Engenharia de Software Capítulo 4 Processos de Software Slides adaptados do capítulo 3 do Sommerville, 2000 Disponíveis em inglês em www.software-engin.com Traduzidos por Jacinta Pereira Graduando do Curso de Letras da UFC Apresentados por Rossana Andrade Ph.D, SITE, University of Ottawa, Canadá Profa. Departamento de Computação, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará rossana@lia.ufc.br http://great.ufc.br Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 1
Processos de Software Conjuntos de atividades coerentes para especificar, projetar, implementar e testar sistemas de software Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 2
Objetivos Introduzir modelos de processo de software Descrever uma variedade de modelos de processo e quando eles podem ser usados Descrever esboços de modelos de processo para engenharia de requisitos, desenvolvimento de software, teste e evolução Apresentar a tecnologia CASE para dar suporte às atividades de processo de software Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 3
Tópicos abordados Modelos de processo de software Iteração do Processo Especificação de Software Projeto e implementação do Software Validação do Software Evolução do Software Suporte de processo automatizado Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 4
O processo de software Um conjunto estruturado de atividades requeridas para desenvolver um sistema de software Especificação Projeto Implementação Validação e Verificação Evolução Um modelo de processo de software é uma representação abstrata de um processo. Apresenta uma descrição de um processo de alguma perspectiva particular Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 5
Modelos genéricos de processo de software O modelo cascata Separa e distingue fases de especificação e desenvolvimento Desenvolvimento evolucionário Especificação e desenvolvimento são entrelaçados Desenvolvimento Formal de sistemas Um modelo de sistema matemático é formalmente transformado para uma implementação Desenvolvimento baseado na reutilização O sistema é montado a partir de componentes existentes Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 6
Modelo Cascata Requirements definition System and software design Implementation and unit testing Integration and system testing Operation and maintenance Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 7
Fases do modelo cascata Análise e definição de requisitos Projeto do sistema e do software Implementação e teste da unidade Integração e teste do sistema Operação e manutenção A desvantagem do modelo cascata é a dificuldade de acomodar mudanças depois que o processo está em andamento Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 8
Problemas do modelo cascata Partição inflexível do projeto em diferentes estágios Isto faz com que seja difícil responder aos requisitos mutáveis dos clientes Portanto, este modelo só é apropriado quando os requisitos são bem entendidos Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 9
Desenvolvimento evolucionário Desenvolvimento exploratório O objetivo é trabalhar com clientes e evoluir o sistema final de um esboço de especificação inicial. Deve começar com os requisitos que estão bem entendidos Preparação de protótipos descartáveis Objetivo é entender os requisitos do sistema. Deve começar com requisitos pobremente entendidos Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 10
Desenvolvimento evolucionário Concurrent activities Specification Initial version Outline description Development Intermediate versions Validation Final version Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 11
Desenvolvimento evolucionário Problemas Falta de visibilidade do processo Sistemas são, em geral, pobremente estruturados Habilidades especiais (ex. em línguas para rápida preparação de protótipos ) podem ser requeridas Aplicabilidade Para sistemas interativos pequenos ou médios Para partes de sistemas grandes (ex. a interface de usuário) Para sistemas de curto-prazo Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 12
Desenvolvimento de sistemas formais Baseado na transformação de uma especificação matemática através de diferentes representações para um programa executável Transformações são preservadoras de exatidão, portanto, são diretas para mostrar que o programa está de acordo com sua especificação Contido na abordagem Cleanroom para desenvolvimento de software Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 13
Desenvolvimento de sistemas formais Requirements Formal Formal Integration and definition specification transformation system testing Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 14
Transformações Formais Formal transformations T1 T2 T3 T4 Formal specification R1 R2 R3 Executable program P1 P2 P3 P4 Proofs of transformation correctness Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 15
Desenvolvimento de sistemas formais Problemas Necessidade de habilidades especializadas e treinamento para aplicar a técnica Difícil de especificar formalmente alguns aspectos do sistema como a interface de usuário» Difícil, mas não impossível, por exemplo, redes de petri coloridas podem ser utilizadas para especificar interfaces Aplicabilidade Sistemas críticos, especialmente aqueles no qual um case de segurança deve ser feito antes do sistema ser posto em operação Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 16
Desenvolvimento orientado ao reuso Engenharia de Software baseada em Componentes Baseado no reuso sistemático, onde os sistemas são integrados de componentes existentes ou sistemas padronizados Estágios do Processo Análise do componente Modificação dos requisitos Projeto do sistema com reuso Desenvolvimento e integração Esta abordagem está se tornando mais importante, mas a experiência ainda é limitada com ela Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 17
Desenvolvimento orientado ao reuso Engenharia de Software baseada em Componentes Requirements specification Component analysis Requirements modification System design with reuse Development and integration System validation Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 18
Iteração de Processo Requisitos do sistema SEMPRE evoluem no decorrer de um projeto, então a iteração do processo, onde estágios anteriores são retrabalhados, é sempre parte de um processo para sistemas maiores Iteração pode ser aplicada para qualquer modelo de processo genérico Duas abordagens (relacionadas) Desenvolvimento incremental Desenvolvimento espiral Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 19
Desenvolvimento incremental Ao invés de entregar o sistema de uma única vez, o desenvolvimento e a entrega é dividida em incrementos com cada incremento entregando parte da funcionalidade requerida Os requisitos dos usuários são priorizados e os requisitos de maior prioridade são incluídos em incrementos iniciais Uma vez que o desenvolvimento de um incremento é iniciado, os requisitos são congelados embora requisitos para incrementos posteriores possam continuar a evoluir Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 20
Desenvolvimento incremental Define outline requirements Assign requirements to increments Design system architecture Develop system increment Validate increment System incomplete Integrate increment Validate system Final system Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 21
Vantagens do desenvolvimento incremental O valor agregado ao Cliente está na entrega em cada incremento de modo que a funcionalidade do sistema estará disponível mais cedo Incrementos iniciais funcionam como protótipos para ajudar a evocar requisitos para incrementos posteriores Menores riscos de falha no projeto em geral Os serviços do sistema de alta prioridade tendem a receber a maioria dos testes Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 22
Programação extrema Nova abordagem para o desenvolvimento de software baseado no desenvolvimento e entrega de incrementos de funcionalidade bem pequenos Conta com melhoramento constante do código, envolvimento do usuário no time de desenvolvimento e programação em pares Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 23
Desenvolvimento espiral Processo é representado como uma espiral ao invés de uma seqüência de atividades com retorno Cada volta na espiral representa uma fase no processo. Não existem fases fixas como especificação ou projeto as voltas na espiral são escolhidas de acordo com o que é requerido Os riscos são explicitamente cotados e resolvidos durante todo o processo Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 24
Modelo espiral do processo de software Determine objectives alternatives and constraints Plan next phase REVIEW Requirements plan Life-cycle plan Development plan Integration and test plan Risk analysis Risk analysis Risk analysis Prototype 2 Risk analysis Prototype 1 Concept of Operation S/W requirements Requirement validation Design V&V Service Acceptance test Evaluate alternatives identify, resolve risks Prototype 3 Operational protoype Simulations, models, benchmarks Product design Integration test Code Unit test Detailed design Develop, verify next-level product Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 25
Setores do modelo espiral Estabelecimento de objetivos Objetivos específicos para a fase são identificados Avaliação e redução de riscos Os riscos são avaliados e atividades postas em prática para reduzir os riscos principias Desenvolvimento e validação Um modelo de desenvolvimento para o sistema é escolhido, podendo ser qualquer um dos modelos genéricos Planejamento O projeto é revisado e a fase seguinte da espiral é planejada Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 26
Especificação do Software O processo de estabelecer que serviços são requisitados e quais as restrições na operação e desenvolvimento do sistema Processo de engenharia de requisitos Estudo de viabilidade Elicitação e análise dos requisitos Especificação dos requisitos Validação dos requisitos Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 27
O processo de engenharia de requisitos Feasibility study Feasibility report Requirements elicitation and analysis System models Requirements specification User and system requirements Requirements validation Requirements document Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 28
Projeto e implementação de Software O processo de converter a especificação do sistema em um sistema executável Projeto de Software Projeto de uma estrutura de software que perceba a especificação Implementação Transformar esta estrutura em um programa executável As atividades de projeto e implementação são intimamente relacionadas e podem ser entrelaçadas Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 29
Atividades de processo de projeto Projeto arquitetural Especificação abstrata Projeto de interface Projeto de componente Projeto de estrutura de dados Projeto de algoritmo Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 30
O processo do projeto de software Requirements specification Design activities Architectural Abstract Interface Component design specification design design Data structure design Algorithm design System architecture Software specification Interface specification Component specification Data structure specification Algorithm specification Design products Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 31
Métodos do Projeto Abordagens sistemáticas para desenvolver um projeto de software O projeto é geralmente documentado como uma série de modelos gráficos Modelos possíveis Modelo de fluxo de dados Modelo de atributos relacionados à entidade Modelo Estrutural Modelos de objetos Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 32
Programando e Depurando Transformar um projeto em um programa e remover erros do programa Programação é uma atividade pessoal não existe processo de programação genérico Programadores realizam alguns testes de programa para detectar falhas no programa e remover tais falhas no processo de depuração Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 33
O processo de depuração Locate Design Repair Re-test error error repair error program Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 34
Validação do Software Verificação e validação pretendem mostrar que um sistema está de acordo com sua especificação e cumpre os requisitos do cliente do sistema Envolve a verificação e a revisão de processos e teste do sistema Teste de sistema envolve a execução do sistema com cases de teste que são derivados da especificação dos dados reais a serem processados pelo sistema Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 35
O processo de teste Unit testing Module testing Sub-system testing System testing Acceptance testing Component testing Integration testing User testing Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 36
Etapas de teste Teste da Unidade Os componentes individuais são testados Teste do Módulo Conjuntos de componentes dependentes relacionados são testados Teste do Sub-sistema Os módulos são integrados em sub-sistemas e testados. O foco aqui deve ser no teste da interface Teste do Sistema Teste do sistema como um todo. Teste das propriedades emergentes Teste de Aceitação Teste com dados do consumidor para verificar que é aceitável Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 37
Fases de teste Requirements specification System specification System design Detailed design Acceptance test plan System integration test plan Sub-system integration test plan Module and unit code and tess Service Acceptance test System integration test Sub-system integration test Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 38
Evolução do Software Software é hereditariamente flexível e pode ser mudado. Como os requisitos mudam ao se alterar as circunstâncias de negócios, o software que suporta o negócio também deve evoluir e mudar Embora tenha havido uma demarcação entre desenvolvimento e evolução (manutenção), este é cada vez mais irrelevante na medida que menos e menos sistemas são totalmente novos Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 39
Evolução do sistema Define system Assess existing Propose system Modify requirements systems changes systems Existing systems New system Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 40
Suporte ao processo automatizado (CASE) Engenharia de software auxiliada por computador (CASE) é um software para dar suporte aos processos de desenvolvimento e evolução do software Automação da atividade Editores gráficos para o desenvolvimento de modelos de sistema Dicionário de dados para gerenciar entidades de projeto Construtor Gráfico UI para a construção de interface para usuário Depuradores para suportar detecção de falhas no sistema Tradutores automáticos para gerar novas versões de um programa Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 41
Tecnologia Case Tecnologia Case tem levado a melhorias significantes no processo de software embora não na ordem de magnitude de melhorias que foram antes previstos A engenharia de software requer pensamento criativo isto não é prontamente automatizável A engenharia de software é uma atividade de grupo e, para grandes projetos, muito tempo é utilizado em interações do grupo. A tecnologia CASE não os suporta de fato Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 42
CASE classificação A classificação nos ajuda a entender os diferentes tipos de ferramentas de CASE e seu suporte para atividades do processo Perspectiva Funcional As ferramentas são classificadas de acordo com suas funções específicas Perspectiva do Processo As ferramentas são classificadas de acordo com as atividades do processo que suportam Perspectiva da Integração As ferramentas são classificadas de acordo com sua organização em unidades integradas Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 43
Classificação das Ferramentas Funcionais Tool type Planning tools Editing tools Change management tools Configuration management tools Prototyping tools Method-support tools Language-processing tools Program analysis tools Testing tools Debugging tools Documentation tools Re-engineering tools Examples PERT tools, estimation tools, spreadsheets Text editors, diagram editors, word processors Requirements traceability tools, change control systems Version management systems, system building tools Very high-level languages, user interface generators Design editors, data dictionaries, code generators Compilers, interpreters Cross reference generators, static analysers, dynamic analysers Test data generators, file comparators Interactive debugging systems Page layout programs, image editors Cross-reference systems, program restructuring systems Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 44
Classificação baseada em atividades (Funcional vs. Processo) Reengineering tools Testing tools Debugging tools Program analysis tools Language-processing tools Method support tools Prototyping tools Configuration management tools Change management tools Documentation tools Editing tools Planning tools Specification Design Implementation Verification and Validation
Perspectiva de Integração CASE Ferramentas Suporta tarefas individuais do processo como verificação da consistência de um projeto, edição de texto, etc. Áreas de trabalho (workbenches) Suporte a fases do processo como especificação ou projeto. Normalmente inclui uma variedade de ferramentas integradas Ambientes Suporta tudo ou uma parte substancial de todo um processo de software. Normalmente inclui várias áreas de trabalho integradas Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 46
Ferramentas, áreas de trabalho e ambientes CASE technology Tools Workbenches Environments Editors Compilers File comparators Integrated environments Process-centred environments Analysis and design Programming Testing Multi-method workbenches Single-method workbenches General-purpose workbenches Language-specific workbenches Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 47
Pontos chave Processos de software são as atividades envolvidas na produção e evolução de um sistema de software. Eles são representados em um modelo de processo de software As atividades gerais são especificação, projeto e implementação, validação e evolução Modelos genéricos de processo descrevem a organização processos de software Modelos iterativos de processo descrevem o processo de software como um de atividades Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 48
Pontos chave Engenharia de requisitos é o processo de desenvolver uma especificação de software Os processos de projeto e implementação transformam a especificação em um programa executável A Validação envolve verificar que o sistema cumpre com as especificações e as necessidades do usuário Evolução se preocupa em modificar o sistema depois que ele está em uso Tecnologia CASE suporta atividades de processo de software Ian Sommerville 2000 Baseado no Capítulo 3 de Software Engineering, 6th edição. Slide 49