ENGENHARIA DE SOFTWARE II. Modelos de Ciclo de Vida e Processos de Software AULA 2

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1 ENGENHARIA DE SOFTWARE II Modelos de Ciclo de Vida e Processos de Software AULA 2

2 Sumário Motivação Conceitos de Processo de Desenvolvimento de Software Atividades que compõem os processos de desenvolvimento de software Modelos de ciclo de vida

4 Crise do software O termo expressava as dificuldades de desenvolvimento de software frente ao rápido crescimento da demanda existente e da inexistência de técnicas estabelecidas para o desenvolvimento de sistemas Os primeiros processos de desenvolvimento de software surgiram em meados da década de 70, motivados pela crise do software, em 1968

5 Crise do software Dijkstra: A maior causa da crise do software é que as máquinas tornaram-se várias ordens de magnitude mais poderosas! Para esclarecer melhor: quando não havia máquinas, a programação não era um problema; quando tínhamos poucos computadores, a programação tornou-se um problema razoável, e agora, que nós temos computadores gigantes, a programação tornouse um problema igualmente grande.

6 Crise do software Os projetos de software dos anos iniciais, devido à imaturidade no desenvolvimento de software, tinham os seguintes problemas: Projetos estourando o orçamento Projetos estourando o prazo Software de baixa qualidade Software não atendendo os requisitos Projetos não gerenciáveis e código difícil de manter

7 Situação da época

8 Por que usar processos de desenvolvimento de software? Tecnologia de desenvolvimento de software implica, ainda, em grande carga de trabalho. Muitas vezes o desenvolvimento é realizado de maneira amadora, gerando acréscimos de custos de desenvolvimento. Importante introdução de um 'caminho das pedras', apresentando propostas de soluções às questões relacionadas ao desenvolvimento de software.

9 Será que a crise acabou? STANDISH GROUP, 2004, pesquisa com 8000 projetos Apenas 29% dos projetos foram entregues respeitando os prazos e os custos e com todas as funcionalidades especificadas Aproximadamente 18% dos projetos foram cancelados antes de estarem completos 53% foram entregues, porém com prazos maiores, custos maiores ou com menos funcionalidades do que especificado no início do projeto A média de atrasos foi de 222%, e a média de custo foi de 189% a mais do que o previsto

10 Será que a crise acabou? Embora problemas durante o desenvolvimento de software aconteçam, e com certa freqüência, os processos, métodos e ferramentas existentes auxiliam muito o desenvolvimento Assim como na construção civil, muitas empresas estouram custos e prazos, mesmo tendo métodos e técnicas bem estabelecidas Porém, aqueles que utilizam os princípios corretamente têm grandes chances de sucesso O problema é que boa parte das organizações não encara o desenvolvimento de software como um projeto de verdade, aplicando as técnicas, métodos e ferramentas necessárias

11 Questões atuais Sistemas legados: os sistemas antigos devem ser mantidos e atualizados. Heterogeneidade: sistemas são uma combinação de hardware e software, sistemas distribuídos, com diferentes tipos de computadores e sistemas de apoio. Prazos de entrega: pressão para um menor prazo de entrega.

13 Processo de fabricação de carro

14 Analogia com a fabricação de sw A construção de um carro e a construção de um software são projetos similares, mas que exigem diferentes habilidades na sua condução e execução Ou seja, levantar os requisitos associados, construir modelos para representar a solução a ser desenvolvida, implementar as diversas unidades que irão compor o produto, verificando se tais unidades atendem aos requisitos identificados, realizar a integração entre as unidades, também verificando seu funcionamento, até que se tenha o produto por completo

15 Ciclo de Vida Conforme visto nas aulas anteriores, ES nada mais é do que o tratamento do software como um produto, empregando dentro do processo de desenvolvimento todos os princípios da engenharia Como todo produto, o software também possui um ciclo de vida, que pode ser definido como o conjunto de todas as etapas relacionadas à sua existência, desde sua concepção até seu desaparecimento

16 Ciclo de Vida do Software Ele é concebido a partir da percepção de uma necessidade É desenvolvido, transformando-se em um conjunto de itens entregue a um cliente Entra em operação, sendo usado dentro de algum processo de negócio e sujeito a atividades de manutenção, quando necessário É retirado de operação ao final de sua vida útil

17 Ciclo de Vida do Software

18 Codificação No ciclo de vida de um software, a codificação, que faz parte da etapa de Desenvolvimento, e que representa a escrita do programa utilizando alguma linguagem de programação, é apenas uma parte do ciclo de vida, embora muitos profissionais de informática acreditem, erroneamente, que essa seja a única tarefa relacionada ao desenvolvimento de software.

19 Relação entre Ciclo de Vida e Processo de Software O processo de software é um guia de como um produto de software deve ser construído, do início ao fim A ligação com o ciclo de vida está no fato de que esse guia depende do modelo de ciclo de vida utilizado Existem vários modelos e dependendo dele, as atividades a serem executadas podem variar. Essa é a ligação

20 Conceitos São sinônimos Modelos de ciclo de vida Paradigmas de desenvolvimento Modelos de processo de desenvolvimento de sw Desenvolvimento Criação ou manutenção de um produto ou serviço Software Código-fonte e documentação

21 Conceitos Processo Conjunto de passos parcialmente ordenados, constituídos por atividades, métodos, práticas e transformações, utilizados para se atingir uma meta É um guia para se construir um produto Projeto É o uso de um processo para o desenvolvimento de um produto específico

22 Analogia com classe e objeto Classe estrutura que abstrai um conjunto de objetos com características similares Objeto instância da classe, com valores específicos para cada uma dessas características O processo está para classe assim como o projeto está para um objeto Um projeto é a instanciação de um processo para a construção de um produto

23 Analogia com classe e objeto Cascata Espiral Incremental Classe Processo Codifica-Remenda

24 Processo de Desenvolvimento de Software Conjunto de atividades, disciplinas e papéis que prescreve práticas para se conceber, desenvolver, implantar e testar um software. As atividades possuem entradas, saídas, ferramentas e técnicas que estão ligadas a artefatos criados ou alterados durante sua execução.

25 Processo de Desenvolvimento de Software De acordo com Wilson de Pádua, um processo deve ter uma documentação que o descreve, apresentando detalhes sobre o que é feito (produto), quando (passos), por quem (agentes), o que usa como entrada (insumo) e o que é produzido (resultado) Essa documentação pode ser simples e informal, como é o caso dos Processos Ágeis, ou completamente detalhada, como é o caso dos processos baseados no Processo Unificado

26 Processo de Desenvolvimento de Software Existem processos que abrangem todo o ciclo de vida do software, assim como processos específicos para partes do desenvolvimento, como, por exemplo, processos para testes, processos para manutenção, etc, que são considerados subprocessos O ponto inicial para seleção de um processo, e posterior iniciação de um projeto, é entender qual modelo de ciclo de vida ele utiliza. Um modelo de ciclo de vida pode ser apropriado para um projeto mas não ser apropriado para outro

27 Modelos de ciclo de vida São uma descrição simplificada do processo de software Especificam as atividades e a ordem em que, de acordo com o modelo, devem ser executadas Produtos de software podem ser construídos utilizando-se de diferentes modelos de ciclo de vida Alguns modelos são mais adequados que outros para determinados tipos de aplicação A opção por um determinado modelo deve ser feita levando-se em consideração o produto a ser desenvolvido

28 Objetivos Processos objetivam auxiliar o processo de produção (produtos de alta qualidade, produzidos rapidamente e a um custo menor) e possibilitam: Ao gerente: controlar o processo de desenvolvimento de sistemas de software Ao desenvolvedor: obter a base para produzir, de maneira eficiente, software que satisfaça os requisitos pré-estabelecidos

30 Processo de Software Conjunto de etapas para especificar, projetar, implementar e testar sistemas de software. Principais atividades: Especificação Desenvolvimento Validação Evolução

31 Etapas do processo: Especificação Momento de definição e compreensão do que o sistema deverá fazer considerando as suas restrições. Estágio particularmente crítico, pois erros nesse estágio conduzem a problemas posteriores no projeto e implementação. Esse processo leva à produção de um documento de requisitos, ou seja, a especificação do sistema.

32 Etapas do processo: Especificação focaliza "o quê" será desenvolvido que informação vai ser processada que função e desempenho são desejados que comportamento pode ser esperado do sistema que interfaces vão ser estabelecidas que restrições de projeto existem que critérios de validação são exigidos para definir um sistema bem sucedido que tarefas serão realizadas

33 Etapas do processo: Especificação Processo de Engenharia de Requisitos

34 Etapas do processo: Desenvolvimento O estágio de implementação e desenvolvimento de software é o processo de conversão de uma especificação em um sistema executável. Envolve a inclusão de formalidades e detalhes, uma vez que o projeto é desenvolvido por meio de revisões constantes. Erros e omissões em estágios anteriores são descobertos.

35 Etapas do processo: Desenvolvimento Focaliza "como" o software será desenvolvido como os dados vão ser estruturados como a função vai ser implementada em uma arquitetura de software como os detalhes procedimentais vão ser implementados como as interfaces vão ser caracterizadas como o projeto será traduzido em uma linguagem de programação como os testes serão efetuados

36 Etapas do processo: Desenvolvimento Modelo Geral do Processo de projeto

37 Etapas do processo: Validação V&V: Validação e Verificação destina-se a mostrar que um sistema está em conformidade com sua especificação e que atende às expectativas do cliente. A cada estágio do processo de software, são aplicados processos de verificação.

38 Etapas do processo: Validação Processo de teste Processo de debugging

39 Etapas do processo: Evolução Evolução: mudanças no software para atender às novas demandas Focaliza as "mudanças" que ocorrerão depois que o software for liberado para uso operacional Essa fase reaplica os passos das fases de especificação e desenvolvimento, mas faz isso no contexto de um software existente

40 Etapas do processo: Evolução As mudanças estão associadas com: correção de erros/defeitos adaptações exigidas conforme o ambiente do software evolui aperfeiçoamentos para incluir funções adicionais que trarão benefícios para os clientes Modificações preventivas para evitar erros e facilitar modificações futuras

41 Exercício 1. Além dos desafios de heterogeneidade, entrega rápida e tratar sistemas legados, identifique outros problemas e desafios que a engenharia de software provavelmente está enfrentando no século Um sistema de museu virtual multimídia que oferece experiências virtuais da Grécia Antiga será desenvolvido para um consórcio de museus europeus. O sistema deve fornecer aos usuários recursos para visualizar modelos 3-D da Grécia Antiga por meio de um navegador Web padrão e deve também suportar uma experiência de imersão em realidade virtual. Que dificuldades organizacionais podem surgir quando o sistema for instalado nos museus que formam os consórcios? 3. Quais as atividades básicas de todo processo de sw? Explique cada uma delas.

43 Modelo de ciclo de vida O termo modelo de ciclo de vida é utilizado para descrever um grupo de atividades relacionado ao desenvolvimento de software e a forma como elas se relacionam. Para cada modelo de ciclo de vida existe um relacionamento diferente entre as atividades, determinando formas diferente de se conduzir o processo de construção do produto

44 Modelo de ciclo de vida Os modelos de ciclo de vida, de maneira geral, contemplam apenas as fases do processo de desenvolvimento A escolha de um modelo de processo é fortemente dependente das características do projeto, dentre elas: tipo de software a ser desenvolvido (p.ex., sistema de informação, sistema de tempo real etc.) tipo de desenvolvimento (estruturado, orientado a objetos) tamanho e complexidade do sistema estabilidade dos requisitos características da equipe Assim, é importante conhecer alguns modelos e em que situações são aplicáveis

45 Modelos de ciclo de vida Codifica-Remenda Ciclo de vida em cascata (clássico) Modelo em espiral (Evolutivo) Desenvolvimento incremental Outros modelos Desenvolvimento formal Desenvolvimento baseado em reuso

46 Codifica-remenda O ciclo de vida mais caótico Partindo de uma especificação incompleta, ou mesmo ausente, inicia-se a codificação do software, que por sua vez tende a gerar algo Na maioria das vezes não é o que o cliente deseja, mas vai sendo alterado e consertado até que o produto atinja um estágio que permita seu uso Provavelmente o ciclo de vida mais usado

47 Codifica-remenda Vantagem: modelo é atraente porque não exige nenhuma sofisticação técnica ou gerencial Desvantagem: por outro lado, é um modelo de alto risco, impossível de gerir e que não permite assumir compromissos confiáveis

48 Codifica-remenda É possível que o uso desse modelo de ciclo de vida gere resultados aceitáveis para produtos pequenos e com equipes formadas por poucas pessoas, normalmente por um único desenvolvedor, mas certamente ele só gerará problemas em qualquer projeto envolvendo produtos que requeiram equipes maiores

49 Ciclo de vida clássico Método sistemático e sequencial. O resultado de uma fase constitui na entrada de outra e consiste de um ou mais documentos aprovados. Também é conhecido como cascata. A fase seguinte não deve começar antes que a fase anterior tenha terminado.

50 Ciclo de vida clássico

51 Ciclo de vida clássico Vantagens: Como é executado em seqüência, posssui pontos de controle bem definidos. Estes pontos de controle facilitam muito a gestão dos projetos, o que faz com que este processo seja, em princípio, confiável e utilizável em projetos de qualquer escala apropriado somente quando os requisitos são bem compreendidos

52 Ciclo de vida clássico Desvantagens: Se interpretado literalmente, é um processo rígido e burocrático, onde as atividades de requisitos, análise e desenho têm de ser muito bem dominadas, pois não são permitidos erros Baixa visibilidade para o cliente, que só recebe o resultado ao final do projeto Particionamento inflexível do projeto em fases distintas Isso torna difícil responder a requisitos do usuário que mudam

53 Ciclo de vida clássico Fases: (Sommerville)

54 Desenvolvimento em Espiral Em vez de representar o processo de software como uma sequência de atividades com algum retorno entre uma atividade e outra, o processo é representado como uma espiral Originalmente proposto por Barry Boehm A ideia básica é desenvolver um produto a partir de pequenas versões incrementais, que podem iniciar com um modelo em papel e evoluir até versões do sistema completamente funcionais

55 Desenvolvimento em Espiral Podemos fazer uma comparação com o modelo em cascata: uma volta na espiral equivale à execução do modelo em cascata para uma pequena parte do software. Durante essa volta na espiral, deve ser realizado o levantamento de requisitos para a pequena parte do software que desejamos abordar, a modelagem desses requisitos (análise), o projeto das partes que serão desenvolvidas (desenho), a codificação dessas partes (implementação) e sua verificação (teste). Quando isso acontece temos o início de um novo ciclo e tudo se repete, até que tenhamos todo o produto desenvolvido

56 Modelo do Ciclo de Vida em Espiral

57 Desenvolvimento em Espiral Vantagens: Permite construir produtos em prazos curtos, com novas características e recursos que são agregados na medida em que a experiência descobre sua necessidade As atividades de manutenção são usadas para identificar problemas; seus registros fornecem dados para definir os requisitos das próximas liberações É mais aplicável quando o problema não é bem definido e ele não pode ser totalmente especificado no início do desenvolvimento

58 Desenvolvimento em Espiral Desvantagens: O principal problema do ciclo de vida em espiral é que requer gestão muito sofisticada para ser previsível e confiável É difícil a gerência de projetos e chegar a um número de iterações ótimo

59 Desenvolvimento Incremental Utilizado para construir uma série de versões provisórias, denominadas protótipos Versões parciais do produto são efetivamente entregues aos clientes, para que sejam verificadas, validadas e utilizadas no ambiente operacional Um projeto é dividido em várias iterações, que são as divisões do produto que serão consideradas durante a construção Escolhe-se uma iteração para iniciar o desenvolvimento, começando pelo planejamento, levantamento de requisitos, análise, desenho, implementação, testes e avaliação da iteração, geralmente realizada com a participação do cliente

60 Modelo de ciclo de vida Incremental

61 Desenvolvimento Incremental O modelo incremental sofre dos mesmos problemas do modelo em espiral, no entanto, apresenta como grande vantagem sua alta flexibilidade e visibilidade para os clientes. No entanto, requer gerência sofisticada e uma arquitetura forte, para que o produto inicialmente concebido não esbarre em problemas que impeçam sua continuidade

62 Desenvolvimento Incremental Processos de software famosos, como o XP e Scrum utilizam esse modelo de ciclo de vida. Esses processos são conhecidos como Processos (ou Métodos ou Metodologias) Ágeis, em virtude de darem mais importância ao software funcionando do que qualquer outro artefato gerado durante o desenvolvimento Os Métodos Ágeis surgiram como uma resposta aos métodos mais estruturados, especialmente aos métodos baseados no modelo em cascata

63 Métodos Ágeis A maioria dos métodos ágeis não possui nada de novo em relação aos processos tradicionais. O que os diferencia dos outros métodos são o enfoque e os valores. A ideia dos métodos ágeis é o enfoque nas pessoas e não em processos ou algoritmos. Além disso, existe a preocupação de gastar menos tempo com documentação e mais com a implementação Os conceitos chaves do Manifesto Ágil são: Indivíduos e interações ao invés de processos e ferramentas Software executável ao invés de documentação Colaboração do cliente ao invés de negociação de contratos Respostas rápidas a mudanças ao invés de seguir planos

64 Métodos Ágeis O termo metodologias ágeis tornou-se popular em 2001 quando diversos especialistas em processos de desenvolvimento de software representando as metodologias Extreme Programming (XP), SCRUM, DSDM (Dynamic Systems Development Methodology), Crystal e outros, estabeleceram princípios comuns compartilhados por todos esses métodos. O resultado foi a criação da Aliança Ágil, e o estabelecimento do Manifesto Ágil (Agile Manifesto)

65 Incremental X Evolutivo Incremental Versões parciais do produto são efetivamente entregues aos clientes, para que sejam verificadas, validadas e utilizadas no ambiente operacional Normalmente, os requisitos são bem definidos Evolutivo Quando o problema não é bem definido e ele não pode ser totalmente especificado no início do desenvolvimento, é melhor optar por um modelo evolutivo Não tem compromisso de entregar logo alguma versão para o cliente

66 Desenvolvimento Formal Baseia-se na transformação de uma especificação matemática por meio de diferentes representações para um programa executável As transformações 'preservam a corretude', de tal forma que possa ser diretamente mostrado que o programa está de acordo com a sua especificação

67 Desenvolvimento Formal Problemas Necessidade de habilidades especiais e treinamento para aplicar a técnica Dificuldade de especificar formalmente alguns aspectos do sistema, tais como a interface com o usuário Aplicabilidade Sistemas críticos, especialmente aqueles onde um estudo de segurança deve ser feito antes de pôr o sistema em operação

68 Desenvolvimento baseado em reuso Baseia-se no reuso sistemático, onde sistemas são integrados a partir de componentes existentes ou sistemas COTS (Commercial-off-the-shelf) Estágios do processo Análise dos componentes Modificação de requisitos Projeto do sistema com reuso Desenvolvimento e integração Esta abordagem está se tornando mais importante, mas ainda há uma experiência limitada com ela

69 Desenvolvimento baseado em reuso Sommerville

70 Principais pontos da aula O processo de desenvolvimento de software consiste de atividades que são envolvidas no desenvolvimento de produtos de software. As atividades básicas deste desenvolvimento são: especificação, desenvolvimento, validação e evolução. Modelos de desenvolvimento são formas organizadas de produzir software.

71 Principais pontos da aula Principais modelos de desenvolvimento: Codifica-Remenda, Ciclo de vida clássico, Desenvolvimento em espiral (evolutivo), Desenvolvimento incremental

72 Referências Bibliográficas Engenharia de Software Capítulo 4 Ian Sommerville 8ª edição Pearson Education Engenharia de Software Capítulo 2 Wilson de Pádua Paula Filho 2ª edição LTC Engenharia de Software Notas de Aula Capítulo 2 Ricardo de Almeida Falbo Universidade Federal do Espírito Santo

73 Exercício 1.Qual é a importância do processo de desenvolvimento de software no desenvolvimento de sistemas? 2.Faça um estudo comparativo entre o modelo de desenvolvimento de software tradicional e o evolutivo.