Rückblick und Ausblick. 10. Februar 2015

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1 Rückblick und Ausblick 10. Februar 2015

2 Überblick Womit haben wir uns in der Einführung in die Softwaretechnik beschäftigt? Was haben wir gelernt? Was nicht? Wie wird das Software-Praktikum aussehen? Welche Themen der LV können in späteren Veranstaltungen vertieft werden? Softwarequalität Modellgetriebene Softwareentwicklung Software-Evolution Seminare Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 437

3 Womit haben wir uns beschäftigt?...mit der systematischen Erstellung von großen Softwaresystemen. D.h. Softwareentwicklung in einem großen Team in einer bereits vorhandenen Softwarelandschaft in einer sich schnell ändernden Welt...mit der Beherschung von hoch komplexen Systemen: komplexe Anforderungen komplexe Systemstrukturen komplexes Verhalten komplexe Änderungen Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 438

4 Techniken zur Beherrschung von Komplexität in der Softwareentwicklung Strukturierung des Entwicklungsprozesses Strukturierung von Anforderungen Modellierung von Softwaresystemen: abstrakte Sicht auf das zu erstellende System Visualisierung von Strukturen Best Practices für den Softwareentwurf Strukturiertes Testen Qualitätssicherung von Software Konfigurationsmanagement für Software Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 439

5 Strukturierung des Entwicklungsprozesses Entwicklung vom Wasserfallmodell zu agiler Softwareentwicklung, speziell Extremes Programmieren: Von tätigkeitsorientierter Strukturierung eines Projekts zu anwendungsfallorientierter Strukturierung Menschen und Kooperation vor Werkzeugen und festen Prozessen Einführung von Iterationen: schnell zu funktionsfähiger Software Stärkere Begutachtung von einzelnen Arbeitsschritten Integrierter Qualitätssicherungsprozess Test-First-Ansatz Code Reviews und Refactoring System Requirements Validation Vorbereitung Software Requirements Validation Analyse (Anforderungsmodell) Design (Lösungsmodell) Preliminary Design Validation Detailed Design Validation Code and Debug Developm. Test nach [Boe81] Test (Evaluierung) Test and PreOperations Validation Test Operations + Maintenance Revalidation Implementierung (Lösung) Nachbereitung Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 440

6 Diskussion These: Agile Softwareentwicklung hat Grenzen: Nicht jeder Auftraggeber ist in der Lage, permanent einen Ansprechpartner für das Entwicklungsteam zur Verfügung zu stellen. Meilensteine definieren und den Ansprechpartner nur zu den Meilensteinen zur Verfügung stellen. These: Paarprogrammierung bringt nichts. Die Qualifikation der beiden darf sich nicht zu sehr unterscheiden, sonst dominiert der erfahrene Entwickler den unerfahrenen. Ist die Qualifikation zu ähnlich, entstehen keine neuen Ideen und beide Entwickler neigen zu denselben Fehlern. Wenn sich die Qualifikationen gut ergänzen, kann Paarprogrammierung viel bringen. aus [PT07] Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 441

7 Strukturierung der Anforderungen Vom Fließtext zur strukturierten Anforderungsbeschreibung Trennung von funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen Identifizierung von Anwendungsfällen Übersicht aller Anwendungsfälle in Diagrammen Strukturierte Beschreibung von Anwendungsfällen Erstes Analysemodell: Identifikation einer Klassenstruktur Verhaltensmodellierung u.a. in Aktivitätendiagrammen Leergut-Automat Benutzer Stück zurückgeben Bericht erstellen Stammdaten ändern Operator Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 442

8 Diskussion These: Modellieren ist nur Zeitverschwendung. Haltung vieler Entwickler in kleineren Projekten, die Extreme Programming favorisieren. Der Softwareentwurf soll möglichst einfach sein, dazu braucht man kein Modell. In Modellen kann man die wesentlichen Strukturen komplexer Softwareprojekte erfassen und entwerfen. Die Entwicklung in einem größeren Team lässt sich durch Modelle unterstützen, da man sich auf einer abstrakteren Ebene austauschen kann. Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 443

9 Modellierung von Softwaresystemen Abstrakte Sicht auf das zu erstellende System: Entwurf der wesentlichen Strukturen: Architektur: Komponenten und Schichten Objektstrukturen: Klassen und Beziehungen Visualisierung von Strukturen Best Practices für den Softwareentwurf: So einfach wie möglich, so kompliziert wie nötig. (Einstein) komponentenorientierter Entwurf: Teile und herrsche! Standardarchitekturen, wie z.b. die Schichtenarchitektur Trennung von Schnittstelle und Implementierung Verwendung von Entwurfsmustern (engl.: Design Patterns) Halte Entwurf und Anforderungsspezifikation konsistent zueinander. Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 444

10 Diskussion These: Wenn in einem SW-Projekt modelliert wird, kann die Programmierung nach Indien ausgelagert werden. Der Kunde muss das Modell verstanden und so abgenommen haben. Dies ist bei umfangreichen Modellen nicht einfach. Wenn ein System sehr ausführlich und detailliert modelliert wurde, gibt es weniger Kommunikationsprobleme und die Programmierung kann ausgelagert werden. (Stichwort: Implementierungsmodelle) Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 445

11 Strukturierte Implementierung Verwende Klassenbibliotheken soweit wie möglich. Z.B.: Das Java Collections Framework bietet effiziente Implementierungen von gängigen Datenstrukturen. Weitere Best Practices zur Implementierung: Entwickle den Code entlang der erstellten Modelle. Folge der modellierten Architektur Verwende bereits bestehenden Code soweit wie möglich. Schreibe weitgehend selbstdokumentierenden Code. Halte Modell und Code konsistent zueinander. Halte Programmierrichtlinien ein. Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 446

12 Diskussion These: Eine Vererbungstiefe von 3 ist ideal. Tiefe 5 ist zu viel, Tiefe 0 zu wenig. Daly et.al. haben diese Zahlen in einem Experiment 1996 herausgefunden. Später haben Prechelt et.al. (2003) festgestellt, dass die Vererbungstiefe selbst kein wichtiger Faktor für bessere Code- Wartung ist. aus [PUPT03] Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 447

13 Strukturiertes Testen Vom Ausprobieren zu automatischen Testfällen: Testgetriebene Entwicklung: Systematische Auflistung von Testfällen schon während der Anforderungserfassung Test-First-Ansatz: Erst Testen, dann Implementieren. Gut testbarer Systementwurf Parallele Paketstruktur im Testpaket Definition von automatisch ausführbaren Testfällen im Testpaket. Testen und Implementieren gehen Hand in Hand. Welche Softwarekomponenten lassen sich nicht gut automatisch testen? Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 448

14 Diskussion These: Wenn testgetriebene Softwareentwicklung so cool ist, warum ist Code and Fix so populär? Die Entwickler und die Projektleiter kennen die testgetriebene Entwicklung nicht oder zu wenig. Häufig ist für das Schreiben von Testfällen keine Zeit eingeplant. Für Legacy Code ist es viel Aufwand, Testfälle einzuführen, da der Code meist nicht passend geschrieben ist. Wenn man Testfälle zu oft umstrukturieren muss, sind sie noch nicht gut entworfen. Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 449

15 Qualitätssicherung von Software Von ein bisschen Testen zum Schluss zu einer integrierten Qualitätssicherung während der gesamten Entwicklung: Welche Qualitätskriterien sind für welche Software besonders relevant? Je früher ein Fehler gemacht wurde, desto aufwändiger wird seine Behebung. frühzeitige Qualitätssicherung Fehler, die nicht begangen wurden, müssen nicht korrigiert werden. maximal konstruktive Qualitätssicherung Quantitative Messungen können nur bedingt zu Aussagen über die Qualität herangezogen werden. Restrukturierungsphase nach jeder Iteration Validierung und Verifikation von besonders kritischen Komponenten Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 450

16 Diskussion These: Wozu sollen wir ein Versionsverwaltungssystem benutzen, wenn wir sowieso jeden Tag zusammensitzen und entwickeln? Man kann jederzeit nachvollziehen, wer was geändert hat. Man kann Änderungen jederzeit rückgängig machen, falls die alte Version doch besser war. Man braucht nicht Kopien von Kopien von Kopien anlegen. Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 451

17 Konfigurationsmanagement für Software Von Einzelprojekten zu kontinuierlicher Entwicklung von interagierenden Softwaresystemen: Software-Artefakte sind ständigen Änderungen unterworfen, die dokumentiert werden sollen. Versionsverwaltungssysteme bieten Unterstützung für verteiltes Arbeiten. Optimistische Arbeitsweise ist effizienter. Konsistente Konfigurationen durch die Versionierung von Ordnern UND Dateien aus ProGit Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 452

18 Weitere Lehrveranstaltungen zur Softwaretechnik 4. Semester: Software-Praktikum, 6 SWS, 8 ETCS 5. und 6. Semester (oder später): Modellgetriebene Softwareentwicklung, 6 SWS, 9 ETCS Softwarequalität, 4 SWS, 6 ETCS Web Engineering, 6 SWS, 9 ETCS Seminare zu aktuellen Themen, wie z.b.: Software-Refactoring Design Patterns Empirical Software Engineering Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 453

19 Ziel des Software-Praktikums Praktische Erfahrungen in der Erstellung eines größeren Softwaresystems Einarbeitung in vorhandene Software, speziell Bibliotheken und Frameworks Einhaltung eines iterativen Softwareentwicklungsprozesses Erfahrung in der Anwendung von grundlegenden Qualitätssicherungsmaßnahmen Anwendung von modernen Softwareentwicklungswerkzeugen Durchführung von Konfigurationsmanagement (Versionsverwaltung) Praktische Erfahrungen in Teamarbeit Gute Programmierkenntnisse und Kenntnisse aus dieser Lehrveranstaltung werden vorausgesetzt! Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 454

20 Wie wird das Praktikum durchgeführt? Agile Softwareentwicklung kleine Zyklen, schnelle Erfolge viele Testphasen mehrere Meilensteine während des Semesters Gruppenarbeit: Gruppengröße: 4 Studierende Jede Gruppe hat dieselben Aufgaben. Paarprogrammierung Qualität vor Quantität Testen ist wichtig! Anwendung weiterer Qualitätssicherungsmaßnahmen Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 455

21 Modellgetriebene Softwareentwicklung Vorbereitung Nachbereitung Analyse (Anforderungsmodell) Test (Evaluierung) Design (Lösungsmodell) Implementierung (Lösung) textuell oder visuell Codegenerierung textuell Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 456

22 Modellgetriebene Softwareentwicklung Das Modell wird das zentrale Software-Artefakt im Projekt. Die Softwareentwicklung findet auf einer höheren Abstraktionsebene statt. Die Softwareentwicklung wird erheblich schneller. Die Komplexität kann besser gemeistert werden. Die generierte Software ist meist von guter Qualität. Die Entwickler brauchen weniger Wissen über die benutzten Technologien. Sie nutzen eine Infrastruktur, mindestens aus einer Modellierungssprache und einem Codegenerator besteht. Nicht jede Software kann modellgetrieben entwickelt werden. Beispiele für unterstützte Domänen: Datenintensive, servicebasierte (Web-)Anwendungen, mobile Anwendungen, graphische Editoren, eingebettete Systeme Wesentliche Technologie: Eclipse Modeling Framework Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 457

23 Softwarequalität Softwarequalität hat viele Facetten. Wir unterscheiden syntax- und semantikorientierte Qualitätssicherungsmaßnahmen. syntaktische: Softwaremetriken, Entwicklungsrichtlinien, Bad Code Smell und Refactoring, Design Patterns semantische: Testverfahren und Profiling, Validations- und Verifikationstechniken Integrierte Qualitätssicherung Werkzeuge zur Qualitätssicherung Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 458

24 Software-Evolution Softwaresystem werden immer langlebiger. Das Verhältnis zwischen Neu- und Weiterentwicklung von Software verlagert sich zunehmend. Es ist schwierig, sich in eine komplexe, unbekannte Software einzuarbeiten. Die LV vermittelt Techniken und Methoden, um Software systematisch zu verstehen und zu ändern. Die LV ist projektnah: Eine bereits seit längerem existierende Open- Source Software wird erweitert. Zu dieser Software existiert eine Entwicklungshistorie. [Demeyer, Ducasse, Nierstrasz] Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 459

25 Referenzierte Literatur [PT07] Padberg, Tichy: Schlanke Produktionsweisen in der modernen Softwareentwicklung, Wirtschaftsinformatik 3/ [PT07a] Padberg, Tichy: Empirical Methods in Software Engineering Research, ICSE [PUPT03] L. Prechelt, B. Unger, M. Philippsen, W. Tichy: A Controlled Experiment on Inheritance Depth as a Cost Factor for Code Maintainability, Journal of Sytems and Software 65(2), Taentzer Einführung in die Softwaretechnik 460