Arquitecturas de Software Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores
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1 UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO Arquitecturas de Software Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores Primeiro Teste 21 de Outubro de 2006, 9:00H 10:30H Nome: Número: Esta prova, individual e sem consulta, tem 5 páginas com 8 perguntas. A cotação está assinalada no início de cada pergunta, entre parêntesis. Escreva o seu número em todas as folhas da prova. O tamanho das respostas deve ser limitado ao espaço fornecido para cada questão. Pode entregar a lápis. Em cima da mesa devem estar: enunciado, caneta e cartão de aluno. Também pode usar lápis e borracha. Não é permitida a utilização de: folhas de rascunho, telemóveis, calculadoras, etc. Boa sorte. As respostas apresentadas nesta solução são apenas indicativas, não constituindo a única solução possível para as perguntas apresentadas. Embora cada resposta aborde todos os tópicos que são considerados relevantes, nalguns casos seriam aceites respostas que fossem mais sucintas ou que abordem outros tópicos relacionados com a pergunta.
2 Número: Pág. 2 de 5 1. (2.5) Explique porque é que a arquitectura de um sistema de software deve ser composta por várias vistas. Resposta: Em primeiro lugar porque a arquitectura de software de um sistema é, em geral, demasiado complexa para que possa ser descrita de forma inteligível numa única vista do sistema. Diferentes vistas permitem analisar o sistema sob diferentes perspectivas, concentrando-se em aspectos diferentes do sistema. Para além disso, diferentes vistas da arquitectura, mesmo que concentrando-se no mesmo tipo de aspectos do sistema, permitem descrever o sistema a diferentes níveis de abstracção e detalhe, permitindo assim dominar a complexidade inerente a sistemas de grandes dimensões. Em segundo lugar, porque mesmo que fosse possível descrever a arquitectura de um sistema numa única vista, essa vista seria pouco útil para a maior parte dos intervenientes no sistema (stakeholders). Um dos principais objectivos da arquitectura de um sistema é facilitar a comunicação entre os intervenientes do sistema. No entanto, diferentes intervenientes têm diferentes preocupações relativamente ao sistema. Logo, a informação que é útil para um determinado tipo de interveniente, pode ser irrelevante para outros tipos de intervenientes. A utilização de vistas diferentes, em que cada uma se concentra apenas em alguns dos aspectos do sistema, ignorando outros aspectos, torna-se mais útil e eficaz do que a existência de uma única vista. 2. (2.5) No desenvolvimento de uma aplicação existem vários intervenientes que podem influenciar a arquitectura da aplicação e para os quais a documentação da arquitectura pode ser útil. Será a equipa de testes um destes intervenientes? Justifique a sua resposta, indicando, no caso afirmativo, de que forma a equipa de testes pode influenciar a arquitectura e qual a utilidade da documentação da arquitectura para este tipo de intervenientes. Resposta: A equipa de testes é claramente um dos intervenientes no processo de desenvolvimento de uma aplicação, tendo não só interesse em muitas das vistas da arquitectura da aplicação como exercendo também influência sobre a arquitectura da aplicação. Para poder testar a aplicação, a equipa de testes tem que ter, naturalmente, conhecimento sobre as suas funcionalidades e sobre a forma como estas se encontram implementadas. Por isso, as vistas do tipo de vista módulo são em geral cruciais para a equipa de testes: por exemplo, para se poderem fazer testes de unidade sobre os módulos do sistema, é preciso conhecer que módulos existem e conhecer em detalhe a interface desses módulos. Por sua vez, a interface a criar para cada módulo pode ser influenciada pelo tipo de testes a fazer e pela metodologia usada pela equipa de testes. Para além disso, alguns dos aspectos de execução da aplicação são também, normalmente, muito importantes para a equipa de testes. De facto, alguns tipos de testes, como os testes de carga, por exemplo, têm como finalidade precisamente verificar certas qualidades que têm a ver quase exclusivamente com aspectos de execução da aplicação.
3 Número: Pág. 3 de 5 3. (2.5) A escolha da linguagem de programação a usar no desenvolvimento de uma aplicação é sempre, nunca é, ou poderá ser às vezes uma decisão arquitectural? Justifique. Resposta: Uma vez que a linguagem de programação influencia de forma muito significativa o desenvolvimento de uma aplicação, dificilmente a escolha da linguagem de programação a usar poderá não ser arquitectural. Em geral, essa escolha é sempre uma decisão arquitectural, embora seja muitas vezes estabelecida implicitamente pelo contexto técnico e/ou organizacional em que o sistema vai ser desenvolvido. Por um lado a linguagem de programação a usar numa aplicação está fortemente dependente dos conhecimentos da equipa de desenvolvimento. Ou seja, a linguagem usada é certamente uma decisão que afecta alguns dos stakeholders do sistema. Por outro lado, certas decisões arquitecturais, como, por exemplo, a utilização de um módulo que faça o mapeamento objecto/relacional, podem depender crucialmente da disponibilidade no mercado de determinadas soluções para a linguagem a usar. Logo, neste caso a decomposição do sistema em módulos irá depender da linguagem de programação usada. Uma outra forma de olharmos para esta questão é analisarmos a escolha da linguagem de programação a usar numa aplicação de acordo com o critério de localidade introduzido no artigo Architecture, Design, Implementation. A escolha da linguagem de programação é claramente não-local, uma vez que dado um programa que satisfaça essa restrição é fácil estender esse programa com partes feitas noutra linguagem de programação, violando assim a especificação original. Logo, sendo não-local, é arquitectural. 4. (2.5) O modelo proposto por Kruchten para descrever a arquitectura de software de um sistema (modelo 4+1) é composto por quatro tipos de vistas principais. Duas destas vistas são a vista lógica e a vista de processo. A que correspondem estas duas vistas no modelo descrito no livro Documenting Software Architectures? Resposta: A vista lógica do modelo 4+1 descreve o modelo de objectos do sistema, correspondendo, por isso, às vistas do tipo de vista módulo do livro DSA. A vista de processo do modelo 4+1 descreve aspectos de execução do sistema, nomeadamente aspectos de concorrência e sincronização entre processos, tarefas e fios de execução. Logo, de acordo com o modelo proposto no DSA, corresponde a uma vista do tipo vista componente-e-conector.
4 Número: Pág. 4 de 5 5. (2.5) Considere uma aplicação que necessita de guardar os seus dados de forma persistente. A decisão tomada para a versão inicial da aplicação foi usar uma base de dados relacional para guardar os dados de forma persistente. No entanto, prevê-se que possa ser necessário trocar a base de dados escolhida por uma base de dados de outro fabricante no futuro. Que estilos arquitecturais do tipo vista módulo usaria para responder a este requisito? A sua resposta mudaria se em vez de fabricante de base de dados, se pretendesse mudar de tecnologia de persistência? Justifique a sua resposta. Resposta: Quer o estilo decomposição quer o estilo camadas poderão ser úteis para conceber o sistema de forma a acomodar a alteração futura do fabricante de base de dados. O estilo decomposição porque permite decompor o sistema de modo a isolar num módulo o código necessário para aceder à base de dados. Assim, quando for necessário alterar a base de dados apenas se tem que alterar esse módulo. Na realidade, uma vez que do ponto de vista da decomposição pode não fazer muito sentido ter todo o código que acede à base de dados num único módulo, pode existir mais do que um módulo com essa responsabilidade. Nesse caso, é útil usar o estilo camadas para criar uma camada que forneça uma interface que permita aceder à base de dados, tendo como conteúdo todos os módulos da decomposição mencionados anteriormente. Esta camada teria como objectivo fornecer às camadas acima uma interface que lhes permita manipular os dados da aplicação de forma persistente, sem que para isso tenham que recorrer a comandos SQL directamente. Se fosse previsível mudar de tecnologia de persistência, a melhor solução continuaria a ser a utilização de uma camada de acesso aos dados persistentes. No entanto, a interface dessa camada teria que ser cuidadosamente escolhida de modo a que pudesse ser implementada (e com níveis idênticos de performance) em todos os tipos de tecnologia de persistência a usar na aplicação. 6. (2.5) Se não estivermos a usar uma linguagem de programação por objectos no desenvolvimento de uma aplicação faz sentido usar o estilo arquitectural Generalização na arquitectura dessa aplicação? Justifique. Resposta: Sim. O estilo Generalização tem como elementos módulos que não têm que ser necessariamente classes de uma linguagem de programação por objectos. Embora nalguns casos possam ser, é normal que vários desses módulos que correspondem a classes sejam agrupados em módulos de grão mais grosso (por exemplo, numa decomposição do sistema), e que existam relações de generalização entre esses módulos. Estes módulos de grão mais grosso, no entanto, não são classes. O estilo Generalização é útil para descrever módulos que representam variações de outros módulos, independentemente da forma como esses módulos são implementados. 7. (2.5) No tipo de vista componente-conector, existem dois tipos de elementos: o componente e o conector. O que representam cada um destes elementos e como se relacionam entre si? Resposta: Os componentes representam unidades de processamento e armazéns de dados, e os conectores representam a interacção entre os componentes. Os componentes têm portos que se ligam a papéis dos conectores.
5 Número: Pág. 5 de 5 8. (2.5) Um dos princípios subjacentes às metodologias de desenvolvimento de software ágeis é permitir que decisões de desenho tomadas no desenvolvimento de um programa possam ser facilmente alteradas no futuro. Para isso recorre-se normalmente a técnicas de refactorização. Tendo em linha de conta que as decisões arquitecturais de um programa são aquelas que são mais difíceis de mudar no futuro, comente a afirmação: Se adoptarmos as práticas propostas pelas metodologias ágeis que promovem a utilização de técnicas de refactorização para mudar continuamente o código de uma aplicação, então deixa de ser necessário desenhar e documentar a arquitectura da aplicação. Resposta: Antes de mais, a concepção e a documentação de uma arquitectura não tem como único papel fixar os aspectos da aplicação que são mais difíceis de mudar. Tem ainda importantes funções de divisão de trabalho, comunicação, análise, etc. Mas, tendo em conta o contexto dado na pergunta, podemos ignorar esses aspectos e concentrarmo-nos apenas na facilidade de mudar o código de uma aplicação. A utilização de técnicas de refactorização permite diminuir a necessidade de algumas decisões arquitecturais, simplificando a tarefa do arquitecto de software. No entanto, isso não significa necessariamente que se possa eliminar completamente a concepção da arquitectura. Para isso seria preciso que todos os aspectos de um programa fossem fáceis de mudar, o que não é verdade. As técnicas e as ferramentas de refactorização existentes permitem algumas alterações automáticas (e, logo, simples) mas existem outras alterações que continuam a não ser facilmente efectuadas. Até porque, para que as alterações possam ser facilmente feitas, é preciso, na maior parte dos casos, que o código tenha sido feito de modo a suportar essas alterações. Por exemplo, através da utilização de padrões de desenho que introduzam pontos de variação e extensão no código. Infelizmente, a introdução de padrões de desenho no código, por sua vez, adiciona complexidade ao sistema, pelo que a sua utilização não deve ser feita de forma indiscriminada. Pelo contrário, devem ser utilizados apenas nos casos em que isso se justifique, o que, em si só, já indicia a necessidade de se tomar determinadas decisões arquitecturais. Finalmente, também é verdade que para certas classes de problemas existem soluções arquitecturais normalizadas, o que permite dispensar em grande parte a necessidade de se conceber e documentar explicitamente uma arquitectura para o sistema.
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