Agent and Object Technology Lab Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Università degli Studi di Parma. Ingegneria del software A.

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1 Agent and Object Technology Lab Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Università degli Studi di Parma Ingegneria del software A Introduzione Michele Tomaiuolo

2 Ingegneria del software L ingegneria del software tratta della realizzazione di sistemi software di dimensioni e complessità tali da richiedere uno o più team di persone La nascita e lo sviluppo sono una conseguenza diretta dell aumento di complessità del software 2

3 Alcune possibili definizioni L ingegneria del software è l approccio sistematico allo sviluppo, all operatività, alla manutenzione ed al ritiro del software L ingegneria del software è la disciplina tecnologica e manageriale che riguarda la produzione sistematica e la manutenzione dei prodotti software che vengono sviluppati e modificati entro tempi e costi preventivati L ingegneria del software è un corpus di teorie, metodi e strumenti, sia di tipo tecnologico che organizzativo, che consentono di produrre applicazioni con le desiderate caratteristiche di qualità 3

4 Software e ingegneria classica Creatività e metodo Il software è un prodotto dell ingegno e non di un processo industriale Prodotto e processo L ingegneria classica (civile, meccanica) progetta il prodotto e anche il processo industriale L ingegneria del software (spesso) progetta solo il prodotto e non utilizza un processo industriale formalizzato 4

5 Cenni storici (1/3) L ingegneria del software nasce con la conferenza NATO del 1968 Nuovi punti di vista Software crisis Software reuse Software engineering 5

6 Cenni storici (2/3) Anni 1990, sviluppo delle tecnologie orientate agli oggetti Programmazione orientata agli oggetti UML (Unified Modeling Language) Design pattern 6

7 Cenni storici (3/3) Da metà anni 1990, nuove prospettive Web, e-commerce Interoperabilità Open source Java Linguaggio orientato agli oggetti Multi-piattaforma Web-oriented Ben accettato dalla comunità dell open source 7

8 Storia dei linguaggi Inizi Sistema GUI Internet Assembly Linguaggio macchina ALGOL COBOL LISP BASIC FORTRAN Prolog Simula C Pascal Smalltalk C++ ADA C# PHP Javascript Java

9 Ingegneria del software Outline Qualità del software Fasi di sviluppo del software Requisiti Analisi Progettazione Implementazione Testing Modello a cascata e modelli iterativi Gestione dei progetti Approccio orientato agli oggetti Dai casi d uso ai modelli strutturali e comportamentali Architetture software Design Pattern 9

10 extreme Programming Seminario della prof. Turci Fallimento di progetti software Metodologie agili extreme Programming 10

11 Cos è Java Insieme di tecnologie Linguaggio orientato agli oggetti che migliora il C++ Strumenti sia a compile-time che a run-time Lancio ufficiale nel 1995 Piattaforma sviluppata da Sun Microsystems Open source dal , iniziativa OpenJDK Svincolare software da hardware e sistema operativo Sistemi web-oriented Inizialmente lato client, oggi principalmente lato server (Mosaic creato nel 1993) Sistemi embedded (Green group) Recentemente, sistemi mobili (telefoni cellulari, PDA) 11

12 Java è un insieme di tecnologie Problema distribuzione su web: programmi strettamente legati ad una piattaforma Piattaforma: combinazione di hardware e software di sistema Byte code Un compilatore Java (javac) non produce codice eseguibile da una particolare piattaforma, come farebbe un compilatore C A differenza del linguaggio macchina, il byte code Java resta uguale per tutte le piattaforme Macchina virtuale (VM) La VM (java) trasforma il byte code in codice nativo Tutti questi pezzi sono denominati assieme come Java Compilatore, byte code, macchina virtuale, librerie, linguaggio ecc. 12

13 Ciclo di vita di un applicazione Java 13

14 Java è semplice Java ha una sintassi simile al C... Ma non è una estensione del C, come il C++ Un compilatore Java non accetta codice C Modifiche sostanziali per convertire un programma da C a Java Java è semplice: facile da capire e scrivere (senza errori) Codice C medio, al rilascio, ha un bug ogni 55 righe di codice Java ha sintassi minima - No syntactic sugar (es. operatori) Ma più funzionalità del C, grazie all ampia libreria di classi Allocazione e deallocazione automatica della memoria Niente chiamate a malloc(), free() e distruttori Metà dei bug in C e C++ sono legati alla gestione della memoria (allocazione e deallocazione) Riferimenti controllati Niente algebra dei puntatori e accessi arbitrari alla memoria 14

15 Java è orientato agli oggetti Programmazione orientata agli oggetti Origini negli anni 1960 Simula Ma diffusione negli anni 1990 GUI moderne Programma: collezione di oggetti Campi e metodi, scambio di messaggi, classi ed ereditarietà Astrazione, programmi più semplici e facili da leggere Migliore riuso del codice Sviluppo e rilascio più veloce Codice modulare, più affidabile e manutenibile Java è completamente orientato agli oggetti A differenza di Smalltalk ha tipi primitivi C++ è ibrido, eredita dal C la scarsa leggibilità Possibilità di produrre codice offuscato 15

16 Java è indipendente dalla piattaforma Java è cross-platform Non solo codice sorgente come C ma anche bytecode Portare programmi Java su una nuova piattaforma 1. Portare la macchina virtuale ( interprete ) 2. Portare parte delle librerie (AWT, I/O, rete ) Compilatore e gran parte delle librerie sono scritte in Java Eliminazione di costrutti non specificati o dipendenti dalla piattaforma Interi sempre a 32 bit Virgola mobile secondo lo standard IEEE

17 Java è sicuro Verfica del byte code e sandbox Esecuzione sicura di codice scaricato da fonti non fidate Le applet non possono accedere al disco o alla rete Verifica preventiva sul byte code dell applet, controlli a run time Al più, una applet può bloccare la VM, ma non l intero sistema No puntatori I programmi Java non possono accedere arbitrariamente alla memoria Java ha controllo dei tipi forte Si può convertire un int in long, un byte in short Ma non un int in boolean Controllo su riferimenti e cast tra classi Gestione delle eccezioni per errori attesi o inattesi 17

18 Java ha buone prestazioni Il byte code Java può essere compilato al volo (just-intime) per ottenere prestazioni simili a codice nativo Esistono compilatori Java (es. gcj) che generano codice nativo per una particolare piattaforma (no VM) Non si possono limare le prestazioni operando a basso livello come in C, ma si possono ottenere risultati adeguati per molti ambiti Grossi programmi scritti in Java Eclipse (IDE), Limewire (file sharing), HotJava (browser), jedit (text editor), JBoss (application server), Tomcat (web server), Xerces (parser XML), the Xalan (processore XSLT), javac (compilatore) 18

19 Java è multi-threaded Un programma Java può avere diversi thread di esecuzione paralleli Reazioni rapide all input dell utente o alle richieste dei client Difficile portare Java su architetture (es. Windows 3.1) che non supportano il preemptive multi-threading Fonte di bug difficili da trovare (corse, deadlock ) Problema inerente alla programmazione parallela Java fornisce una API molto semplice per gestire thread Monitor per accesso concorrente alle risorse 19

20 Java ha collegamenti dinamici Java non ha una fase di link esplicita Il compilatore Genera un file di byte code (.class) per ogni classe del programma Risolve le dipendenze e compila tutte le classi necessarie Il programma può caricare classi a runtime Per esempio, un browser può caricare alcune applet Le classi necessarie sono cercate e caricate dinamicamente CLASSPATH, ClassLoader 20

21 Java libera la memoria automaticamente Garbage collection: la raccolta della spazzatura di Java Non c è bisogno di allocare o deallocare la memoria esplicitamente La memoria è allocata quando necessario Viene liberata quando non più utilizzata Oggetti sempre in heap Costruttori utili per l inizializzazione L algoritmo usato per la garbage collection è diverso sulle varie VM Idea di base: conteggio dei riferimenti, ma cicli Generational garbage collection per oggetti creati di recente Mark & sweep per gli oggetti più duraturi 21

22 OOP e Java Outline Oggetti e classi Incapsulamento e composizione Ereditarietà e polimorfismo Diagrammi UML Introduzione a Java Collezioni e tipi generici Input/output Interfacce utente Swing Architettura MVC Eccezioni e asserzioni Programmazione multi-threaded 22

23 Esercitazioni Laboratorio di informatica di base Linguaggio Java Librerie fondamentali Interfacce grafiche e Swing Eccezioni, thread, Enfasi su Analisi e progettazione, modelli UML Riuso del software, ereditarietà e composizione Design-by-contract, eccezioni, asserzioni Testing Architetture Design pattern 23

24 Esame 1. Prova scritta Domande aperte di teoria a. A fine lezioni, oppure b. Appelli successivi 2. Prova al PC (in laboratorio) Sviluppo di una applicazione Java a. A fine lezioni, oppure b. Appelli successivi 3. La partecipazione attiva alle esercitazioni Costituisce titolo di merito 24

25 Software Java SE, JDK 6 (77 MB) Notepad++ (o Notepad, o qualsiasi editor di testo) Eclipse IDE for Java Developers (85 MB) Omondo JUnit Ant 25

26 Materiale on-line Slide del corso Java Documentazione API e tools, tutorial, convenzioni sul codice Eckel Thinking in Java Thinking in Patterns (with Java) 26

27 Testi consigliati Sommerville (Prentice-Hall, 2006) Software Engineering Pressman (McGraw-Hill, 2004) Software Engineering: A Practitioner's Approach Damiani, Madravio (Pearson Education, 2003) UML Pratico Gamma et al. (Pearson Education, 2002) Design Patterns Kruchten (Pearson Education, 2000) Rational Unified Process 27

28 Come potete contattarmi? Ufficio: Palazzina 1 Sede Scientifica Ingegneria Viale G. Usberti 181/A Tel: Fax: tomamic@ce.unipr.it Web: 28