Moderne Softwarearchitektur

Transkript

1 Johannes Siedersieben Moderne Softwarearchitektur Umsichtig planen, robust bauen mit Quasar dpunkt.verlag

2 1 Softwarearchitektur als Herausforderung Was ist Softwarearchitektur? Quasar: Qualitätssoftwarearchitektur Der Fahrplan Klassen und Schnittstellen (Kapitel 2) Komponenten und Schnittstellen (Kapitel 3) Softwarekategorien - wie findet man Komponenten? (Kapitel 4) Fehler und Ausnahmen - Rechte und Pflichten (Kapitel 5) Wie spezifiziert man Schnittstellen? (Kapitel 6) Softwarearchitekturen (Kapitel 7) Anwendungskern und Anwendungskomponenten (Kapitel 8) Pools, Persistenz und Transaktionen (Kapitel 9) GUI-Architektur (Kapitel 10) Quasar - Hilfe oder Korsett? Warum brauchen wir Quasar? Argumente gegen Quasar Quasar und Muster Quasar und Wissenschaft Quasar und UML Was sagen andere? 12 2 Klassen und Schnittstellen Schnittstellen Listen und Iteratoren 17

3 xii Inhalt 2.3 Vom Nutzen des Iterators Das Kleingedruckte: Was kann alles schief gehen? Konfiguration und Implementierung von Klassen Schnittstellen und Muster Eigene Listen implementieren Schnittstellen und Test Weitere Java-Behälter Arbeit sparen durch Schnittstellen Prinzip der minimalen Annahme Rückrufschnittstellen (callbacks) Beispiel: Fahrstuhl mit virtueller Zeit Java-Schnittstellen und funktionale Programmierung Pakete in Java Wie baut man Java-Pakete? Schnittstellen in anderen Sprachen Schnittstellen in C Schnittstellen in C Schnittstellen in typfreien Sprachen: Beispiel Python Zusammenfassung 40 3 Komponenten und Schnittstellen Komponenten Drei Definitionen, sechs Merkmale Schnittstellen Mehr Beispiele für Komponenten Semantik und Verfeinerung von Schnittstellen Beispiel Berechtigung Komponenten und Objektorientierung Rollen im Entwicklungsprozess Wie findet man Komponenten: Beispiel Konfiguration: Komponenten verbinden Kompositionsmanager: Konfiguration und Komposition 61

4 xiii_ 3.11 Symmetrische Komposition Konfiguration mit XML Wer definiert Schnittstellen? Standardschnittstellen Angebotene Schnittstelle Angeforderte Schnittstellen und Adapter Wie beschreibt man Komponenten? Zusammenfassung 71 4 Softwarekategorien - wie findet man Komponenten? Beispiel: Schafkopfen mit dem Computer Softwarekategorien und Komplexität Was gehört zu 0-Software? Softwarekategorien und Variabilität Kommunikation zwischen Komponenten verschiedener Kategorien Kommunikation mit neutralen Schnittstellen und R-Software Beispiel 1: Vektoren und Matrizen Beispiel 2: Anwendung und Persistenz R-Software und Sichtbarkeit A- und T-Software A-Software T-Software Kombination von A und T A und T - Revolution oder Selbstverständlichkeit? Variabilitätsanalyse mit SAAM Zurück zum Beispiel: Schafkopfen mit dem Computer SAAM und Softwarekategorien Fünf Regeln zu Softwarekategorien 95 5 Fehler und Ausnahmen - Rechte und Pflichten Ausnahmen und Programmiersprachen Ausnahmen und Softwarearchitektur Optionen der Ausnahmebehandlung 103

5 5.4 Architektur der Ausnahmebehandlung Sicherheitsfassade Diagnose und Reparatur Experten für Diagnose und Reparatur Komposition als Risikogemeinschaft Beispiel Anwendungsserver Java-Ausnahmen und Performance Java-Ausnahmen: Geprüft oder ungeprüft? Vor- und Nachbedingungen Neun Regeln zu Fehlern und Ausnahmen Spezifikation von Schnittstellen Die Schnittstelle als virtuelle Komponente Zustand, Konsistenz, Konstanz Ausnahmen ACID und RR Zusammenfassung: Annahmen bei der Spezifikation Elemente der Spezifikation Zustandsmodell Invarianten Vor- und Nachbedingungen Testfälle Weitere Angaben Vorgehen bei der Spezifikation Erweiterung und Verfeinerung von Schnittstellen Erweiterung von Schnittstellen Verfeinerung von Schnittstellen Quasar Specification Language (QSL): Design by Contract OCL Parnas-Tabellen Eiffel JML QSL Definition der QSL-Syntax mit Java 131

6 T Inhalt xv 6.6 Beispiel: Einfaches Berechtigungssystem ACID und RRR bei einem Prozess Seiteneffekte und RRR Rückruf und ACID Konsistenz und Konstanz Zusammenfassung Softwarearchitekturen Übersicht Architektur eines Informationssystems A-Architektur A und T: Zwei Welten TI-Architektur T-Architektur und Standard-T-Architektur Rolle der Architektur im Entwicklungsprozess Alternative Ansätze Die Architektursichten von Hofmeister, Nord, Soni MDA und MDC Quasar-Konformität Anwendungskomponenten und Anwendungskern A-Komponenten und Anwendungskern Welche Schnittstellen importiert der Anwendungskern? Robert: Rosenheimer Stadtbücherei Außensicht von A-Komponenten: Gebühren und Ausleihe Gebühren Ausleihe Entitätstypen und Datentypen Implementierung von Datentypen Beispiele: ISBN, Versichertenart Fehler, die man vermeiden sollte Spezielle Transformationen 182

7 8.7 Enge und lose Koppelung Objektorientierte und dienstorientierte Schnittstellen Assoziationen Datenhoheit Schnittstellen im Entwicklungsprozess Zusammenfassung Pools, Persistenz und Transaktionen Standardprobleme Zugriffsschichten im Überblick Außensicht Innensicht Transaktionen aus Anwendungssicht Pools Pool-Schnittstellen SimplePool: Ein einfacher transaktionsfähiger Pool SimplePool: Was kann er nicht? Spätes Lesen: Virtuelle Objekte, virtuelle Attribute Objektidentität und Beziehungen Sperren und Transaktionen Mapping MappingManager Außensicht Abbildungsmodell Innensicht Wer verantwortet die Konsistenz der Daten? Gespeicherte Prozeduren (Stored Procedures) Mehrere Benutzer: Sperren und Sichtbarkeit Sperren und Sperrmodi Isolationsstufen Transaktionen (Vertiefung) Geschachtelte Transaktionen Parallele Transaktionen Verteilte Transaktionen Weiche Transaktionen 222

8 9.10 QuasarPersistence 223 % Was leistet die Anwendung? Pool Abfragen Transaktionen, Sperren OR-Abbildung Eigenschaften von QuasarPersistence im Überblick JDO (Java Data Objects) Was leistet die Anwendung? PersistenceManager Abfragen Transaktionen, Sperren OR-Abbildung Neun Regeln zu Pools, Persistenz und Transaktionen Architektur grafischer Bedienoberflächen 235 \ 10.1 Begriffe Prinzip lokaler Bedienoberflächen Standardarchitektur einer lokalen GUI-Engine Model-View-Controller (MVC) Web-Oberflächen und lokale Oberflächen Wertschöpfungskette grafischer Bedienoberflächen GUI-Frontend und Präsentation Präsentation und Dialogkern Dialogkern und Anwendungskern Dialogkern Präsentation Spezielle Themen Prüfung von Benutzereingaben Behandlung von Fehlern und Ausnahmen Komposition von Dialogen Zusammenfassung 253

9 xviii Inhalt A Autorisierung und QSL 255 A.l Autorisierung: Übersicht 255 A.2 Autorisierung: Außensicht 256 A.3 Der algorithmische Kern 259 A.4 Beispiel Robert 259 A.5 QSL-Spezifikation 262 A.5.1 Operative Schnittstelle 262 A.5.2 Administration 263 A.5.3 Instrumentierung 267 Nachwort 269 Literatur 271 Index 275 t