Software Engineering. Sommersemester 2012, Dr. Andreas Metzger

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1 Software Engineering (Übungsblatt 5) Sommersemester 2012, Dr. Andreas Metzger Übungsblatt-Themen: Rollenverteilung in der Softwareentwicklung; Rolle des Testers; Prinzip der Strukturierung; Softwarearchitektur; Entwurfsmuster 1

2 Aufgabe 5.1 Bei der Softwareentwicklung werden einzelne Rollen unterschieden. a) Nennen Sie die wesentlichen Merkmale einer Rolle. Nennen Sie mindestens 4 Merkmale. Rolle = Menge von zusammengehörigen Aufgaben und Befugnissen (oft auch notwendige Qualitfikationen) z.b. Projektleiter Eine Rolle wird von Personen wahrgenommen ( Instanzierung einer Rolle mit Personen) Eine Person kann mehrere Rollen einnehmen (z.b. eine Person ist gleichzeitig Projektleiter und Anforderungsanalytiker) Eine Rolle kann von mehreren Personen eingenommen werden (Person X und Y sind Systemarchitekten im Projekt A) Nicht in jeder Softwareentwicklung treten alle Rollen auf (z.b. besitzt die Software-Entwicklung eines Mail- Clients in einem 3-Personen-Team nicht zwingend einen Prozessingenieur. b) Unterschiedliche Rollen in einem Projekt müssen nicht zwingend von unterschiedlichen Personen wahrgenommen werden. Erläutern Sie anhand eines Beispiels, welche Probleme auftreten können, wenn eine Person mehrere Rollen einnimmt. Komplettes Scheitern: Die Projektleitung könnte beispielsweise überfordert sein, Organisationsstrukturen nicht richtig funktionieren und das gesamte Projekt und Team letztendlich komplett scheitern Termin-/Kostenprobleme: Der Arbeitsaufwand könnte zu groß sein um von einer Person bewältigt zu werden Termin- und Budgetüberschreitung c) Erklären Sie die Ziele und die Aktivitäten folgender Rollen: 1) Projektmanager 2) Qualitätsmanager 3) Spezifizierer 4) Anforderungsanalytiker 1) Projektmanager:!! Übergreifend über alle Phasen des Projekts!!!!! Trifft wesentliche Entscheidungen!!!!! Verantwortlich für erfolgreiche Projektdurchführung!!!!! Projektorganisation- und -koordination!!!!! (Team und Infrastruktur)!!!!! Kostenschätzung und Planung!!!!! Erstellung eines Projektplans!!!!! Kontrolle des Projektes (Produktverfolgung,!!!!! Planüberprüfung, Produktaktivitätsüberwachung)!!!!! 2

3 2) Qualitätsmanager:!! Alle Tätigkeiten, zur Sicherstellung der Qualität von!!!!! Prozessen und Produkten (Qualitätsplanung: quality!!!! planning, Qualitätslenkung/-steuerung: quality!!!!! control, Qualitätssicherung: quality assurance),!!!!! Qualitätsprüfung: quality inspection )!!!!!!! Qualitätsanforderungen an das Produkt festlegen und!!!!! gegebenenfalls nicht zufriedenstellende Ergebnisse!!!!! beseitigen!!!!! Alle QM-Tätigkeiten stehen in enger!!!!! Wechselbeziehung zueinander 3) Spezifizierer:!!! Strikte Beschreibung des Verhaltens, der Daten und der!!!!! Funktionen des Systems (D.h. implementierungsnahe!!!!! Spezifikationen der Anforderungen an das!!!!! Softwaresystem technische Anforderungen )!!!!! Modellierung/Beschreibung der Anforderungen aus!!!!! Implementierungssicht (Kommunikation mit!!!!! Designer und Programmierer)!!!!! Definition der Qualitätsanforderungen an das!!!!! Softwaresystem!!!!! Vorbereitung der Qualitätssicherung: Dokumentation!!!!! von Abnahmekriterien und Anwendungsfällen,!!!!! Definition von Testdesigns 4) Anforderungsanalytiker:! Erhebung, Dokumentation und Überprüfung von!!!!! Anforderungen an das System ( Frühe Phase der!!!!! Produktentwicklung)!!!!! Ermitteln und Erkennen von ( Benutzer-)!!!!! Anforderungen: Ist-,Soll-Analyse; Modellierung des!!!!! Soll-Systems unter verschiedenen Sichten!!!!! Machbarkeitsstudie: Bewertung der Ist- und Soll-!!!!! Analyseergebnisse!!!!! Aufgabe 5.2 Das Ziel des Testers ist die Ausführung des Systems zum Auffinden von Hinweisen auf Fehler. a) Erklären Sie ob die folgende Aussage korrekt ist: Testen kann die Abwesenheit von Fehlern garantieren. Abwesenheit von Fehlern kann durch Testen NICHT garantiert werden! Es können immer wieder Fälle auftreten, die von einem Testfall nicht berücksichtigt wurden und zu Fehlern führen. Zudem ist ein komplettes Softwaresystem zu komplex. 3

4 b) Erklären Sie die Aktivitäten der Rolle Tester. Testen bezeichnet jede einzelne (im Allgemeinen stichprobenartige) Ausführung des Testobjekts 1) Unter spezifizierten Bedingungen (Eingaben, Vorbedingungen etc.) 2) Zum Zweck des Überprüfens der (beobachteten) Ergebnisse (Ausgaben, Nachbedingungen etc.) oder im Hinblick auf gewisse gewünschte (erwartete) Eigenschaften Testen ist eine Kontrollfunktion im Software-Entwicklungsprozess (sie umfasst NICHT die Fehlersuche und Fehlerkorrektur) c) Nennen Sie drei Arten von Software-Tests. Modultest: Isoliertes Testen einzelner Module (Komponenten) benötigt oft zusätzliche Software (Testumgebung) kann schon früh (parallel zur Entwicklung) durchgeführt werden Gewährleistet, dass bei bspw. Integrationstests die einzelnen Module korrekt sind Integrationstest: Testen des Zusammenspiels von Komponenten (die von unterschiedlichen Personen/ Abteilungen/Firmen entwickelt wurden) Sicherstellen, dass die Komponenten zusammenpassen und die gewünschte Funktionalität bzw. Qualität erfüllen Wird in der Regel stufenweise durchgeführt werden Systemtest: Testen der Systemfunktionalität, -benutzbarkeit und -qualität, d.h. tut das System das was es tun soll Integration mit externen Systemen Akzeptanztest (alpha test): Testet, ob der Kunde das System akzeptiert Dabei werden oft Missverständnisse bzw. in der Spezifikation fehlende Anforderungen aufgedeckt Installationtest/ Feldtest: Testet das System in der Umgebung des Kunden Prüft bspw. korrekte Interaktion mit anderen Systemen Abnahmetest (beta test): Dient meist zur Endabnahme des Systems vom Kunden Nach erfolgreichem Abnahmetest gilt das Projekt als abgeschlossen 4

5 Aufgabe 5.3 Das Prinzip der Strukturierung führt zu verschiedenen Sichten auf die Architektur eines Software-Systems. Eine Sicht beschreibt die Komponenten und die Beziehungen zwischen diesen Komponenten. a) Erklären Sie kurz diese Komponenten und Beziehungen - Sicht. Komponente: Abgeschlossene Einheit; Explizite Definition von Leistungen: Ex- und Import Beziehung: Leistungen geliefert (Export)...Leistungen bezogen (Import); Häufig: Grafische Notation (Bsp. UML) b) Nennen Sie zwei Typen von Beziehungen zwischen Komponenten. Erklären Sie den Unterschied zwischen diesen beiden Beziehungstypen. Relation benutzt : Ein Objekt M1 benutzt ein Objekt M2, wenn M2 benötigt wird, damit M1 seine Dienste erbringen kann. Die benutzt -Relation enspricht dem Aufruf einer Operation, die vom aufgerufenen Objekt/Modul angeboten wird Relation ist_bestandteil_von : Beschreibt Verfeinerungen zwischen Komponenten, also beispielsweise eine Komponente 1, welche die Komponenten 1.1, 1.2,1.3 und 1.4 beinhaltet. In diesem Fall ist Komponente 1.1 ist ein Bestandteil der Gesamtkomponente 1. c) Nennen Sie die drei Bestandteile einer Kontraktspezifikation ( Design by Contract ). Geben Sie für jeden Bestandteil an, ob sich dieser auf die Beziehungen zu anderen Komponenten oder die Komponente selbst bezieht. Kontrakte = Verträge basierend auf Diensten, die zwischen zwei Akteuren vereinbart werden Spezifikation eines Kontrakts besteht aus der Definition von exportierten Diensten, den Erwartungen an importierte Dienste und den inneren Werten, die diese Dienste implementieren exportierte Dienste:bezieht sich auf die Komponente selbst Erwartungen an importierte Dienste: Bezieht sich auf andere Komponenten innere Werte, die implementiert werden: Bezieht sich auf die Komponente selbst 5

6 Aufgabe 5.4 In einer typischen Softwarearchitektur wird eine Anforderung oft durch viele Komponenten realisiert, wobei eine Komponente meistens mehrere Anforderungen realisiert. Die Beziehungen zwischen Anforderungen und Komponenten ist also typischerweise eine m:n Beziehung. Erläutern Sie welche Probleme aus dem in der Aufgabenstellung beschriebenen Sachverhalt resultieren können, falls sich Änderungen (zum Beispiel in einer Anforderung) ergeben? Erläutern Sie, welche Beziehungen zwischen Anforderungen und Komponenten für die Integration von Änderungen optimal wäre? Bei Veränderung der Anforderungen könnten neue Einsatzbereiche für die Softwarekomponenten verlangt werden. Es kann passieren, dass in diesem Fall die Beziehungen (benutzt und ist_bestandteil_von) nicht mehr korrekt sind Erweiterung der Anforderungen benötigt beispielsweise neue Komponenten, die zusätzlich ins Gesamtsystem implementiert werden müssten Die optimale Integration bietet eine Komponente, welches Schnittstellen für ergänzende Anforderungen bietet um Teilbereiche bzw. zusätzliche Leistungen zu Im- oder Exportieren und somit Anforderungen wie gefordert bewältigen kann Aufgabe 5.5 In der Vorlesung wurden Entwurfsmuster erläutert. a) Erklären Sie was man unter Entwurfsmuster versteht. Dient dazu, bewährte Erfahrungen im objektorientierten Entwurf zu dokumentieren und anderen Entwerfern zur Verfügung zu stellen (Analogie zur Wiederverwendung von Algorithmen) Entwurfsmuster bieten einen relativen abstrakten Ansatzpunkt für Wiederverwendung, denn sie konzentrieren sich nicht auf die Wiederverwendung einzelner Klassen, sondern die Wiederverwendung von Mengen von Klassen und deren Beziehungen b) Erklären Sie die drei Klassen von Entwurfsmustern. Nennen Sie drei Beispiele von Entwurfsmustern für jede der drei Klassen. Erzeugende ( creational ) Entwurfsmuster betreffen den Prozess der Erzeugung von Objekten B E I S P I E L (E): Abstract Factory: Stellt eine Schnittstelle zur Verfügung, mit der Familien abhängiger Objekte erzeugt werden können, ohne dass deren konkrete Klassen spezifiziert werden müssen. 6

7 Builder: Trennt den Konstruktionsprozess (Ablauf) eines komplexen Objektes von seiner Repräsentation, so dass ein Konstruktionsprozess für verschiedene Repräsentationen verwendet werden kann. Factory Method: Definiert eine Schnittstelle für die Konstruktion eines Objektes und delegiert an Unterklassen, welches Objekt konkret erzeugt werden soll. Unterklassen können sich somit ändern, ohne dass Code angepasst werden muss. Singleton: Stellt sicher, dass es zu einer Klasse nur ein Objekt gibt und liefert einen Zugriff auf dieses Objekt. Strukturelle (,structural ) Entwurfsmuster betreffen die Komposition von Klassen oder Objekten B E I S P I E L (E): Adapter: Konvertiert die Schnittstelle einer Klasse, so dass sie den Erwartungen des Klienten entspricht. Bridge: Entkoppelt eine Abstraktion von der zugehörigen Implementierung, so dass beide unabhängig voneinander geändert werden können. Composite: Komponiert einzelne Objekte zu Baumstrukturen, um ist_bestandteil_von Beziehungen darzustellen. Klienten können einzelne Teile und Bäume in gleicher Weise behandeln. Decorator: Ergänzt Objekte dynamisch um zusätzliche Funktionalität (alternativ zur Definition von Unterklassen). Facade: Schafft eine einheitliche Schnittstelle für eine Menge von einzelnen Schnittstellen. Die abstraktere, einheitliche Schnittstelle erleichtert die Verwendung der einzelnen Schnittstellen. Flyweight: Unterstützt große Mengen fein granularer Objekte, um Ressourcen zu sparen (durch Auslagerung von Zuständen). Proxy: Liefert ein Surrogat / Platzhalter eines Objektes, um die Kontrolle durch ein anderes Objekt zu ermöglichen Verhaltensentwurfsmuster betreffen die Art und Weise, in der Klassen oder Objekte miteinander kommunizieren und Aufgaben aufteilen B E I S P I E L (E): Command: Verkapselt eine Anfrage als Objekt. Damit können Klienten mit verschiedenen Anfragen parametriert werden und es werden undo Operationen ermöglicht. Interpreter: Zu einer gegebenen Sprache wird eine Grammatik angegeben, die benutzt wird, um Wörter der Grammatik zu interpretieren. Iterator: Liefert einen Weg die Bestandteile eines aggregierten Objektes zuzugreifen, ohne dass deren interne Repräsentation bekannt sein muss. Mediator: Definiert ein Objekt, das festlegt, wie eine Menge von Objekten interagiert. Damit wird eine lose Kopplung zwischen Objekten realisiert. außerdem: Memento, Observer, State, Strategy, Template Method, Visitor 7

8 c) Erklären Sie das Model-View-Controller (MVC) Entwurfsmuster unter Bezugnahme auf das im MVC verwendete Entwurfsmuster. Ist das bekannteste Entwurfsmuster Es unterteilt Anwendungen in drei Komponenten: (i) Das Modell enthält die Kernfunktionalität und die Daten (ii) Die Views stellen eine Sicht auf diese Daten dar (iii) Der Controller kümmert sich um die Eingaben 8