Kapitel 6 - Prozessmodelle

Probleme der industriellen Softwareproduktion

• Softwareentwicklung ist ein Prozess von Planung und Management
• Implementierung wird begonnen, nachdem das Problem verstanden wurde
• Problem ist Softwareentwicklung vergeht nicht linear (Feedback Loops notwendig)

Lebenszyklus eines Softwareprodukts

• Analyse
• Entwurf
• Implementierung
• Integration
• Installation
• Wartung

Software Produktionsprozess - Prozessmodelle

Code-and-Fix-Modell und Softwarekrise

• Früher ein Person pro Softwareprojekt
• Problem was gut verständlich und einfach
• Softwareentwicklung bestand nur im Coding
• 2 Phasen: Programmierung und Fehler entfernen
• Probleme des Code and Fix Modells:
• Nach mehreren Änderungen am Code wird Struktur unübersichtlich und schlecht
• Es wird immer schwerer neue Änderungen einzubauen

• 1960 startet Entwicklung großer Software Systeme
• Grundproblem überall: overbuget und Zeitverzug
• Zu lösende Probleme wurden nicht gut erkannt und verstanden
• Mitarbeiter verbrachten mehr Zeit mit gegenseitiger Kommunikation als mit Codieren
• Änderungen von ursprünglichen Systemanforderungen
• Entwickler verliesen Projekte
• Original System Anforderungen wurden nachträglich geändert

Wasserfallmodell

1. Machbarkeitsstudie
2. Anforderungsspezifikation und -analyse
3. Entwurf
4. Coding und Modultests
5. Implementation und System Tests
6. Übergabe und Wartung

Machbarkeitstudie

• Problemdefinition
• Alternative Lösungsvorschläge
• Benötigte Ressourcen und Kosten

Spezifikation und Analyse der Anforderungen

• Funktionalität
• Performance
• Benutzbarkeit
• Portabilität...

Entwurf

• Beschreibung der Softwarearchitktur (Module, Beziehungen)
• Abstraktionslevel (Uses, Is-Component Of...)
• Detailierte Modulschnittstellen

Codieren und Testen

• Programmierung der Module
• Module Testen und Debuggen
• System Tests nach Implementation
• Alpha-Tests (reelle Umstände aber vorgegebene Benutzer)
• Beta-Tests (reelle Umstände und ausgewählte Kunden als Nutzer)

Lieferung und Wartung

• Korrigierende Wartung (errors)
• Perfektionierende Wartung (Performance)
• Adaptive Wartung (Erweiterungen oder Änderungen) -> Evolution

Vor- und Nachteile des Wasserfallmodels

• Kein Feedback zu Vorgängerphasen
• Starrheit der Phasen
• Frühe Fehler haben schwere Folgen
• Anforderungsspezifikation meistens unvollständig
• Nur limitierte Informationen verfügbar
• Kostenabschätzung und Planung kann nur nach einer gewissen Analysestattfinden
• Benutzer wissen oft nicht die genauen Anforderungen einer Applikation
• Wasserfallmodell bezieht nicht Anticipation Of Changes ein
• Dokumentbehafteter Prozess, da jede Phase tipparbeit voraussetzt

Evolutionäres Modell

• "Machs doppelt" Prinzip
• Erstversion eines Produktes ist ein Wegwerfprototyp
• Wird als Versuch betrachtet, um Machbarkeit und Anforderungen zu analysieren und zu verifizieren
• Problem ist das Zeitloch zwischen Anforderungsdefintion und finaler Delivery des Produktes bleibt
• Lösung des Problems: Inkrementelles Vorgehen

Inkrementelles Modell für die Implementierung

• Wasserfallmodell wird bis zum Entwurf angewendet
• Dann wird schrittweise vorgangen
• Schnittstellen, welche späteres Hinzufügen von Subsystemen erlauben
• Code-And-Tests + Integrate+Tests
• Jeder inkrementelle Schritt wird separat entworfen, codiert, getestet und integriert
• Die Schritte werden einer nach dem anderen entworfen
• Erst nach Feedback mit Kunden implementiert

Prototyping

• Evolutionäres Prinzip um den Lebenszyklus zu strukturieren
• Display bzw. GUI enthalten
• Dummy Funktionen
• Gutes Werkzeug, um Anforderungen des Kunden zu verfeinern

Transformationsmodell

1. Anforderungsanalyse (und Verifikation dieser)
2. Optimierung (und Tuning an dieser)

Spiralmodell

• Ist ein Metamodell welches auf alle Modelle angewandt werden kann
• Identifizieren und Entfernen von Risiken schon beim Entwurf
• Es ist zyklisch und nicht linear wie das Wasserfallmodell
• Es findet also in jedem Druchlauf erneut eine Risikoanalyse statt
• Bei jedem Durchlauf entsteht neuer Prototyp

• Stage 1: Ziele, Anforderungen und Alternativen identifizieren
• Stage 2: Alterativen untersuchen, Prototyping und Simulationen
• Stage 3: Entwicklung und Verifikation
• Stage 4: Ergebnisse untersuchen und nächste Iteration planen

Bewertung von Prozessmodellen

• Wasserfallmodell: Dokumentationsbasiert
• Evolutionäres Modell: Inkrementell
• Transformationsmodell: Spezifikationsbasierend
• Spiralmodell: Risikobasierend
• Prototyping: Endnutzerbezogen

• Unterstützt GUI Design
• Vermindert Risiken wie Aufhalt an unnötigen Aspekten
• Hift sich auf relevanten Probleme zu konzentrieren
• 40 % weniger Entwicklungszeit und Quellinstruktionen

Softwaremethodologien - Vorteile, Nachteile

• Methode = ein Weg etwas zu tun
• Methologie = ein System von Methoden, unterstützt von einem Werkzeug
• Standarts: Methologien werden zu firmenweiten wiederverwendbaren Packeten zusammengefaßt

• Führt den Programmierer durch alle Phasen
• Lernt Unerfahrene an (Wie Problem systematisch Lösen?)
• Standartisierte Problemlösungsstrategien

• Fehlende formelle Untersuchungen
• Verbrauchen viel Personal - aufwendig
• Es braucht manchmal mehr zeit die Methologie zu verstehen, als das Problem

Comparison of Life Cycle Models

Strukturierte Analyse und Entwurf

• Funktionsmodellierung: Datenflussdiagramme, Data Dictionary,Prozessspezifikationen
• Datenmodellierung: ER-Modell
• Ereignismodellierung: Endliche Automaten, Petri-Netze

Jacksons strukturierte Programmierung

• Jackson Program Design Methodology oder Jackson Structured Programming (JSP)
• Methode für Entwurf und Modellierung "im Kleinen"
• Entwurf beginnt mit Untersuchung von dem was bekannt ist
• In mehreren Iterationen wird ein Modell basierend auf Data-Structured Methoden erstellt
• aus der Beschreibung der Ein-/Ausgabe-Datenstrukturen und ihren Beziehungen zueinander wird direkt die Feinstruktur des Kontrollflusses abgeleitet