INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS AVANÇADO DE ARACATI PROJETO DE PESQUISA

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS AVANÇADO DE ARACATI PROJETO DE PESQUISA IMPLEMENTAÇÃO DE SOLUÇÃO PARA AUTOMATIZAR O DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE UTILIZANDO A LINGUAGEM C#.NET FORTALEZA CEARÁ 2012

2 Resumo Os softwares, de uma maneira geral, colaboram positivamente com o negócio ao qual são utilizados. A concorrência do mercado e o alto nível de exigência dos clientes provocam nas empresas de desenvolvimento de software a necessidade de produzir produtos de boa qualidade e menor tempo para produção. Desse modo, um dos meios para chegar a esse nível de produção é adotar ferramentas que gere automaticamente o código-fonte do software. O objetivo deste projeto é desenvolver uma ferramenta que gere de forma automática o código-fonte na linguagem C#.Net das funções de um software a partir de um modelo de dados elaborado pelo usuário. A geração de código proporcionará o aumento da produtividade do desenvolvimento do software, automatizando tarefas rotineiras no desenvolvimento de sistemas de informação. Palavras-Chave Programação automática, Desenvolvimento de software, C#.Net.

3 1. Introdução e Justificativa A informática pode ser definida, de uma forma geral, como o processamento automático da informação [Novais 2007]. Ela está cada vez mais presente na atual sociedade capitalista, através da utilização de diversos softwares. Estes softwares automatizam processos, provendo solução rápida para determinados problemas encontrados pelas pessoas [Santos e Novais 2010]. Tendo em vista a demanda não satisfeita por software de qualidade, as organizações estão sofrendo fortes pressões para desenvolver sistemas de informação em curtos espaços de tempo e com qualidade [Crespo et al. 2004]. Como o mercado de desenvolvimento de software está muito competitivo, desenvolver um software confiável, com qualidade e, em um menor espaço de tempo, se tornou uma questão de sobrevivência para as empresas [Nunes 2003]. Tradicionalmente, muito do esforço gasto no desenvolvimento de soluções de software consiste na criação de código bastante repetitivo [Castro 2010]. No processo de desenvolvimento de software, os programadores se deparam cotidianamente com tarefas de codificação básicas, como inclusão, exclusão, atualização e deleção das entidades do sistema. Essas tarefas se tornam repetitivas consumindo bastante tempo. O tempo disponível para desenvolvimento do sistema entre essas tarefas básicas e as tarefas mais complexas, relativas ao contexto da aplicação a ser desenvolvida, é demasiadamente curto [Santos e Novais 2010]. Visando aumentar a produtividade, os fabricantes de softwares recorrem à utilização de técnicas da Engenharia de Software, aplicando-as durante o processo de desenvolvimento. Dentre essas técnicas pode-se destacar a utilização de frameworks e a geração automatizada de código-fonte [Santos e Novais 2010]. Um gerador de código é um ferramenta desenvolvida para gerar automaticamente código-fonte em linguagens de programação como.net, C++, C#, Java e outros. Com a evolução das tecnologias e paradigmas de desenvolvimento, surge a necessidade de automatização de fases de desenvolvimento de sistemas [Adamatti 2006]. Neste contexto, a aplicação de uma estratégia no desenvolvimento do software capaz de gerar o código-fonte das funções básicas, disponibilizará ao programador mais tempo para se dedicar à implementação das tarefas e funções complexas.

4 2. Objetivos 2.1. Objetivo Geral O presente projeto de pesquisa objetiva elaborar uma solução que produzirá o código-fonte na linguagem C#.Net das funcionalidades de um software, a partir de modelos de banco de dados, a fim de diminuir esforços no processo de desenvolvimento de software Objetivos Específicos Os objetivos específicos do presente projeto envolvem os seguintes itens: Pesquisar e analisar os benefícios da utilização das ferramentas de geração de código-fonte. Implementar uma arquitetura padrão para geração de código; Implementar a ferramenta para geração automática de código-fonte; Pesquisar os aspectos envolvidos na geração de código-fonte; Desenvolver pesquisa sobre as arquiteturas de desenvolvimento de software;

5 3. Revisão Bibliográfica 3.1. Modelagem do Software A descrição ou modelagem de processos de software é uma atividade fundamental para empresas de desenvolvimento de software que almejam qualidade no processo e produto. A importância em descrever o processo de software tem sido discutida na literatura de engenharia de software como uma das formas de suporte à qualidade do produto de software, sistematizar as práticas empregadas durante o desenvolvimento, aumentar a maturidade do processo de software, estabelecer uma linha de base (baseline) para avaliação e melhoria etc. Dada a importância em formalizar o processo de software, diversas organizações adotam-na como uma estratégia que tem resultado em inúmeros benefícios [Castro 2010]. Santos et al. (2002) analisa que diante da necessidade de se mapear processos para uma melhor compreensão da organização como um todo, a Engenharia de Processos de Negócio tem por base modelos de processos, cujas finalidades básicas são: representação, análise e melhoria da forma que o trabalho é realizado, horizontalmente, orientado para produtos, clientes e mercados. De acordo com a OMG (2003), a Unified Modeling Language (UML) é uma linguagem para especificar, visualizar, construir, e documentar artefatos (documentos) de sistemas de softwares, bem como para modelagem de negócio e outros sistemas que não são softwares. Ela representa uma coleção das melhores práticas de engenharia que tem sido aprovadas com sucesso na modelagem de sistemas complexos e de grande escala. Independente da definição, é possível observar que a UML é antes de tudo uma linguagem de modelagem. Em sendo uma linguagem, apresenta vocabulário e regras próprias que orientam a criação e a leitura de modelos bem formatados, porém, pelo fato de não ser um método, a UML por si só não associa e não relaciona seus modelos com uma metodologia de desenvolvimento de software, não indicando quais modelos devem ser criados e nem quando criá-los dentro de um projeto de desenvolvimento de software. A criação e o momento da criação dos modelos vai depender da metodologia adotada que além da presença da UML deve também apresentar os principais passos

6 do processo de desenvolvimento, indicando quais artefatos serão produzidos, quem irá produzi-los e de que maneira esses artefatos irão medir e controlar o projeto como um todo [Vicente 2004]. A modelagem de negócios é base fundamental para modelagem de outros modelos como, por exemplo, os modelos relacionados ao desenvolvimento de qualquer sistema de informação que dará suporte ao negócio [Eriksson e Penker 2000] Arquitetura de Software O desenvolvimento de software tem se tornado cada vez mais complexo. Uma questão essencial no projeto e construção de um software complexo é a sua arquitetura, ou seja, sua organização de mais alto nível, representada como uma coleção de componentes que interagem. Uma boa arquitetura pode ajudar a garantir que o sistema irá satisfazer os principais requisitos de áreas como desempenho, confiabilidade, portabilidade, escalabilidade e interoperabilidade [Navasa 2005]. A tendência indica que o paradigma orientado a objetos estará baseado na organização da aplicação em camadas e na observação dos padrões utilizados pelo mercado. A organização em camadas é a chave para a independência entre os componentes, em consequência deste fato é que irão ser atingidos os objetivos de eficiência, escalabilidade, reutilização e facilidade de manutenção. O termo camada pode significar uma separação física ou uma camada lógica, no contexto que será aplicado, para produção de software foi considerado camada como uma referência a separação de responsabilidades [Medeiros 2009]. Em aplicações que utilizam a arquitetura em três camadas, o modelo da lógica de apresentação está separada em sua própria camada lógica e física. A separação em camadas lógicas torna os sistemas mais flexíveis permitindo que as partes possam ser alteradas de forma independente. As funcionalidades da camada de negócio podem ser divididas em classes e essas classes podem ser agrupadas em pacotes ou componentes reduzindo as dependências entre as classes e pacotes, podem ser reutilizadas por diferentes partes do aplicativo e até por aplicativos diferentes. O modelo de três camadas tornou-se a arquitetura padrão para sistemas corporativos [Medeiros 2009].

7 O paradigma orientado a objetos ajuda a promover a modularidade pois os objetos encapsulam seus dados (propriedades, métodos e estados) e oferecem funcionalidades através de seus métodos. Projetando-se de forma adequada os objetos podem ter reduzidas as dependências entre si ficando assim fracamente acoplados e serão mais fáceis de manter e evoluir [Oliveira e Mählmann 2010] Gerador de Código-Fonte Geradores de código são ferramentas que a partir de um conjunto de instruções de entrada oferecem como saída código fonte em uma ou mais linguagens de escolha do usuário [Castro 2010]. Um gerador automático de código tem como princípio a utilização de uma base de dados e templates. A base de dados é um arquivo que contém todas as informações que são utilizadas durante a geração de código. Os templates, por sua vez, definem como serão apresentados os dados no arquivo de saída. Estas informações são, então, processadas pelo gerador de código, computando a saída (código gerado). Caso haja a necessidade de alterações no código de saída, as transformações podem ser realizadas diretamente nos templates, sem que haja modificações no gerador. Isto possibilita que o código gerado adeque-se aos padrões/formatos que o framework necessita [Castro 2010]. Este conceito pode demonstrar o contexto em que se encontram os geradores de código, proporcionando a automatização de diferentes tarefas, que podem ser desde simples scripts até a transformação de modelos de dados em softwares completos, tendo como saída código que seria escrito manualmente [Santos e Novais 2010]. Desta maneira um gerador de código pode ser visto como um instrumento viável para aumentar a produtividade do desenvolvimento de software, como disse Santos et al. (2002), no desenvolvimento de uma aplicação, os programas geradores de código são extremamente práticos quando se tem pouco tempo ou uma equipe pequena. Além do aumento da produtividade, Dollard (2004) apresenta algumas vantagens em utilizar um gerador de código-fonte: Padronização de Código: códigos gerados através de uma ferramenta case obedecem uma padronização, o que implica diretamente na qualidade de legibilidade,

8 diminuindo a margem de possíveis erros decorrentes de diferentes formas de implementação. Eficiência: códigos gerados dentro de um padrão conhecido e testados aumentarão o índice de eficiência de suas funcionalidades uniformes. Produtividade: sendo capaz de realizar a construção de funcionalidades das aplicações de maneira mais eficiente e segura, garantindo também a diminuição dos custos de projeto. Sendo assim possibilitando que o foco dos desenvolvedores estejam voltados mais para as regras de negócios a serem implementadas nas entidades (classes). Abstração: por possuírem uma interface funcional, abstraem a interação com o modelo de dados, ou seja, no momento que o modelo sofrer qualquer alteração, as entidades pertinentes serão alteradas de acordo com suas entradas ou saídas.

9 4. Material e Métodos A primeira etapa do projeto será a realização de pesquisa bibliográfica para entendimento dos subsídios que compõem o gerador de código-fonte. A execução das atividades do projeto serão realizada nos laboratórios de informática do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Campus Avançado de Aracati. Com o intuito de desenvolver um gerador de código-fonte para aplicações.net na linguagem de programação C#, a metodologia será voltada nos itens descritos a seguir Definição da arquitetura Para a construção do gerador de código-fonte, será desenvolvida uma arquitetura piloto na linguagem C#.Net utilizando a ferramenta Visual Studio A arquitetura será desenvolvida com base na arquitetura em três camadas definida por Camacho Júnior e Azevedo (2008). Esta arquitetura possui as seguintes camadas: Lógica de apresentação, Lógica de negócio e Acesso aos dados, como é mostrado na Figura 1. Apresentação Negócio Acesso aos dados Figura 1. Arquitetura em três camadas As camadas serão responsáveis por: Camada de Apresentação: Responsável por conter um padrão e uma abstração para a criação dos formulários. Será definido um layout padrão para ser utilizado nos formulários, assim como serão abstraídas e implementadas as funções mais comuns entre os requisitos funcionais. Camada de Negócio: Responsável por conter as validações das funcionalidades e por fazer o transporte dos dados entre as camadas de Apresentação e Acesso aos dados. Camada de Acesso aos Dados: Esta camada é responsável por conter uma abstração das funcionalidades associadas ao banco de dados. Serão implementadas as funções básicas de manipulação dos dados na base de

10 dados, por exemplo, inserção, alteração, exclusão, busca, navegação (primeiro, anterior, próximo e último) de modo que o usuário desenvolva apenas as funcionalidades complexas. Para realizar o transporte dos dados entre as camadas de Apresentação, Negócio e Acesso aos dados, definiremos um modelo denominado Entidade, responsável por conter os dados básicos dos requisitos funcionais Definição do Modelo de Banco de Dados Para conduzir a geração do código-fonte das funcionalidades, o usuário necessitará definir as configurações e o modelo de banco de dados dos requisitos funcionais do software. Para facilitar a definição do Modelo de Banco de Dados, será desenvolvido na ferramenta de geração de código, um espaço para a definição deste modelo. O Modelo de Banco de Dados será baseado no Modelo Relacional abordado por Silberschatz e Korth (1999). A ferramenta permitirá ao usuário criar as tabelas, definir os atributos de cada tabela e definir as propriedades dos atributos, como o tipo de dados, se permite nulo ou não, se possui algum tipo de chave (primária, estrangeira ou única), dentre outras propriedades. Com base no Modelo Relacional, definido pelo usuário, será desenvolvido na ferramenta a função para gerar o script de criação do banco de dados com os padrões do SQL Server Express 2005, permitindo a execução e criação de todo o banco de dados Construção da Ferramenta para Geração de Código Após a conclusão do padrão arquitetural e da modelagem do banco de dados, será implementada a ferramenta para geração de código das camadas definidas no padrão arquitetural de desenvolvimento em camadas: Apresentação, Negócio e Acesso aos Dados Testes da Ferramenta de Geração de Código

11 Ao término da ferramenta de geração de código, serão aplicados testes sistêmicos funcionais, com o intuito de garantir a qualidade da ferramenta desenvolvida. Os testes terão foco na simulação da execução das funcionalidades abordadas pela ferramenta.

12 5. Cronograma de Atividades dos Bolsistas Para viabilizar o desenvolvimento da pesquisa, elaboramos um cronograma simplificado que encadeia as atividades a serem desenvolvidas, que seguem abaixo: A Pesquisa bibliográfica sobre a geração de código. B Definição da padronização. C Desenvolvimento da arquitetura. D Desenvolvimento do módulo para a definição do Modelo de Dados. E Desenvolvimento do módulo para a geração da camada de Apresentação. F Desenvolvimento do módulo para a geração da camada de Negócio. G Desenvolvimento do módulo para a geração da camada de Acesso aos Dados. H Desenvolvimento do módulo para a geração da Entidade. I Desenvolvimento do módulo para a geração dos testes unitários. J Testes sistêmicos funcionais na ferramenta. Atividades A B D I J Bolsista 1 Meses Atividades A C E F I J Bolsista 2 Meses

13 Atividades A C F G I J Bolsista 3 Meses

14 6. Referências Bibliográficas ADAMATTI, P.M. FUMIGANT: Gerador de código Java a partir de Base de Dados. Faculdade Cenecista Nossa Senhora dos Anjos. Gravataí, CAMACHO JÚNIOR; AZEVEDO, C.O. Desenvolvimento em Camadas com C#.Net. São Paulo: Visual Books, CASTRO, L.L. Procedimentos de Modelagem e uma Ferramenta de Geração Automática de Código. Monografia. Universidade Federal de Lavras, Minas Gerais, CRESPO, A. N. et al. Uma Metodologia para Teste de Software no Contexto da Melhoria de Processo. III Simpósio Brasileiro de Qualidade de Software (SBQS 2004). Brasília, Maio, DOLLARD, K. Code Generation in Microsoft.Net. EUA: Apress, ERIKSSON, H.E.; PENKER, M. Business Modeling with UML: Business Patterns at Work. New York: OMG Press, MEDEIROS, E.R. NovaStudio: Gerador de Código usando a Arquitetura Dirigida pelos Modelos (MDA). Monografia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, NAVASA, A.; PÉREZ, M.; MURILLO, J. Aspect Modelling at Architecture Design. In: 2nd European Workshop on Software Architecture (EWSA 2005), volume 3527, Pisa, Italy, NOVAIS, L.R. Coordenação de workflows em ambientes com suporte a dispositivos móveis. PUC-RIO, NUNES, F.E. JRefactor Um componente para refactoring em código-fonte Java. Gravataí: Universidade Luterana do Brasil, OLIVEIRA, A.M.; MÄHLMANN, L.G. Ferramenta Case (Gerador de Código.Net). Universidade Luterana do Brasil, Canoas, OMG Unified Modeling Language Specification. Versão 1.5, Maio, SANTOS, J.R.C.; NOVAIS, R.F. Framework para geração automática de código Java a partir de um modelos de dados. Trabalho de Conclusão de Curso. Instituto Federal da Bahia, Santo Amaro, SANTOS, R.; CAMEIRA, R.; CLEMENTE, A.; CLEMENTA, R. Engenharia de Processos de Negócios: Aplicações e Metodologias. In: Encontro Nacional de Engenharia de Produção, 22. Porto Alegre, 2002.

15 SILBERSCHATZ, A., KORTH, H., SUDARSHAN, S. Sistema de Banco de Dados. 3 ed. São Paulo: Makron Books, VICENTE, L.S.S. Modelagem de Processos e Linguagem de Modelagem Unificada (UML): Uma análise crítica. Rio de Janeiro 2004.

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