Methoden des Software Engineering

Transkript

1 Vorlesung Methoden des Software Engineering Block D Architektur D.1 Methodischer Entwurf Christian Prehofer Unter Verwendung von Materialien von Martin Wirsing und H. Störrle

2 Vorlesungsübersicht A. Einführung Einführung B. Prozess 1. Agile Methoden / Scrum C. Anforderungen 1. Anforderungsanalyse 2. Anforderungsspezifikation 3. Zielorientierte Methoden D. Architektur 1. Methodischer Entwurf 2. Systemarchitektur und Middleware 3. Muster E. Formale Methoden 1. Schnittstellenbeschreibung, 2. Modellprüfung F. Test, Validierung, Verifikation 1. Qualitätsmanagement und SW-Test 2. Black-Box, White-Box test 3. Test-gesteuerter Entwurf B.Prozess 2. Vorgehensmodelle 3. Projektmanagement, Prozessverbesserung

3 Software-Architektur - Gegenstand Die klassische Trias der Architektur seit Vitruv. Architekt Lösung, Konzept Venustas Ingenieur, Entwickler Material, Umsetzung Firmitas Utilitas Klient Anlass, Problem

4 Überblick und Einordnung D.1- D.2 Einleitung in den Block D Software-Architektur Definition, Gegenstand, Motivation Teil 1: Methodischer Entwurf einer Fachkonzepts Erstellt ein abstraktes Modell des gewünschten Systems Notationen & Konzepte Fallbeispiel D. 2: Systemarchitektur Abbildung des Fachkonzepts auf eine Systemarchitektur welches die technische Lösung beschreibt

5 Software-Architektur - Definitionen Architecture is the set of design decisions [...] that keeps its implementors and maintainers from exercising needless creativity. Architecture is a framework for change. (D`Souza & Wills, Catalysis) (Tom De Marco) Architecture is defined [...] as the fundamental organization of a system, embodied in its components, their relationships to each other and the environment, ant the principles governing its design and evolution. (IEEE Architecture Working Group, P1471) Siehe z.b. für weitere Definitionen.

6 Die Rolle des Software-Architekten beauftragt-> <- liefert ko ontrollie rt-> Klient moderiert & vermittelt Architekt Anbieter (Manager) b <- b beauftrag berichtet gt-> t Nutzer <- befragt informiert-> Entwickler

7 Einordnung Teil 1: Methodischer Entwurf Notationen & Konzepte Fallbeispiel Hilfsmittel & Literatur Kontexteinbettung Geschäftsvorfälle Facharchitektur Nutzfälle Schnittstellen Facharchitektur ist die Architektur aus Problemsicht Modelliert e das Problem (nicht die Lösung) Je nach Domäne auch andere, ähnliche Begriffe Z.B. Fachkonzept, Entwufsmodell

8 Methodik Dokumentenbasierte Entwicklung Ein System entsteht und entwickelt sich als eine Menge von Dokumenten: Konzepte, Präsentationen, Testfälle, Code,... Historie ( Version, Phase ) Drei Dimensionen der Klassifizierung Perspektive ( Sicht ) Granularität ( Ebene ) Verschiedene überlappende Perspektiven Überlappungen sind Quellen von Inkonsistenzen, aber auch Möglichkeit der Konsistenzprüfung ( Sollbruchstellen ). Überlappungen bieten außerdem Möglichkeiten, von einer Sicht eine andere methodisch abzuleiten ( opportunistisches Vorgehen ).

9 Betrachtete Aspekte und Darstellungsmittel Kontext t Einbettung Fachliches Klassenmodell Quantifizierung Zusammenhänge Objektlebenszyklus Klassendetails Struktur Facharchitektur hi Geschäftsvorfall (GeVo) Subsysteme & Schnittstellen hierarchischer Text (fachliche) Interaktionen GeVo-Diagramm GeVo-Tabelle Aktivitätsdiagramm

10 Ebene 0 Kontexteinbettung Tourismus Stakeholder ( Betroffener ) 10 6 Kunden Reisebüro 10 5 Leistungs- erbringer Amadeus Reiseveranstalter Reise- System 10 2 von 10 3 Call-Center- Partner Agent Subsystem Ebene: 0 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Kontext

11 Ebene 0 Kontexteinbettung Tourismus Kunden Reisebüro Reiseveranstalter Reise- System 10 5 Leistungs- erbringer Amadeus 10 2 von 10 3 Call-Center- Partner Agent Ebene: 0 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Kontext

12 Ebene 1 Facharchitektur Tourismus Reisesystem Reisebüro Pauschalreise CRM Gruppenreise Einkauf Individualreise In-/Exkasso Produktdefinition Reiseveranstalter Partner Ebene: 1 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Facharchitektur

13 Ebene 1 Facharchitektur Tourismus Reisebüro Reisesystem Individualreise id i Einkauf Pauschalreise Produktdef. Gruppenreise CRM In-/Exkasso Part Port Connector Reiseveranstalter Partner Ebene: 1 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Struktur/Schnittstellen

14 Spezifikation von Ports mit Protokollrollen Im Allgemeinfall: je eine Liste für eingehende und ausgehende Signale plus ein gemeinsamer Zustandsautomat. Im Modell: je ein (UML-)Interface pro Richtung (können optional einen Zustandsautomaten haben). Für Benutzerschnittstellen: Window-Event-Diagramm, Storyboards, GUI-Prototypen. Statt UML-Interfaces sind auch XML-DTDs, Corba-IDLs, oder DB- Schemata (z.b. als DDL-Ausdrücke oder ER-Modelle) nützlich.

15 Ebene 2: Subsysteme Tourismus Reisesystem Individualreise id i Einkauf Reisebüro Pauschalreise Gruppenreise In-/Exkasso Funktionalitäten: Produkt Produktdef. auswählen Angebotsteile bearbeiten Reise- Buchung/Umbuchung CRM Stornierung Reiseabwicklung Ri ikl veranstalter Partner Ebene: 1 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Struktur

16 Rückblick betrachtete Aspekte und Darstellungsmittel Kontext t Einbettung Fachliches Klassenmodell Quantifizierung Zusammenhänge Objektlebenszyklus Klassendetails Struktur Facharchitektur hi Geschäftsvorfall (GeVo) Subsysteme & Schnittstellen hierarchischer Text (fachliche) Interaktionen GeVo-Diagramm GeVo-Tabelle Aktivitätsdiagramm

17 Ebene 3 Facharchitektur Tourismus + Pauschalreise +Gruppenreise +Individualreise +CRM +Partner +In/Exkasso +Produktdefinition Ebene: 1 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVo-Gruppen

18 Ebene 3 Geschäftsvorfälle in der Facharchitektur Tourismus - Pauschalreise +Angebotserstellung +Buchung +Umbuchung +Stornierung +Reiseabwicklung -CRM +Direktmarketing +Kundenpflege +Reklamation +Gruppenreise +Individualreise +Partner +In/Exkasso - Produktdefinition +Reiseerstellung +Katalogerstellung +Einkauf +Kapazitätsplanung Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos

19 Ebene 3 Geschäftsvorfälle in der Facharchitektur Tourismus - Pauschalreise +Angebotserstellung +Buchung +Umbuchung +Stornierung +Reiseabwicklung... Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos

20 Ebene Geschäftsvorfälle/Nutzfälle in der Facharchitektur Tourismus - Pauschalreise -Angebotserstellung +Reise auswählen +Verfügbarkeit prüfen +Angebot reservieren +Buchung +Umbuchung +Stornierung +Reiseabwicklung... Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos

21 Ebene Geschäftsvorfälle/Nutzfälle in der Facharchitektur Tourismus - Pauschalreise -Angebotserstellung -Reise auswählen +Termine wählen +Hotelkategorie wählen +Flug wählen +Zusatzangebote wählen +Verfügbarkeit prüfen +Angebot reservieren +Buchung +Umbuchung Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos

22 Ebene Geschäftsvorfälle/Nutzfälle in der Facharchitektur Tourismus - Pauschalreise -Angebot -Reise auswählen +Termine wählen +Hotelkategorie wählen +Saisonkalender anzeigen +Anfangstermin angeben +Endtermin angeben +Termingenauigkeit einstellen +Flug wählen +Zusatzangebote wählen Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVo-Verfeinerung

23 Unterschied Geschäftsvorfall/Nutzfall Geschäftsvorfall überschreitet Systemgrenzen benutzt/enthält Nutzfälle möglicherweise nur teilweise automatisch kann (leicht) unterbrochen werden wird erbracht von einer Organisation, umfasst mehrere Systeme & Personen Nutzfall definiert Systemgrenze kann in GeVos vorkommen automatisch: umfasst keine manuellen Zwischenschritte läuft atomar in einem Zeitintervall ab wird erbracht von einem System von messbarem Wert oder Kosten, für einen Aktor, von außen sichtbar) white box view black box view

24 Ebene Geschäftsvorfälle/Nutzfälle in der Facharchitektur Tourismus Angebotserstellung Reise auswählen Verfügbarkeit prüfen Angebot reservieren Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVo-Verfeinerung

25 Ebene Geschäftsvorfälle/Nutzfälle in der Facharchitektur Tourismus Angebotserstellung Reise auswählen Hotelkategorie Termin Flug wählen wählen wählen Verfügbarkeit prüfen Angebot reservieren Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVo-Verfeinerung

26 Ebene Alternative Szenarios für Geschäftsvorfälle Der Normalfall (Primärszenario): der häufigste oder wichtigste Fall. Die Varianten (Sekundärszenarios): alle seltenen und komplizierten Fälle. Ablauf Angebotserstellung Reisebuchung Reiseabwicklung a) keine Buchung Angebotserstellung b) Stornierung Angebotserstellung Reisebuchung Stornierung c) Reklamation Angebotserstellung Reisebuchung Reiseabwicklung Reklamation

27 Ebene Zusammenfassung alternativer GeVo-Szenarios Tourismus.Pauschalreise: GeVo-Abläufe Angebotserstellung c Reisebuchung b Reklamation a Reiseabwicklung Stornierung Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVo-Struktur

28 Ebene Zusammenhang von GeVos mit includes/extends GeVo PRA-001 Reisebuchung Angebotserstellung g Reise auswählen Pauschalreise auswählen Individualreise auswählen Verfügbarkeit prüfen <<includes>> Angebot reservieren <<extends>> Flugverfügbarkeit prüfen Anzahlung leisten Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos

29 Ebene Extension Points GeVo PRA-001 Reisebuchung Angebot reservieren a) Reservierung länger als 1 Woche b) Kunde will definitiv buchen <<extends>> Anzahlung leisten Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos

30 Ebene GeVo-Details in Tabellenschema GeVo PRA-001 Reisebuchung Kurzbeschreibung Ein Sachbearbeiter im Reisebüro oder Callcenter macht dem Kunden ein Angebot. btder Kunde bucht htdie Reise Ri und dlitt leistet eine Anzahlung. Auslöser Kunde akzeptiert Angebot Vorbedingung Beteiligte Akteure 1. Kunde, 2. Sachbearbeiter Häufigkeit Angebot ist verfügbar ca pro Tag und Vertriebskanal Primärszenario 1. Angebotserstellung 2. Reisebuchung 3. Reiseabwicklung Nachbedingung Kapazitätsplanung angepasst Ergebnis Kunde hat Reservierung, - Varianten a) 4. Reklamation b) 3. Storno c) 3. Umbuchung 4. Reiseabwicklung Referenzen - Anmerkungen, offene Punkte Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos-Details

31 Zusammenfassung Geschäftsvorfälle Definition Jeder GeVo besteht aus vielen Einzelschritten, die maschinell/ manuell von verschiedenen Systemen/Aktoren erbracht werden. Darstellung Die Abläufe und ihre Verfeinerung werden zunächst durch hierarchischen Text, später dann durch Aktivitätsdiagramme festgehalten. Der Zusammenhang der GeVos wird durch GeVo-Diagramme dargestellt, die Details einzelner GeVos werden in einem vorgegebenen Schema tabellarisch angegeben. Herstellung Die Menge der GeVos und ihre Details sind entweder bekannt (Vorwissen, Vorgängersystem, Kunden-Dokumente), oder werden z.b. durch Rollenspiele und Interviews erhoben.

32 Ableitung von Schnittstellen Ausgangspunkt Facharchitektur Tourismus - Pauschalreise +Angebotserstellung +Buchung +Umbuchung +Stornierung +Reiseabwicklung -CRM +Direktmarketing +Kundenpflege +Reklamation +Gruppenreise +Individualreise +Partner +In/Exkasso - Produktdefinition +Reiseerstellung +Katalogerstellung +Einkauf +Kapazitätsplanung Ebene: 3 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: GeVos

33 Ableitung von Schnittstellen Ausgangspunkt Facharchitektur Tourismus Reisesystem Individualreise id i Einkauf Pauschalreise Produktdef. Reisebüro Gruppenreise In-/Exkasso CRM Reiseveranstalter Partner Ebene: 1 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Struktur/Schnittstellen

34 Ableitung von Schnittstellen Ausgangspunkt Facharchitektur Tourismus Reisesystem Individualreise id i Einkauf Pauschalreise Reisebüro Gruppenreise In-/Exkasso Produktdef. CRM Reiseveranstalter Partner Ebene: 1 Phase: Architektur-Entwurf Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Struktur/Schnittstellen

35 Ableitung von Schnittstellen von Facharchitektur hit nach Nutzfallkarte t Tourismus.Reisebuchung Pauschalreise Reise buchen Produktdef. Preis ermitteln Partner In-/Exkasso Partnerdaten einpflegen Lastschrifteinzug Kontodaten ermitteln Ebene: 1 Phase: Architektur-Entwurf Autor: uo: HS Version: 0.1 Sicht: Sc :Struktur/Interaktion u/ ea Anfang Verzweigung Schritt Ende

36 Alternative: Aktivitätsdiagramme ität statt tt Nutzfallkarten t System-Schnittstellen Daten

37 Rückblick betrachtete Aspekte und Darstellungsmittel Kontext t Einbettung Fachliches Klassenmodell Quantifizierung Zusammenhänge Objektlebenszyklus Klassendetails Struktur Facharchitektur hi GeVo Subsysteme & Schnittstellen hierarchischer Text (fachliche) Interaktionen GeVo-Diagramm GeVo-Tabelle Aktivitätsdiagramm

38 Klassenübersicht Angebot/Buchung/Reise KD PRA Reise Tarif 1 Produkt dk * Produktteil dk Reise * Ri Reisender + Partner * * 1 * Reiseteil Flug Unterbringung Verpflegung Transfer Zubringer Mietwagen Extras Ebene: 3 Phase: Fachliche Analyse Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Klassen-Details

39 Objektlebenslauf Angebot/Buchung/Reise OLL PRA Reise reservieren buchen stornieren antreten Angebot Buchung umbuchen bearbeiten, löschen abrechnen Reise beenden verlängern, hochstufen, Extras_buchen Ebene: 3 Phase: Fachliche Analyse Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Objekt-Lebenslauf

40 Klassendetails Angebot/Buchung/Reise KD PRA Reise Angebot + von: Datum + bis: Datum + ab: Ort + preis: Euro + anmerkungen: String + buchen(): Buchung + berechnen(): Euro + ist_verfügbar(): bool + reservieren(frist: Datum): void Buchung + buchungsdatum: Datum + sachbearbeiter: Partner + agentur: Partner + anzahlung: Euro + restforderung: Euro + tickets_verschickt: bool + stornieren(): Angebot + antreten(): Reise + umbuchen(): Buchung + tickets_ausstellen(): void Reise + ist_ abgerechnet: bool + hochstufen(): Reise + verlängern() : Reise + beenden(): Reise + reklamieren(): Reise + abrechnen() : void Ebene: 3 Phase: Fachliche Analyse Autor: HS Version: 0.1 Sicht: Klassen-Details

41 Rückblick betrachtete Aspekte und Darstellungsmittel Kontext t Einbettung Fachliches Klassenmodell Quantifizierung Zusammenhänge Objektlebenszyklus Klassendetails Struktur Facharchitektur hi GeVo Subsysteme & Schnittstellen hierarchischer Text (fachliche) Interaktionen GeVo-Diagramm GeVo-Tabelle Aktivitätsdiagramm

42 Literatur für D.1 Hofmeister, Nord, Soni: Applied Software Architecture. Addison- Wesley, 2009 Störrle: Models of Software Architecture. Book-on-demand, 2001 Sewell, Sewell: The Software Architect s Profession. Prentice Hall PTR, 2002 Rechenberg: Technisches Schreiben. Hanser, 2006 Mellor, Balcer: Executable UML. Addison-Wesley, 2002 Hassan Gomaa, Software Modeling and Design: UML, Use Cases, Architecture, and Patterns, 2011