Oprogramowanie Alternatywne

Technologia programowania

W zakres technologii programowania wchodzą:

●

sposoby prowadzenia projektów informatycznych,

●

metody analizy i projektowania systemów,

●

techniki planowania, szacowania kosztów,

●

harmonogramowania i monitorowania projektów
informatycznych,

●

techniki zwiększania niezawodności oprogramowania,

●

sposoby testowania systemów i szacowania niezawodności,

●

sposoby przygotowania dokumentacji technicznej i użytkowej,

●

procedury kontroli jakości,

●

metody redukcji kosztów konserwacji,

●

techniki pracy zespołowej.

Fazy powstawania programów

1. Określanie wymagań – służy do sprecyzowania potrzeb. Na tym
etapie formułuje się wyobrażenia o programie i jego działaniu oraz
precyzuje  wymagania.  Na  podstawie  wymagań  tworzona  jest  tzw.
specyfikacja projektu, czyli zakres czynności, jaki dany program ma
wykonywać. Jeżeli program jest tworzony na zamówienie, należy w
pewnym  momencie  zażądać  zamrożenia  specyfikacji  –  w
przeciwnym  razie  klient  może  zażądać  zmian  (nawet  po  napisaniu
programu),  a  wykonawca  będzie  to  musiał  zrobić  nieodpłatnie.
Czasami nawet mała zmiana wymagań może w decydujący sposób
wpłynąć  na  sposób  realizacji  zamówienia,  co  może  nawet
doprowadzić do konieczności rozpoczęcia praktycznie od nowa.

Fazy powstawania programów

Tworzenie wymagań możliwe jest to na kilka sposobów:

●

wywiad strukturalny – polega na zadawaniu wcześniej

●

opracowanej listy pytań,

●

wywiad swobodny – polega na zadawaniu dowolnych

●

pytań i notowaniu odpowiedzi,

●

ankieta wysyłana do dużej liczby potencjalnych klientów,

●

analiza formularzy i innych dokumentów klienta,

●

analiza cyklu pracy i wykonywanych czynności,

●

analiza scenariuszy używania systemu,

●

konstrukcja prototypu.

Fazy powstawania programów

Dokumentacja fazy określania wymagań powinna zawierać:

●

wprowadzenie: zakres systemu, cele i konteksty jego używania,

●

opis ewolucji systemu: przewidywane zmiany w systemie,

●

specyfikację wymagań funkcjonalnych: jakie czynności i
operacje system powinien wykonywać,

●

specyfikację wymagań niefunkcjonalnych: przy jakich
ograniczeniach system powinien powstać i działać.

●

opis modelu systemu lub jego prototypu,

●

opis wymagań sprzętowych,

●

słownik zawierający wyjaśnienia używanych
w dokumentacji pojęć fachowych i informatycznych.

Fazy powstawania programów

2.  Wybór  języka  programowania  –  zależy  głównie  od
przeznaczenia  aplikacji.  Przeważnie  istnieje  przynajmniej  kilka
języków  programowania  nadających  się  budowy  systemu
spełniającego wymagania.

Wybór języka programowania może być dokonany przed lub po
stworzeniu algorytmu. W pierwszym przypadku dobór języka może
w znaczny sposób wpłynąć na tok rozumowania i zdeterminować
budowę algorytmu.

Fazy powstawania programów

Wybór języka programowania może być:

●

narzucony przez zamawiającego,

●

pozostawiony woli wykonawcy – musi on wówczas uwzględnić:

•

dziedzinę aplikacji,

•

doświadczenie zespołu programistów,

•

posiadane narzędzia,

•

dostępność gotowych
modułów i bibliotek,

•

potrzeby innych prowadzonych
równolegle prac.

Fazy powstawania programów

3.  Tworzenie  algorytmu  -  jest  to  jeden  z  najważniejszych  etapów
projektowania,  wymaga  on  od  programisty  (bądź  projektanta)
starannego przemyślenia i przygotowania. Nie należy przystępować
do pisania programu nie mając wyobrażenia o jego budowie. Takie
postępowanie  wydłuży  zapewne  czas  realizacji  projektu,  zwiększy
prawdopodobieństwo  wystąpienia  błędów  oraz  nie  daje  gwarancji
optymalności  rozwiązań.  Dużych  i  rozbudowanych  programów
praktycznie nie da się napisać bez odpowiednich przygotowań. Jeżeli
to jest tylko możliwe należy korzystać z istniejących i sprawdzonych
algorytmów.

Fazy powstawania programów

4. Projektowanie systemu – służy do stworzenia szkieletu kodu
źródłowego (systemu).

Techniki projektowania:

●

projektowanie strukturalne:

•

zorientowane na akcję,

•

zorientowane na dane,

●

projektowanie obiektowe.

Fazy powstawania programów

Faza projektowania składa się z następujących etapów:

●

projektowanie architektury systemu,

●

organizacja danych i ich nazewnictwa,

●

szczegółowe projektowanie modułów,

●

weryfikacja i testowanie.

Fazy powstawania programów

6. Scalanie systemu – w przypadku tworzenia aplikacji przez zespół
programistów należy połączyć wszystkie moduły w jedną całość.
Rozróżnia się trzy podstawowe techniki integracji systemu
informatycznego:

●

metoda zstępująca – najpierw integrowane są moduły sterujące, a
później moduły wykonawcze,

●

metoda wstępująca – najpierw integrowane są moduły
wykonawcze a później sterujące,

●

metoda mieszana – moduły sterujące
integrowane są metodą zstępującą,
a wykonawcze – wstępującą.

Integracja całości

Model

Zalety

Wady

Brak izolacji błędów.

Poważne błędy projektowe

wykrywane są bardzo późno.

Porównanie metod integracji systemu.

Fazy powstawania programów

Metoda zstępująca

Izolacja błędów.

Poważne błędy projektowe są

wykrywane bardzo wcześnie.

Moduły, które mogą być powtórnie
użyte nie są w pełni przetestowane.

Metoda wstępująca

Izolacja błędów.

Moduły, które mogą być powtórnie

użyte są dobrze przetestowane.

Poważne błędy projektowe są

wykrywane bardzo późno.

Metoda mieszana

Izolacja błędów.

Poważne błędy projektowe są

wykrywane bardzo wcześnie.

Moduły, które mogą być powtórnie

użyte są dobrze przetestowane.

Fazy powstawania programów

7. Testy końcowe – służą do ostatecznego potwierdzenia
poprawności systemu. Rozróżnia się następujące etapy testów:

●

testowanie przez Dział Kontroli Jakości,

●

alfa-testy przez wybraną (najczęściej małą) grupę użytkowników,

●

beta-testy przez wybraną (większą) grupę użytkowników,

●

testy akceptacji (na rzeczywistych danych), wykonywane przez
odbiorcę.

Fazy powstawania programów

Kryteria wykonywania testów:

●

użyteczność aplikacji (łatwość użycia, użyteczność oferowanych
funkcji, opłacalność),

●

solidność (częstość krytycznych awarii systemu, czas
podniesienia systemu po awarii, czas odbudowy systemu po
awarii),

●

odporność (na zmieniające się warunki otoczenia, błędne dane,
nieoczekiwane reakcje użytkowników),

●

efektywność (szybkość, czas reakcji, zajętość pamięci),

●

poprawność (zgodność ze specyfikacją).

Fazy powstawania programów

8. Dokumentacja użytkowa – powinna zawierać następujące
elementy:

●

opis funkcjonalny – opis przeznaczenia oraz głównych
możliwości programu,

●

podręcznik użytkownika – opis przeznaczony dla typowych
użytkowników, powinien zawierać:

•

sposoby uruchamiania oraz kończenia pracy z systemem,

•

sposoby realizacji podstawowych funkcji systemu,

•

metody obsługi błędnych sytuacji,

•

sposoby korzystania z systemu pomocy,

•

kompletny przykład korzystania z systemu.

Fazy powstawania programów

●

kompletny opis systemu – część przeznaczona dla
doświadczonych użytkowników, powinien zawierać:

•

szczegółowy opis wszystkich funkcji systemu,

•

informacje o sposobach wywoływania tych funkcji,

•

opisy formatu danych,

•

opisy błędów, które mogą pojawić się w trakcie pracy z
systemem,

•

informacje o wszelkich ograniczeniach dotyczących np.
zakresu danych.

Fazy powstawania programów

●

opis instalacji – przeznaczony dla administratorów systemu.
Powinien zawierać opis procedury instalacyjnej i konfiguracji
programu,

●

podręcznik administratora systemu – zawierający opis
możliwości modyfikacji ustawień systemu oraz sposoby
udostępniania go użytkownikom końcowych.

Fazy powstawania programów

Na jakość dokumentacji mają wpływ następujące czynniki:

●

struktura podręcznika,

●

zachowanie standardów,

●

sposób pisania

(stosowanie formy aktywnej, poprawność gramatyczna i
ortograficzna, krótkie zdania, oszczędność sów, precyzyjna
definicja używanych terminów, powtarzanie trudnych
opisów, stosowanie tytułów i podtytułów sekcji, wyliczeń i
wyróżnień, zrozumiałe odwołania do innych rozdziałów).

Fazy powstawania programów

9. Konserwacja systemu – zawiera zespół czynności,
dokonywanych po stworzeniu aplikacji, obejmujących:

●

poprawianie błędów,

●

udoskonalanie produktu,

●

dostosowywanie do nowych warunków.

Fazy powstawania programów

Koszty konserwacji są często bardzo duże – do 2/3 nakładów
finansowych na aplikacje. Wynika to z następujących przyczyn:

●

poprawki mogą być przyczyną nowych błędów,

●

udoskonalenie wymaga przejścia przez wszystkie fazy produkcji i
dokonania zmian w specyfikacji, projekcie i dokumentacji,

●

poprawione powinny być wszystkie dokumenty, w których
znajdują się informacje dotyczące zmienionych fragmentów
produktu.

Fazy powstawania programów

Zarządzanie fazą konserwacji:

●

raport o błędzie – formalna metoda dokumentacji wykrytych
przez użytkowników błędów systemu – musi zawierać informacje
wystarczające do odtworzenia błędu,

●

błędy krytyczne muszą być poprawiane natychmiast, dla
pozostałych powinny zostać opisane przyczyny błędu i
ewentualne metody ich obejścia,

●

opisane raporty o błędach wraz z datą ich poprawienia powinny
być udostępniane wszystkim użytkownikom,

●

błędy niekrytyczne powinny być poprawiane paczkami – obniża
to koszty testowania i modyfikacji dokumentacji,

●

zmodyfikowany produkt powinien być sprawdzony przez
niezależny zespół kontroli.

Modele tworzenia programów

Użytkowanie

Koniec

Poprawiaj aż klient

będzie zadowolony

Zbuduj pierwszą wersję

Model

Zbuduj i Poprawiaj

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Określenie wymagań

Sprawdzenie

Specyfikacja

Sprawdzenie

Projektowanie

Sprawdzenie

Implementacja

Sprawdzenie

Integracja

Sprawdzenie

Użytkowanie

Koniec

Zmiana wymagań

Sprawdzenie

Model

kaskadowy

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Szybki prototyp

Sprawdzenie

Specyfikacja

Sprawdzenie

Projektowanie

Sprawdzenie

Implementacja

Sprawdzenie

Integracja

Sprawdzenie

Użytkowanie

Koniec

Zmiana wymagań

Sprawdzenie

Prototypowanie

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Określenie wymagań

Sprawdzenie

Dla każdej składowej:

•zaprojektuj

•zaimplementuj

•zintegruj

•przetestuj

•dostarcz do klienta

Użytkowanie

Koniec

Specyfikacja

Sprawdzenie

Projekt architektury

Sprawdzenie

Realizacja

przyrostowa

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Ryzykowna

realizacja

przyrostowa

Grupa projektująca

Grupa specyfikująca

Specyfikacja

Projektowanie

Dostarczenie

Klientowi

Implementacja

Integracja

Specyfikacja

Projektowanie

Dostarczenie

Klientowi

Implementacja

Integracja

Specyfikacja

Projektowanie

Dostarczenie

Klientowi

Implementacja

Integracja

kł

ła

Grupa Implementująca

Modele tworzenia programów

Analiza ryzyka

Szybki prototyp

Użytkowanie

Koniec

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Specyfikacje

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Projektowanie

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Implementacja

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Integracja

Sprawdzenie

Analiza ryzyka

Zmiana wymagań

Sprawdzenie

Uproszczony

model spiralny

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Użytkowanie - Dalszy rozwój

Konserwacja

Integracja

Implementacja

Projektowanie obiektowe

Analiza obiektowa

Określenie wymagań

Obiektowy

model fontanny

Budowanie

Konserwacja

Modele tworzenia programów

Zbuduj i poprawiaj

Model

Model kaskadowy

Prototypowanie

Realizacja przyrostowa

Model spiralny

Modele obiektowe

Zalety

Wady

Nadaje się dla małych programów,

które nie wymagają konserwacji.

Nie nadaje się dla

nietrywialnych programów.

Systematyczne podejście

i sterowanie dokumentami.

Dostarczony produkt może nie

spełniać oczekiwań zamawiającego.

Zapewnia, że produkt będzie

spełniał oczekiwania zamawiającego.

Koszt budowy prototypu.

Szybki zwrot inwestycji

i łatwość konserwacji.

Wymaga otwartej architektury.

Grożba degradacji do modelu

Zbuduj i Poprawiaj

Zawiera wszystkie cechy

powyższych modeli.

Pozwalają na integrację w fazach.

Pozwalają na równoległość faz.

Tylko dla bardzo dużych projektów.

Potrzebna wiedza o analizie ryzyka.

Porównanie modeli tworzenia oprogramowania.

Struktury zespołów

Rys. Klasyczny zespół głównego programisty.

Sekretarz

zespołu

Zastępca GP

Programista

Główny programista

Struktury zespołów

Rys. Współczesny zespół programistyczny.

Programista

Manager

zespołu

Lider

zespołu

Struktury zespołów

Rys. Struktura zarządzania technicznego w dużym projekcie.

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Kierownik projektu

Struktury zespołów

Rys. Podejmowanie decyzji w dużym projekcie.

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Programiści

Lider

zespołu

Kierownik projektu

Modele tworzenia programów

Zespół demokratyczny

Model

Zalety

Wady

Wysokiej jakości kod jako efekt

pozytywnego nastawienia do szukania

błędów.

Skuteczny w trudnych problemach.

Trudno rozszerzalny.

Porównanie różnych sposobów organizacji zespołu programistycznego.

Klasyczny zespół

głównego programisty

Niepraktyczny.

Współczesny zespół

głównego programisty

Brak w strukturze wysoko

kwalifikowanego

głównego programisty.

Można go zdecentralizować.

Problemy z podziałem zadań

pomiędzy lidera a menagera zespołu.

Rodzaje programowania

Programowanie  strukturalne  –  metoda  programowania,  w  której
kod  źródłowy  podzielony  jest  na  niewielkie  moduły  -  procedury,
bądź  funkcje  -  komunikujące  się  ze  sobą  jedynie  poprzez
odpowiednie interfejsy.

Interfejs (interface) – część danego obiektu widoczna na zewnątrz
dla innych obiektów. Jego zadaniem jest umożliwienie współpracy z
tym obiektem np. komunikacja z nim, czy wykorzystanie jego
innych właściwości umieszczonych wewnątrz.

Do najpopularniejszych języków strukturalnych zalicza się Pascal, C,
Modula-2.

Rodzaje programowania

Programowanie imperatywne – technika programowania, w której
program składa się ze zmiennych oraz modyfikujących je operacji, z
jawnie określonym przepływem sterowania.

Programista używający języka imperatywnego osiąga zamierzony
efekt przez manipulowanie wartościami zmiennych. Przykładami
języków imperatywnych są Fortran, Pascal i C.

Największą zaletą jest bliskość takiej reprezentacji do tego co
rzeczywiście wykonywane jest przez komputer.

Rodzaje programowania

Programowanie obiektowe (object-oriented programming) – jest to
metodologia  tworzenia  programów  komputerowych,  która  definiuje
programy za pomocą „obiektów” - elementów łączących stan (czyli
dane)  i  zachowanie  (czyli  procedury,  tu:  metody).  Obiektowy
program  komputerowy  wyrażony  jest  jako  zbiór  takich  obiektów,
komunikujących  się  pomiędzy  sobą  w  celu  wykonywania  zadań.
Podejście  to  różni  się  od  tradycyjnego  programowania
proceduralnego, gdzie dane i procedury nie są ze sobą bezpośrednio
związane.  Programowanie  obiektowe  ma  ułatwić  pisanie,
konserwację i wielokrotne użycie programów lub ich fragmentów.

Popularnymi językami obiektowymi są: C++, Java, Smalltalk,
Object Pascal, Beta, Theta, CLOS, Eiffel, Ada98, Python i in. Od
lat osiemdziesiątych języki obiektowe uważa się za szczytowe
osiągnięcie inżynierii oprogramowania.

Rodzaje programowania

Programowanie funkcjonalne (functional programming) -
koncepcja

programowania

bez

używania

przypisań;

programowaniu funkcjonalnym obliczenie tej samej procedury z
tymi samymi parametrami powoduje zawsze powstanie tego samego
wyniku, procedury w programowaniu funkcjonalnym mogą zatem
być rozważane jako funkcje w rozumieniu matematycznym.

Rodzaje programowania

Programowanie  RAD  (Rapid  Application  Development)  -  termin
komercyjny  (“błyskawiczne  opracowywanie  aplikacji”)  określający
możliwości  pakietu  oprogramowania  działającego  w  graficznym
środowisku  okienkowym,  służącego  do  zestawiania  aplikacji,
w  szczególności  –  ich  interfejsów,  z  modułów  wybieranych  z
bibliotek  udostępnianych  w  postaci  drzew  tematycznych.

W zależności od wybranego elementu pakiet RAD wytwarza fragmenty
kodu (np. w języku C++) wraz z odpowiednimi wywołaniami. Szczegóły
odbiegające od standardu uzupełnia ręcznie programista.

Aplikacje wytworzone w środowiskach RAD są z reguły słabo przenośne i
zajmują

dużo

pamięci,

jednak

możliwość

automatycznego

oprogramowania ich najżmudniejszych elementów (interfejs graficzny)
oraz ułatwiony kontakt ze standardowymi bazami danych powoduje, że
programowanie RAD staje się coraz popularniejsze.

Rodzaje programowania

Programowanie  zdarzeniowe  (sterowane  zdarzeniami)  –  jest  to
metoda  programowania  według  którego  program  jest  cały  czas
bombardowany  zdarzeniami  (events),  na  które  musi  odpowiedzieć.
Przepływ kontroli w takim programie jest całkowicie niemożliwy do
przewidzenia z góry. Programowanie zdarzeniowe jest dominującym
typem  programowania  GUI  -  zdarzenia  to  naciśnięcia  myszy,
klawiszy,  żądania  odświeżenia  przez  system  okienkowy,  różne
zdarzenia sieciowe i inne.

W  programowaniu  zdarzeniowym  ważne  jest  żeby  nie  obsługiwać
zbyt  długo  danego  zdarzenia,  bo  blokuje  się  w  ten  sposób  obsługę
innych.  Można  to  osiągnąć  za  pomocą  asynchronicznego  I/O,
wielowątkowości,  rozbijania  zdarzenia  na  pod-zdarzenia  i  wielu
innych mechanizmów.

Rodzaje programowania

Programowanie  w  logice  (logic  programming)  -  kierunek
rozwojowy  języków  programowania,  korzystający  istotnie  z
doświadczeń  i osiągnięć logiki matematycznej. Instrukcje języków
programowania  w  logice  przyjmują  postaci  wzorów  logicznych
(predykatów). Programowanie w logice znajduje zastosowanie przy
budowaniu  inteligentnych  baz  wiedzy,  systemów  ekspertowych,
w eksperymentach ze sztuczną inteligencją.

Rodzaje programowania

Programowanie  współbieżne  (concurrent
programming)  -  programowanie  procesów
współbieżnych  realizowane  za  pomocą
specjalnie

zaprojektowanych

języków

programowania

(np.

Linda),

języków

odpowiednio dostosowanych (np. Concurrent
Pascal)

lub

przy

użyciu

bibliotek

synchronizacji procesów i wątków.

Rodzaje programowania

Programowanie  z  użyciem  obiektów  (object-based  programming)
-  paradygmat  programowania  dopuszczający  możliwość  tworzenia
typów  zdefiniowanych  przez  użytkownika  i  posługiwania  się  w
programach danymi nowo zdefiniowanych typów. Programowanie z
użyciem  obiektów  jest  zalecane  tam,  gdzie  programowanie
proceduralne lub modularne okazują się niewystarczające z uwagi na
potrzebę  użycia  nowych  typów  danych  i  liczne  ich  reprezentacje
(obiekty),  natomiast  programowanie  obiektowe  jest  niepotrzebne  z
powodu prostych właściwości przedmiotu programowania.

Rodzaje programowania

Programowanie wstępujące - w
programowaniu

strukturalnym

rozwiązywanie problemu za pomocą
wydzielonych prostszych zadań.

Programowanie zstępujące - w
programowaniu

strukturalnym

rozwiązywanie problemu w jednym
ogólnym, dobrze przemyślanym planie.