Análisis Orientado a Objetos Ingeniería del Software. M.C. José Martín Olguín Espinoza

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1 Análisis Orientado a Objetos Ingeniería del Software M.C. José Martín Olguín Espinoza

2 Contenido del Curso 1.Introducción a la Ingeniería de Software 1.1. Definiciones de Ingeniería de Software 1.2. Características del Software 1.3. Aplicaciones del Software 1.4. Fases básicas del desarrollo del software (definición, desarrollo, mantenimiento).

3 Contenido del Curso 2.Modelos de Proceso del Software 2.1. Modelo en Cascada (ciclo de vida clásico) 2.2. Modelo en V 2.3. Modelo de Construcción de Prototipos 2.4. Modelos Evolutivos Modelo Incremental Modelo Espiral Modelo Espiral WIN-WIN

4 ...Contenido del Curso 3.El Proceso Unificado de Desarrollo (RUP) 3.1. Antecedentes 3.2. Dirigido por casos de uso 3.3. Centrado en la Arquitectura 3.4. Iterativo e Incremental

5 Contenido del Curso 4.Administración de proyectos de software 4.1. Componentes de un proyecto de software 4.2. Personal 4.3. Producto 4.4. Proceso 4.5. Proyecto

6 Contenido del Curso 5.Conceptos del Paradigma OO 5.1. El paradigma orientado a objetos 5.2. Clases y Objetos 5.3. Atributos 5.4. Operaciones, métodos y servicios 5.5. Mensajes 5.6. Encapsulamiento 5.7. Herencia 5.8. Polimorfismo

7 Contenido del Curso 6.El UML 6.1. Vistas Vista de Casos de Uso Vista lógica Vista de Componentes Vista de la Implementación Clasificadores y mecanismos de extensión

8 ...Contenido del Curso 6.2. Diagramas Diagramas de caso de uso Diagramas de clases Diagramas de objetos Diagramas de estado Diagramas de secuencia Diagramas de colaboración Diagramas de actividad Diagramas de componentes Diagramas de implementación

9 ...Contenido del Curso 7.Ingeniería de Requisitos y Análisis OO 7.1. Especificación de Requisitos 7.2. Modelo de Análisis 8.Diseño OO 8.1. Modelo de Diseño 8.2. Arquitectura del Software 8.3. Patrones de Diseño

10 ...Contenido del Curso 9.Implementación 9.1. Programación Orientada a Objetos 9.2. Modelo de Implementación 10. Pruebas OO Conceptos Pruebas del modelo de análisis y el de diseño Pruebas de unidad Pruebas de integración Pruebas de validación

11 ...Contenido del Curso 11. Métricas OO Conceptos Métricas para el modelo de diseño OO Métricas orientadas a clases Métricas orientadas a operaciones

12 Bibliografía 1. Ingeniería del Software: un enfoque práctico. 5ta edición. Roger Pressman McGraw-Hill 2. Ingeniería de Software Orientado a Objetos Bernd Bruegge Pearson Educación 3. The Rational Unified Process Philippe Krutchen Addison-Wesley

13 ...Bibliografía 1. The Unified Modeling Language. User Guide Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson Addison-Wesley 2. Design Patterns Erich Gamma Addison-Wesley 3. El Proceso Unificado de Desarrollo de Software Ivar Jacobson, Grady Booch y James Rumbaugh Addison-Wesley

14 Unidad 1 Introducción a la Ingeniería del Software

15 Software Es el conjunto de programas de cómputo, documentos asociados y esquemas de configuración necesarios para que estos programas operen. [Sommerville, 2001]

16 Ingeniería del Software Definiciones del prólogo a la cuarta edición en español de Ingeniería del Software: un enfoque práctico de Roger Pressman: Definición 1: Ingeniería del Software es el estudio de los principios y metodologías para desarrollo y mantenimiento de sistemas de software. [Zelkovitz, 1978]

17 Ingeniería del Software Definición 2: Ingeniería del Software es la aplicación práctica del conocimiento científico en el diseño y construcción de programas de computadora y la documentación asociada requerida para desarrollar, operar y mantenerlos. Se conoce también como desarrollo de software o producción de software. [Bohem, 1976]

18 Ingeniería del Software Definición 3: Ingeniería del software trata del establecimiento de los principios y métodos de la ingeniería a fin de obtener software de modo rentable que sea fiable y trabaje en máquinas reales. [Bauer, 1972]

19 Ingeniería del Software Definición 4: 1. La aplicación de un enfoque sistemático, disciplinado y cuantificable al desarrollo, operación (funcionamiento) y mantenimiento del software; es decir, la aplicación de ingeniería al software. 2. El estudio de enfoques como en (1) [IEEE, 1993]

20 Ingeniería del Software Definición 5: Es una disciplina que comprende todos los aspectos de la producción de software desde las etapas iniciales de la especificación del sistema, hasta el mantenimiento de éste después de que se utiliza. [Sommerville, 2001]

21 Ingeniería de Software e Ingeniería de Sistemas Teoría de Sistemas Ingeniería de Sistemas Ingeniería de Software

22 Sistema Un sistema es una colección de componentes interrelacionados que trabajan conjuntamente para cumplir algún objetivo.

23 Ingeniería de Sistemas La ingeniería de sistemas consiste en la actividad de especificar, diseñar, implementar, validar, distribuir y mantener sistemas como un todo. Los ingenieros de sistemas no sólo están relacionados con el software, sino también con el hardware y las interacciones del sistema con los usuarios y su entorno.

24 Características del Software El software se desarrolla, no se fabrica. El software no se descompone, se echa a perder. Aunque la industria tiende a ensamblar componentes, la mayoría del software es hecho a la medida.

25 Atributos de un buen software Mantenibilidad El software debe poder evolucionar para cumplir con las necesidades de cambio de los clientes. Confiabilidad El software debe ser fiable, seguro, no debe causar daños físicos o económicos en el caso de una falla del sistema. Eficiencia El software debe aprovechar al máximo los recursos del sistema. Usabilidad El software debe ser fácil de utilizar.

26 Aplicaciones del Software Software de sistemas Software de tiempo real Software de gestión Software de ingeniería y científico Software empotrado Software de PC s Software basado en Web Software de IA

27 Tarea Leer de Pressman la sección 1.4 Mitos del Software y discutir en clase cada uno de los mitos presentados.

28 Unidad 2 Modelos de Proceso del Software

29 Proceso de Software Es un conjunto de actividades y resultados asociados, que generan un producto de software, las cuales son llevadas a cabo por los ingenieros de software.

30 Actividades comunes a todo Proceso de Software Especificación Diseño e implementación Validación Evolución Distintos procesos organizan estas actividades de diferentes formas y las describen a diferente nivel de detalle. Organizaciones diferentes utilizan procesos diferentes

31 Modelos de Proceso del software Es una descripción de un proceso del software que se presenta desde una perspectiva particular. Es una abstracción de un proceso real. Existe una gran variedad de modelos o paradigmas de desarrollo de software: Enfoque de Cascada Desarrollo Evolutivo Desarrollo Formal Desarrollo basado en la reutilización

32 Modelo de Cascada Definición de requerimientos Diseño de sistemas y de software Royce, 1970 Managing the development of Large software systems: Concepts And techniques IEEE Conference, Los Angeles Adoptado por el DoD Implementación y Prueba de unidades Integración y prueba del sistema Operación y mantenimiento

33 Modelo en V Operación y mantenimiento Definición de requerimientos Pruebas de aceptación Diseño de sistemas Pruebas de sistema Diseño de programas Pruebas de unidad Y de integración Codificación

34 Desarrollo Evolutivo Modelo Construcción de prototipos Especificación Versión inicial Bosquejo de la descripción Desarrollo Versiones Versiones intermedias Versiones intermedias intermedias Validación Versión final

35 Modelo Incremental The management of software engineering Mills et al., 1980 I BM Systems Journal Bosquejo de los requisitos Definir incrementos Diseñar la arquitectura Diseñar incremento Validar incremento Integar incremento Validar sistema Origen del Extreme Programming (XP) Sistem a final Embracing change with extreme programming Beck, K IEEE Computer

36 Modelo en espiral A spiral model of software development and enhancement Bohem, 1988 I EEE Computer

37 Tarea Hacer un ensayo explicando las ventajas y desventajas de los modelos de proceso de software analizados en clase.

38 Tarea Preparar una exposición sobre los siguientes temas: Agile Methods Scrum XP Crystal Test-Driven Design Agile Modeling Referencia inicial: Presentación el miércoles 25 de agosto

39 CMM (Capability Maturity Model) Desarrollado por el SEI (Software Engineering Institute) Es un modelo completo basado en un conjunto de funciones de ingeniería del software que deberían de estar presentes conforme organizaciones alcanzan diferentes niveles de madurez de su proceso.

40 ...CMM El enfoque del SEI proporciona una medida de la efectividad global de las prácticas de la ingeniería del software de una compañía y establece 5 niveles de madurez del proceso. Nivel 1: Inicial. Nivel 2: Repetible. Nivel 3: Definido. Nivel 4: Administrado. Nivel 5: Optimización.

41 Nivel 1: Inicial El proceso se define ad hoc. Es caótico. El éxito depende del esfuerzo individual.

42 Nivel 2: Repetible Se establecen los procesos de administración del proyecto para dar seguimiento a los costos, la planificación y la funcionalidad. Se toman en cuenta experiencias anteriores para repetir las actividades necesarias en el proceso.

43 Nivel 3: Definido Se documenta el proceso para las actividades de administración y de ingeniería. Se estandariza e integra en un proceso para toda la organización. Todos los proyectos utilizan una versión documentada y aprobada del proceso.

44 Nivel 4: Administrado Se implementan métricas detalladas para los proyectos. Se establecen estándares de calidad. Mediante la utilización de las métricas se comprenden y se controlan cuantitativamente tanto los productos como el proceso.

45 Nivel 5: Optimización El proceso se mejora continuamente mediante la retroalimentación cuantitativa del proceso, ideas y tecnologías innovadoras.

46 Auditores CMM Requisitos: Haber participado en una evaluación en los dos años anteriores a su solicitud de cursos. Cursar las asignaturas. Ser líder en una evaluación CMM a una organización dentro de los dos años siguientes a los cursos, asesorado por un tutor certificado. Obtener la aprobación del tutor.

47 Tarea Investigar información sobre organizaciones de software con certificación CMM. Tamaño Tiempo requerido para lograr la certificación Costo

48 Unidad 3 El Proceso Unificado de Desarrollo (RUP)

49 El RUP Rational Unified Process El Proceso Unificado es un proceso de software genérico que puede ser utilizado para una gran cantidad de tipos de sistemas de software, para diferentes áreas de aplicación, diferentes tipos de organizaciones, diferentes niveles de competencia y diferentes tamaños de proyectos.

50 Estructura del RUP

51 RUP y UML El Proceso Unificado usa el Lenguaje de Modelado Unificado (UML) en la preparación de todos los planos del sistema. De hecho, UML es una parte integral del Proceso Unificado, fueron desarrollados a la par.

52 Características clave del RUP Dirigido por casos de uso (use-case driven). Centrado en la arquitectura (architecture-centric). Iterativo e incremental.

53 Unidad 4 Administración de Proyectos

54 Exito en proyectos de software en 1994 Resolution Type 1, or project success: The project is completed on-time and on-budget, with all features and functions as initially specified. Resolution Type 2, or project challenged: The project is completed and operational but over-budget, over the time estimate, and offers fewer features and functions than originally specified. Resolution Type 3, or project impaired: The project is canceled at some point during the development cycle. Fuente:

55 Exito en Proyectos de Software en % 26% Fracaso Total Excedido (tiempo y/o costo) Exitoso 46% Fuente: Critical Succes Factors in Software Projects Reel, J.S. IEEE Software mayo de 1999

56 Administración de proyectos de software Implica la planificación, supervisión y control del personal, del proceso y de los eventos que ocurren mientras evoluciona el software, desde la fase preliminar hasta la implementación operacional.

57 Características de los proyectos de software El producto es intangible. No existen procesos de software estándar. Comúnmente los proyectos grandes son únicos.

58 Las cuatro P's de la administración de proyectos Personal El factor humano Producto Objetivos y el ámbito del producto Proceso Estructura de apoyo para la planeación Proyecto Administración de la complejidad

59 Personal Sin duda el elemento más valioso en la Ingeniería del Software Quiénes participan en un proyecto de software? Programadores Arquitectos de software Analistas/Diseñadores Ingenieros de requerimientos Ingenieros de proceso Ingenieros de pruebas Líder de proyecto Usuarios Clientes

60 ...Personal Cuáles son las características deseables de un líder de proyecto? Motivador Organizado Innovador Problem Solver

61 ...Personal Cómo se organiza el equipo de trabajo? Marilyn Mantei en The effect of Programming Team Structures on Programming Tasks, 1981, sugiere tres tipos genéricos de organización: Centralizado Controlado (CC): El jefe del equipo se encarga de la resolución de problemas a alto nivel y la coordinación interna del equipo. La comunicación entre el jefe y los miembros del equipo es vertical.

62 ...Personal Descentralizado Controlado (DC): Un jefe definido que coordina tareas específicas y jefes secundarios con responsabilidades sobre subtareas. La resolución de problemas es una actividad del grupo, la comunicación es horizontal y vertical. Descentralizado Democrático (DD) o Egoless : No tiene un jefe permanente, se nombran de acuerdo a la tarea. La solución de problemas se hacen por consenso. La comunicación es horizontal.

63 ...Personal Qué factores se deben considerar cuando se estructura un equipo de software? Complejidad del proyecto (dificultad del problema, tamaño del software) Tiempo de desarrollo. Modularidad. Calidad. Comunicación requerida.

64 ...Personal Discusión sobre ventajas y desventajas de cada tipo de organización.

65 ...Personal Cómo creamos un equipo de alto rendimiento? Según Constantine, L. en Work Organization: Paradigms for Project Management and Organization, 1993: Confianza entre los miembros del equipo. Distribución de habilidades de acuerdo al problema. Los inconformistas deben ser excluidos.

66 ...Personal Qué factores pueden contaminar el desempeño de un equipo? Según Jackman, M. en Homeopathic Remedies for Team Toxicity, 1998: Atmósfera de trabajo frenética, malgastan energía y se descentran de los objetivos Alta frustración causada por factores tecnológicos, del negocio o personales que provocan fricción entre los miembros del equipo.

67 ...Personal Procedimientos coordinados pobremente o fragmentados o una definición pobre o impropiamente elegida del modelo de procesos que se convierte en un obstáculo a saltar. Definición confusa de los papeles a desempeñar produciendo una falta de responsabilidad y la acusación correspondiente. Continua y repetida exposición al fallo que conduce a una pérdida de confianza y una caída de la moral.

68 ...Personal Cómo evitamos las toxinas que afectan a los equipos de software? Cómo coordinar las acciones de los miembros del equipo?

69 Tarea Leer el capítulo 3 del Pressman 5ta. edición Realizar los problemas 3.1, 3.4, 3.6 al 3.11

70 Tareas de la Administración de Proyectos Estimación del tamaño del proyecto LDC PF COCOMOII Planificación temporal Barras de Actividad Red de actividades Administración del Riesgo Supervisión y Control

71 Métricas para Estimación Se clasifican en dos: Medidas relacionadas al tamaño Se relacionan con el tamaño de la salida de alguna actividad. La métrica más común es Líneas de Código (LDC) Dependen del lenguaje de programación y en general no es una buena medida para POO. Medidas relacionadas a la función

72 Medidas Relacionadas a la Función Son medidas que se relacionan con la funcionalidad del software. Las más comunes son: Puntos de Función (PF) Puntos de Objeto (PO)

73 Puntos de Función Es una medida de la funcionalidad entregada por la aplicación. Es una medida indirecta, a diferencia de LDC. Propuesta por primera vez en: Albretch, A.J., Measuring Application Development Productivity, Proceedings IBM Application Development Symposium, Octubre Consultar en versión 4.1

74 Cálculo de PF Factor de ponderación Parámetros de medición Cuenta Simple Medio Complejo Número de entradas de usuario [ ]x3 [ ]x4 [ ]x6 = Número de salidas de usuario [ ]x4 [ ]x5 [ ]x7 = Número de peticiones de usuario [ ]x3 [ ]x4 [ ]x6 = Número de archivos [ ]x7 [ ]x10 [ ]x15 = Número de interfaces externas [ ]x5 [ ]x7 [ ]x10 = Conteo Total (UFP)

75 ...Cálculo de PF El UFP (Unadjusted Function Point count) se multiplica por factores de complejidad del proyecto para obtener el PF final: PF = UFP x [ x (F i )]

76 F i 1. Requiere el sistema copias de seguridad y de recuperación fiables? 2. Se requiere comunicación de datos? 3. Existen funciones de procesamiento distribuido? 4. Es crítico el rendimiento? 5. Se ejecutará el sistema en un entorno operativo existente y fuertemente utilizado? Requiere el sistema entradas de datos interactivas? 7. Las entradas interactivas se harán en múltiples pantallas y operaciones? 8. Se actualizan los archivos maestros de forma interactiva? 9. Son complejas las entradas, salidas, archivos y peticiones? 10. Es complejo el procesamiento interno? 11. El diseño del código es reutilizable? 12. El diseño incluye conversión e instalación? 13. El diseño incluye soporte para múltiples instalaciones en diferentes orgs. 14. El diseño facilita los cambios y la usabilidad?

77 Relación entre LDC y PF Lenguaje de Programación Ensamblador C COBOL FORTRAN Pascal C++ Visual Basic PowerBuilder SQL LDC/PF (media) Jones, C. Estimating Software Costs, McGraw-Hill, 1998

78 Puntos de Objeto También es una medida indirecta del software. NO es una medida de las clases necesarias para construir la aplicación. Los elementos que toma en cuenta son: Pantallas Informes (reportes) Componentes (o código en 3GL)

79 Cálculo de Puntos Objeto Peso de la complejidad Tipo de Objeto Simple Medio Complejo Pantallas [ ]x1 [ ]x2 [ ]x3 = Informes [ ]x2 [ ]x5 [ ]x8 = Componente 3GL [ ]x10 = Puntos Objeto Bohem, B., Anchoring de software process, IEEE Software, julio 1996

80 Técnicas de Estimación de Costos Modelado del algoritmo de costos Opinión de expertos Estimación por analogía Ley de Parkinson Utiliza un modelo con información histórica de costos, relaciona una métrica con el costo del proyecto. Se estima la métrica y se predice el esfuerzo. Se consultan expertos en las técnicas de desarrollo propuestas y el dominio de la aplicación. Cada uno estima el costo y se consensa después de varias iteraciones. Cuando se han completado proyectos del mismo dominio de la aplicación se estima en base a la experiencia. Establece que el trabajo se expande para llenar el tiempo disponible. El costo se determina más por los recursos disponibles que por los objetivos logrados.

81 El modelo COCOMO Constructive Cost Model Es un modelo de estimación empírico desarrollado por Bohem. Se obtuvo recolectando datos de varios proyectos de software grandes. Como resultado del análisis de los datos se obtuvieron fórmulas y tablas que se ajustan a las observaciones. Es muy utilizado y ha tenido seguimiento desde su aparición en 1981.

82 COCOMO II Es el modelo más reciente Consta de estimación en tres niveles: Construcción de propotipo inicial Se usa al inicio del proyecto Diseño inicial Se aplica cuando se tienen la mayoría de los requisitos y diseño preliminar Postarquitectónico Se aplica cuando ya se tiene la arquitectura

83 COCOMO II Nivel Inicial PM = (PO x (1 - Reutilización))/PROD Donde: PM = Esfuerzo Persona-Mes PO = Puntos Objeto Reutilización = %reutilización/100 PROD = 4, 7, 13, 25, 50 dependiendo de la experiencia y capacidad de los desarrolladores y/o Madurez del proceso (Muy baja, baja, normal, alta, muy alta) dada en PO/mes

84 ...COCOMO II Estimación de calendario TC = 3 x PM ( *(B-1.01)) Para el nivel inicial: B=1 TC = 3 x PM (0.328) TC está dada en meses.

85 Planificación Temporal Es la actividad que distribuye el esfuerzo estimado a lo largo de la duración prevista del proyecto. Evoluciona con el tiempo. El proyecto se ha completado en un 90%

86 Gráficas de Barras de Actividad

87 Red de Actividades

88 Administración del Riesgo Etapas Identificación de riesgos Análisis de riesgos Valorar las probabilidades y consecuencias Planeación de riesgos Planes para evitar o minimizar el impacto Supervisión de riesgos Valoración constante, revisión de planes de mitigación conforme se vaya presentando información del riesgo.

89 Ejemplos de Riesgos Rotación de personal Riesgo Cambio de administración No disponibilidad del hardware Cambio de requerimientos Retrasos en la especificación Subestimación del tamaño Bajo desempeño de la herramienta CASE Cambio de tecnología Tipo Proyecto Proyecto Proyecto Proyecto y producto Proyecto y producto Proyecto y producto Producto Negocio

90 Proceso de Administración del Riesgo Identificación de Riesgos Análisis de Riesgos Planeación de Riesgos Supervisión de Riesgos Listado de Riesgos potenciales Listado de priorización de riesgos Anulación de Riesgos y planes de contingencia Valoración de Riesgos

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