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Corso di Ingegneria del Software

Paolo Bottoni

Principi dell’Ingegneria del Software

Lucidi tradotti e adattati a partire dalla versione in inglese presente a http://www.prenhall.com/ghezzi/

Principi Ingegneria del Software 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


Applicazione

• Principi applicati a processo e prodotto

• Messi in pratica via metodi e tecniche

– organizzati in metodologie

– supportate da strumenti (tool)

Principles

Methodologies

Principles

Methods and techniques

Methodologies

Tools


Principi Chiave

• Rigore e formalità

• Separation of concerns

• Modularità

• Astrazione

• Anticipazione del cambiamento

• Generalità

• Incrementalità


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


Esempi: prodotto

• Analisi matematica (formale) correttezza programmi

• Derivazione sistematica (rigorosa) dati di test


Esempi: processo

• Documentazione rigorosa passi di sviluppo per

– gestione progetto

– valutazione tempestività (timeliness)


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>? }

Studio di caso: Angry Birds

• Definizione matematica leggi fisiche in Box2D



Separation of concerns

• Metodo per controllare complessità

• Separare tematiche

• Concentrarsi su una tematica per volta

• Divide et impera

• Favorisce:

• parallelizazione sforzi

• separazione responsabilità


Esempi

• Processo

• Procedere una fase per volta (modello a cascata)

– Separa attività nel tempo

– Stabilire incremento (modelli incrementali o agili)

– Indica su quali problemi concentrarsi

• Prodotto

• Mantenere requisiti prodotto separati:

– Funzionalità

– Prestazioni

– Interfaccia utente e usabilità


Separation of concerns per compilatore

• Progettazione algoritmi allocazione ottimale registri

vs

• Progettazione messaggi diagnostici

• runtime efficiency separata da user friendliness

Separation of concerns per Angry Birds

• Separazione fra

– Rappresentazione grafica

– Gestione interazione

– Calcolo effetti

– Gestione profili

• Separazione in Box2D

– Definizione forme

– Definizione collisioni



Modularità

• Sistema complesso diviso in parti più semplici – moduli: sistema modulare

• Favorisce separation of concerns

– trattando modulo, possiamo ignorare dettagli altri moduli


Modularità per compilatore

• Processo decomposto in fasi

– Analisi lessicale

– Analisi sintattica (parsing)

– Generazione codice

• Fasi associate con moduli


Struttura modulare per compilatore

Albero

di

analisi

Codice

sorgente

Tabella dei

simboli

Codice

oggetto

Codice

“tokenizzato”

Analisi

sintattica

Generazione

del codice

Diagnostica

lessicale

Diagnostica sintattica

Analisi

lessicale

“scatole” = moduli “frecce” = interfacce


Iterazione del processo di

decomposizione in moduli

Generazione

codice intermedio Albero di

analisi

Codice

oggetto

Generazione

del codice Codice

intermedio

Tabella dei simboli

Generazione

codice macchina

Modularizzazione generazione codice

Modularità per Angry Birds

Moduli:

gestori eventi

gestori utenti

gestori animazioni

gestori partite e gestori livelli



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


Visione schematica

Alto accoppiamento Basso accoppiamento


Astrazione

• Identificare aspetti importanti di fenomeno

• Ignorare dettagli

• Caso particolare di separation of concerns

• Astrazione da applicare dipende da scopo


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


Esempi

• Prodotto

• Semantica linguaggio data da macchina astratta:

• ignora dettagli macchine reali per implementazione

• rappresentazione numeri

• meccanismi di indirizzamento

• Processo

• Stima costi basata solo su fattori chiave

• Considera similarità con sistemi precedenti, ignorando

differenze di dettaglio


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

Astrazione per Angry Birds

Astrazione:

forme astratte

eventi astratti (caricamento, rilascio, impatto)



Anticipazione del cambiamento

• Capacità di supportare evoluzione software

richiede anticipazione possibili cambiamenti futuri

• Base per evolvibilità del software

• Es.: ambiente gestione configurazioni per progetto


Anticipazione del cambiamento per compilatore

• Considerare possibili cambiamenti di

– Linguaggi sorgente (comitati di standardizzazione)

– Processore bersaglio

– Dispositivi di I/O

Anticipazione cambiamento per Angry Birds

Supporto al cambiamento

Indipendenza da piattaforma

Linee di prodotto

Attività collegate



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


Generalità per compilatore

• Parametrizzare rispetto a macchina bersaglio

• codice intermedio

• Sviluppare strumenti per generazione di

compilatori e non compilatore singolo

Generalità per Angry Birds

Modello generale di gioco interattivo



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


Incrementalità per compilatore

– Versione base per sottoinsieme linguaggio sorgente

– Sottoinsiemi progressivamente più grandi

– Consegnare con diagnostica/ottimizzazione limitate

– Aggiunta successiva

Incrementalità per Angry Birds

Incrementalità

nuove tipologie di attaccanti

nuove tipologie di difensori

nuove tipologie di materiale


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


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