Implementierung v. Software-Produktlinien - Einführung und Überblick

Transkript

1 Implementierung v. Software-Produktlinien - Einführung und Überblick Christian Kästner (Carnegie Mellon University) Sven Apel (Universität Passau) Gunter Saake, Thomas Thüm (Universität Magdeburg) 1 Gunter Saake

2 Agenda Formales, Organisatorisches Kurzeinführung in das Themengebiet 2 Gunter Saake

3 Hintergrund 3 Gunter Saake

4 Industrielle Revolution 1980s Automatische Fließbänder (erster Industrieroboter 1961 bei General Motors) 1901 Fließband (Ransom Olds/Henry Ford) 1826 Austauschbare Teile (John Hall, nach 25 vergebl. Jahren) 4 Gunter Saake [Czarnecki & Eisenecker 2000]

5 Produktlinien in der Industrie 5 Gunter Saake

6 Auto-Produktlinie 6 Gunter Saake

7 Variantenvielfalt Varianten sind ein wesentlicher Hebel für das Unternehmensergebnis Franz Decker, Leiter Programm Variantenmanagement, BMW Group 7 Gunter Saake

8 PKW-Produktlinien vor 20 Jahren Auswahl beschränkte sich auf Autotyp und ggf. noch wenige Extras wie alternativer Kassettenrekorder oder Dachgepäckträger Eine Variante (Audi 80, 1.3l, 55PS) machte 40% des Umsatzes aus 8 Gunter Saake

9 PKW-Produktlinien vor wenigen Jahren mögliche Varianten eines Audi; mögliche Varianten eines BMW Kaum ein Auto verlässt das Werk identisch zu einem vorherigen Allein 100 verschiedene Bodengruppen für ein Modell, je nach Motor und Ausstattung 50 verschiedene Lenkräder (3 vs. 4 Speichen, ( Farben Holz vs. Kunststoff vs. Leder, Heizung, 9 Gunter Saake

10 Weitere Produktlinien 10 Gunter Saake

11 Weitere Produktlinien 11 Gunter Saake

12 Weitere Produktlinien 12 Gunter Saake

13 Weitere Produktlinien 13 Gunter Saake

14 14 Gunter Saake

15 Massenproduktion 15 Gunter Saake

16 Und bei Software? Moderne Anwendungssoftwaresysteme sind Eier-legende Wollmilchsäue Bsp.: Windows Vista, Open Office, Oracle, SAP myerp, Adobe Photoshop, Nero Burning ROM Spezialisierte Software und Software für eingebettete Systeme wird immer wichtiger Bsp.: PDA, Handy, Sensornetze, Mikrowelle, Fernseher, Wetterstation, Auto, Chipkarten, Bordcomputer, Router, Ubiquitious Computing 98% aller im Einsatz befindlichen Rechnersysteme sind eingebettete Systeme Ressourcenbeschränkung und heterogene Hardware erfordert maßgeschneiderte Lösungen Häufige Neuimplementierungen, lange Entwicklungszeiten, hohe Entwicklungskosten 16 Gunter Saake

17 Warum maßgeschneiderte Software? Personalisierung Individuelle Anforderungen, Look-and-Feel, Spezialalgorithmen, rechtlicher Rahmen, Hardware, Ressourcenbeschränkung Energieverbrauch, Performanz, Speicherverbrauch,. Software- und Produkt-Qualität Benutzbarkeit Ungenutzte Funktionalität als Risiko Wartungs- / Kontroll- / Testaufwand wächst mit Funktionsumfang Kosten, Aufwand, Flexibilität, Konkurrenz, 17 Gunter Saake

18 Features in Microsoft Office 18 Gunter Saake

19 Linux-Kernel ca Zeilen Quelltext Sehr weitgehend Konfigurierbar > Konfigurationsoptionen! (x86, 64bit, ) Fast aller Quelltext ist optional 19 Gunter Saake

20 Datenbanken Ständig wachsendes Datenaufkommen Häufige Einbettung mit Ressourcenbeschränkungen 20 Gunter Saake

21 Drucker- Firmware 21 Gunter Saake

22 Spiele 22 Gunter Saake

23 Softwareproduktlinien in der Industrie HP: Druckertreiber/Firmware Nokia: Mobiltelefon-Software, Browser Phillips: High-End TVs, Medizintechnik, TomTom: eingebettete Navigationssysteme Cummins: Dieselmotoren-Steuerungssoftware LG: Aufzugsteuerungssoftware Ericsson: Telecommunication switches General Motors: Powertrains Viele weitere: Gasturbinen, train control, ship control, frequency converter, internet payment gateway, helicopter avionics software, 23 Gunter Saake

24 Ziel der Vorlesung Techniken für die Entwicklung maßgeschneiderter Software, die genau die benötigte Funktionalität enthält Varianten für verschiedene Anwendungsfälle Neue Varianten können leicht hinzugefügt werden; schnelle Entwicklung; Wiederverwendung bewährter Funktionalität Kundenindividuelle Fertigung; Spezialisierung Anpassung an verfügbare Ressourcen Softwareproduktlinien (SPL): Konfiguration durch Auswahl von Features (deutsch: Merkmale) 24 Gunter Saake

25 Schätzung Circa 80% aller Softwaresysteme sind Softwareproduktlinien bzw. können von Softwareproduktlinientechnologie profitieren. 25 Gunter Saake

26 Herausforderungen 26 Gunter Saake

27 Variabilität = Komplexität 27 Gunter Saake

28 28 Gunter Saake

29 33 optionale, unabhängige Features eine maßgechneiderte Variante für jeden Menschen auf dem Planeten 29 Gunter Saake

30 320 optionale, unabhängige Features mehr Varianten als es Atome im Universum gibt! 30 Gunter Saake

31 31 Gunter Saake

32 Korrektheit? 32 Gunter Saake

33 Alle Kombinationen sinnvoll? 33 Gunter Saake

34 Wiederverwendung bei der Implementierung? Wo Fehler korrigieren? 34 Gunter Saake

35 Idee: Systematische Entwicklung von Softwareproduktlinien Jeweils neu programmieren ist sowohl unwirtschaftlich als auch gefährlich Daher maßgeschneiderte Software auf Basis von Softwareproduktlinien Aus wiederverwendbaren Teilen Die alternative Implementierungen haben können Anpassbar für spezielle Anwendungsfälle Nutzbar auch unter extremer Ressourcenbeschränkung 35 Gunter Saake

36 Application Eng. Domain Eng. Entwurf und Implementierung von Features Feature-Modell Wiederverwendbare Implementierungsartefakte Feature-Auswahl Generator Fertiges Program 36 Gunter Saake

37 Implementierung: State of the Art Wenn überhaupt Variantenmanagement, dann mit #ifdef, Templates, make, CVS Beispiel: Berkeley DB (mutex_int.h) #ifndef _DB_MUTEX_INT_H_ #define _DB_MUTEX_INT_H_ #ifdef HAVE_MUTEX_PTHREADS #include <pthread.h> #define #endif MUTEX_FIELDS pthread_mutex_t mutex; /* Mutex. */ pthread_cond_t cond; /* Condition variable. */ #ifdef HAVE_MUTEX_UI_THREADS #include <thread.h> #endif #ifdef HAVE_MUTEX_SOLARIS_LWP #include <synch.h> #define #endif MUTEX_FIELDS lwp_mutex_t mutex; /* Mutex. */ lwp_cond_t cond; /* Condition variable. */ #ifdef HAVE_MUTEX_UI_THREADS #include <thread.h> #include <synch.h> #define #endif MUTEX_FIELDS mutex_t mutex; /* Mutex. */ cond_t cond; /* Condition variable. */ #ifdef HAVE_MUTEX_AIX_CHECK_LOCK #include <sys/atomic_op.h> typedef int tsl_t; 39 #ifdef LOAD_ACTUAL_MUTEX_CODE #define MUTEX_INIT(x) 0 #define MUTEX_SET(x) (!_check_lock(x, 0, 1)) #define MUTEX_UNSET(x) _clear_lock(x, 0) #endif Gunter Saake endif #

38 Implementierung und Wartbarkeit? 40 class Stack { void push(object o #ifdef SYNC, Transaction txn #endif ) { if (o==null #ifdef SYNC txn==null #endif ) return; #ifdef SYNC Lock l=txn.lock(o); #endif elementdata[size++] = o; #ifdef SYNC l.unlock(); #endif firestackchanged(); } } Gunter Saake

39 SPL-Implementierung Verschiedene Wege SPLs zu implementieren In dieser Vorlesung betrachten wir u.a. Versionsverwaltungssysteme Präprozessoren Komponenten Frameworks/Plugins Feature-orientierte Programmierung Aspekt-orientierte Programmierung sowie weiterführende Themen Feature-Interaktionen Produktlinienanalyse Refactorings 41 Gunter Saake

40 Wieviel Variabilität ist sinnvoll? Entwicklungskosten Investitionskosten Wartungskosten Logistikkosten Fertigungskosten (geringe Stückz.) 42 Gunter Saake

41 Schwerpunkte Maßgeschneiderte Software als Ziel Feature als zentrales Konzept Implementierung von Features steht im Vordergrund Viel Quelltext, diverse Paradigmen und Sprachen 43 Gunter Saake