Frameworks. B. Sc. Tim Lüecke Seminar Software-Entwurf FG Software Engineering

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1 Frameworks B. Sc. Tim Lüecke Seminar Software-Entwurf FG Software Engineering

2 Gliederung 1. Motivation u. Definition 2. Charakteristiken von Frameworks 3. Beispiele 4. Frameworks aus Nutzersicht Entwicklersicht 5. Literatur 6. Fazit Probleme und Erfahrungen 2

3 Motivation Ziel der Software-Entwicklung: Wiederverwendung OO: Vererbung und Polymorphismus Design Patterns: abstrakte Problemlösungen Komponenten / Klassenbibliotheken: Lösungen für spezifische Ziele Eingeschränkte Wiederverwendung Wunsch: Skelett einer Anwendung, das nur noch zurechtgeschneidert werden muss Frameworks seit ca (erstes Framework: MVC in Smalltalk-80) 3

4 Benutzung eines Frameworks 1. Anforderung der Anwendung werden spezifiziert 2. Gemäß den Anforderungen wird Framework ausgesucht 3. Framework wird erlernt 4. Framework wird an den gewünschten Stellen (hot spots) angepasst 5. Ergebnis: Wesentliche Verkürzung der Entwicklungszeit- und Kosten 4

5 Definition u. Struktur wieder verwendbarer Entwurf einer Anwendung beschrieben durch: Abstrakte Klassen Kollaboration der Instanzen Framework-Domain Anwendungsbereich (domain) 5

6 Benutzung eines Frameworks 1. Anforderung der Anwendung werden spezifiziert 2. Gemäß den Anforderungen wird Framework ausgesucht 3. Framework wird erlernt 4. Framework wird an den gewünschten Stellen (hot spots) angepasst 5. Ergebnis: Subklassen Wesentliche von Framework-Klassen Verkürzung werden der Entwicklungszeitund erstellt Kosten Verhaltenssteuerende Methoden werden überschrieben (hooks) zu nutzende Komponenten werden erstellt etc. 6

7 Charakteristiken von Frameworks Reuse of analysis Erfolgreiche Betrachtung eines bestimmten Anwendungsbereiches Reuse of design fast kompletter Software-Entwurf Reuse of code âtomarer Bestandteil: Abstrakte Klassen hook methods Inversion of Control (IoC) Framework Application 7

8 Blackbox vs. Whitebox Frameworks Whitebox Frameworks setzen Kenntnis der inneren Struktur des Frameworks voraus Vererbung Überschreiben von hook- Methoden die meisten Frameworks sind am Anfang Whitebox Blackbox Frameworks sind ausgereifter und werden über Komponenten konfiguriert Definition der Komponenten- Schnittstellen Integration über Patterns wie Strategy White-Box Framework Black-Box Framework 8

9 Einordnung aus Nutzersicht OOP benutzt OOAD Software-Entwurf Frameworks Anti-Patterns Design Patterns UML Metriken Architektur n-schichten J2EE.NET DCOM Pet Shop Pet Store 9

10 Einordnung aus Entwicklersicht Applikationsebene Frameworks Anti-Patterns Design Patterns UML Metriken OOP OOAD Architektur Software-Entwurf Hilfsmittel n-schichten J2EE.NET DCOM Pet Shop Pet Store 10

11 Beispiel: Struts (MVC Framework) Framework für MVC Web Applikation Controller zentrales Servlet steuert sog. Action-Klassen Geschäftslogik View z.b. JSPs aber auch andere Präsentationstechniken liefert Funktionalität für Web-Designer Datenaustausch zwischen View/Controller über sog. ActionForms Model keine Vorgaben (z.b. JavaBeans, EJBs, etc.) Controller wird zentral über XML-Datei konfiguriert 11

12 Beispiel: Struts (MVC Framework) 12

13 Domain Framework zur Verkaufsförderung rderung oft wiederkehrender Anwendungsfall: Verkaufsförderung tritt in vielen Geschäftsbereichen auf daher: Framework für unterstützende Applikationen zeitliche Planung von Promotion Events Auswertung der Ergebnisse etc. wurde durchgeführt mit komplexer Anforderungs-Erhebung iteratives Verfahren um die Kern-Elemente zu abstrahieren 13

14 Domain Framework zur Verkaufsförderung rderung entnommen aus [2] 14

15 Gliederung 1. Motivation u. Definition 2. Charakteristiken von Frameworks 3. Beispiele 4. Frameworks aus Nutzersicht Entwicklersicht 5. Literatur 6. Fazit Probleme und Erfahrungen 15

16 Frameworks auswählen Frameworks müssen in vier Anforderungs-Dimensionen einer Anwendung entsprechen: Interoperabilität nicht-funktional funktional Hardware Die Kosten einer Fehleinschätzung sind hoch! 16

17 Auswahl-Kriterien Lizenz Komplexität Modularisierung betrachten Dokumentation Katalog / Feature-Liste Koch-Rezept Design Dokumentation road maps Source code Support Wer stellt Support bereit? Wie ist das Prozedere? Was sind die Kosten? Experten oder Aushilfen? Self-support? Verwendung von Standards Wiederverwendung! quasi wie Interfaces im Design 17

18 Probleme bei der Benutzung Erlernen des Frameworks! Einarbeitungsdauer von ca Monaten Mentoring erfahrener Mitarbeiter wird jedoch meist woanders benötigt Training basierend auf Beispielen von einfachen zu schweren, speziellen Beispielen Zeit Lernfortschritt Management des Entwicklungsprozesses anders als die ausgereiften Prozessmodelle zumeist wird ad hoc entwickelt (Stand: 1999) 18

19 Probleme bei der Benutzung Abschätzung der Anwendungs-Entwicklung meist schwer durchführbar 90 Prozent / 10 Prozent-Regel Fortschritt Verifikation der Anwendungs-Komponenten zwei Aspekte: Testen der Funktionalität Testen der Konformität zu dem Framework Debugging ist zumeist äußerst schwierig (IoC) t 19

20 Framework Entwicklung Domain analysis Domain Model Anwendung Anwendung Anwendung Anwendung1 Framework-Enwicklung Anwendungs-Entwicklung Framework 20

21 Probleme bei der Entwicklung Domain scope es kann zuviel oder zuwenig mit einbezogen werden besser sind zunächst kleinere Frameworks Menschen neigen jedoch die andere Richtung zu wählen! Framework Dokumentation wichtig: Darstellung der Framework-Struktur und der daraus folgenden Regeln kein Standard vorhanden, am besten verschiedene Methoden verwenden Dokumentation kostet! Vor allem bei Frameworks! 21

22 Probleme bei der Entwicklung Verifizierung von abstrakten Verhalten normal: Erstellung einer Test-Applikation, die getestet wird Vielseitigkeit kann schwer getestet werden Framework Release Problem Framework muss wieder verwendbar sein stabil sein gegenüber Änderungen im Anwendungsbereich sehr gut dokumentiert sein keine Standard-Kriterien vorhanden! aber unreife Veröffentlichung hat verheerende Auswirkungen 22

23 Literatur [1] M.E. Fayad, D.C. Schmidt, R.E. Johnson, "Building Application Frameworks", Wiley 1999 [2] M.E. Fayad, D.C. Schmidt, R.E. Johnson, "Implementing Application Frameworks", Wiley 1999 [3] M. Nash, Java Frameworks and Components, Cambridge University Press 2003 [4] R.E. Johnson, B. Foote, "Designing reusable classes", Object- Oriented Programming 1, 5 (June/July 1988), [5] R.E. Johnson, Frameworks=(Components+Patterns), CACM October 1997/Vol. 40, No

24 Fazit Frameworks im Idealfall eines der besten Wiederverwendungsmöglichkeiten im großen Maßstab aber: Eigenentwicklung sollte genau bedacht werden! immense Kosten und Zeitbedarf! sehr schwierig! Dokumentation nicht unterschätzen! Bei Verwendung an Lernkurve denken! Respekt haben! Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 24