Software-Engineering. Einführung. Vorlesung im Wintersemester 2008/2009 Fakultät Wirtschaftsinformatik. Klaus Mairon, M.Sc.

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1 Software-Engineering Einführung Vorlesung im Wintersemester 2008/2009 Fakultät Wirtschaftsinformatik Klaus Mairon, M.Sc.

2 Zu mir Mein Arbeitgeber - Metris GmbH - Zielmarkt: Software für Versicherungsunternehmen - Mitarbeiter: ca Standorte: St. Georgen und Hilden (bei Düsseldorf) - Kunden: alle namhaften Versicherungen in D, A, CH - Eingesetzte Technologien: Java, JEE, C#,.NET, C++ Meine Aufgabe - Technischer Leiter / leitender Architekt (Executive IT-Consultant) im Bereichs Claims Management - Grundlagenforschung und Hochschulkontakte Mein Hintergrund - Studium der Wirtschaftsinformatik und Application Architectures an der Hochschule Furtwangen - Dozententätigkeit an der Hochschule Furtwangen seit

3 Organisatorisches Vorlesungsunterlagen zum Download - unter - Vorlesungsunterlagen werden jeweils nach der Vorlesung bereitgestellt Prüfung - Klausur (90 Minuten) - Hilfsmittel: 2 DIN A4 Seiten mit handschriftlichen Notizen - Wann? 02. Februar 2009, 11:15h 12.45h - Wo? Raum C0.14, Hochschule Furtwangen - Schriftliche Ausarbeitung (ca Seiten) mit Präsentation (45 Minuten) - Bearbeitung in 3er Gruppen - Themenauswahl online verfügbar; Anmeldung des Themas per Mail bis Wertung: Klausur 70%, Ausarbeitung 30% Fragen? Dann einfach mailen an: - klaus.mairon@metris.de oder - klaus@mairon-online.de 3

4 Inhalte der Vorlesung Einführung in die Ziele und Prinzipien des Software-Engineering Vorgehensmodelle für die Entwicklung betrieblicher Anwendungen - V-Modell, RUP, agile Methoden Modellierung betriebwirtschaftlicher Anforderungen - Requirements Engineering - Anforderungsanalyse mit der UML - GUI-Entwurf Methoden und Techniken des Anwendungsdesigns - Objekt-orientiertes Design mit UML - Pattern im Softwareentwurf (GOF, J2EE, ) - Designprinzipien und Heuristiken Software-Architekturen und Architekturentwurf - Multi-Tier-Architekturen am Beispiel J2EE - Grundkonzepte Service-orientierter Architekturen (SOA) - MDA und MDSD Hintergrund und Ziele der Ansätze Qualitätsmanagement im Projekt - Qualitätssicherung im Softwareentwicklungsprozess - Metriken 4

5 Themen für die Ausarbeitungen / Referate Notationen für die Entity Relationship Modellierung im Vergleich ( ) Aspektorientierte Programmierung mit AspectJ ( ) Enterprise JavaBeans 3.0 im Überblick ( ) WebServices in Java implementieren ( ) Verteilte Anwendungen mit.net ( ) Entwicklertests mit JUnit und FIT ( ) REST ein alternativer Architekturstil für WebServices ( ) Rule Engines Konzepte und Einsatzmöglichkeiten ( ) MDSD mit openarchitectureware ( ) Groovy ein Überblick ( ) WS-BPEL ein Überblick ( ) Das Spring-Framework ein Überblick ( ) Grafische Editoren entwickeln mit Eclipse ( ) Ruby on Rails ein Überblick ( ) Einsatzmöglichkeiten von MS Sharepoint in Softwareprojekten (bereits vergeben Termin offen) 5

6 Ergänzende Literatur zur Vorlesung Zum Thema UML - C. Rupp, et al.: UML 2 glasklar. Praxiswissen für die UML-Modellierung. Verlag Hanser, G. Heinrich, K. Mairon: Objektorientierte Systemanalyse. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, Zum Thema MDA und MDSD - T. Stahl, M. Völter: Modellgetriebene Softwareentwicklung. Techniken, Engineering, Management. dpunkt Verlag, D. Frankel: Model Driven Architecture. Applying MDA to Enterprise Computing. Verlag Wiley, A. Andresen: Komponentenbasierte Softwareentwicklung mit MDA, UML 2 und XML. 2. Auflage, Verlag Hanser, 2004 Zum Thema Designprinzipien und Pattern - B. Meyer: Principles of Package Design. In Communications of the ACM, vol. 25, no. 7, pages , D. Alur, et al.: core J2EE Patterns. Best Practices and Design Strategies. Prentice Hall, E. Gamma, et al: Design Pattern. Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley,

7 Das Zielquadrat des Softwareprojekts Qualität (Software-Produkt Und Dokumentation) Q F Funktionsumfang (für den Anwender direkt nutzbare und unsichtbare Systemleistungen) Termin T (Übergabe des fertigen, qualitätsgesicherten Produkts) K Kosten (laut Angebot bzw. vereinbartem Festpreis) Wie landet man im Zielquadrat? 7

8 Einflussfaktoren auf Softwareprojekte Woran liegt es, wenn man nicht im Zielquadrat landet? - Komplexe Anforderungen? - Viele Beteiligte (Stakeholder)? - Niedrige Produktivität (hohe Kosten, lange Laufzeiten, trotzdem fehlerhafte Software)? - Wie geht man vor (Verstehen der Anforderungen, Umgang mit Risiken, mit sich ändernden Anforderungen, der Dokumentation)? Welche Einflussfaktoren gibt es auf Softwareprojekte? - Kostenreduzierung - Schnelleres Time-to-Market - Forderungen nach Flexibilität, Erweiterbarkeit, Wiederverwendung - Hohe Qualitätsanforderungen - Sicherheitsaspekte 8

9 Bausteine des Software-Engineering Vorgehensmodell (SW-Prozessmodell) Projekt-Infrastruktur, Team-Management Requirements- Engineering OOA / UML Konfigurations- und Versionsmanagement OOD / UML Aufwandsschätzung und -kontrolle Benutzer- Ergonomie, GUI-Entwurf SW-Architektur- Entwurf Programmierung SW-Test Review- Techniken Qualitäts- Management Risiko- Management Dokumentation 9

10 Das Software-Projekt Aufgabenbereiche und zugehörige Dokumente QS- Plan Prüf-, Test- Berichte KM- Plan QS KM erstellt PM unterstützt, kontrolliert SWE Projekt- Handbuch Projekt- Plan Entwicklungs- Dokumente Benutzer- Dokumentation Projekt- Historie abhängig vom Vorgehens- und SWE-Modell 10

11 Vorgehensmodell und SWE-Modelle "best practices", Heuristik Was? Wann? Wie? Welches Resultat? "best practices", (semi-)formale Grundlagen Vorgehensmodell = Prozessmodell für ein SW-Projekt SWE-"Methodenkoffer" (Modelle für Requirements Engineering, Systementwurf, System -entwicklung,...) 11

12 Vorgehensmodell Vorgehensmodell = Prozessmodell für die Softwareentwicklung Beschrieben wird die Vorgehensweise in Softwareprojekten in Phasen. Für jede dieser Phasen wird definiert: - Was ist das inhaltliche Ziel? - Welche einzelnen Schritte / Aktivitäten sind auszuführen? Mit welchen Methoden, Werkzeugen, Standards? - Welche Ergebnisse / Teilprodukte sind mit welchem Inhalt und Fertigstellungsgrad abzuliefern? - Wie / in welcher Form wird die Erreichung des Phasenziels überprüft? Warum überhaupt Vorgehensmodelle? - Erfahrung - best practices - d.h. Heuristik! 12

13 Beispiele bekannter Vorgehensmodelle Wasserfall-Modell Ph. 3: Analyse Ph. 4: Entwurf V-Modell Ph. 3: Feinentwurf Testfälle Ph. 6: Integrationstest 13

14 Beispiele bekannter Vorgehensmodelle Spiral-Modell Anforderungsplanung Risiko- Analyse Planung des nächsten Zyklus Entwurf, Implementierung, Test Prinzipien: - Minimierung des Risikos - Vorgehensweise "inkrementell / iterativ" Weitere Details und Beispiele s. z.b.: Helmut Balzert, Lehrbuch der Softwaretechnik II, S. 97 ff. 14

15 Beispiele bekannter Vorgehensmodelle Rational Unified Process (RUP) - Vorgehensweise vgl. Spiralmodell - Ein Entwicklungszyklus umfasst 4 Phasen, die interativ / inkrementell bearbeitet werden Inception M Elaboration M Construction M Transition i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 - Inception: Verstehen/Eingrenzen des Problembereichs, Erfassen der Use Cases und Akteure, Bestimmen der Risiken und Erfolgskriterien, Erstellen von Prototypen, erste Aufwandsschätzung - Elaboration: komplette Analyse des Problembereichs, Beschreiben aller Use Cases; Bestimmen nicht-funktionaler Anforderungen, Festlegen der Software-Architektur, Erstellen eines Architektur-Prototypen, Projekt- Feinplanung - Construction: Entwicklung / Integration / Test aller SW-Komponenten (ggf. parallel/ inkrementell), "manufactoring process", Fertigstellung des Produkts - Transition: Produktübergabe, Pilottests, Einführung in die Zielumgebung M = Meilenstein 15

16 Beispiele bekannter Vorgehensmodelle Rational Unified Process (RUP) [Forts.] - Jede Iteration ist ein kompletter Entwicklungsprozess im Kleinen mit Requirements-Definition, Design und Implementierung, sowie einem prinzipiell lauffähigen Ergebnis ("Deliverable"), ggf. einem Prototypen am Ende. R i n D - Mit steigender Iterationsnummer verschiebt sich der Schwerpunkt der Aktivitäten von der Komplettierung der Requirements hin zur Konstruktion und Implementierung. I - Neben der Erstellung eines Deliverable ist es das Ziel jeder Iteration, eine explizit definierte Reihe von Risiken des Gesamtprojekts zu eliminieren. - Die frühen Iterationsergebnisse entsprechen Prototypen bzw. projektinternen Releases. Ab dem Abschluss der Construction-Phase entstehen Releases, die an den Kunden übergeben werden können (Produkt-"Tranchen", b-releases), bis das komplette Produkt ausgeliefert ist. - Weitere Infos: 16

17 Beispiele bekannter Vorgehensmodelle Agile Software-Entwicklung - Basis-Motivation: Produktivität im Sinne von kurzfristig verfügbarem, lauffähigem Code anstatt Bürokratie, Dokumentation, Planung... - Lösungsideen: Salamitaktik (d.h. häufige, sofort nutzbare Releases) - intensive Beteiligung des Auftraggebers - direkte persönliche Kommunikation - hochqualifizierte Entwicklerteams - Prominenteste Gurus : Kent Beck, Martin Fowler, Alistair Cockburn - 4 Basis-Konzepte - Individuals and Interactions over Processes and Tools - Working Software over Comprehensive Documentation - Customer Collaboration over Contract Negotiation - Responding to Change over Following a Plan "Agile Softwareentwicklung" = Philosophie, Arbeitshaltung, Sammlung von Grundsätzen kein konkretes Prozessmodell für SW-Entwicklung 17

18 Beispiele bekannter Vorgehensmodelle Agile Software-Entwicklung [Forts.] - Bekannteste konkrete Methoden / Prozessmodelle: - extreme Programming (XP) - Dynamic Systems Development Method (DSDM) - Feature-Driven Development (FDD) - Crystal Methods - Scrum - Adaptive Software Development 18

19 Beispiele bekannter Vorgehensmodelle Agile Software-Entwicklung [Forts.] - Beispiel XP einige Prinzipien - verkürzte Analyse / user stories - sofortige Implementierung - Paar-Programmierung - sofortiges/permanentes Testen - Auftraggeber vor Ort - kaum Dokumentation - häufige Releases - KISS-Prinzip - nur ad-hoc-architektur - aber: ständiges Refactoring - 40-Stunden-Woche XP-Workflow (vereinfacht) write user stories architectural spike system metaphor requirements release planning test scenarios new user story release plan product iteration bugs latest version next iteration acceptance tests small release customer approval 19