Arquitectura de Sistemas de Software Mestrado em Engenharia Informática Licenciatura em Engenharia Informática e Computação

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1 Arquitectura de Sistemas de Software Mestrado em Engenharia Informática Licenciatura em Engenharia Informática e Computação Ademar Aguiar Universidade do Porto & INESC Porto ademar.aguiar at fe.up.pt FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Arquitectar... Arquitectar uma pequena cabana parece-nos fácil... FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

2 Arquitectar... Menos fácil será arquitectar uma casa... FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Arquitectar... Ou um prédio de 6 andares... FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

3 Arquitectar... Ou um arranha-céus de 88 pisos, 452 metros de altura... 37,000 toneladas de ferro 90 seg das caves ao topo FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Arquitectar... Quais as principais diferenças entre estas construções? Dimensões Custos Prazos Processo Competências e equipas Materiais e tecnologias Riscos associados Robustez Longevidade... FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

4 Arquitectura & Engenharias tradicionais As engenharias tradicionais têm arquitecturas estáveis Edifícios, aviões, automóveis, barcos, pontes, etc. As arquitecturas estáveis evoluíram ao longo do tempo Por tentativa-e-erro Por reutilização e refinamento de soluções comprovadamente boas A engenharia destes domínios conseguiu diversos avanços Produção e teste de novos materiais Definição de novos processos de engenharia Normalização de métodos de engenharia FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Software é diferente (mais dificil?) Invisibilidade das construções Produto lógico Natureza temporal complexa de compreender Sistema discreto Grandes necessidades de evolução ao longo do tempo Emula sistemas e processos reais Têm que ser facilmente adaptáveis Sempre parecidos mas nunca iguais Evolução rápida das tecnologias subjacentes Não obedecem a leis físicas da natureza FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

5 Arquitectura de Software O papel da arquitectura é o mesmo Controlar complexidade do sistema Garantir a integridade do sistema Assegurar as qualidades do sistema - Escalabilidade, Interoperabilidade, usabilidade, desempenho, adaptabilidade, custo, prazos, modularidade, etc. Melhorar a predictabilidade do desenvolvimento Equilibrar forças e estabelecer compromissos que influenciam o desenvolvimento do sistema e a sua evolução futura Timeless software é o desafio! FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Desenho de Software: níveis principais Que módulos? Como os interligar? Arquitectura módulos interligações Código-fonte algoritmos estruturas de dados Que estruturas de dados? Que algoritmos? Que gestão de memória? Que instruções utilizar? Executável pilhas de rotinas alocação de registos código-máquina FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

6 Arquitectura de Software: definição A arquitectura de software compreende o conjunto de decisões significativas acerca da organização de um sistema de software Definição dos elementos estruturais e interfaces que compõem o sistema (blocos básicos de construção) Definição dos mecanismos de composição dos elementos estruturais e comportamentais em subsistemas maiores Especificação de comportamentos envolvendo colaborações entre os elementos Explicitação do estilo de arquitectura que orienta a organização geral do sistema. módulos interfaces conectores FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, (LEIC MEI)/AS Arquitecturas de Sistemas de Software FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

7 Pré-requisitos Mínimos Conhecimentos de engenharia de software Conhecimentos de orientação por objectos (OO) Preferenciais Experiência de desenvolvimento de software OO Conhecimentos de UML Interesse em saber lidar com sistemas de média/grande dimensão FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Objectivos Ensinar a compreender, desenhar e avaliar arquitecturas de sistemas de software, tanto ao nível macro como micro. Familiarizar os alunos com os conceitos fundamentais de arquitectura de software propriedades e aplicabilidade de diferentes estilos de arquitectura padrões de desenho mais populares arquitecturas de software reutilizáveis (frameworks) tecnologias de componentes de software relações destes conceitos todos com a reutilização de software FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

8 Capacidades... Arquitectura de Software Reconhecer os principais estilos de arquitectura existentes para sistemas de software. Descrever uma arquitectura de forma precisa. Idealizar diferentes arquitecturas alternativas para resolver um mesmo problema e avaliar de forma justificada qual a melhor, quer em termos de desenho, quer em termos de reutilização. FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Capacidades... Micro-arquitecturas: design patterns Reconhecer e compreender diversos padrões de desenho. Conhecer e aplicar diversos métodos e técnicas de reutilização de software. FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

9 Capacidades Macro-arquitecturas: frameworks Construir um sistema de software de média dimensão de acordo com uma especificação de requisitos e uma especificação de arquitectura, seleccionando e aplicando padrões de desenho e utilizando um método de desenvolvimento baseado em componentes. Utilizar definições e ferramentas de desenvolvimento existentes para tornar mais expedita a realização das tarefas anteriores. FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Conteúdos Noções fundamentais de arquitectura de software Estilos de arquitectura clássicos Micro-arquitecturas: design patterns Macro-arquitecturas: frameworks Técnicas e ferramentas relacionadas FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

10 Componentes da disciplina Aulas teórico-práticas 14 aulas x 3 horas (1,5 T + 1,5 P) = 42 horas Apresentação de conhecimentos teóricos Estudo de casos Desenvolvimento de projectos - Grupos de elementos - Projectos de análise, (re)documentação, (re)desenho, e/ou (re)implementação de arquitectura para um sistema de software. Sessões de atendimento colectivas 13 sessões x 1-3 horas = horas FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software, Avaliação Avaliação distribuída sem exame final. Componentes de Avaliação. 4 questões teóricas para desenvolvimento individual (até 1 página A4) fora de aulas e avaliação qualitativa Satisfaz/Não satisfaz. 1 teste individual com consulta, duração de 90 minutos, a meio do semestre. 1 projecto semestral em grupo para desenvolvimento de uma arquitectura. Avaliação individual qualitativa pelo(s) docente(s). Nota Final (Questões x 20%) + (Teste x 20%) + (Projecto x 50%) + (Avaliação x 10%) FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,

11 Bibliografia Software Architecture: Perspectives on an Emerging Discipline de Mary Shaw e David Garlan, publicados por Prentice Hall em Software Architecture in Practice de Len Bass, Paul Clements e Rick Kazman, 2ª edição, publicados por Addison-Wesley em Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software de Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson e John Vlissides, publicado por Addison Wesley em Diversos artigos. FEUP Ademar Aguiar Arquitectura de Sistemas de Software,