Especificação Formal. Especificação no Processo de Software

Transcrição

1 Especificação Formal Técnicas para a especificação não ambígua de software Objectivos Explicar o lugar da especificação formal de software no processo de software Explicar quando a utilização de especificação formal é vantajosa d ponto de vista dos custos Descrever o modelo de processo baseado na transformação das especificações formais num sistema executável 1 Especificação no Processo de Software A especificação e a concepção estão inextrincavelmente interligados A concepção arquitectural é essencial para estruturar a especificação As especificações formais são expressas em notação matemática com vocabulário definido com precisão, sintaxe e semânticas 2

2 Especificação e Concepção Increasingcontractor involvement Decreasing client involvement Requirements definition Requirements Architectural design Software High-level design Specification Design 3 Especificação no Processo de Sofware Requirements Formal Requirements definition High-le vel design System modelling Architectural design 4

3 Especificação Formal em Avaliação As técnicas formais não são largamente utilizadas no desenvolvimento de software à escala industrial Dada a relevância da matemática em outras disciplinas ligadas à engenharia, porquê esta situação? 5 O Porquê da sua não Utilização? Conservadorismo inerente da gestão. É difícil de demonstrar as vantagens da especificação formal de uma forma objectiva Muitos engenheiros não têm treino nas matemáticas discretas necessárias à especificação formal Os clientes do sistema podem ser relutantes em financiar as actividades de especificação Algumas classes de software (particularmente sistemas interactivos e sistemas concorrentes) são difíceis de especificar utilizando técnicas correntes 6

4 O Porquê da sua não Utilização? Há uma ignorância em larga escala da aplicabilidade das especificações formais Há pouco suporte de ferramentas disponíveis para notações formais Alguns cientistas da computação que são familiares com métodos formais têm falta de conhecimento dos problemas do mundo real aos quais eles podem ser aplicados e então empregam a técnica em sistemas não reais, de que não se encontra aplicabilidade. 7 Vantagens da Especificação Formal Proporciona discernimento nos requisitos de software e sua concepção As especificações formais podem ser analisadas matematicamente e a consistência e a perfeição aliada à integralidade da especificação demonstrada. Pode ser possível provar que a implementação corresponde à especificação As especificações formais podem ser utilizadas para guiar o pessoal encarregado dos testes dos componentes na identificação dos casos de teste apropriados As especificações formais podem ser processadas utilizando ferramentas de software. Pode ser possível animar especificação para proporcionar um protótipo do software 8

5 Sete mitos do métodos formais Software perfeito resulta dos métodos formais Sem sentido - a especificação formal é um modelo do mundo real e pode incorporar incompreensões, erros e omissões. Contudo, uma abordagem formal é efectiva dado que faz com que os erros de especificação sejam mais fáceis de detectar e podem constituir uma base não ambígua para concepção do sistema. Métodos formais significam proporcionar programas Especificar formalmente um sistema é valioso sem verificação formal do programa dado que força uma análise detalhada prematura no processo de desenvolvimento Métodos formais só podem ser justificados em sistemas onde a segurança é um factor critico A experiência industrial sugere que os custos de desenvolvimento para todas as classes de sistemas diminuem se for utilizada a especificação formal 9 Sete mitos do métodos formais Métodos formais são para matemáticos Sem sentido. Só matemática simples é necessária. Métodos formais aumentam os custos de desenvolvimento Não provado. Contudo, o padrão de custos é alterado, com mais custo em fases iniciais do processo de software. Os clientes não podem compreender as especificações formais Podem, se as especificações estiverem parafraseadas em linguagem natural ou por animação de especificações. Métodos formais só foram ainda utilizados em sistemas triviais Há agora muitos exemplos publicados de experiências com métodos formais em sistemas não triviais. 10

6 O Veredicto! As razões invocadas para a não utilização de métodos e especificações formais são fracas e de natureza não técnica. Contudo, há boas razões para a não utilização desses métodos, derivadas das alterações havidas no mercado e da prática em engenharia de software A migração para sistemas interactivos. As técnicas de especificação formal não abrangem de forma efectiva especificação com interface gráfica O sucesso de métodos de engenharia de software no processo de concepção e desenvolvimento. O investimento em outras técnicas de engenharia de software pode revelar-se mais vantajosa do ponto de vista relação custos-proveitos 11 Utilização dos Métodos Formais Estes métodos não deverão ser largamente utilizados num futuro previsível. De igual forma não se revelarão vantajosos na relação custos-proveitos para a maioria de classes de sistemas (ex. sistemas interactivos e de negócio) Tornar-se-ão a abordagem normal ao desenvolvimento de sistemas onde a segurança, fiabilidade sejam críticos e na definição de standards, eu devem ser não ambíguos e precisos Isto irá alterar o padrão de custos ao longo do processo do software 12

7 Custos de Desenvolvimento com Especificação Formal Cost Validation Design and Implementation Validation Design and Implementation Specification Specification Without formal With formal 13 Abordagens de Especificações Formais Abordagem algébrica O sistema é descrito em termos das operações e os seus relacionamentos Abordagem baseada em modelos Um modelo para o sistema actua como uma especificação. Este modelo é construído utilizando entidades matemáticas bem conhecidas tais como conjuntos e sequências 14

8 Linguagens de Especificação Formal Sequential Algebraic Larch (Guttag et al., 1985), OBJ (Futatsugi et al., 1985) Model-based Z (Spivey, 1989) VDM (Jones, 1980) Concurrent Lotos (Bolognesi and Brinksma, 1987), CSP (Hoare, 1985) Petri Nets (Peterson, 1981) 15 Pontos Chave A especificação formal do sistema complementa as técnicas informais de especificação As especificações formais são precisas e não ambíguas. Eliminam áreas de dúvida numa especificação A especificação formal força a uma análise dos requisitos do sistema numa fase prematura. A correcção dos erros nessa fase é mais barato do que modificar um sistema já entregue As técnicas de especificação formal não são vantajosas do ponto de vista da relação custos-proveitos, no desenvolvimento de sistemas interactivos. São mais aplicáveis no desenvolvimento de sistemas de segurança crítica e standards. 16