrena objects ag arconsis IT-Solutions GmbH FZI Forschungszentrum Informatik Autoren Martin Küster, Johannes Tysiak, Jochen Winzen Lieferdatum M6 Letztes Änderungsdatum Version 1.0

2 Inhalt 1 Vision Erfahrungsbericht Projektleitung und Öffentlichkeitsarbeit Referenzarchitektur und Benutzungsfälle Agile Entwicklungsumgebung Begriffe und Werkzeuge des agilen MDD Ausblick... 7

3 1 Vision Anwendungen für mobile Endgeräte (Apps) stellen einen der größten Wachstumsbereiche in der Software-Branche dar. Prognosen gehen von einem weltweiten Marktvolumen von 25 Mrd. US Dollar für 2014 aus. Im Gegensatz zu klassischen Geschäftsanwendungen für den Desktopbereich ist die Entwicklung für mobile Geräte durch besonders kurze Produktlebenszyklen, eine kurze Time-to- Market und den Zwang zur Unterstützung mehrerer unterschiedlicher Zielplattformen (z.b. iphone, Android, BlackBerry) gekennzeichnet. Insbesondere liegt die Schwierigkeit darin, die unterschiedlichen Hardware-Ausstattungen der Geräte (Kamera, Lagesensoren, GPS, Touchscreen,...) auszunutzen, ohne die Anwendung jeweils komplett neu implementieren zu müssen. Das Verbundprojekt Modagile Mobile hat zum Ziel, diese Herausforderungen anzugehen. Die Softwareentwicklung wird über modellgetriebene Techniken unterstützt. Gerätespezifische Anteile der Applikationen müssen damit nur einmal pro Gerät umgesetzt werden, wodurch der Entwicklungsaufwand für die Unterstützung mehrerer Plattformen signifikant reduziert wird. Eine integrierte Qualitätssicherung über alle Phasen der modellgetriebenen Entwicklung steigert die Software-Qualität. Darüber hinaus beschleunigt die Nutzung eines agilen Entwicklungsprozesses die Produktentwicklungszyklen. Modagile Mobile erlaubt es, schnell und flexibel auf veränderte Marktanforderungen zu reagieren. Gleichzeitig ist der Aufwand für die Anpassung an verschiedene Endgeräte gering und ermöglicht somit eine effiziente Multi-Plattform-Entwicklung. Die Validierung des Projekts erfolgt über mehrere kleinere Fallstudien. 2 Erfahrungsbericht Das Forschungsvorhaben Modagile Mobile startete im Mai In den ersten Projektmonaten lag der Arbeitsfokus auf der Anforderungsanalyse, der Auswahl und Entwicklung von geeigneten Benutzungsfällen und der Definition einer Referenzarchitektur. Daneben konzentrierten sich die Aktivitäten des Konsortiums in dieser frühen Projektphase auf die Auswahl und erste Nutzung von Werkzeugen für die modellgetriebene Softwareentwicklung zur Erstellung einer agilen Entwicklungsumgebung für die modellgetriebene agile Anwendungsentwicklung.

4 Im Folgenden möchten wir, das Modagile Mobile Konsortium über unsere Erfahrungen aus den ersten Monaten des Forschungsvorhabens berichten. 2.1 Projektleitung und Öffentlichkeitsarbeit Die Gesamtprojektleitung für Modagile Mobile liegt bei der andrena objects ag. Wir sind ein starker Befürworter agiler Methoden (Scrum, XP, TDD). Unseren Auftrag im Projekt sehen wir auch darin, genau das Wissen und die Erfahrung beim Einsatz agiler Methoden mit einzubringen. Um das konsequent von Anfang an zu praktizieren, haben wir beim internen Kickoff vorgeschlagen, das Projekt mit der Methodik Scrum zu managen. Was heißt das konkret? Zunächst ist es die Bereitschaft aller Beteiligten, im Laufe des Projektes neue Erkenntnisse (basierend auf unseren Zwischenergebnissen/Lieferungen) mit einfließen zu lassen. Bezogen auf den Projektkontext bringt es eine Flexibilisierung bei der Abarbeitung unserer Arbeitspakete (AP 1 8 laut Projektantrag). So ist es zum Beispiel möglich (und z.t. bereits geschehen), dass sich die Reihenfolge bestimmter Arbeiten gegenüber dem Projektantrag verschiebt. Ein geplantes Arbeitspaket kann erst später angefangen werden (z.b. Integration der MDD-Toolchain), ein anderes wird hingegen schon Monate vor Plan fertig. Dies wird bei agilen Methoden als natürliche Entwicklung angesehen; auf der anderen Seite bringt dies auch Herausforderungen mit sich, wenn wir im regelmäßigen Turnus unsere Zwischenberichte und Lieferungen (gemäß der ursprünglichen Planung) abgeben. Bisher hat sich jedoch noch keine grundsätzliche Planänderung ergeben, so dass wir agil bei der Umsetzung voranschreiten und den bestehenden Gesamtplan dabei als Leitplanken für die weitere Planung verwenden. So stellen wir auch sicher, am Ende des Projektes die ursprüngliche Zielsetzung einzuhalten. Die Fortschritte der Partner werden in einem gemeinsamen Arbeitstreffen alle zwei Wochen präsentiert / diskutiert. In diesem Treffen erfolgt auch die weitere Planung unserer Sprints. Der Einfachheit halber haben wir uns für monatliche Iterationen entschieden, d.h. bei jedem Treffen betrachten wir die anstehenden Aufgaben im aktuellen Monat und dem Folgemonat. Die Aufgaben koordinieren wir mit dem Tool Jira ( welches von arconsis gleich zu Projektbeginn eingerichtet wurde. andrena hat dann die Planung aus dem Projektantrag in das System übertragen und im Zuge der Anforderungsanalyse weiter ausgearbeitet / detailliert. Ein direktes Ergebnis dieser Vorgehensweise war unter anderem, dass wir so die komplette Anforderungsspezifikation aus Jira exportieren konnten (siehe L2.1 Liste der Anforderungen). Das Tool Jira bringt beim Arbeiten in verteilten Teams noch viele weitere Vorteile mit sich, auf die hier nicht weiter eingegangen werden soll. Die Einführung des Tools war kein Problem, da alle Partner bereits aus anderen Projekten damit vertraut waren und so schnell ein gemeinsamer Konsens bestand. Während man am Anfang die Arbeiten gut auf die Projektpartner verteilen konnte (andrena = Anforderungen, arconsis = Referenzimplementierung, FZI = Modellierung), kommen wir aktuell (seit ca. M4) thematisch in eine Phase intensiver Zusammenarbeit. Dies bedingt immer wieder individuell geplante Veranstaltungen zwischen den Partnern. Die Zusammenarbeit ist sehr konstruktiv und bringt viele neue Ideen für die Umsetzung. Die Umsetzung wird momentan vorrangig von arconsis und dem FZI getragen. andrena konnte seine Ideen gerade in Bezug auf TDD (testgetriebene Entwicklung) gut vermitteln (siehe auch Abschnitt 2.4); unser Engagement (Personalkapazität) bei der Umsetzung muss hier ab 2012 besser werden. Das Thema Öffentlichkeitsarbeit hat noch keinen besonderen Fokus, weil es (bis jetzt) noch keine marktreifen Resultate gibt. Wir sind jedoch sehr zuversichtlich, Resultate zu erzielen, die sich in Form von Artikeln, Vorträgen und Open Source Werkzeugen veröffentlichen lassen. Die Projektpartner haben hierfür ein starkes Netzwerk in der Community (u.a. Artikel von arconsis in Mobile Technology, Android 360; Vorträge aller Partner bei der Mobile Tech Conference, Karlsruher Entwicklertag, XP Days, ). Hier werden wir regelmäßig über projektrelevante Aktivitäten berichten.

5 2.2 Referenzarchitektur und Benutzungsfälle In der Modellgetriebenen Softwareentwicklung erfolgt die Definition einer Referenzarchitektur in der Regel parallel zur Erstellung einer Referenzimplementierung. Die im Rahmen von Modagile Mobile zu entwickelnde Referenzimplementierung wird iterativ erstellt. In einer ersten Iteration entstand eine Referenzimplementierung auf Basis der Anwendung FleetJournal der arconsis. Diese Anwendung repräsentiert als Mobile Client-Server-Anwendung mit einem JEE-basierten Serveranteil und Kommunikation über REST/JSON einen typischen Benutzungsfall für die im Rahmen von Modagile Mobile zu entwickelnde Werkzeugkette. Leider erwies sich die Fachlichkeit der Anwendung jedoch als zu komplex, was eine Ableitung von Code-Templates für MDSD zu schwer gestaltete. In der zweiten Iteration wurde unter Einbeziehung dieser Erfahrungen eine zusätzliche Referenzimplementierung entwickelt. Dazu wurden zunächst typischen Architekturkonstrukte einer Mobile Client-Server Anwendung identifiziert. Anschließend entstand unter Berücksichtigung dieser Architekturkonstrukte die Beispielanwendung MAMEX01 (ModAgile Mobile), die sich durch ihre möglichst einfach gehaltene Fachlichkeit auszeichnet. Abbildung 1: Referenzarchitektur des Mobile Clients MAMEX01 besteht derzeit aus einem Android Client und einer Node.JS/CouchDB Kombination als Server. Das Beispiel deckt damit serverseitig eine von Java Enterprise abweichende Architekturalternative ab. Es wird im weiteren Projektverlauf verfeinert sowie durch eine ios-variante (iphone / ipad) ergänzt. Detailliertere Informationen über die Referenzarchitektur und das Minimalbeispiel MAMEX01 finden sich in Lieferung L3.1 Referenzarchitektur. 2.3 Agile Entwicklungsumgebung Die Agile Entwicklungsumgebung (IDE) wird ein wesentlicher Bestandteil des Projektes sein. Hier sind auch hohe integrative Aufwände für alle Partner zu erwarten, weil die Entwicklungsumgebung den kompletten Entwicklungsprozess für mobile Anwendungen abbilden soll. Die besonderen Herausforderungen hierbei (TDD vs. MDD) sind in Abschnitt 2.4 beschrieben.

6 Ein Anspruch der Partner an die Entwicklungsumgebung ist es (anhand der Referenzimplementierung) einen Benchmark zur herkömmlichen Anwendungsentwicklung fahren zu können. D.h. wir wollen durch empirische Vergleiche (z.b. Implementierung von Use Case XY für die App) Metriken erfassen und bewerten, wie Effizienz und Effektivität bei der Anwendungsentwicklung durch unsere IDE gesteigert werden. Die Erwartungen an die Vorteile durch MDD sind hoch (insbesondere beim Aspekt Multi-Plattform). Bisherige Erfahrungen mit MDD zeigen aber hohe Initialaufwände. Diese Aufwände wollen wir durch eine optimierte Werkzeugunterstützung minimieren, um überhaupt erst agile Entwicklung mit MDD zu ermöglichen. Auch wenn wir bei der Entwicklungsumgebung noch ganz am Anfang stehen, konnten wir uns im Konsortium schon auf eine Grundmenge an Systemen und Werkzeugen einigen, die wir einsetzen werden. Als Basis der Agilen Entwicklungsumgebung (IDE) verwenden wir Eclipse ( Die IDE Eclipse ist bei der (code-zentrischen) Entwicklung von Anwendungen ein Standardwerkzeug, das sich nach den Erfahrungen im Konsortium ideal für die agile Softwareentwicklung (TDD) einsetzen lässt. Die Herausforderung ist nun, diese IDE so zu erweitern, dass diese Aussage auch gleichermaßen für den Aspekt der modellgetriebenen Entwicklung (MDD) gilt. Für diesen Part haben wir uns auf die Werkzeuge Xtext 1 und GMF geeinigt. Diese kommen bereits bei unseren ersten Modellen (FZI) zum Einsatz. Ein weiterer wichtiger Punkt bei der agilen Entwicklung ist es, stets lauffähige Software liefern zu können. Hier sind die Themen Tests (UI Tests, Unit Tests) und Continuous Integration von Bedeutung. Um dies zu automatisieren haben wir bei andrena einen Buildserver für das Projekt aufgesetzt (siehe L4.1 Buildserver). Auf diesem wird momentan die Referenzimplementierung MAMEX01 für die Zielplatform Android gebaut. Im weiteren Verlauf kommen Builds für ios hinzu, sowie sukzessiv generierte Resultate (s.o. Benchmark ). 2.4 Begriffe und Werkzeuge des agilen MDD Testgetrieben vs. Modellgetrieben Die Begriffe und Werkzeuge des agilen MDD sind in den ersten Projektmonaten geklärt, verfeinert und erweitert worden. Die bedeutendste Hürde bestand darin, die beiden Welten der testgetriebenen Entwicklung, die eher codezentrisch arbeitet, sowie der modellgetriebenen Entwicklung, bei der ein gültiges Modell im Vordergrund steht, zusammenzubringen. Im Grunde also die beiden Paradigmen des model first und des test first. Dies wird in Abbildung 2 und Abbildung 3 illustriert. R Test Code Implementation Code Integrated Development Environment Abbildung 2 IDE im klassischen Test-First-Ansatz Während im klassischen Entwicklungsprozess die Entwicklungsumgebung (IDE) lediglich die zwei Artefakte Test-Code und Implementierungs-Code kennt, die beim testgetriebenen Ansatz ineinander übergehen, hält der modellgetriebene Ansatz wesentlich mehr Artefakte bereit. 1 Xtext Website:

7 R Domänenmodell Testdaten UI Testmodell Test Code Generierte Artefakte UI Modell Implementation Code Integrated Development Environment Abbildung 3 IDE im modellgetriebenen Ansatz Inklusive der verschiedenen generierten Artefakte sind wesentlich mehr Modelle im Spiel, die alle synchron gehalten werden müssen. Beim verteilten Arbeiten eröffnet dies die Möglichkeit, auf veraltete Versionen / Stände verschiedener Artefakte zuzugreifen. Textuelle Sichten Um dem Entwickler eine möglichst Programmiersprachen-nahe Variante der Modelle präsentieren zu können, wurde die Wichtigkeit textueller Sichten / DSLs (domänenspezifischer Sprachen) diskutiert. Der Konsens zwischen den Projektpartnern bestand darin, textuelle Modellsichten zu erstellen, die leicht zu editieren sind. Frameworks wie Xtext gestatten es, für überschaubare Metamodelle schnell die notwendigen textuellen Editoren zu generieren. Einige Features, die für ein Modellieren wie im Test-First-Ansatz notwendig sind, stehen allerdings bislang nicht bereit. Zum Beispiel ist für das Erstellen eines (ungültigen) Modells, das dann durch die Generierung des Codes / durch Handschreiben von Code gültig wird, bislang kein Quick Fix vorhanden, der den Entwickler bei dieser Arbeit deutlich entlasten würde und dem Test-First-Ansatz auch in der Welt der textuellen Modelle einen herausragenden Stellenwert geben würde. Verweise Die Details der verschiedenen Modellierungsansätze sind in den folgenden Lieferungen detailliert: Lieferung 5.2 Detaillierte Dokumentation und Formalisierung der Entwicklungskette Lieferung 5.3 Integrierter agiler Prozess zur modellgetriebenen Software-Entwicklung mit Werkzeugunterstützung 3 Ausblick Aktuell befindet sich Modagile Mobile noch in einer frühen Projektphase. Entsprechend dem agilen Vorgehen ist es jedoch das Ziel des Konsortiums, so früh wie möglich verwertbare Ergebnisse zu produzieren und diese während des weiteren Projektverlaufs auszubauen und zu verfeinern. In den kommenden Projektmonaten wird daher der Fokus auf der Bereitstellung einer frühen Version der Modagile Entwicklungsumgebung liegen. Diese stellt das Bindeglied zwischen den bisher erbrachten Leistungen im Bereich der Modellierung in (Referenz-) Implementierung dar. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Erweiterbarkeit der Entwicklungsumgebung gelegt, so dass ein schnelles Reagieren auf Technologieänderungen sowie die Verwendung neuer Frameworks und Plattformen möglich ist. Ein weiterer Fokus neben der reinen Bereitstellung der Modagile Entwicklungsumgebung wird die Prüfung auf ihre effiziente Nutzung innerhalb eines agilen Entwicklungsprozesses sein.