Seminar zu Ursachen und Vermeidung von Fehlern in der Software-Entwicklung

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1 Seminar zu Ursachen und Vermeidung von Fehlern in der Software-Entwicklung Semantische Validierung der objektorientierten Analyse Berlin, 4. April 2006

2 Inhalt Einleitung Psychologische und objektorientierte Konzepte Vergleich Fehlerquellen Methoden der objektorientierten Analyse Auswahl von Objekten Bestimmung von Operationen Erarbeitung einer Abstraktionshierarchie Erarbeitung einer Teil/Ganzes-Relation Zusammenfassung 2

3 Einleitung Was ist objektorientierte Analyse? Objektorientierte Modellierung erste Phase Die Phasen (zur Übersicht): Analyse und Definition im Problembereich (OOA) Entwurf des Lösungsbereichs (OOE) Implementation Integration, Test und Abnahme Wartung und Anpassung 3

4 Einleitung Was ist semantische Validierung? Antwort auf die Frage: Wurden die Anforderungen richtig erfasst? Semantik: Sinn und Bedeutung von Sprache Grundlage: Syntax Validierung: (hier) Überprüfen: entspricht Entwurf der Konzeptstruktur des Anwenders? 4

5 Einleitung Wozu braucht man semantische Konzepte? Ziele der OOA: Erfassen der Anforderungen: Was soll gebaut werden (nicht: wie) Wichtig: Sprache des Anwendungsgebiets berücksichtigen Gefahren: Folgen: Falsches Begriffsverständnis unbemerkte Missverständnisse Einsatz falscher Methoden/ Ungenauigkeiten, fehlerhafte falscher Einsatz von Methoden Anforderungsermittlung Kein Einsatz von Methoden Verlassen auf eigene Intuition (sehr gefährlich!) 5

6 Einleitung Ziele der semantischen Validierung in der OOA Was zeichnet gute OOA aus? Ergebnisse sind benutzerorientiert Woher weiß man, worauf zu achten ist? Psychologische Konzepte berücksichtigen Nach Möglichkeit geeignete Methoden verwenden Idealfall: OOA-Entwurf psychologische Konzeptstruktur des Benutzers: Verständnis Vertrautheit mit der Struktur nachträgliche Änderungen leicht möglich 6

7 Inhalt Einleitung Psychologische und objektorientierte Konzepte Vergleich Fehlerquellen Methoden der objektorientierten Analyse Auswahl von Objekten Bestimmung von Operationen Erarbeitung einer Abstraktionshierarchie Erarbeitung einer Teil/Ganzes-Relation Zusammenfassung 7

8 Psychologische und objektorientierte Konzepte Vergleich Objektorientierung - Denkstrukturen Gemeinsamkeiten Semantische Netze Hierarchische Strukturen bei der Informationsspeicherung 8

9 Psychologische und objektorientierte Konzepte Unterschiede Objektbegriff: Alltagssprache: meistens statisch OO: oft dynamisch Informationsgehalt: natürliche Sprache: aus dem Kontext zu erschließen OO: ohne Kontext ablesbar 9

10 Psychologische und objektorientierte Konzepte Was macht OOA so kompliziert? Kognitive Prozesse: meist unbewusst viele automatisierte Vorgänge Gefahr: scheinen selbstverständlich, werden nicht beachtet Wahrnehmung: nie objektiv Hypothesenbildung nach Gedächtnisinhalten Gefahr: Tendenz, von gleicher Wahrnehmung auszugehen Information: im Kontext nur aus dem Kontext erschließbar Gefahr: Kontext wird vernachlässigt/ falsche Interpretation 10

11 Psychologische und objektorientierte Konzepte Fehlerquellen: Kommunikation: Kontextvernachlässigung, Missverständnisse Benutzer macht ungenaue/falsche Angaben Selbstverständlichkeiten werden nicht genannt Entwickler fragt nicht genügend nach Intuition: falsche Annahmen durch unangebrachte Hypothesen Sprache: Ambivalenz Abstraktionsebenen: Gefahr der falschen Einordnung 11

12 Psychologische und objektorientierte Konzepte Idee: Fehlervermeidung durch Einsatz von Methoden OOA-Methoden sollten gut handhabbar sein leicht verständlich sein auch Sonderfälle abdecken die Kommunikation zwischen den Beteiligten unterstützen schnell durchführbar sein 12

13 Inhalt Einleitung Psychologische und objektorientierte Konzepte Vergleich Fehlerquellen Methoden der objektorientierten Analyse Auswahl von Objekten Bestimmung von Operationen Erarbeitung einer Abstraktionshierarchie Erarbeitung einer Teil/Ganzes-Relation Zusammenfassung 13

14 Methoden der OOA Zu betrachtende Methoden Auswahl von Objekten Bestimmung von Operationen Erarbeitung einer Abstraktionshierarchie Erarbeitung einer Teil/Ganzes-Relation 14

15 Methoden der OOA Auswahl von Objekten Zweck der Methode: Relevante Objekte aus dem Aufgabenbereich herausarbeiten Rahmenbedingungen: Dokumentation der Aufgabenstellung aus Anwendersicht liegt vor Einheitlichkeit der Abstraktionsebene wird zunächst nicht berücksichtigt 15

16 Methoden der OOA Auswahl von Objekten Identifizierung von Objekten für die Objektbeschreibung Problem- Beschreibung Nomen aussondern Objektname Kugelschreiber Objektbeschreibung handliches Gerät, das sich leicht über Papier bewegen lässt Füller Anwender- Befragung konkrete Gegenstände der Arbeitsumwelt aufnehmen 16

17 Methoden der OOA Problematik: Unterscheidung von Objekten und Attributen Heuristik Auswahl von Objekten Farbe Wellenspektrum Text Schriftart oder Pycholog. Wirkung Farbe Schriftgrad Aufgabenkontext bei der Auswahl von Objekten beachten. Problembeschreibungen auf irrelevante Informationen untersuchen. 17

18 Methoden der OOA Bestimmung von Operationen Zweck der Methode: Relevante Operationen aus dem Aufgabenbereich herausarbeiten und Objekten zuordnen Rahmenbedingungen: Mehrfachzuordnung von Operationen zu Objekten möglich, um die Interaktionsstruktur der Objekte nicht vorwegzunehmen 18

19 Methoden der OOA Bestimmung von Operationen Identifizierung von relevanten Operationen Problem- Beschreibung Verben aussondern Anfrage Funktionsweise Objekt Anwender- Befragung Übliche Umgangsformen mit dem Objekt abfragen 19

20 Methoden der OOA Problematik: Verben mit stark variierender Bedeutung Heuristik Bestimmung von Operationen? Cursor? Bewegen Hand? Auto? Genaue Prüfung von Operationen, die ein Objekt erfordern, bezüglich einer möglichen Objekt-Konkretisierung 20

21 Methoden der OOA Erarbeitung einer Abstraktionshierarchie Zweck der Methode: Vererbung von Attributen und Funktionsweisen Rahmenbedingungen: Entsprechend der Konzeptstrukturen des Anwenders zu gestalten 21

22 Methoden der OOA Erarbeitung von Abstraktionshierarchien Hierarchisierung zum Zwecke der Vererbung 1 Ausgangssituation 2 Bildung von Klassen anhand gemeinsamer Operationen Objekt A Objekt C Klasse 1 Klasse 2 Objekt D Objekt E Objekt A Objekt C Objekt B Objekt D Objekt D 3 Andwenderbefragung 4 Klasse 2 Objekt C Objekt D Ja! Ist Klasse 1 eine Klasse 2? Klasse 1 Objekt A Objekt D 22

23 Methoden der OOA Problematik: Vererbung gemeinsamer Funktionsweisen Heuristik Erarbeitung von Abstraktionshierarchien Stift Tintenkiller? Schreiben Tintenkiller Kuli Bleistift Kuli Bleistift Zur Feststellung von gemeinsamen Funktionsweisen sollte auf andere Methoden ausgewichen werden, um Fehler zu vermeiden 23

24 Methoden der OOA Erarbeitung einer Teil/Ganzes-Relation Zweck der Methode: Objekte als Teilstrukturen definieren Rahmenbedingungen: Bewertung der Änderungswahrscheinlichkeit durch Experten 24

25 Methoden der OOA Erarbeitung von Teil/Ganzes-Relationen Teilstrukturen von Objekten definieren Klasse 1 Objekt A Objekt D Klasse 2 Objekt C Objekt D Andwenderbefragung Ja! Klasse 1 Objekt A Objekt D Klasse 2 Objekt C Objekt D Hat Klasse 1 eine Klasse 2? 25

26 Methoden der OOA Problematik: kontextabhängige Beurteilung Heuristik Teil/Ganzes-Relationen Benutzersichtweise stimmt oft nicht mit sinnvoller Modellierung überein Konzept von Assoziation, Aggregation, Komposition im Alltagsverständnis ungenau/unklar Transitivität ist nicht immer gegeben 26

27 Inhalt Einleitung Psychologische und objektorientierte Konzepte Vergleich Fehlerquellen Methoden der objektorientierten Analyse Auswahl von Objekten Bestimmung von Operationen Erarbeitung einer Abstraktionshierarchie Zusammenfassung 27

28 Semantische Validierung der objektorientierten Analyse Zusammenfassung Besonders schwerwiegende Irrtümer und Fehler durch folgende Aspekte: Unbemerkte Missverständnisse Ungenaue Anforderungsbeschreibungen Mangelnde Kontextbetrachtung Falsche Hypothesenbildung Fehlinterpretationen Verlassen auf Intuition 28

29 Zusammenfassung Allgemeine Verbesserungsmöglichkeiten Entwickler: Möglichst fundiertes Domänenwissen: Verständnis des Anwenderbereichs Auch nach vermeintlichen Selbstverständlichkeiten fragen Sorgfältiges Abwägen der Alternativen und Gründe: ad-hoc- Entscheidungen vermeiden Anwender: Möglichst genaue Aussagen Begriffsverständnis verifizieren 29

30 Zusammenfassung Semantische Validierung Methoden: OOA-Methoden nützlich, aber nicht unproblematisch Methoden können eine eingehende Beschäftigung mit dem Anwenderbereich nicht ersetzen Semantische Validierung sehr erstrebenswert, da hohe Zeit- und Kostenersparung 30

31 Danke!