Program ų priežiūra ir tobulinimas Pakartotinės panaudos technologija

1. Programų priežiūra ir tobulinimasPakartotinės panaudos technologija Prof. Robertas Damaševičius,robertas.damasevicius@ktu.lt Prof. Vytautas Štuikys Kaunas University of Technology

2. Turinys • Tikslas ir motyvacija • Pakartotinė panauda (reuse) ir priežiūra • Srities inžinerija ir taikymų inžinerija: • Dvynių (twin) modelis • Srities analizė ir modeliavimas • FODA (Feature-Oriented Domain analysis) Priežiūra ir pakartotinė panauda

3. Intuityvus suvokimas • Bendras pakartotinės panaudos principas - ne iš naujo kurti programinius išteklius (artifaktus), o panaudoti jau kitų sukurtus • Surasti (dažniausiai komponentus) • Suprasti • Modifikuoti (adaptuoti) • Pritaikyti (naujame kontekste) Priežiūra ir pakartotinė panauda

4. Motyvacija (1) • Programų inžinerijos problemos • Žemas našumas, prasta kokybė • Spręsti galima naudojant jau anksčiau sukurtą kodą (pakartotinė panauda), o ne “išradinėti dviratį” • 60-85% realizuojamo kodo jau kažkada buvo realizuota • Sutaupomos lėšos ir laikas, nes nereikia iš naujo specifikuoti, projektuoti, realizuoti ir testuoti produktą • Kokybė geresnė, nes komponentai jau buvo ištestuoti • Tačiau: blogai suprojektuotų ir neištestuotų komponentų atkartojimas neduos jokios naudos Priežiūra ir pakartotinė panauda

5. Panaudos objektai • Turi būti projektuojami taip, kad galėtų būti lengvai panaudojami • Jei nebuvo projektuojami panaudai, turi būti adaptuojami • Gali būti panaudojamos tiek žinios, tiek programos išeities tekstai • Žinios: • Proceso, pvz., objektinių projektavimo šablonų panauda • Personalo, pvz., ekspertinės srities žinios, paprastai nepastovios, linkusios migruoti (į kitą projektą, organizaciją) • Produkto, pvz., duomenys, specifikacijos, kodas, testai Priežiūra ir pakartotinė panauda

6. Pakartotinės panaudos nauda (1) • Pagerinti darbo našumą • Pagerinti produkto kokybę • Pagerinti kodo pernešamumą į kitą aplinką ar platformą • Sumažinti priežiūros pastangas ir laiką (kaštus) • Pagerinti sistemos prižiūrimumo charakteristikas Priežiūra ir pakartotinė panauda

7. Pakartotinės panaudos nauda (2) • Didžiausia panaudos nauda pasiekiama atliekant tobulinamąją (perfective) priežiūrą • Naudojami nauji komponentai, kuriuos galima paimti iš bibliotekų • Apima apie 50% priežiūros kaštų • Schach [Grubb & Takang] atliktas tyimas parodė, kad jei > 51% projekto biudžeto skiriama priežiūrai, pakartotinė panauda leidžia žymiai sumažinti priežiūros kaštus Priežiūra ir pakartotinė panauda

8. Panaudos įtaka prižiūrimumui • Pakartotinai panaudojamų komponentų charakteristikos: • Bendrumas, vidinis rišlumas (cohesion), stiliaus vienodumas, gera struktūra, standartų laikymasis • Tokios pačios charakteristikos būdingos ir gero prižiūrimumo programoms • Todėl, panaudojamumo pagerinimas teigiamai įtakoja ir prižiūrimumą Priežiūra ir pakartotinė panauda

9. Panaudos tipai • Komponentinė panauda: komponentai yra sistemos blokeliai, iš kurių surenkama sistema (kaip LEGO) • Komponentų ‘suklijavimui’ naudojami gerai apibrėžti mechanizmai (pvz., scenarijų kalba arba konvejerinis (‘pipe’) modelis) • Komponentai gali būti kuriami projektuojant panaudai (design for reuse) arba naudojant apgrąžos inžineriją (reverse engineering) • Geratyvinė panauda: generatorius generuoja panaudojamą kodą • Tinka tik gerai pažintoms ir specifikuotoms sritimis, pvz., kompiliatorių generatoriai Priežiūra ir pakartotinė panauda

10. Panaudos dimensijos • Horizontali panauda: komponentus galima panaudoti įvairiose srityse • Vertikali panauda: komponentas gali būti panaudojamas tik tam tikroje konkrečioje srityje (domain-specific) Priežiūra ir pakartotinė panauda

11. Panaudą neigiamai įtakojantys faktoriai • Kelių skirtingų programavimo kalbų naudojimas organizacijoje • Duomenų saugojimo formato ir vieningos duomenų bazės nebuvimas • Nenoras kurti panaudojamų komponentų biblioteką • Panaudojamų komponentų bibliotekos valdymo ir priežiūros problemos • Nenoras viešinti panaudojamus komponentus, kad jų nepanaudotų komercinės naudos siekiantys konkurentai • Nesugebėjimas įžvelgti ekonominę ir vadybinę panaudos naudą • Koordinavimo tarp vykdomų projektų organizacijoje nebuvimas Priežiūra ir pakartotinė panauda

12. Sisteminis suvokimas • Srities analizė • Srities modeliavimas • Bendrų artefaktų išgavimas ir atvaizdavimas iš srities tam, kad būtų galima efektyviai kurti giminingų komponentų (sistemų) šeimyną • Apibendrinant: naudojamas dvynių (dviejų lygmenų) modelis apimantis srities inžineriją ir taikymo inžineriją Priežiūra ir pakartotinė panauda

13. Dvynių (twin) gyvavimo ciklas • Atkartojimų kontekste yra taikomas sudvejintas gyvavimo ciklas • Srities inžinerija (design for reuse) • Taikymų inžinerija (design with reuse) Priežiūra ir pakartotinė panauda

14. Kas yra srities inžinerija (SI) • Srities inžinerija (SI) - tai sistemiškas procesas, kurio tikslas sukurti bendrinę (šerdinę/core) sistemos architektūrą ir komponentus/generatorius taikymų šeimynai • SI gali būti taikoma esamiems arba naujiems taikymams. Ji apima analizę arba esamų taikymų arba probleminės srities koncepcijas. • Sritis gali būti apibrėžta per uždavinių /funkcijų, kuriuos taikymai srityje gali išspręsti, aibę. Priežiūra ir pakartotinė panauda

15. Apibrėžimų tąsa • Terminas ”sritis” (domain) vartojamas : • veiklos (business domain), • uždavinių rinkinio (problem domain), • taikymų rinkinio (application domain) bei • žinių ir metodų (solution domain), susietų bendra terminologija, kontekstuose. • Terminų hierarchija =>: sritis-taikymas-sistema • Raktas srities apibrėžimui yra nustatymas: • 1) kas yra viduje srities, • 2) kokios yra srities ribos, • 3) kas yra srities išorėje. Priežiūra ir pakartotinė panauda

16. Sąryšis tarp sričių ir taikymų • Taikymai gali priklausyti kelioms sritims • Taikymai ne būtinai perdengia visą sritį arba kelias sritis • Kelios sritys gali būti išsibarsčiusios dalimis viename taikyme Priežiūra ir pakartotinė panauda

17. Sąryšio tąsa • Kai srities funkcionalumą perdengia vienintelė posistemė vienoje sistemoje, sritis vadinama inkapsuliuota • Kai srities funkcionalumas yra paskleistas per vienos sistemos keletą posistemių, tai sritis vadinama paskirstyta (distributed), arba prasiskverbusia (diffused) Priežiūra ir pakartotinė panauda

18. Sričių tipai • Vertikalios sritys • PĮ sistemos yra klasifikuojamos pagal veiklos sritį (lėktuvų bilietų rezervavimo, užsakymų apdorojimo) • Vertikalios sritys yra sričių sistemos • Srities inžinerijos taikymo rezultatas vertikaliai sričiai gali būti atsikartojanti struktūra (framework, šablonas, bendrinė architektūra) arba atkartojami komponentai • Horizontalios sritys • Horizontalios sritys (HS) yra tik sistemų dalys (bibliotekos, DB dažniausiai nesudaro savarankiškos sistemos) • Srities inžinerijos taikymo rezultatas horizontaliai sričiai yra atkartojami komponentai (HS gali būti vadinama komponentų sritimi) Priežiūra ir pakartotinė panauda

19. Srities inžinerija ir taikymų inžinerija • Programų inžinerijos gamybos procesą galima dalinti į du procesus: • Srities inžineriją (SI) • Taikymų inžineriją (TI) • Procesai gali vykti vienu metu • SI dar vadinama inžinerija (projektavimas) dėl atkartojimo (engineering-for-reuse) • TI dar vadinama inžinerija (projektavimas) su atkartojimu (engineering-with-reuse) Priežiūra ir pakartotinė panauda

20. Taikymų klasifikacija • Kriterijus: sistemos kokybės užtikrinimo lygmuo • Kritiniai taikymai • Susiję su saugumu, žmonių sveikata, sunkiu prieinamumu • Nekritiniai taikymai (sistemos) • Eksperimentinės, mokymo, pasilinksminimo sistemos • Siejami su meta projektavimu (atskira tema) Priežiūra ir pakartotinė panauda

21. Srities inžinerijos ir taikymo inžinerijos priklausomybė Priežiūra ir pakartotinė panauda

22. Srities inžinerija ir paveldėtųjų sistemų ir tobulinimas Priežiūra ir pakartotinė panauda

23. Srities analizės problemos ir sunkumai • Srities analizė pirmą kartą paminėta Neighbors 1980 m. tikslu nagrinėti taikymų šeimynas probleminėje srityje (atitinkamas terminas vienai sistemai yra sistemos analizė) • Sritys tobulėja, sritys yra pasiskirsčiusios ir persidengiančios, taikymai migruoja, terminija nevienareikšmiškai apibrėžta--- iš čia kyla problemos ir sunkumai Priežiūra ir pakartotinė panauda

24. Srities analizės kontekstas (SAK) • Pagal Sametinger (1997) srities analizės kontekstas aprašomas: • Informacijos šaltiniais, • Gautu rezultatu, t.y., išėjimo duomenimis • Valdymu (žmonių veikla) • Srities analizės metodais ir mechanizmais Priežiūra ir pakartotinė panauda

25. Informacijos šaltiniai srities analizei • Techninė ir mokslinė literatūra • Egzistuojantys taikymai (PĮ sistemos) • Klientų apžvalgos (atsiliepimai) • Ekspertų patarimai ir rekomendacijos • Reikalavimai sričiai Priežiūra ir pakartotinė panauda

26. Srities analizės rezultatas • Srities apibrėžimas • Srities modelis, srities reikalavimų modelis • Architektūros modelis • Srities taksonomija (terminų, esybių, savybių klasifikavimo sistema) • Bendrumų ir variantiškumo aprašas • Srities kalba kaip bendrasis modelis • Srities standartai • Atsikartojantys komponentai Priežiūra ir pakartotinė panauda

27. Srities inžinerijos charakteristika • Srities analizės procesas • nepertraukiamas ir iteratyvus • gali būti papildytas naujais reikalavimais • srities ribos gali keistis • naujos siauresnės sritys gali būti apibrėžtos Priežiūra ir pakartotinė panauda

28. Srities analizės suvestinė • Srities apibrėžimas ir pradinė stadija(nustatymas srities ribų ir dalinių sričių) • Duomenų surinkimas (literatūros apžvalga, interviu su ekspertais, taikymų analizė) • Bendrumų dokumentas: apžvalga, apibrėžimai, bendrumai, skirtingumai, parametrų variacijos, svarbiausi rezultatai, scenarijai (pavyzdžiai) • Bendrinė architektūra ir modelio (-ių) įvairiuose lygmenyse sukūrimas Priežiūra ir pakartotinė panauda

29. Srities analizės metodai: FODA (Feature-oriented Domain Analysis) • FODA struktūra: • Konteksto analizė (context analysis) • Srities modeliavimas (domain modeling) • Architektūros modeliavimas (architecture modeling) • Konteksto analizės (kas yra už duotos srities ribų) rezultatas yra konteksto modelis Priežiūra ir pakartotinė panauda

30. Srities konteksto modelis • Konteksto modelis yra konteksto analizėsrezultatas • Modelis nustato: • Srities apimtį ir ribas (the scope of the domain) • Srities sąryšius (giminystę) su kitomis sritimis (its relationship to other domains) • Konteksto modelis dokumentuojamas (A context model documents the results) Priežiūra ir pakartotinė panauda

31. Konteksto modelio struktūra • Struktūrinės diagramos (structure diagrams): • rodo tikslinės srities sąryšius su kitomis sritimis • apibrėžia aukščiau esančias (bendresnes), to paties rango ir siauresnes žemiau esančias sritis • Duomenų srauto diagramos (data flow diagrams) • rodo duomenų srautus tarp visų tų sričių • Visa paskesnė analizės veikla vyksta konteksto modelio rėmuose: Priežiūra ir pakartotinė panauda

32. Srities modeliavimas (SM) • Tikslas - uždavinių bendrumų ir skirtingumų, kuriuos nagrinėja srities taikymai, analizė. • Tai nenutrūkstamas žingsninis (inkrementinis) mokymosi procesas • Srities modeliavimas susideda iš: • Požymių analizės (feature analysis), • Esybių sąryšių modeliavimo (entity relationship modeling) • Funkcinės analizės (functional analysis). • Rezultatas - įvairūs modeliai skirtingiems problemų aspektams aprašyti Priežiūra ir pakartotinė panauda

33. Požymių analizės išdava • Galinių vartotojų suvokimas apie taikymų bendrąsias galimybes duotoje srityje - taikymų servisas. • Gali būti ir kiti aspektai: • kaip našumas, • taikymui numatyta aparatūros platforma Priežiūra ir pakartotinė panauda

34. Esybių sąryšio modeliavimas • Esybių sąryšių modeliavimas išgauna (captures) ir apibrėžia faktus ir žinias taikymų (programų) realizacijai duotoje srityje • Esybės gali būti aprašytos klasių arba požymiųdiagramomis • Bendrinimas (generalisation) naudoja sąryšį ‘is-a’ • Agregavimas (aggregation) naudoja sąryšį ‘consists-of’ • Šiais sąryšiaisdetalizuojama: bendrumai, skirtingumai ir kompozicijų struktūros Priežiūra ir pakartotinė panauda

35. Funkcinės analizės išdava Funkcinė (srities) analizė nustato: • funkcinius bendrumus ir skirtumus srities taikymuose • nagrinėja struktūrinius ir elgsenos aspektus • nagrinėja komponentų projektavimą funkcinės analizės metu • požymiai ir sprendimai yra inkorporuojami į modelį suprojektuojant atskirus komponentus alternatyvoms, juos parametrizuojant ir bendrinant su atskirų komponentų konkretizavimu alternatyvoms Priežiūra ir pakartotinė panauda

36. Architektūros modeliavimo išdava • Tikslas - pateikti sprendimus tiems PĮ uždaviniams, kurie buvo nustatyti modeliuojant sritį • Architektūros modelis - bazė detaliam projektavimui ir komponentų kūrimui • FODA architektūros modelis yra aukštesnio lygmenstaikymų projektavimas toje srityje • Identifikuojami bendri komponentai ir susiejami su požymiais, funkcijomis ir duomenimis • Architektūros modelis pateikiamas skirtinguose abstraktumo lygmenyse (sluoksniuose) su komponentais kiekviename sluoksnyje. Priežiūra ir pakartotinė panauda

37. Aukšto abstraktumo laipsnio komponento aprašas • Komponentas – susietų savybių (požymių) rinkinys • Išskirti savybes. Savybė – išorėje matoma srities charakteristika • Suklasifikuoti savybes. Bendros savybių klasės: privalomosios, nebūtinos, pasirenkamosios • Apjungti savybes ir • Atvaizduoti (aprašyti) savybių rinkinį kaip komponentą Priežiūra ir pakartotinė panauda

38. 3.42. FODA santrauka Priežiūra ir pakartotinė panauda

39. Atkartojimo brandos lygmenys • Pradinis (trumparegis mąstymas, bijomasi atsikartojimo kainų, pasipriešinimas, atsikartojimas individualus, nekoordinuotas ir neplanuotas) • Stebimas (vadybinis aspektas, mažas aktyvumo skatinimas, kaina yra žinoma, yra individualūs pasiekimai) • Koordinuojamas (organizacijos atsakomybė, srities analizės sujungimas su architektūriniais dalykais gamybai, panaudos taktika, panaudos atsipirkimas yra žinomas, komponentų standartizacija) • Suplanuotas (dvynių gyvavimo ciklas, ataskaitos apie panaudos išlaidas ir pajamas, panaudos yra skatinamas, atsikartojimas per visas funkcines f. sritis) • Įsišaknijęs (panaudos yra kasdienis reikalas, SA per visas architektūras, korporacijos apibrėžimai, nurodymai, instrukcijos, standartai) Priežiūra ir pakartotinė panauda

40. Analizės metodų palyginimas ir įvertinimas • Yra daug SA metodų, (1994 m. Arango (94) pateikė, palygino ir įvertino SA 8 metodus, šiandien jų daugiau, kai kurie nauji, kiti-žinomų išplėtimai ) • Arango parodė, kad metodai turi labai daug bendrumų; jis taip pat suformulavo jų skirtingumus • Kaip įprasta, naujoje šakoje yra daug terminų nevienodo traktavimo • Pagrindinis metodas yra FODA, pasiūlytas 1990 m. Programinės įrangos instituto iš Carnegie Mellon University (USA) Priežiūra ir pakartotinė panauda

41. Srities inžinerijos (SI) pagrindinės problemos ir sunkumai • Nėra pakankamai gerai apibrėžta terminija dėl tyrimų nepakankamos brandos • SI neišbaigtumas. Tai reiškia, kad srities modeliavimas niekada nėra pilnas, modelis visada gali būti patikslintas • Paskirstytos ir persidengiančios sritys • Nėra pakankamai gero palaikymo Priežiūra ir pakartotinė panauda

42. Šaltiniai • P. Grubb and A. A. Takang. Software maintenance: Concepts and Practice. World Scientific. Priežiūra ir pakartotinė panauda