Software- und Systementwurf - Grundlagen

Software- und Systementwurf - Grundlagen

• Subsystem: Ein in sich geschlossenes, eigenständiges Teil eines größeren Systems mit definierten Schnittstellen, funktionsfähig und bestehend aus Komponenten. Es ist ein autonomer, funktionsfähiger Teil eines Systems.

• Komponente: Ein eigenständiger Baustein (Modul, Klasse, Paket) eines Softwaresystems, der andere Komponenten nutzt und von ihnen genutzt wird. Kann aus Unterkomponenten bestehen. Es ist ein selbstständiger Baustein, der andere Komponenten nutzen und von ihnen genutzt wird.

• Grobentwurf: Architektur, Subsysteme und Schnittstellen, weitgehend implementierungssprachenunabhängig. Es fokussiert auf die Architektur, die Subsysteme und Schnittstellen.

• Feinentwurf: Komponenten, Datenstrukturen, Algorithmen, an Implementierungssprache und Plattform angepasst. Es beschreibt die konkreten Komponenten, Datenstrukturen und Algorithmen, angepasst an Programmiersprache und Plattform.

Kriterien für guten Software-Entwurf

• Korrektheit: Die Software erfüllt ihre funktionalen Anforderungen und weitere wichtige Anforderungen (z.B. Leistung, Sicherheit). Sie funktioniert wie erwartet und erfüllt alle Anforderungen.
• Verständlichkeit & Präzision: Gute Dokumentation für einfache Verständlichkeit und Präzision. Klar strukturierte und präzise Dokumentation.
• Anpassbarkeit: Einfache Änderung und Erweiterung der Software. Die Software ist leicht veränderbar und erweiterbar.
• Hohe Kohäsion (Zusammenhalt): Die Teile einer Komponente gehören logisch zusammen, mit wenigen unnötigen Abhängigkeiten. Die Komponenten sind logisch und sinnvoll aufgebaut.
• Schwache Kopplung (geringe Abhängigkeiten): Komponenten sind weniger voneinander abhängig für bessere Wartbarkeit und Erweiterbarkeit. Geringe Abhängigkeiten für bessere Wartbarkeit.
• Wiederverwendung: Nutzung bereits vorhandener Lösungen und Komponenten, um Zeit und Arbeit zu sparen. Zeit- und Kostenersparnis durch Wiederverwendung.
• Gültigkeit für das gesamte System: Die oben genannten Kriterien gelten für die gesamte Architektur, alle Subsysteme und alle Komponenten. Alle Bestandteile des Systems sollten den Kriterien entsprechen.

Kohäsion (Zusammenhalt)

• Definition: Kohäsion beschreibt die Stärke des Zusammenhalts zwischen den Teilen einer Komponente. Hohe Kohäsion = besser verständlich und wartbar. Der Grad des Zusammenhalts zwischen Komponenten.
• Erreichung hoher Kohäsion: Gutes Zusammenhalten von Daten und Methoden (Objektorientierung), saubere Strukturierung in Pakete und Verwendung bewährter Designmuster. Hohe Kohäsion durch logische Gruppierung und Objektorientierung.
• Strukturen einer Klasse: Keine unnötigen Unterteilungen; alle Teile sollten logisch zusammenarbeiten. Die interne Struktur soll logisch aufgebaut sein.
• Arten der Kohäsion (von schlecht bis gut): Zufällig, logisch, zeitlich, Ablauf, sequentiell, kommunikativ, funktional. Funktionale Kohäsion ist die höchste Form. Zusätzliche Arten: Zufällig, logisch, zeitlich, Ablauf-, sequentielle, kommunikative und funktionale Kohäsion. Die funktionale Kohäsion ist die beste Ausführung.

Kopplung (Abhängigkeiten)

• Definition: Kopplung beschreibt die Abhängigkeit zwischen Komponenten. Weniger Abhängigkeiten = bessere Wartbarkeit und Stabilität. Grad der Abhängigkeit zwischen Komponenten.
• Arten der Kopplung: Datenkopplung (globale Variablen), Schnittstellenkopplung (flexibel in objektorientierten Systemen), Strukturkopplung (gemeinsame Attribute/Methoden). Daten- , Schnittstellen- und Strukturkopplungen.
• Reduktion der Kopplung: Minimierung direkter Verbindungen, Verwendung von Schnittstellen statt direkter Verbindungen, Vermeidung von globalen/public Attributen und Vererbungen über Paketgrenzen hinweg. Reduzierung durch Schnittstellen, Vermeidung von globalen Variablen und Vermeidung übermäßiger Vererbung.
• Beispiele für weniger Kopplung: get/set Methoden statt direkter Attribute-Zugriffe. Vermeidung von globalen Variablen. Nutzung von Methoden für Zugriff.

Wiederverwendung (Reuse)

• Definition: Wiederverwendung bedeutet, bestehende Software-Teile erneut zu nutzen, anstatt sie komplett neu zu entwickeln. Wiederverwendung von bestehenden Codestrukturen.
• Vorteile: Zeitersparnis, höhere Qualität, einfachere Wartung. Zeit- und Kostenersparnis, verbesserte Qualität und Wartung.
• Erreichung von Wiederverwendung: In objektorientierter Programmierung: Vererbung und Parametrisierung von Modulen/Klassen. In der modularen Programmierung: Module und Schnittstellen. Vererbung und Parametrisierung in objektorientierter Programmierung und Module mit Schnittstellen in der modularen Programmierung.
• Achtung: Wiederverwendung kann Abhängigkeiten erhöhen; eine kluge Anwendung ist entscheidend. Vorsicht vor erhöhten Abhängigkeiten.

Frameworks

• Definition: Erweiterbare Software mit Callback-Methoden. Das Framework stellt eine Struktur bereit, in die eigene Funktionen eingebunden werden. Strukturierte Software mit Callback-Methoden.
• Nutzung: Subklassen bilden, das Framework ruft Callback-Methoden auf, sobald Ereignisse eintreten. Mit Subklassen wird das Framework erweitert.
• Erweiterbarkeit: Hinzufügen von Logik ohne Änderung des Frameworks. Einfaches Hinzufügen von Logik.

Referenzmodell und -architektur

• Referenzmodell: Zerlegung eines Systems in Subsysteme, Verbindungen und Kommunikationskanäle, zur Analyse und Strukturierung. Zerlegung in Subsysteme.
• Referenzarchitektur: Umsetzung des Referenzmodells in Software, inklusive Datenfluss, Kommunikation und technischer Details. Mehrere Komponenten können ein Subsystem bilden. Umsetzung in Software.
• Zusammenhang: Referenzmodell beschreibt was das System tun soll, die Referenzarchitektur wie es das tun soll. Entwurf (Was?) und Implementierung (Wie?).

Dieses Quiz behandelt die grundlegenden Konzepte des Software- und Systementwurfs, einschließlich Subsystemen, Komponenten und den groben sowie feinen Entwurfsansatz. Testen Sie Ihr Wissen über die Kriterien für einen guten Software-Entwurf, darunter Korrektheit, Verständlichkeit und Anpassbarkeit.