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1 1 Der Software-Entwicklungsprozess - Dieses Thema wird uns im Semester immer begleiten.

2 2 Der Software-Entwicklungsprozess Methoden, z.b.: klassisch: die Wasserfallmethode Voruntersuchung Analyse Iteration gehen nur einen Schritt zurück! Design Realisierung Abnahme Betrieb modern: Unified Process Werkzeuge Unified Modelling Language UML Integrated Development Environments IDEs - Compiler, Debugger - Applikations-Server - Datenbanken

3 3 prozedural programmierte SW-Systeme Daten in Datenbanken oder globalen Variablen Systemfunktionalität mittels unabhängiger Methoden (Funktionen) Darstellung durch Funktionsblöcke, Ablaufdiagramme und Datenflussdiagramme - Methodik z.b. SSAD: Structured System Analysis And Design - noch verbreitet, besonders im Bereich der Embedded Controller - Sprachen: C, Pascal, oft auch C++ ohne Nutzung der OOP-Eigenschaften SSAD Data Flow Diagram:

4 4 objektorientiert programmierte Systeme Objekte, bei denen Daten und zugehörige Methoden eine Einheit (Kapsel) bilden Objekte besitzen Fähigkeiten Eigenschaften und Zustände Darstellung UML - Methodik z.b. OOAD: Object Oriented Analysis And Design - moderner Standard, erlaubte die Überwindung der Software-Krise - Sprachen: C++ C#, Java, Smalltalk, etc. Datenkapselung in Objekten: OO Prinzipien: Kapselung Vererbung Polymorphismus

5 5 objektorientierte Entwurfsmethoden Eine Methode ist eine Sammlung von: Modellen - visuelle Darstellung von Konzepten (z.b. Klasse, Objekt) in Notationen - bietet Darstellungsmöglichkeiten für Modellelemente (z.b. UML) strukturierte Vorgehensweisen (Entwicklungsprozess) - zur Konstruktion von Modellen aus Anforderungen und deren Implementierung (z.b. Unified Process) Richtlinien, Regeln und Lösungsmuster - zur Herstellung von Modellen hoher Qualität Dem objektorientierten Entwurf geht die objektorientierte Analyse voraus.

6 6 Übersicht über OO-Entwurfsmethoden

7 7 die UML-Notation für OO-Modelle Die UML ist keine Methode, sondern nur eine einheitliche Notation! Die UML bietet Darstellungsmöglichkeiten für die Modelle einer objektorientierten Software-Analyse und Entwurfsmethodik. zu modellierendes Element UML-Diagrammtyp funktionale Anforderungen Anwendungsfalldiagramm Modul Klassendiagramm Objektinteraktion Sequenzdiagramm Kollaborationsdiagramm Objektzustände Zustandsdiagramm

8 8 UML im Überblick - Use Case Diagramm Ein Use Case ist ein Anwendungsfall für das Softwaresystem. gut für Gespräche mit dem Auftraggeber in die Analysephase

9 9 UML im Überblick - Klassendiagramm Ein Klassendiagramm zeigt die Module eines Softwaresystems und ihre Beziehungen.

10 10 UML im Überblick - Package Diagramm Ein Package Diagramm zeigt die Modulgruppen (Bibliotheken) eines Softwaresystems.

11 11 UML im Überblick - Objektdiagramm Ein Objektdiagramm zeigt die Klasseninstanzen (Objekte) zur Laufzeit des Softwaresystems. Es können auch Zustandsinformationen eingetragen werden (siehe BlueJ-Buch).

12 12 UML im Überblick - Sequenzdiagramm Ein Sequenzdiagramm zeigt, wie Funktionen des Softwaresystems ausgeführt werden. Es zeigt den zeitlichen Ablauf der Methodenaufrufe mit den beteiligten Objekten.

13 13 UML im Überblick - Kollaborationsdiagramm Ein Kollaborationsdiagramm zeigt, welche Rollen die Objekte eines Softwaresystems spielen und welche Nachrichten sie austauschen. Es zeigt den Informationsaustausch zwischen Objekten.

14 14 UML im Überblick - Aktivitätssdiagramm Ein Aktivitätssdiagramm zeigt den Ablauf eines Anwendungsfalles. Es es ist eine Art erweitertes Flussdiagramm (üblich bei der strukturierten Programmierung).

15 15 UML im Überblick - Deployment Diagramm Ein Deployment Diagramm zeigt die physische Konfiguration eines Softwaresystem. Es enthält Component Diagrams, die die physischen Hard- und Softwarekomponenten darstellen.

16 16 der Unified Process... ist ein iterativer und inkrementeller OO-Entwicklungsprozess keine einmalige Abfolge von Arbeitsschritten jeder Arbeitsschritt muss in Iterationen mehrmals durchlaufen werden - dabei wird jeweils der Umfgang und die Qualität des Produkts verbessert unterschiedliche Arbeitsschritte werden parallel ausgeführt - das Projekt wächst inkrementell aus Jacobson, Ivar; Booch, Grady; Rumbaugh, James: The unified software development process; Reading, Mass. [u.a.]: Addison-Wesley, 1999.

17 17 Vergleich: Wasserfall und Unified Process aus Jacobson, Ivar; Booch, Grady; Rumbaugh, James: The unified software development process; Reading, Mass. [u.a.]: Addison-Wesley, 1999.

18 18 Eigenschaften und Ziele von SW (1) Softwareentwicklung ist ein anspruchsvolles Gebiet des Ingenieurwesens Softwareeigenschaften - Korrektheit SW verhält sich wie spezifiziert - Benutzerfreundlichkeit um das festellen zu können sollte sie einfach zu überprüfen sein. ist einfach zu bedienen (subjektiv) hält sich an den Betriebssystemstandard des UI - Zuverlässigkeit, Robustheit SW macht was sie soll. Programme stürzen nicht ab, arbeiten zu jeder Zeit und unter unterschiedlichen Systembelastungen gleich gut. - Wartbarkeit erfordert ein Vorausdenken: Änderungen antizipieren - Erweiterbarkeit Software-Änderungen sind aufwendig und teuer in der Regel schwieriger, als Laien denken - Überprüfbarkeit durch formale Test und durch Debugging

19 19 Eigenschaften und Ziele von SW (2) - Portabilität Unabhängigkeit von einer Hardware- oder Betriebssystemplattform ist erstrebenswert - Interoperabilität Unabhängigkeit von einem Hersteller, weniger Kosten bei der Verbreitung der SW Software kann im Netzwerk über Systemgrenzen hinweg mit anderen Systemen kooperieren - Produktivität bei der Entwicklung Der Herstellungsaufwand der SW solte möglichst gering sein Einsatz moderner Objektoroentierter Programmiersprachen möglichst umfangreiche Klassenbibliotheken Einsatz leistungsfähiger IDEs Anwendung von Entwurfsmustern Einsatz von Analyse- und Entwurfsmethoden

20 20 Prinzipien der Softwareentwicklung Zunächst eine Analyse der Aufgabe durchzuführen Ist-Zustand Soll-Zustand Eingesetze Mittel: Abstraktion - Weglassen unwichtiger Informationen - Herausfiltern und Dokumentieren der wesentlichen Punkte - Einsatz einer Analysemethode Anschließend wird ein Projektplan aufgestellt Zeitplan mit Meilensteinen Aufstellen eines Projektteams und Verteilung von Aufgaben/ Verantwortlichkeiten Modularisierung

21 21 Wie gehe ich vor? Softwareentwicklung ist ein iterativer methodischer Prozeß eine geeignete Methodik verbessert und beschleunigt ihn - früher benutzte man sehr ausführliche, dokumentationslastige, heute mehr agile, flexible Methoden OOA&D Methodik Vieles muss nicht neu erfunden werden! Verantwortlichkeiten, Regeln im Team Entwurfsmuster Richtlinien Themen und Praktika iterative SW-Entwicklung mit einer agilen Methodik UML-Notation Anforderungsanalyse der Prozeß der Durchführung, z.b. Rationals Unified Process (die Sprache für OOA&D) kommt zuerst, use cases etc.

22 22 Das Manifest der agilen Programmierung Die Zusammenarbeit von Individuen geht vor - der starren Anwendung von Verfahren und Werkzeugen. Funktionierende Software geht vor - kompletter, fehlerfreier Dokumentation. Die Zusammenarbeit mit dem Kunden und die Zufriedenheit des Kunden geht vor - der phantasielosen Erfüllung des Vertragsumfangs. Das agile Reagieren auf Änderungen geht vor - dem starren Verfolgen eines anfangs festgelegten Plans.

23 23 Prinzipien der agilen Programmierung (1) Die Zufriedenheit des Kunden hat die höchste Priorität. wird durch frühzeitige Auslieferung von mit der Zeit in ihrem Funktionsumfang wachsenden Softwaremodulen erreicht. - schafft angenehme Transparenz und Vertrauen in das was kommen wird. Erwarte und begrüße Änderungen, auch wenn sie spät im Entwicklungsprozeß notwendig werden. ein vertraglich vereinbartes Change-Management muss natürlich dafür sorgen, das dadurch nicht eine Vertragsseite ungebührlich finanziell und zeitlich belastet wird. - Hier braucht man den geschickten und erfahrenen Manager! wesentlich ist eine gute, am besten tägliche Kommunikation zwischen Business-Leuten und Entwicklern. Erfolg ist abhängig von Motivation Individuen brauchen Vertrauen, Erfolgserlebnisse, gute Arbeitsbedingungen und Unterstützung. - Hier braucht man intelligente Team-Player und psychologisch geschulte Manager.

24 24 Prinzipien der agilen Programmierung (2) Die effektivste und anregendste Art des Informationsaustausches ist das persönliche Gespräch. Die Kernpunkte der Verständigung sollten immer kurz schriftlich niedergelegt und verteilt werden. Computer spielen bei der Softwareentwicklung eine viel geringere Rolle als viele denken! Der Projektfortschritt wird als Anteil dessen, was schon funktioniert und einsatzfähig ist, gemessen. Früh beginnende, kontinuierlich fortschreitende Modulentwicklung in kleinen Schritten mit maximaler Flexibilität. - agil = flexibel und geschickt entwickeln in gleichbleibendem Tempo Alle Beteiligten (auch der Kunde) müssen mitziehen! Die Kunst der Vereinfachung als Maximierung der Arbeit, die nicht getan werden muss, begreifen und einsetzen. Innere Schönheit, Eleganz der Programmieranweisungen, Anwendung von Hype-Technologien hat keinen Wert an sich!

25 25 Prinzipien der agilen Programmierung (3) Arbeiten in sich selbst organisierenden Teams das Team entscheidet, wie es am besten arbeiten kann - es muss selbständig und verantwortungsvoll arbeiten können - es muss sich einig und anpassungsfähig sein - es muss seine Effektivität überprüfen und steigern können selbstkritische Reflexion, Lernbereitschaft Wurden die gesteckten Ziele in Bezug auf Qualität, Termine und Kosten erreicht?

26 26 Java SE - ein gut gefüllter Werkzeugkasten siehe auch -

27 27 Vorgehensweise bei Software-Projekten Projekt Was ist ein Projekt? eine vorübergehende Anstrengung zur Erzeugung eines neuen Produktes oder Dienstes typische Projekteigenschaften: - eine Zielvorgabe - Neuartigkeit und Einmaligkeit, keine Routine - eine Zeitbegrenzung - ein Risiko des Scheiterns - begrenzt zur Verfügung stehende Resourcen - eine bestimmte Komplexität - ein gewisses Risiko - eine gewisse Größe, die man in Manntagen rechnet Ein Projekt schafft etwas Neues durch ingenieurmäßiges Arbeiten!

28 28 Projektarten Forschungsprojekt Ziel: neue Erkenntnisse unklares Ergebnis Entwicklungsprojekt Ziel: neues Produkt zeitkritisch durch Konkurrenzdruck Planungsprojekt Ziel: Konzept oder Studie als Vorraussetzung für das weitere Vorgehen z.b. Machbarkeitsstudie, Wirtschaftlichkeitsstudie

29 29 Projektmanagement Aufgaben Planung Führung Organisation Kommunikation Kontrolle - Qualität - Kosten - Zeit Schlüsselqualifikationen Teamgeist Integrität - Makellosigkeit, Unbescholtenheit, Unbestechlichkeit Kommunikations- und Führungsfähigkeit Projektphasen Definition Planung Kontrolle Abschluß

30 30 Projektdefinition Am Anfang steht eine Idee, eine Ausschreibung, ein Auftrag Projektziele - Machbarkeit, Nutzen was?, wie?, warum?, wieviel? Analyse - allgemein Bedeutung, Rahmen, Größenordnung, Zeit, Machbarkeit - Details Funktionalitäten, Qualität, mögliche Risiken erste Planungsunterlagen: erfasste Projektziele Anforderungskatalog

31 31 Projektdefinition - weitere Unterlagen Pflichtenheft es bildet die Grundlage des Vertrags zwischen Hersteller und Kunde Detailierung des Anforderungskatalogs Angaben in Bezug auf - zeitliche Abläufe und Meilensteine - Mitwirkung des Kunden - Installation, Tests und Inbetriebnahme - Hardwareumgebung - Change Management Leistungsbeschreibung legt den Projektinhalt verbindlich fest enthält das fachliche Konzept und das technisches Grobkonzept Angebot an den Kunden Kosten kalkulieren, Sicherheitsreserve und Marge aufschlagen

32 32 Projektorganisation...dann folgt eventuell der Projektauftrag Es kommt zu einem Vertrag - Dokument mit den wichtigen Eckdaten z.b. auch Vertragsstrafen bei verspäteter Lieferung etc. Nach dem Auftrag wird ein Projektleiter oder Projektkoordinator ernannt Unterschiede in der Hierarchie - Projektleiter Er trägt die Verantwortung Er hat Weisungsbefugnis - Projektkoordinator primus inter pares Resourcenplanung Es wird ein Projektteam zusammengestellt - es werden Arbeitspakete, Meilensteine, Termine, Abläufe definiert

33 33 Elemente der Projektplanung Projektstrukturplan Gesamtübersicht mit Schwerpunktaufgaben systematische Erfassung aller Aktivitäten - SW, Hardware, Installationen, Schulungen, Besprechungen, Meilensteine Arbeitspakete personen- oder gruppenbezogene Tätigkeiten ev. Entwicklungsaufträge an Fremdfirmen Definition eines konkreten Arbeitsergebnisses Definition klarer Schnittstellen mit anderen Arbeitspaketen Zuordnung von Verantwortlichkeit

34 34 sehr wichtig: die Aufwandsabschätzung Der Aufwand bestimmt die Kosten, deshalb muss er möglichst genau abgeschätzt und kontrolliert werden! bei innovativen Projekten sehr schwierig bei der Aufwandsabschätzung zählt: - Erfahrung - Wissen ober die einzusetzenden Technologien - Besprechung der Arbeitspakete mit den Entwicklern der Aufwand wird in Personentagen gemessen mit dem Stundensatz multipliziert ergeben sich die Kosten - unterschiedliche Stundensätze je nach Qualifikation neben den Aufwand für die Arbeitspakete enstehen weitere Kosten durch Projektmanagement Entwicklungs- und Testumgebungen Reisen und Übernachtungen

35 35 Ablauf- und Terminplanung Arbeitspakete werden in eine logische Reihenfolge gebracht Welche Abhängigkeiten gibt es? Was kann parallel ablaufen? Welche Meilensteine können definiert werden? Es wird ein Balkendiagramm (Gantt-Diagramm) der Vorgänge gezeichnet. Freeware- Programm GantProject vorführen!

36 36 Projektkontrolle Projektüberwachung Erkennen von Abweichungen vom Projektplan und Gegensteuern - Vorraussetzung ist eine gute Kommunikation, Berichtswesen regelmäßige Projektbesprechungen ereignisgesteuerte Projektbesprechungen - ev. Anpassung der Planung an die neue Situation Erweiterung des Projektteams Erhöhung der Projektlaufzeit ev. Neuverhandlungen nötig Verminderung des Funktionsumfangs

37 37 Projektdokumentation enthält alle wesentlichen Ergebnisse Besprechungsprotokolle Verträge Kostenaufstellungen Pflichtenheft, technisches Konzept Softwaredokumentation Testprotokolle Produktdokumentation Installationsunterlagen Projektabschlussbericht offene Punkte

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