Lezione 1 - Riusabilità del software

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1 Lezione 1 - Riusabilità del software Corso Programmazione Programmazione ad oggetti Progettazione orientata agli oggetti ed evoluzioni Marco Anisetti marco.anisetti@unimi.it web: Università degli Studi di Milano Dipartimento di informatica

2 Riusabilità Serie di metodologie il cui scopo è l'utilizzo pianificato di artefatti software per la soluzione di una molteplicità di problemi

3 Componente software riusabile Costo potenza computazionale scende ogni anno Produttività sviluppo software cresce ma non molto Costo relativo sviluppo software aumenta Problema soprattutto per i grandi sistemi software Soluzione possibile: Scrivere meno linee di codice Meglio riciclare parti di codice da altri progetti

4 Approcci al riuso del software Metodi fondamentali per ottenere il riuso del software: Librerie di componenti riusabili (molto usato) Schemi trasformazionali (scarsamente usato)

5 Librerie di componenti riusabili Due casi possibili: Uso di pezzi di programma senza modifiche: Massimo risultato Adattamento di pezzi di programma: Con tecniche automatiche Partendo da descrizioni di alto livello che possono poi essere adattate manualmente (la serie di Numerical Recipes)

6 Schemi trasformazionali Software come descrizione di alto livello (specifica formale) Compilatore (procedure automatiche) che lo raffina in linguaggio di più basso livello (raffinamento) Tradotto in un linguaggio di alto livello tipo C o Java (compilazione) Compilato ed assemblato per generare l'eseguibile Adattamento al linguaggio di descrizione rendendo l'adattamento più semplice Tra i più famosi: CleanRoom (IBM)

7 Programmazione ad oggetti e riuso La programmazione orientata agli oggetti supporta bene il riuso del software: Incapsulamento definisce interfaccia Librerie a livello di classi, non sottoprogrammi Esistono metodi di riuso che fanno parte dei linguaggi: Estensione di classe Estensione di interfaccia

8 Riuso e progettazione La programmazione orientata agli oggetti da sola non basta per ottenere il massimo riuso Serve una progettazione orientata al riuso Un idea simile all'approccio bottom up Idea di pattern = schema progettuale Aggregati di più classi logicamente collegate Riutilizzabili anche a livello di progetto

9 Lezione 2 - Progettazione ad oggetti Corso Programmazione Programmazione ad oggetti Progettazione orientata agli oggetti ed evoluzioni Marco Anisetti marco.anisetti@unimi.it web: Università degli Studi di Milano Dipartimento di informatica

10 Progettare ad oggetti Si parte dal testo delle specifiche Si individuano i nomi e i verbi Tra i nomi, si individuano le possibili classi di oggetti con i relativi attributi Tra i verbi, si individuano metodi e relazioni Di solito, i verbi di azione si modellano come metodi (A modifica B), quelli di stato come relazioni (A si trova presso B) L'interazione tra due oggetti esprime l'esistenza di una relazione tra di essi Si utilizzano gli strumenti di modellazione grafica UML per la progettazione

11 Esempio controllo degli accessi Considerate il seguente problema: Realizzare un controllo degli accessi fisici ad una serie di sale macchina di un datacenter che permette di aprire le serrature collegate ad un lettore magnetico a fronte dell'inserimento di una tessera solo se si possiede l'autorizzazione La tessera riporta l'identità elettronica del titolare L'identità è gestita da un sistema centralizzato che mantiene l'elenco di quali serrature siano apribili da quali tessere Quando si inserisce la tessera, il lettore richiede l'autorizzazione al sistema centrale ed in caso affermativo, apre la serratura Il sistema centrale consente anche di aggiornare l'elenco delle autorizzazioni, aggiungendo ed eliminando coppie tessera/serratura

12 Classi Associazioni e relazioni

13 Diagramma delle sequenze

14 Progettazione orientata agli oggetti(1) Occorre identificare oggetti pertinenti al problema Serve raggrupparli in classi della giusta granularità senza essere troppo astratti o troppo poco Definirne le interfacce Definire la gerarchia di classi e interfacce Stabilire relazioni significative tra di esse (relazioni utili alla soluzione) Rispondere alle specificità del problema Generalità: per poter trattare altri problemi dello stesso tipo

15 Progettazione orientata agli oggetti(2) Difficilmente un progetto esce bene al primo colpo Richiederà diverse versioni beta In genere sarà riciclato in vari contesti anche diversi Sarà modificato ogni volta per rispondere a diverse esigenze In molti casi migliorato fino a trovare la soluzione ottimale

16 Progettazione orientata agli oggetti(3) Differenza tra progettista principiante ed esperto: Percorso di tentativi ed errori Repertorio di soluzioni già progettate Capacità di trovare quella giusta (non è solo esperienza) Il progettista esperto possiede un repertorio di schemi di progetto provati che può adattare a nuove situazioni Questo è il significato informale di pattern

17 Lezione 3 - Pattern di programmazione Corso Programmazione Programmazione ad oggetti Progettazione orientata agli oggetti ed evoluzioni Marco Anisetti marco.anisetti@unimi.it web: Università degli Studi di Milano Dipartimento di informatica

18 Pattern di programmazione(1) Il progettista esperto possiede un repertorio di schemi di progetti che hanno funzionato bene in passato e che può adattare a nuove situazioni Design pattern E' costituito da quattro elementi essenziali: Un nome, cioè un modo per riferirsi al problema, alla sua soluzione e alle sue conseguenze in modo sintetico, in una parola o due La descrizione del problema, che in pratica stabilisce il contesto nel quale ha senso applicare lo schema di soluzione

19 Pattern di programmazione(2) La soluzione, che descrive in modo astratto gli elementi (classi ed oggetti) costitutivi di un progetto, le loro relazioni, ruoli e modalità di interazione Le conseguenze dell' applicazione del pattern, cioè i suoi risultati, vantaggi e svantaggi, che sono elementi chiave nel valutare diverse alternative progettuali e nel capire i costi e i benefici di ciascuna soluzione

20 Pattern di programmazione Alcuni pattern sono la riproposizione ad oggetti di tecniche di programmazione molto antiche Esempio: interprete Serve per valutare una grammatica o delle espressioni. Implementa una interfaccia per descrivere all'interprete un contesto Esempio: SQL parsing Altri pattern sono mattoncini di base per costruire architetture software versatili ed efficienti Esempi: adattatore, iteratore, ecc.

21 Pattern iteratore Collezione di dati omogenei organizzati nelle strutture dati più diverse: array, liste, alberi Problema fare delle operazioni su una struttura dati così fatta in maniera iterativa: es somma di tutti Abbiamo bisogno di un modo per passare in rassegna tutti gli elementi senza dover conoscere i dettagli di come questi dati sono effettivamente memorizzati

22 Iteratore(1) Definire un Interfaccia Iteratore che esponga tutti i metodi necessari per fare l enumerazione di una struttura dati anche complessa nascondendone così i dettagli della struttura dati complessa Le classi che realizzano queste strutture dati complesse hanno associato il loro iteratore

23 Iteratore(2)

24 Iteratore(3) Metodi Boolen hasnext(): ritorna vero se esistono elementi da visitare e falso altrimenti Object next(): ritorna il prossimo elemento della collezione Programma per fare la somma di tutti gli elementi di x di tipo X s=0; Iteratore i = x.iteratore() while (i.hasnext()) s+=i.next();

25 Iteratore Il pattern permette di agire in modo noto indipendentemente dal tipo di dato Conseguenze X deve fornire il proprio iteratore (fa parte della soluzione) Il codice che itera su X non dipende più da X Posso cambiare struttura dati così non devo riscrivere il modo di iterare (ad esempio se passo da lista ad array) Se cambio X devo solo riscrivere il suo iteratore a patto che rimanga identica la sua interfaccia

26 Design Pattern Molti pattern li trovate nel libro della GoF che sta per «the Gang of Four» gli autori del libro Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software Tra i pattern presentati, si trovano i pattern Abstract Factory, Builder, Factory Method, Adapter, Bridge, Composite, Decorator, Facade, Flyweight, Mediator, Command, Interpreter, State, Strategy, Template Method.

27 Lezione 4 - Programmazione orientata agli aspetti Corso Programmazione Programmazione ad oggetti Progettazione orientata agli oggetti ed evoluzioni Marco Anisetti marco.anisetti@unimi.it web:

28 Programmazione orientata agli Aspetti Singole problematiche relative alla programmazione: Che compito svolge il programma (funzionalità) Come gestisce eventuali anomalie Come viene garantita la sicurezza (es controllo dell accesso, confidenzialità ecc.) Come comunica con altri componenti Punti di vista dal quale vedere lo stesso pezzo di codice che fa parte di un sistema

29 Esempio di aspetti Calcolo distribuito: funzionalità di base, localizzazione, comunicazione, coordinamento o sincronizzazione Sistema operativo: algoritmo, strutture dati, località referenziale

30 Aspetti e linguaggi Un linguaggio può essere efficace nel descrivere un aspetto In generale, nessun linguaggio cattura tutti gli aspetti contemporaneamente. Generalmente usiamo linguaggi che esprimono aspetti di funzionalità Gli altri aspetti diversi risultano intrecciati nel codice in modo inestricabile Vita difficile per il programmatore che non li riesce a isolare e trattare separatamente

31 Programmazione orientata agli aspetti Nuovo approccio alla programmazione Rimedio per il problema degli aspetti intrecciati Programmare ciascuno degli aspetti nella maniera più consona Utilizzando dei linguaggi appositi per descrizione dell aspetto in questione

32 Aspect weaver L idea di poter esprimere ciascun aspetto con un linguaggio appropriato si può attuare solo se si ha a disposizione un tessitore di aspetti

33 Linguaggi per AoP AspectJ Xerox Palo Alto Research Center Hyper/J IBM Research Vantaggi Separare i vari aspetti di un sistema: Produce una maggiore chiarezza Aumenta la facilità di intervenire su un solo aspetto senza influenzarne altri Promuove la creazione di componenti riutilizzabili.