Für Hängebrücken gibt es keine Bastler-Bausätze.

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1 Softwaretechnologie Heinrich Hußmann Technische Universität Dresden Wintersemester 2001/2002 Softwaretechnologie Für Hängebrücken gibt es keine Bastler-Bausätze. Michael Jackson, IEEE Software 1/1998 Professionelle arbeitsteilige Herstellung von Software Objektorientierte Systemanalyse Objektorientierter Entwurf Objektorientierte Programmierung mit Java Seite 1

2 Professionelle Software-Entwicklung Planung Aufwandsschätzung Verantwortung Teamarbeit Qualität zuverlässig wartungsfreundlich komplex sicher anpaßbar ökonomisch stabil Ein großes "Software-Gebäude" ist nicht nur ein etwas größeres Programm. Es sind völlig andere Technologien zur Herstellung nötig. Lehrstuhl Softwaretechnologie Prof. Dr. Heinrich Hußmann Dürerstr. 26, 2. OG, Raum 258 Übungsleitung: Dr. Birgit Demuth, Dürerstr. 26, Raum 264 Wichtigste Informationsquelle: Navigation: Fakultät Informatik Institut Software- und Multimediatechnik Professur Softwaretechnologie Angebot im aktuellen Semester Seite 2

3 Inhalt Professionelle arbeitsteilige Herstellung von Software Vorbereitung auf ein umfangreiches Team-Praktikum Objektorientierte Systemanalyse Unified Modeling Language (UML) Objektorientierter Entwurf Softwarearchitektur Entwurfsmuster Objektorientierte Programmierung mit Java Prinzipien der Objektorientierung Bibliotheken und Frameworks Konstruktion von Benutzungs-Schnittstellen Begleitende Literatur Zu dieser Vorlesung empfohlen: Jochen Seemann, Jürgen Wolff von Gudenberg: Softwareentwurf mit UML, Springer 2000 Stefan Middendorf, Rainer Singer: Java Programmierhandbuch und Referenz für die Java-2-Plattform, dpunkt 1999 Vorlesung basiert auf folgenden Sprachversionen: UML: Version 1.4 (sehr ähnlich zu 1.3) Java: Versionen von 1.2 aufwärts ("Java 2") insbesondere: Collection Framework, "Swing"-Komponenten Seite 3

4 Weiterführende Literatur Weiterführende Literatur zum Gebiet Softwaretechnologie: I. Sommerville, Software Engineering, 6th edition, Addison-Wesley Helmut Balzert: Lehrbuch der Software-Technik, 2 Bände, Spektrum Akademischer Verlag 2000 und 1998 Weiterführende Literatur zu objektorientierter Modellierung: Martin Hitz, Gerti Kappel: UML@Work, dpunkt 1999 B. Oestereich: Objektorientierte Softwareentwicklung mit der Unified Modeling Language, 5. Auflage, Oldenbourg G. Booch, J. Rumbaugh, I. Jacobson: The Unified Modeling Language User Guide, Addison-Wesley J. Rumbaugh, M. Blaha, W. Premerlani, F. Eddy, W. Lorensen, Objektorientiertes Modellieren und Entwerfen, Carl Hanser Empfehlungen und Kommentare: siehe die Web-Seiten zur Vorlesung! Ein chinesisches Sprichwort Was man hört, vergißt man. Was man sieht, daran kann man sich erinnern. Nur was man selbst tut, kann man verstehen. Seite 4

5 Vorlesung und Übungen Vorlesung "Softwaretechnologie": Konzepte, Überblickswissen Keine vollständige Information zu Java! Kein "Programmierkurs"! Übungen "Softwaretechnologie": Praktische Anwendung von Modellierungstechniken und Java Grundlage für Praktikum Softwaretechnologie Fakultative Hausaufgaben Erwerb des Leistungsnachweises: Klausur (90 Minuten) zu Semesterende Mit Hausaufgaben können Punkte vorab erworben werden, die in die Klausurbewertung eingehen:» Vier Übungskomplexe, dazu jeweils eine korrekte Aufgabenlösung» Je nach Qualität 4-8 Punkte anrechenbar (90 erreichbar, 40 notwendig)» Anrechnung nur in der Klausur im WS 01/02 Praxisferne? Praxisrelevanz! Die Unified Modeling Language (UML) ist ein Industriestandard, keine akademische Entwicklung wird in vielen Software-Abteilungen schon angewandt oder bald eingeführt Die Programmiersprache Java bedeutet eine Schlüsselqualifikation für moderne Anwendungsentwicklung (z.b. e-business) dominiert die neu gestarteten Softwareprojekte in vielen Anwendungsgebieten hat Bedeutung weit über Internet-Anwendungen hinaus Team-Projekte liefern für die Praxis unerläßliche Erfahrungen Dennoch: Konzentration auf langfristig bedeutsame, übertragbare Prinzipien Seite 5

6 Objektorientierung als Kulturschock Objektorientierung ist komplex abstrakt leistungsstark schwer zugänglich auch für erfahrene Programmierer eine Herausforderung Erfahrung mit Klausurergebnissen: Verbesserung von 40% (WS 99/00) auf 12% (WS 00/01)! Ursache für die Verbesserung (vermutlich): Intensive Übungsteilnahme wegen Pflichthausaufgaben (WS 00/01) Dieses Semester (gelockerte Hausaufgabenpflicht): Versuchen wir die Erfolgsquote zu halten! Gliederung 1. Herstellung großer Softwaresysteme 2. Objektorientierung 3. Objektorientierte Analyse 4. Objektorientierter Entwurf 5. Objektorientierte Implementierung mit Java-Datenstrukturen 6. Architektur interaktiver Systeme 7. Wiederverwendung 8. Projektmanagement und Software-Qualität 9. Ausblick Seite 6

7 1. Herstellung großer Softwaresysteme 1.1 Große Softwaresysteme 1.2 Themenübersicht Software Engineering 1.3 Phasenmodelle 1. Herstellung großer Softwaresysteme 1.1 Große Softwaresysteme software: computer programs, procedures, rules, and possibly associated documentation and data pertaining to the operation of a computer system. (IEEE Standard Glossary of Software Engineering) Seite 7

8 Was heißt hier "groß"? Klassifikation nach W. Hesse: Klasse Anzahl Code-Zeilen Personenjahre zur Entwicklung sehr klein bis bis 0,2 klein ,2-2 mittel groß Mio sehr groß über 1 Mio. über 200 Riesige Systeme Telefonvermittlungssoftware EWSD (Version 8.1): 12,5 Mio. Code-Zeilen ca Personenjahre ERP-Software SAP R/3 (Version 4.0) ca. 50 Mio. Code-Zeilen Gesamtumfang der verwendeten Software (Anfang 2000): Chase Manhattan Bank: 200 Mio. Code-Zeilen Citicorp Bank: 400 Mio. Code-Zeilen AT&T: 500 Mio. Code-Zeilen General Motors: 2 Mrd. Code-Zeilen Abkürzungen: EWSD = Elektronisches Wählsystem Digital (Siemens-Produkt) ERP = Enterprise Resource Planning SAP: Deutscher Software-Konzern Seite 8

9 Komplexitätswachstum und Fehlerrate , Anzahl Fehler auf 1000 LOC Programmgröße (1000 LOC) Resultierende absolute Fehleranzahl Echte Qualitätsverbesserungen sind nur möglich, wenn die Steigerung der Programmkomplexität überkompensiert wird! Permanente Softwarekrise? "Software-Krise": Fehler in Computersystemen sind fast immer Softwarefehler. Software wird nicht termingerecht und/oder zu höheren Kosten als geschätzt fertiggestellt. Software entspricht oft nicht den Anforderungen ihrer Benutzer. Begriff der Software-Krise existiert seit 1968 bis heute! 70er Jahre:» Mangelhafte Beherrschung der Basistechnologie 90er Jahre und Milennium:» Grosse (software-)technologische Fortschritte» Mangelhafte Beherrschung des Wachstumstempos und des Anpassungsdrucks Seite 9

10 1. Herstellung großer Softwaresysteme 1.2 Themenübersicht "Software-Engineering" Softwaretechnologie = Software-Engineering Softwaretechnik: Oberbegriff von Softwaretechnologie software engineering: Die Entdeckung und Anwendung solider Ingenieur-Prinzipien mit dem Ziel, auf wirtschaftliche Weise Software zu bekommen, die zuverlässig ist und auf realen Rechnern läuft. (F.L. Bauer, NATO-Konferenz Software-Engineering 1968) Themengebiet Software-Engineering Projektmanagement Vorgehensmodellierung Software-Entwicklungsmethoden Requirements Engineering Software- Architektur und -Entwurf Software- Wartung Re- Engineering (Sanierung) Qualitätssicherung (incl. Testverfahren) Werkzeugunterstützung (CASE) Seite 10

11 Was ist eine Software-Entwicklungsmethode? Beschrieben in Lehrbüchern und Handbüchern Zweck: Hilfe bei der Erstellung von Software Bessere Planbarkeit der Entwicklung Bessere Struktur des Produkts Darstellungsformen Syntax für Dokumente Diagrammtypen Verfahren Analyse Transformation Werkzeugunterstützung Entwicklungs- Methode Vorgehensmodell Schritte Reihenfolge Ergebnisse UML-Dokument: Beispiel Terminverwaltung 1 * Besprechungsraum Termin {abstract} raumnr titel kapazität beginn reservieren dauer freigeben verschieben {abstract} freienraumsuchen 0..1 VeranstOrt * Privater Teambesprechung Termin * leitet anzahl ort 1 wegzeit raumfestlegen einladen Teilnahme verschieben absagen * 2..* verschieben * für 1 Team name 1..* 1 Leiter Teammitglied name abteilung terminbestätigen Seite 11

12 1. Herstellung großer Softwaresysteme 1.3 Phasenmodelle Phasenmodell (engl. process model) Einteilung des Herstellungsprozesses in definierte und abgegrenzte Phasen Vorgabe einer Reihenfolge in der Bearbeitung der Phasen Wasserfall-Modell (software life cycle) Analyse Entwurf Implementierung Test, Integration Royce 1970 Wartung Seite 12

13 Ungefähre Verteilung des Arbeitsaufwandes Analyse 10 % Entwurf 20 % Implementierung 20 % 50 % Test, Integration Wartung Inkrementelle (evolutionäre) Entwicklung Analyse Entwurf Evolution Wartung Booch 1991 Evolution = Implementierung+Test+Integration Seite 13

14 Objektorientiertes Spiralmodell Entwurf Implementierung Analyse Test Produkte (Releases) einschl. Prototypen extreme Programming (XP) Aktuelle, kontrovers diskutierte Entwicklungsmethodik (Kent Beck) Konsequente evolutionäre Entwicklung Der Programmcode ist das Analyseergebnis, das Entwurfsdokument und die Dokumentation. Code wird permanent (Tagesrhythmus) lauffähig gehalten Diszipliniertes und automatisiertes Testen als Qualitätssicherung Diverse weitere innovative Techniken (z.b. Paar-Programmierung) XP wird manchmal als Gegenbewegung zu sauberem Softwareenturf mißverstanden ist nur geeignet für relativ überschaubare, isolierte Anwendungen liefert schnell Ergebnisse, aber u.u. auf Kosten der Langlebigkeit kann prinzipiell mit traditionelleren Analyse- und Entwurfstechniken kombiniert werden Seite 14