Metodología de desarrollo

Ingeniería del Software.

Tema 2. El proceso de desarrollo. Modelos


Los cálculos de costos asociados con el desarrollo de software excesivamente elevados Insatisfactorio comportamiento y

funcionalidad del software desarrollado

Motivación de los ingenieros a desarrollar nuevos modelos de desarrollo, incluyendo prototipos, síntesis de software, software reutilizable,….

Causas para el ESTUDIO de Modelos


Definir las actividades necesarias en el desarrollo de un Sistema de Información. Mantener una coherencia entre todos los

proyectos de una misma organización. Introducir puntos de control para realizar

revisiones y controles de calidad, toma de decisiones. Investigación de paradigmas o modelos de

desarrollo.

Necesidades de las organizaciones


“Marco de referencia que contiene los procesos, las actividades y las tareas involucradas en el desarrollo, la explotación y el mantenimiento de un producto de software, abarcando la vida del sistema desde la definición de los requisitos hasta la finalización de su uso.”

Norma ISO 12207-1

Ciclo de vida del Software


CICLO DE VIDA: Conjunto de etapas que se han de llevar a cabo para crear, explotar y mantener un Sistema Informático.METODOS: Son las normativas que marcan las directrices que se han de seguir para llevar a cabo una tarea. Responde a la pregunta QUÉ.TECNICAS: Es un modo de representación para la solución de un problema concreto. Responde a la pregunta CÓMO.METODOLOGIA: Es un conjunto coherente de métodos y técnicas que cubren más de una etapa del ciclo de vida.HERRAMIENTAS: Proporcionan un soporte automático o semi-automático para el proceso y para los métodos.

DEFINICIONES


Los paradigmas o modelos de desarrollo de Software son estrategias de desarrollo para organizar las diversas etapas y actividades del ciclo de vida del software.

Describe las transiciones entre las etapas, especificando qué actividades desarrollar en cada momento.

Selección de un modelo o paradigma específico dependiendo de la naturaleza del proyecto y/o aplicación, los métodos, las herramientas a utilizar, los controles y entregas que se requieren.

Paradigmas o Modelos de desarrollo


El trabajo asociado a la ingeniería del Software puede dividirse en tres fases fundamentales, independientemente del área de aplicación:

FASE DE DEFINICIÓN FASE DE DESARROLLO FASE DE MANTENIMIENTO



· Qué información que ha de ser procesada,· Qué función y rendimiento se desea· Qué comportamiento del sistema· Qué interfaces van a ser establecidas· Qué restricciones de diseño existen· Qué criterios de validación se necesitan para definir

Dependiendo del paradigma o modelo se definen un conjunto específico de actividades, pero las tareas principales serán: ingeniería de sistema o de información, planificación del proyecto del software, y análisis de los requisitos

Paradigmas o Mod. de desarrollo: Fase de definición


· Cómo han de diseñarse las estructuras de datos,· Cómo ha de implementarse la función como una

arquitectura del software· Cómo han de caracterizarse las interfaces· Cómo ha de traducirse el diseño en un lenguaje de

programación· Cómo ha de realizarse la prueba

Las tareas principales serán: diseño del software, generación de código y prueba del software

Paradigmas o Mod. de desarrollo: Fase de desarrollo


Fase centrada en el cambio que va asociado a la corrección de errores, a las adaptaciones requeridas a medida que evoluciona el entorno del software, y a cambios producidos por los requisitos cambiantes del software.Cuatro tipos de cambio:Corrección, Adaptación (Cambio de sistema Operativo, reglas de la empresa,etc.), Mejora, Prevención (reingeniería)Actividades a realizar: Gestión de riesgos, revisiones técnicas formales, mediciones, garantia de calidad del software, seguimiento y gestion del proyecto de software, gestión de reutilizació….

Paradigmas o Mod. de desarrollo: Fase de Mantenimiento


Desglosando las fases anteriores, obtendríamos las principales fases o etapas del ciclo de vida del software

· Identificación del sistema y definición de requerimientos· Análisis · Diseño· Desarrollo e implementación· Integración y prueba del software· Documentación· Entrenamiento y uso· Mantenimiento del software



Principales Modelos: ~ Ciclo de vida en cascada o modelo tradicional

(WaterFall)~ Prototipado~ Modelo o ciclo de vida en espiral~ Programación Exploratoria~ Transformaciones formales~ Modelos de desarrollo orientados a objetos



• Propuesto por Royce en 1970, popularizado por Boehm en 1981

• Finalidad: Establecer orden en el desarrollo de grandes productos de software

• Diferentes etapas, las cuales son procesadas de un modo lineal

• Base de muchos otros modelos, levemente mejorada y retocada a lo largo del tiempo.

• Aún en nuestros días sigue siendo muy utilizado.

Paradigmas o Modelos de desarrollo:

Ciclo de vida en cascada o mod. tradicional


• Anima a especificar lo que el sistema ha de hacer (definición de requerimientos) antes de la construcción del sistema

• Planea los componentes que van a interaccionar• Gestiona el encuentro de errores• Genera un conjunto de documentos para más tarde ser

utilizados y permitir un buen testeo y mantenimiento del sistema

• Reducir los costes de desarrollo y mantenimiento• Referente a las tareas a realizar: Organización estructurada




1. Definición de requerimientos Estudio detallado de la situación actual del problema a tratar, definición de los requerimientos que debe cumplir el nuevo sistema

2. Análisis y diseño del sistemaDescomposición modular de toda la aplicación, descripción detallada de cada uno de los módulos y sus inter-relaciones, todo ello para poder facilitar al máximo la fase de codificación

3. Implementación (codificación) Cada módulo como resultado de la fase anterior es traducido a la herramienta o lenguaje apropiado.

Ciclo de vida en cascada: Etapas (1/2)


4. Integración y pruebasVerificación del correcto funcionamiento de cada módulo y todo el sistema una vez ha sido integrado, detectar errores en la codificación, definiciones de requerimientos y de diseño

5. Explotación y mantenimientoGarantizar el mantenimiento del sistema, corrección de errores detectados en esta fase, adaptación del sistema a nuevos entornos.

¿Cuál es la etapa que absorbe la mayoría de tiempo?La fase de explotación y mantenimiento, y es un coste adicional para el cliente

Ciclo de vida en cascada: Etapas (2/2)


El establecimiento explícito de todos los requisitos del sistema al principio del desarrollo.

Poca flexibilidad para cambios en el sistema. No muestra interactividad entre fases

Nada hecho hasta el final. La validación de los requisitos iniciales no realizada hasta el final

La implementación del sistema de un modo ascendente implica primero las pruebas modulares, después la de los subsistemas, y finalmente la del sistema completo. Los problemas graves suelen encontrarse en la interficie entre subsistemas

Ciclo de vida en cascada: CRITICA


Objetivos principales de cada una de las fases:

1. Estudio del sistema actual y viabilidad del nuevo sistemaIdentificación de usuarios envueltos, estudio de su puesto de trabajo, deficiencias actuales, sugerencias de cara al futuro.Establecer los objetivos del nuevo sistema. Determinar la viabilidad proponiendo diversas soluciones. Planificación de desarrollo. 5% o 10 % del tiempo total del desarrollo.

2. AnálisisEspecificación estructurada utilizando diferentes técnicas de diagramas para modelar el sistema nuevo

Ciclo de vida en cascada: MEJORASCiclo de Vida Estructurado (1/3)


3. DiseñoEstablecer un conjunto de módulos e interficies entre ellos, desglosando la especificación obtenida en la fase de análisis, facilitando la tarea de codificación, transformación de los modelos lógicos de datos a físicos

4. Implementación Programación estructurada descendente e integración de los módulos



5. Generación de pruebas de aceptaciónEspecificación de un conjunto de pruebas

6. Garantía de calidad.

7. Descripción de los procedimientosToda la documentación necesaria para describir tanto los procesos como el producto resultante

8. Instalación e implantación del nuevo sistema al entorno

Principal característica del modelo: la implantación del sistema descendente. Abstracción de sistema, de los subsistemas y finalmente de los módulos



Documentación

Definiciónde requerimientos

Análisis y Diseño del sistema

Implementación

Integración y Pruebas

Explotación yMantenimiento



• Utilizados principalmente en el desarrollo de sistemas donde existe un pobre conocimiento de los requerimientos de un sistema o la rápida evolución de los mismos a través del tiempo.

• Captura de requerimientos “diseño rápido”

• El diseño rápido se centra en una representación de aquellos aspectos del software que serán visibles al usuario. El prototipo es evaluado por el cliente y el usuario y utilizado para refinar los requerimientos del software a ser desarrollado.


Prototipo


1. Preliminar análisis y especificación de los requerimientos de usuario.2. Diseño e implementación de un prototipo

Énfasis en la interficie de usuario, equipo pequeño para minimizar los costes de comunicación. Utilización de herramientas de ayuda al desarrollo.3. Ejercicio del prototipo4. Refinamiento iterativo del prototipo5. Refinamiento de los requerimientos6. Diseño e implementación de un sistema. A partir de la fase 6 se sigue con el estándar del ciclo de vida.

Prototipo : FASES


Prototipado


Prototipo: CRITICAS

El diseño rápido indica muchas de las veces el utilizar fragmentos de programas ya existentes y herramientas que faciliten la rápida generación de programas.

No se tiene en cuenta la calidad del software, ni su

mantenimiento. Ineficiencia de los programas, utilización de recursos,

utilización de lenguajes inadecuados


Prototipo: ¿Para QUE nos puede ser útil?

Cuando el cliente no sabe o no quiere revisar modelos abstractos de datos (DER o DFD) para la validación de los resultados que se van obteniendo.

“No sé lo que quiero , pero lo reconoceré en cuanto lo vea”

Sistemas on-line donde la importancia reside más en la interficie de usuario que en los procesos.


• Descrito por Boehm, mejores características de los dos modelos anteiromente expuestos

• Incorpora el factor “riego del proyecto” al modelo de ciclo de vida

• Se produce una cadena continua de productos, los cuales están disponibles para la examinación y evaluación por parte del cliente

• Provee mecanismos para la aseguración de la calidad del software

• La reevaluación después de cada fase permite cambios en las percepciones de los usuarios, avances tecnológicos o perspectivas financieras


Modelo o ciclo de vida en espiral


• Planificación Determinación de objetivos, alternativas, restricciones, y elaboración del plan de desarrollo para el ciclo actual.• Análisis de riesgos Evaluación de las alternativas, identificación y resolución de riesgos. Se decide si se sigue o no con el proyecto• Ingeniería Desarrollo del producto siguiendo un modelo: del ciclo de vida o cascada, prototipo, etc...• Evaluación por el clienteValoración de resultados

Modelo o ciclo de vida en espiral: CUADRANTES


Modelo o ciclo de vida en espiral


Modelo o ciclo de vida en espiral: Puntos Fuertes

Evita las dificultades de los modelos existentes a través de un acercamiento conducido por el riesgo.

Intenta eliminar errores en las fases tempranas. Es el mismo modelo para el desarrollo y el mantenimiento. Provee mecanismos para la aseguración de la calidad del software. Trabaja bien en proyectos complejos, dinámicos e innovadores. La reevaluación después de cada fase permite cambios en las

percepciones de los usuarios, avances tecnológicos o perspectivas financieras.

La focalización en los objetivos y limitaciones ayuda a asegurar la calidad.


Modelo o ciclo de vida en espiral: Puntos Débiles

Falta un proceso de guía explícito para determinar objetivos, limitaciones y alternativas

Provee más flexibilidad que la conveniente para la mayoría de las aplicaciones

La pericia de tasación del riesgo no es una tarea fácil. El autor declara que es necesaria mucha experiencia en proyectos de software para realizar esta tarea exitosamente


Modelo o ciclo de vida en espiral: Dominios

Dominio de aplicación· Proyectos complejos, dinámicos, innovadores,

ambiciosos, llevados a cabo por equipos internos (no necesariamente de software).

Dominios de aplicación inapropiados· Dominio de probemas fáciles: si el domino del problema

está bien entendido y no hay mayores riesgos, es difícil y consume tiempo buscar riesgos donde no los hay.


• Basado en el desarrollo de una implementación inicial, exponiéndola a la opinión del usuario y luego refinándola a través de muchas etapas hasta obtener un sistema adecuado.

• Sistemas en los que es difícil (o imposible) establecer una detallada especificación. (ejemplo: Inteligencia Artificial)

• Forma de validación no medible, convirtiéndose en una apreciación subjetiva por parte del cliente. No puede ser utilizado en el desarrollo de grandes sistemas.


Programación Exploratoria



Programación Exploratoria


• Definición formal de los requerimientos del sistema (matemáticamente), ir desarrollando metódicamente hasta llegar al sistema definitivo

• Se puede demostrar la validación de los requerimientos, (ojo!!: No los requerimientos del cliente)

• Ejemplo de aplicación: desarrollo de nuevos Sistemas Operativos, dispositivos médicos, desarrollo de aviónica, etc...

• La ambigüedad, lo incompleto y la inconsistencia se descubren y corrigen más fácilmente, mediante la aplicación del análisis matemático


Transformaciones Formales


El paradigma orientado a objetos ha sufrido una evolución similar al paradigma de programación estructurada: primero se empezaron a utilizar los lenguajes de programación estructurados, que permiten la descomposición modular de los programas; esto condujo a la adopción de técnicas de diseño estructuradas y de ahí se paso al análisis estructurado. El paradigma orientado a objetos ha seguido el mismo camino: el uso de la Programación Orientada a Objetos (POO) ha modificado las técnicas de diseño para adaptarlas a los nuevos lenguajes y ahora se están empezando a utilizar técnicas de análisis basadas en este nueva forma de desarrollar software.


Orientación a objetos


La cultura implícita en los modelos usuales de ciclo de vida está basada en el “proyecto” ( y “Beneficios”), mientras que en el desarrollo orientado a objetos está basada en el “producto” (e “inversión”).

Términos más importantes en la orientación a objetos:

Reusabilidad: Los nuevos Sistemas OO pueden ser creados utilizando otros sistemas OO ya existentes

Extensibilidad: Los nuevos sistemas OO son fácilmente ampliables, sin tener que retocar los módulos empleados en su construcción




Basados en el Dominio del Problema: Representar el sistema en términos del mundo real, favoreciendo la reutilización, al ser un sistema próximo a la realidad es más estable frente a cambios

El término dominio del problema o dominio de aplicación es uno de los más usados en el paradigma orientado a objetos. Se refiere al campo de aplicación del sistema, es decir, a qué es el sistema, entendido desde su propio campo de aplicación, más que a su descripción en términos de una implementación en ordenador.

No tiene sentido empezar a escribir los requisitos funcionales de un sistema de control de tráfico aéreo, y menos aún diseñarlo o programarlo sin estudiar primero qué es el tráfico aéreo o qué se espera de un sistema de control de este tipo. La ventaja del AOO es que se basa en la utilización de objetos como abstracciones del mundo real. Esto nos permite centrarnos en los aspectos significativos del dominio del problema (en las características de los objetos y las relaciones que se establecen entre ellos) y este conocimiento se convierte en la parte fundamental del análisis del sistema software, que será luego utilizado en el diseño y la implementación.




Las características principales del enfoque orientado a objetos son, en primer lugar:

Identidad. Los datos se organizan en entidades discretas y distinguibles llamadas objetos. Estos objetos pueden ser concretos o abstractos, pero cada objeto tiene su propia identidad. Dicho de otra forma: dos objetos son distintos incluso aún en el caso de que los valores de todos sus atributos (p. ej. nombre y tamaño) coincidan. Dos manzanas pueden ser totalmente idénticas pero no por eso pierden su identidad: nos podemos comer una u otra.




Clasificación. Los objetos que tengan los mismos atributos y comportamiento se agrupan en clases. Todas las manzanas tienen una serie de atributos comunes: tamaño, peso, grado de maduración, y un comportamiento común: podemos coger una manzana, moverla o comerla. Los valores de los atributos podrán ser distintos para cada una de ellas, pero todas comparten los mismos atributos y comportamiento (las operaciones que se pueden realizar sobre ellas). Una clase es una abstracción que describe propiedades (atributos y comportamiento) relevantes para una aplicación determinada, ignorando el resto. La elección de clases es arbitraria, y depende del dominio del problema.




Polimorfismo. El polimorfismo permite que una misma operación pueda llevarse a cabo de forma diferente en clases diferentes. Por ejemplo, la operación mover, es distinta para una pieza de ajedrez que para una ficha de parchís, pero ambos objetos pueden ser movidos. Una operación es una acción o transformación que realiza o padece un objeto. La implementación específica de una operación determinada en una clase determinada se denomina método.

(Según lo dicho, una operación es una abstracción de un comportamiento similar (pero no idéntico) en diferentes clases de objetos. La semántica de la operación debe ser la misma para todas las clases. Sin embargo, cada método concreto seguirá unos pasos procedimentales específicos.)




Herencia. El concepto de herencia se refiere a la compartición de atributos y operaciones basada en una relación jerárquica entre varias clases. Una clase puede definirse de forma general y luego refinarse en sucesivas subclases. Cada clase hereda todas las propiedades (atributos y operaciones) de su superclase y añade sus propiedades particulares.

La posibilidad de agrupar las propiedades comunes de una serie de clases en una superclase y heredar estas propiedades en cada una de las subclases es lo que permite reducir la repetición de código en el paradigma OO y es una de sus principales ventajas.




Modelo de agrupamiento (Cluster)Modelo Fuente ( el más conocido)Modelo RemolinoModelo Pinball




Ingeniería Inversa y ReingenieríaLa ingeniería inversa consiste en analizar un programa en un esfuerzo de representarlo en un mayor nivel de abstracción que el código fuente, de forma que se extraiga información del diseño de datos, de la arquitectura y del detalle procedimental del mismo, para poder entenderlo.La Reingeniería no sólo recupera información sobre el diseño de un programa existente sino que utiliza esta información para reestructurar o reconstruir el programa existente, con vistas a adaptarlo a un cambio, a ampliarlo o a mejorar su calidad general, con el objetivo de conseguir una mayor facilidad de mantenimiento en un futuro, es decir, para un mantenimiento preventivo


· Sommerville. “Software Engineering”, 5th edition, Addison-Wesley, 1996.· G.Booch.“Object-Oriented Analysis and Design with Applications”.

Benjamin Cummings, 1993.· P.Coad, E. Yourdon. “Object-Oriented Analysis”. Prentice-Hall, 1991· K.W.Derr. “Applying OMT”. SIGS Books,1995· Rational Software Corporation, “UML. Unified Modeling Language.”, 1997.

Http://www.rational.com

Bibliografía


ACM (Asociation for Computing Machinery)Organización científica y educacional, internacional, dedicada a los avances en ciencias y aplicaciones de tecnología de la información.

http://www.acm.org

SEI (Software Engineering Institute)Centro de investigación y desarrollo soportado por el departamento de defensa de los EEUU (localizado en Carnegie-Mellon University)

http://www.sei.cmu.edu

IEEEhttp://www.computer.org

SEL (Software Engineering Laboratory of NASA) http://sel.gsfc.nasa.gov

Importantes Direcciones

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