Einführung in die Informatik

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Andreas Krüger
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1 Einführung in die Informatik Softwareentwicklung Probleme bei großer Software Life-Cycle-Modelle Teilphasen eines Software-Projekts Methoden und Werkzeuge

Methoden und Werkzeuge 01101101 01011001 11010011 10011000 00000011

2 2 Kleine und große Programme Software ist immateriell. Die Größe der Programme ist im Prinzip nur durch den verfügbaren Speicher beschränkt. Kleine Programme können noch aus einem Guss sein (überschaubar, können von einer Person geschrieben und verstanden werden). Große Programme (ab ca Zeilen) werden in kleinere Teile zerlegt, die von mehreren Personen oder Teams getrennt bearbeitet werden können.

Kleine Programme können noch aus einem Guss sein (überschaubar, können von einer Person geschrieben

3 3 Schnittstellen bei n Teilen Teile Schnittstellen n n (n 1) 2 n 2 2

4 4 Entwicklungsaufwand bei Arbeitsteilung Zeitbedarf t bei n Entwicklern: t = k 1 n + k 2 n 2 2 k 1 : Faktor für Entwicklungsaufwand k 2 : Faktor für Kommunikationsaufwand

5 5 Aufwandsentwicklung bei zunehmender Entwicklerzahl Entwicklungsaufwand Kommunikationsaufwand Gesamtaufwand Adding more manpower to a late software project makes it later.

Kommunikationsaufwand Gesamtaufwand 30 20 10 0 1 5

6 6 Milchmädchenrechnung 1 Maurer braucht 2 Monate 2 Maurer schaffen es in 1 Monat 8 Maurer sind in einer Woche (5 Tagen) fertig 40 Maurer brauchen nur 1 Tag (8 Stunden) 320 Maurer arbeiten nur noch 1 Stunde 1920 Maurer sind in 10 Minuten fertig

Tagen) fertig 40 Maurer brauchen nur 1 Tag (8 Stunden) 320

7 7 Weitere Probleme Viele Entwickler Viele Benutzer Benutzer Entwickler Lange Lebensdauer erwünscht Wartung Parallel existierende Versionen Fehlerkorrekturen erzeugen oft neue Fehler (Anzahl der Fehler in einem hinreichend großen Programm bleibt annähernd konstant) Fehleinschätzungen des Aufwands

Fehlerkorrekturen erzeugen oft neue Fehler (Anzahl der Fehler in einem

8 8 Software Engineering Probleme wurden Ende der 60-er Jahre akut. NATO-Konferenzen in Garmisch 1968 und Rom 1969 Gesucht: Methoden und systematisches Vorgehen zur Lösung der Probleme Ziel: ingenieurmäßige Herstellung von Software (vergleichbar mit anderen technischen Produkten) Software Engineering (Softwaretechnik)

systematisches Vorgehen zur Lösung der Probleme Ziel: ingenieurmäßige

9 9 Der klassische Software-Life-Cycle neue Anforderungen Betrieb und Wartung Problem Projektidee Systemspezifikation Problemanalyse Endprodukt Integration und Systemtest Programme, Dokumentation Implementierung und Komponententest Entwurfsdokumente Wünsche Pflichtenheft System- und Komponentenentwurf

Integration und Systemtest Programme, Dokumentation Implementierung und

10 10 Idee des Life-Cycle-Modells strikt sequentielle Reihenfolge klar definierte Zwischenprodukte als Grundlage für die jeweils folgende Phase Phasen können auf Experten aufgeteilt werden (vgl. Fließbandarbeit) einfacher Projektplan Meilensteine an den Phasenenden zur Fortschrittskontrolle zunehmende Konkretisierung (vergleichbar mit schrittweiser Verfeinerung)

11 11 Wasserfall-Modell Problemanalyse Spezifikation Grobentwurf Feinentwurf Implementierung Integration Installation = Validierung Betrieb Kontrakt Komponententest Systemtest Abnahmetest

12 12 Zieldefinition Spiralmodell AD: Anforderungsdefinition VM: Vorgehensmodell Risikoanalyse Projektfortschritt weitere Planung Integrations. und Testplan Entwicklungs-Prototyping plan AD VM Validierung Integration Abnahme Spezifikation Entwurf Komp.- Test Grobentwurf Impl. Kosten Durchführung

13 13 Problemanalyse Problemanalyse = Feststellen von Ist- und Sollzustand Suchen möglicher Lösungswege Wirtschaftlichkeitsabschätzung Entscheidung für einen Weg Teilaufgaben: Aufgabenanalyse Strukturanalyse Systemabgrenzung Dokumentenanalyse Datenanalyse Ablaufanalyse Schwachstellenanalyse

Entscheidung für einen Weg Teilaufgaben: Aufgabenanalyse

14 14 Systemspezifikation auch: Anforderungsdefinition, Pflichtenheft Spezifikation steht für Tätigkeit und das Ergebnis Ziel: Kontrakt zwischen Auftraggeber und Entwickler WAS ist zu tun? Möglichst vollständige und eindeutige Beschreibung des gewünschten Produkts. funktionale Anforderungen: Was soll das Produkt leisten? nichtfunktionale Anforderungen: Qualität

ist zu tun? Möglichst vollständige und eindeutige Beschreibung des gewünschten Produkts.

15 15 Qualitätsmerkmale Korrektheit Effizienz Benutzerfreundlichkeit Adäquatheit Erlernbarkeit Robustheit Zuverlässigkeit Portabilität Wartungsfreundlichkeit Lesbarkeit Erweiterbarkeit Testbarkeit

16 16 System- und Komponentenentwurf kurz Entwurf ca. 40% des Entwicklungsaufwands. Zwei Ebenen: Architektur Zerlegung in Subsysteme Modularisierung Algorithmischer Entwurf

17 17 Implementierung und Komponententest das Programmieren im engeren Sinn von Softwaretechnikern gern als mehr oder weniger mechanische Umsetzung des Entwurfs gesehen. Voraussetzung für Implementierung im softwaretechnischen Sinn: Zerlegung in getrennt implementierbare Module getrennter Test der Einzelteile

18 18 Integration und Systemtest kurz Test Integration = Zusammenfügen der getrennt entwickelten Teile. Testen = systematische Ausführung mit dem Ziel, Fehler zu finden. eigentliche Entwicklung wird abgeschlossen durch Abnahmetest (Prüfung, ob das Produkt mit der Spezifikation übereinstimmt) Abnahme durch den Kunden

Testen = systematische Ausführung mit dem Ziel, Fehler zu finden.

19 19 Betrieb und Wartung Auf Abnahmetest folgt die Inbetriebnahme Idealvorstellung für Betrieb: Einsatzdauer >> Entwicklungsdauer z.b. Einsatzdauer 10 Jahre neue Anforderungen neue Umgebungsbedingungen (andere Software, neue Peripheriegeräte) neue Betriebssystemversionen (alle 1-2 Jahre!) neue Prozessoren Folge: Wartungskosten >> Entwicklungskosten

20 20 Entwicklungs- und Wartungskosten Entwicklung Wartung Entwurf Implementierung Test 33% %

21 21 Teilaufgaben im Software Engineering Problemanalyse Werkzeuge Test Strukturentwurf Modularisierung Entwurf Datenmodell Algorithmen Datenstr. Programmiersprache Betriebssystem+Hardware Projektmanagement Dokumentation Qualitätssicherung Wartung

22 22 Softwaretechnische Methoden und Techniken Entwurfsmethoden Schrittweise Verfeinerung Top-Down- und Bottom-Up-Entwurf Modularisierung; Zerlegung in Subsysteme Objektorientierter Entwurf Prototyping Implementierung Strukturierte Programmierung Defensive Programmierung Extreme Programming (XP) Coding Conventions; Formatierung, Kommentierung Testhilfen

23 23 Software-Werkzeuge Benutzerschnittellen-Werkzeuge Browser Formatierer (Pretty Printer) Programmanalysatoren Debugger Profiler Versionsverwaltungswerkzeuge Dokumentationswerkzeuge Entwicklungsumgebungen

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