Corso di Ingegneria del Software

Transcript

1 Corso di Ingegneria del Software Paolo Bottoni Principi dell Ingegneria del Software Lucidi tradotti e adattati a partire dalla versione in inglese presente a

2 Obiettivi Mostrare principi base per metodi, tecniche, metodologie e strumenti Illustrare sette principi usabili in ogni fase sviluppo software Evidenziare modularità come principio fondamentale per progetto software 2

3 Applicazione Principi applicati a processo e prodotto Messi in pratica via metodi e tecniche organizzati in metodologie supportate da strumenti (tool) Tools Methodologies Methodologies Methods and techniques Principles 3

4 Principi Chiave Rigore e formalità Separation of concerns Modularità Astrazione Anticipazione del cambiamento Generalità Incrementalità 4

5 Rigore e formalità Software engineering attività creativa MA Deve essere esercitata sistematicamente Rigore è complemento a creatività aumenta fiducia in passi sviluppati Formalità è rigore al grado più alto processo guidato e valutato con leggi matematiche 5

6 Esempi: prodotto Analisi matematica (formale) correttezza programmi Derivazione sistematica (rigorosa) dati di test 6

7 Esempi: processo Documentazione rigorosa passi di sviluppo per gestione progetto valutazione tempestività (timeliness) 7

8 Studio di caso: compilatore Costruzione di compilatori è area con metodi di progetto sistematico (formali) es. BNF per descrizione formale sintassi linguaggio <type declaration> ::= <class declaration> <interface declaration> ; <class declaration> ::= <class modifiers>? class <identifier> <super>? <interfaces>? <class body> <class body> ::= { <class body declarations>? } 8

9 Studio di caso: Angry Birds Definizione matematica leggi fisiche in Box2D 9

10 Separation of concerns Metodo per controllare complessità Separare tematiche Concentrarsi su una tematica per volta Divide et impera Favorisce: parallelizazione sforzi separazione responsabilità 10

11 Esempi Processo Procedere una fase per volta (modello a cascata) Separa attività nel tempo Stabilire incremento (modelli incrementali o agili) Prodotto Indica su quali problemi concentrarsi Mantenere requisiti prodotto separati: Funzionalità Prestazioni Interfaccia utente e usabilità 11

12 Separation of concerns per compilatore Progettazione algoritmi allocazione ottimale registri vs Progettazione messaggi diagnostici runtime efficiency separata da user friendliness 12

13 Separation of concerns per Angry Birds Separazione fra Rappresentazione grafica Gestione interazione Calcolo effetti Gestione profili Separazione in Box2D Definizione forme Definizione collisioni 13

14 Modularità Sistema complesso diviso in parti più semplici moduli: sistema modulare Favorisce separation of concerns trattando modulo, possiamo ignorare dettagli altri moduli 14

15 Modularità per compilatore Processo decomposto in fasi Analisi lessicale Analisi sintattica (parsing) Generazione codice Fasi associate con moduli 15

16 Struttura modulare per compilatore Diagnostica lessicale Tabella dei simboli Codice sorgente Analisi lessicale Analisi sintattica Generazione del codice Codice oggetto Albero di analisi scatole = moduli frecce = interfacce Codice tokenizzato Diagnostica sintattica Diagnostica semantica 16

17 Iterazione del processo di decomposizione in moduli Modularizzazione generazione codice Tabella dei simboli Albero di analisi Generazione del codice Generazione codice intermedio Codice intermedio Generazione codice macchina Codice oggetto 17

18 Modularità per Angry Birds Moduli: gestori eventi gestori utenti gestori animazioni gestori partite e gestori livelli 18

19 Coesione e accoppiamento Ogni modulo altamente coeso Interpretabile come unità significativa Componenti modulo strettamente correlati Moduli a basso accoppiamento Moduli hanno bassa interazione con altri Possono essere compresi separatamente 19

20 Visione schematica Alto accoppiamento Basso accoppiamento 20

21 Astrazione Identificare aspetti importanti di fenomeno Ignorare dettagli Caso particolare di separation of concerns Astrazione da applicare dipende da scopo 21

22 Astrazione Ignora dettagli Esempio: equazioni per descrivere circuiti complessi permettono ragionamenti a progettista Equazioni approssimano descrizione e ignorano dettagli che producono effetti trascurabili Produce modelli Esempio: analisi requisiti porta a modello per applicazione Modello può essere descrizione formale o semiformale Ragionare su sistema tramite ragionamento su modello 22

23 Esempi Prodotto Semantica linguaggio data da macchina astratta: ignora dettagli macchine reali per implementazione Processo rappresentazione numeri meccanismi di indirizzamento Stima costi basata solo su fattori chiave Considera similarità con sistemi precedenti, ignorando differenze di dettaglio 23

24 Astrazione per compilatore Applicata in molti casi sintassi astratta trascura dettagli sintattici es. begin end vs. { } per blocchi di istruzioni codice macchina intermedio per portabilità es. Java Bytecode 24

25 Astrazione per Angry Birds Astrazione: forme astratte eventi astratti (caricamento, rilascio, impatto) 25

26 Anticipazione del cambiamento Capacità di supportare evoluzione software richiede anticipazione possibili cambiamenti futuri Base per evolvibilità del software Es.: ambiente gestione configurazioni per progetto 26

27 Anticipazione cambiamento per compilatore Considerare possibili cambiamenti di Linguaggi sorgente (comitati di standardizzazione) Processore bersaglio Dispositivi di I/O 27

28 Anticipazione cambiamento per Angry Birds Supporto al cambiamento Indipendenza da piattaforma Linee di prodotto Attività collegate 28

29 Generalità Problema x È caso particolare di problema generale y? È istanza di classe di problemi X? Soluzione del caso più generale riusabile Bilancio fra generalità e prestazioni/costi A volte più semplice risolvere caso generale 29

30 Generalità per compilatore Parametrizzare rispetto a macchina bersaglio codice intermedio Sviluppare strumenti per generazione di compilatori e non compilatore singolo 30

31 Generalità per Angry Birds Modello generale di gioco interattivo 31

32 Incrementalità Processo avanza a passi discreti (incrementi) Esempi (processo) Consegnare sottoinsiemi di sistema per feedback rapido Nuove caratteristiche aggiunte incrementalmente Trattare prima funzionalità, poi prestazioni Consegnare primo prototipo Sforzo incrementale per trasformare prototipo in prodotto 32

33 Incrementalità per compilatore Versione base per sottoinsieme linguaggio sorgente Sottoinsiemi progressivamente più grandi Consegnare con diagnostica/ottimizzazione limitate Aggiunta successiva 33

34 Incrementalità per Angry Birds Incrementalità nuove tipologie di attaccanti nuove tipologie di difensori nuove tipologie di materiale 34

35 Un insieme diverso di principi: Wasserman Astrazioni Notazioni e metodi per analisi e progetto Prototipazione di interfacce utente Architettura software Processo software Riuso Misura Strumenti e ambienti integrati 35

36 Take away Principi guidano scelte, scelte basate su principi Modularità chiave realizzativa, separation of concerns chiave metodologica Principi si applicano a processo e prodotto 36