CORE013 / Barbora Bühnová1
Přednáška 3
Principy softwarového vývoje
CORE013 / Barbora Bühnová2
3. Principy softwarového vývoje
̶ Metodiky vývoje softwarových systémů
̶ Agilní vývoj
̶ Role modelů v softwarovém vývoji
Domácí práce a příprava na tuto přednášku
̶ Pročtěte si 3 z článků přidaných ostatními a přidejte comment v DF
̶ Vyzkoušejte si Quiz: Which IT career pathway is right for you?
CORE013 / Barbora Bühnová3
METODY SOFTWAROVÉHO VÝVOJE
CORE013 / Barbora Bühnová4
Modely softwarových procesů
Agil
ní
Early SCRUM
Agile manifesto
Spiral
CORE013 / Barbora Bühnová5
Vodopádový model
CORE013 / Barbora Bühnová6
Výhody a problémy vodopádového modelu
̶ Vodopádový model se většinou používá u velkých projektů
systémového inženýrství, kde se systém vyvíjí na několika místech.
̶ Za těchto okolností pomáhá koordinovat práci plánovitý charakter vodopádového modelu.
̶ Vhodné pro nové verze generických produktů.
̶ Dobře pochopený kontext, stabilní požadavky.
̶ Tento proces ztěžuje reakci na měnící se požadavky zákazníků.
̶ Proto je tento model vhodný pouze tehdy, když jsou požadavky dobře pochopeny a změny lze
omezit.
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová7
Vytváření prototypů softwaru
̶ Prototyp je jednoduchá implementace
navrhovaného řešení, která slouží k testování nebo
ověřování nápadů.
̶ Poskytuje možnost shromažďovat zpětnou vazbu od
zákazníků
̶ Pomáhá identifikovat problémy a oblasti pro
zlepšení
̶ Prototyp je vždy vyřazen - skutečný vývoj produktu
je na základě znalostí získaných při realizaci
prototypu.
CORE013 / Barbora Bühnová8
Boehmův spirálový model
̶ Proces je reprezentován spíše jako spirála než jako posloupnost
činností se zpětným sledováním.
̶ Každá smyčka ve spirále představuje jednu fázi procesu.
̶ Žádné pevně stanovené fáze, jako je specifikace nebo návrh - smyčky
ve spirále se volí podle toho, co je požadováno.
̶ Rizika jsou v průběhu celého procesu jednoznačně vyhodnocována a
řešena.
CORE013 / Barbora Bühnová9
Boehmův spirálový model softwarového procesu
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová10
Rational Unified Process (RUP)
̶ Moderní obecný proces běžně spojovaný s unifikovaným modelovacím
jazykem (UML).
̶ Obvykle se popisuje ze 3 hledisek:
̶ Dynamická perspektiva, která zobrazuje fáze v čase
̶ Statická perspektiva, která zobrazuje činnosti procesu
̶ Pohled na praxi, který navrhuje správné postupy, jež by se měly používat během procesu.
CORE013 / Barbora Bühnová11
Rational Unified Process (RUP)
CORE013 / Barbora Bühnová12
Iterativní a inkrementální vývoj
̶ Jaký je mezi nimi rozdíl?
CORE013 / Barbora Bühnová13
Inkrementální vývoj
̶ Namísto jednorázového dodání systému je vývoj a nasazení rozděleno
do jednotlivých částí, přičemž každá část dodává část požadované
funkce.
̶ Požadavky uživatelů jsou seřazeny podle důležitosti a požadavky s
nejvyšší prioritou jsou zahrnuty do prvních přírůstků.
̶ Po zahájení vývoje přírůstku jsou požadavky zmrazeny, ačkoli
požadavky na pozdější přírůstky se mohou dále vyvíjet.
CORE013 / Barbora Bühnová14
Výhody inkrementálního vývoje
̶ S každým přírůstkem může být dodána hodnota pro zákazníka, takže
funkce systému jsou k dispozici dříve.
̶ Rané přírůstky slouží jako prototyp, který pomáhá zjistit požadavky na
pozdější přírůstky.
̶ Snížení rizika celkového selhání projektu.
̶ Systémovým službám s nejvyšší prioritou bývá věnována největší
pozornost (návrh, testování atd.).
CORE013 / Barbora Bühnová15
Problémy s inkrementálním vývojem
̶ Úplnou specifikaci je těžké předvídat.
̶ To se stává problematickým, pokud je při vyjednávání o smlouvě vyžadována úplná specifikace.
̶ Struktura systému má tendenci se s přidáváním nových přírůstků
zhoršovat.
̶ Pokud se nevynaloží čas a peníze na rozsáhlý refaktoring, pravidelné změny mají tendenci
narušovat strukturu systému a zvyšovat náklady na začlenění dalších změn.
̶ Je obtížné identifikovat a efektivně navrhnout základní zařízení sdílená
různými částmi systému.
̶ Proces není viditelný, pokrok je těžké vysledovat.
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová16
Agilní metodiky
̶ Časově omezený, iterativní a
inkrementální přístup k vývoji software.
̶ Umožňuje týmům rychleji dodávat a
reagovat na změny.
̶ Nejpoužívanější agilní metodiky:
̶ SCRUM
̶ KANBAN
̶ Extrémní programování (XP)
̶ Vývoj řízený funkcemi (FDD)
CORE013 / Barbora Bühnová17
Skládání systémů z existujících částí
̶ Na základě systematického opětovného použití, kdy jsou systémy
integrovány ze stávajících komponent nebo systémů COTS
(Commercial-off-the-shelf).
̶ Fáze procesu
̶ Analýza složek;
̶ Úprava požadavků;
̶ Návrh systému s opakovaným použitím;
̶ Vývoj a integrace.
̶ Opakované použití je dnes standardním přístupem k budování mnoha
typů podnikových systémů.
CORE013 / Barbora Bühnová18
AGILNÍ VÝVOJ
19
Historie agilního přístupu
CORE013 / Barbora Bühnová
Rodríguez, Pilar, Mika Mäntylä, Markku Oivo, Lucy Ellen Lwakatare, Pertti Seppänen a Pasi Kuvaja. "Pokroky ve využívání agilních a štíhlých procesů při vývoji
softwaru". In Advances in Computers, vol. 113, s. 135-224. Elsevier, 2019.
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová20
Agilní manifest
CORE013 / Barbora Bühnová21
Principy agilních metod
Princip Popis
Zapojení zákazníků Zákazníci by měli být úzce zapojeni do celého procesu vývoje. Jejich úlohou je
poskytovat nové požadavky a určovat jejich priority a vyhodnocovat iterace
systému.
Přírůstkové dodávky Software je vyvíjen v přírůstcích, přičemž zákazník určí požadavky, které mají
být v každém přírůstku zahrnuty.
Lidé, ne proces Schopnosti vývojového týmu by měly být rozpoznány a využity. Členové týmu
by měli mít možnost rozvíjet své vlastní způsoby práce bez předepsaných
postupů.
Přijměte změnu Očekávejte, že se požadavky na systém budou měnit, a navrhněte systém tak,
aby se těmto změnám přizpůsobil.
Zachování jednoduchosti Zaměřte se na jednoduchost vyvíjeného softwaru i procesu vývoje. Kdekoli je
to možné, aktivně pracujte na odstranění složitosti systému.
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová22
Agilní
̶ Být agilní znamená reagovat na změny.
̶ Podporuje týmovou práci, sebeorganizaci a odpovědnost.
̶ Hlavní aspekty:
̶ Flexibilita
̶ Rozdělení prací
̶ Hodnota týmové práce
̶ Iterativní vylepšení
̶ Spolupráce s klientem
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová23
Výhody agilního vývoje
̶ Spokojenost zákazníků díky průběžnému dodávání softwaru
̶ Pracovní software je dodáván často
̶ Větší flexibilita a přizpůsobivost změnám
̶ Zvýšená frekvence spolupráce a zpětná vazba
̶ Úzká spolupráce mezi zúčastněnými stranami a vývojáři
̶ Zaměření na obchodní hodnotu
̶ Zvýšená kontrola projektu
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová24
Problémy a výzvy v agilním přístupu
̶ Projekt může snadno sejít z cesty, pokud zúčastněné strany nemají
jasno v tom, jaký konečný výsledek chtějí.
̶ Může být obtížné udržet zájem zákazníků, kteří jsou do procesu
zapojeni.
̶ Úroveň spolupráce může být obtížné udržet
̶ Riziko ztráty dlouhodobé vize, protože není jasný konec projektu.
̶ Problémem mohou být smlouvy, stejně jako u jiných přístupů k
iterativnímu vývoji.
CORE013 / Barbora Bühnová25
Problémy a výzvy v agilním přístupu
̶ Dokumentace má tendenci odbíhat na vedlejší kolej
̶ Obtížné měření pokroku
̶ Vzhledem k tomu, že se agilní metody zaměřují na malé, úzce
integrované týmy, je třeba být opatrný při jejich rozšiřování na velké
systémy.
̶ Stanovení priorit změn může být obtížné, pokud existuje více
zúčastněných stran.
̶ Zachování jednoduchosti vyžaduje další práci
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová26
Agilní metodiky
̶ Velká část vlastností je společná
̶ Iterativní proces návrhu
̶ Efektivní komunikace a zapojení zúčastněných stran
̶ Snaha o kvalitní a spolehlivý software
̶ Krátký vývojový cyklus umožňující pravidelné
dodávky softwaru
̶ Nejpoužívanější agilní metodiky:
̶ SCRUM
̶ KANBAN
̶ Extrémní programování (XP)
̶ Vývoj řízený funkcemi (FDD)
CORE013 / Barbora Bühnová27
Agilní metodika Scrum
̶ Soubor schůzek, nástrojů, postupů a rolí, které pomáhají týmům
strukturovat a řídit jejich práci.
̶ Týmy dodávají produkty v iteracích zvaných sprinty.
̶ Průběžně vytvářet části funkcí s nejvyšší prioritou a pravidelně získávat
zpětnou vazbu od zákazníků
https://media.vlpt.us/images/katanazero86/
post/dca8baba-9834-4276-ae85-
870753abb0dd/%EB%8B%A4%EC%9A%B4
%EB%A1%9C%EB%93%9C.jpg?w=768
CORE013 / Barbora Bühnová28
SCRUM
CORE013 / Barbora Bühnová29
Scrum ceremonie
̶ Sprint
̶ Základní jednotka vývoje ve Scrumu, pevně stanovená doba trvání 1-4 týdny.
̶ Plánování sprintu
̶ Projedná se a odsouhlasí rozsah práce, která má být během sprintu provedena.
̶ Denní Scrum
̶ Každý den během sprintu tým pořádá denní scrum (nebo stand-up), aby všichni řekli, co včera
dokončili, co plánují dokončit dnes a s jakými překážkami se potýkají.
̶ Recenze Sprint
̶ Tým přezkoumá dokončenou práci a naplánuje práci, která nebyla dokončena.
̶ Retrospektiva sprintu
̶ Tým se zamyslí nad uplynulým sprintem a určí a odsouhlasí opatření pro neustálé zlepšování
procesů.
CORE013 / Barbora Bühnová / © Papcunová30
Denní scrum (Stand-up)
̶ 15minutová časově omezená událost pro vývojový tým k synchronizaci
činností a vytvoření plánu na příštích 24 hodin.
̶ Optimalizuje týmovou spolupráci a výkonnost sdílením práce
provedené od posledního denního scrumu a předvídáním práce v
nadcházejícím sprintu.
̶ Denní schůzka se koná každý den ve stejnou dobu a na stejném místě.
̶ Na tyto otázky by měl odpovědět každý člen týmu:
̶ Na čem jsem včera pracoval?
̶ Na čem dnes pracuji?
̶ Jaké problémy mě blokují?
CORE013 / Barbora Bühnová31
Projektové role
̶ Vlastník produktu
̶ Odborník na produkt a potřeby a priority zákazníka. Denně spolupracuje s vývojovým týmem, aby
pomohl vyjasnit požadavky a učinil obchodní rozhodnutí.
̶ Scrum Master
̶ Týmová role zodpovědná za to, že tým bude dodržovat agilní hodnoty a principy a bude se řídit
procesy a postupy, na kterých se tým dohodl.
̶ Člen týmu
̶ Lidé, kteří produkt vytvářejí. Programátoři, testeři, designéři, autoři, datoví inženýři a všichni
ostatní, kteří se podílejí na vývoji produktu.
̶ Zúčastněné strany
̶ Každý, kdo má o projekt zájem. Poskytuje pravidelnou zpětnou vazbu a je ovlivněn výsledkem
projektu.
CORE013 / Barbora Bühnová32
Projektové role
https://wac-cdn.atlassian.com/dam/jcr:f085fea0-5149-4b9a-9fe1-
7e9fd32dc0da/Scrum-Development%20team-
revised.png?cdnVersion=1027
https://wac-
cdn.atlassian.com/dam/jcr:9
8d24faa-dd1e-4563-b389-
85dc58b13b77/Scrum-
Master-
revised.png?cdnVersion=102
7
https://wac-cdn.atlassian.com/dam/jcr:e65c7b56-55e3-
47e5-8e6b-ba80afa95a0f/Scrum-Product%20Owner-
revised.png?cdnVersion=1027
CORE013 / Barbora Bühnová33
ÚLOHA MODELŮ
V SOFTWAROVÉM INŽENÝRSTVÍ
CORE013 / Barbora Bühnová34
Vizualizace usnadňuje porozumění
https://de.slideshare.net/cairolali/resolving-technical-debt-in-software-architecture
CORE013 / Barbora Bühnová35
Chunking
https://de.slideshare.net/cairolali/resolving-technical-debt-in-software-architecture
CORE013 / Barbora Bühnová36
Vizualizace usnadňuje porozumění
https://de.slideshare.net/cairolali/resolving-technical-debt-in-software-architecture
CORE013 / Barbora Bühnová / © Strukturovaná analýza systémů J. Ráček37
Základní pohledy na softwarové systémy
̶ Funkčně orientovaný pohled
̶ Systém jako soubor vzájemně se ovlivňujících funkcí. Funkční transformace založené na
procesech, propojené s datovými a řídicími toky.
̶ Datově orientovaný pohled
̶ Vyhledává základní datové struktury v systému. Funkční aspekt systému (tj. transformace dat)
je méně významný.
̶ Objektově orientovaný pohled
̶ Systém jako soubor vzájemně se ovlivňujících objektů, které obsahují jak data, tak operace
prováděné s daty.
CORE013 / Barbora Bühnová38
Objektově orientovaná analýza a návrh
̶ Přístup softwarového inženýrství, který modeluje systém jako skupinu
vzájemně se ovlivňujících objektů.
̶ Každý objekt představuje určitou entitu, která je předmětem zájmu
modelovaného systému, a je charakterizován svou třídou, stavem (datovými
prvky) a chováním.
̶ Pro zobrazení statické struktury, dynamického chování a nasazení těchto
spolupracujících objektů za běhu lze vytvořit různé modely.
̶ Existuje řada různých metod, které určují pořadí modelovacích činností.
Modelovací notace se používá jednotná (UML).
CORE013 / Barbora Bühnová39
Objekty a třídy analýzy
Co jsou to objekty?
̶ Objekty se skládají z dat a funkcí zabalených do opakovaně
použitelného celku. Objekty zapouzdřují data.
̶ Každý objekt je instancí nějaké třídy, která definuje společnou množinu
vlastností (atributů a operací)
sdílených všemi jejími instancemi.
̶ Objekty mají:
̶ Hodnoty atributů - datová část
̶ Operace - část chování
number = "1243"
owner = "Jim Erl"
balance = 300
deposit()
withdraw()
getOwner()
setOwner()
Objekt
bankovního
účtu
hodnoty
atributů
operace
CORE013 / Barbora Bühnová / © Clear View Training 2010 v2.640
Zasílání zpráv
̶ V OO systémech si objekty navzájem posílají zprávy přes odkazy.
̶ Tyto zprávy způsobí, že objekt vyvolá operaci.
bankovní objekt objekt účtu
account.withdraw(150);
objekt banky odešle zprávu
"vybrat 150" objektu účtu.
objekt účtu reaguje vyvoláním
operace withdraw(). Tato operace
sníží zůstatek na účtu o 150.
zpráva
CORE013 / Barbora Bühnová / © Clear View Training 2010 v2.641
Co jsou to třídy?
̶ Každý objekt je instancí jedné třídy - třída popisuje "typ" objektu.
̶ Třídy umožňují modelovat množiny objektů, které mají stejnou sadu
vlastností - třída funguje jako šablona pro objekty:
̶ Třída určuje strukturu (soubor vlastností) všech objektů této třídy.
̶ Všechny objekty třídy musí mít stejnou sadu operací, musí mít stejné atributy, ale mohou mít různé
hodnoty atributů.
̶ Klasifikace je jedním z nejdůležitějších způsobů, jak uspořádat náš pohled na
svět.
̶ Představte si třídy jako:
̶ Razítka
̶ Vykrajovátka na sušenky
třída
objek
t
CORE013 / Barbora Bühnová / © Clear View Training 2010 v2.642
Kolik tříd je na obrázku?
CORE013 / Barbora Bühnová43
Modelování systému
̶ Modelování systému je proces vytváření abstraktních modelů
systému, přičemž každý model představuje jiný pohled nebo
perspektivu tohoto systému.
̶ Modelování systému nyní znamená znázornění systému pomocí
určitého druhu grafického zápisu, který je velmi často založen na
Unified Modeling Language (UML).
̶ Modelování systému pomáhá analytikovi pochopit funkčnost systému
a modely se používají při komunikaci s kolegy a zákazníky.
CORE013 / Barbora Bühnová44
Systémové perspektivy
̶ Vnější pohled, kde se modelují hranice systému, kontext a/nebo
prostředí systému.
̶ Strukturální hledisko, kde se modeluje organizace systému nebo
struktura dat, která jsou systémem zpracovávána.
̶ Interakční perspektiva, při níž se modelují interakce mezi systémem a
jeho prostředím nebo mezi součástmi systému.
̶ Perspektiva chování, kdy se modeluje dynamické chování systému
nebo jeho jednotlivých prvků a jejich reakce na události.
CORE013 / Barbora Bühnová45
Oblíbené diagramy UML
̶ Diagramy případů užití, které zobrazují interakce mezi systémem
a jeho prostředím.
̶ Diagramy tříd, které zobrazují třídy objektů a asociace mezi nimi.
̶ Sekvenční diagramy, které zobrazují interakce mezi aktéry a
systémem a mezi komponentami systému.
̶ Diagramy aktivit, které znázorňují činnosti zapojené do procesu
nebo zpracování dat.
CORE013 / Barbora Bühnová46
Oblíbené diagramy UML
̶ Diagramy případů užití,
které zobrazují interakce
mezi systémem a jeho
prostředím.
CORE013 / Barbora Bühnová47
Oblíbené diagramy UML
̶ Diagramy tříd, které zobrazují třídy objektů a asociace mezi těmito
třídami.
CORE013 / Barbora Bühnová48
Oblíbené diagramy UML
̶ Sekvenční diagramy, které
zobrazují interakce mezi
aktéry a systémem a mezi
komponentami systému.
49
Oblíbené diagramy UML
̶ Diagramy aktivit, které znázorňují činnosti zapojené do procesu nebo
zpracování dat.
CORE013 / Barbora Bühnová
CORE013 / Barbora Bühnová50
Oblíbené diagramy UML
̶ Diagramy případů užití, které zobrazují interakce mezi systémem
a jeho prostředím.
̶ Diagramy tříd, které zobrazují třídy objektů a asociace mezi nimi.
̶ Sekvenční diagramy, které zobrazují interakce mezi aktéry a
systémem a mezi komponentami systému.
̶ Diagramy aktivit, které znázorňují činnosti zapojené do procesu
nebo zpracování dat.
CORE013 / Barbora Bühnová51
CO NÁS ČEKÁ PŘÍŠTĚ
CORE013 / Barbora Bühnová52
4. Algoritmické myšlení
̶ Algoritmické myšlení
̶ Programování jako koncept
̶ Jak vypadá práce programátora
̶ Programování prakticky
Domácí práce a příprava na příští přednášku
̶ Proklikejte si portál iMyšlení
̶ Proklikejte si portál CS Unplugged