Ingeniera del software IIIngeniera del software basada en componentes

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ISBCEn este tema veremos:Descripcin de la ingeniera del software basada en componentes.Ejemplos de modelos de componentes:JavaBeansCOM (Component Object Model)

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Conceptos bsicosComponente softwareUn componente es una unidad de composicin de aplicaciones software, que posee un conjunto de interfaces y un conjunto de requisitos, y que ha de poder ser desarrollado, adquirido, incorporado al sistema y compuesto con otros componentes de forma independiente, en tiempo y espacio [Szyperski y Pfister,1997]

Caracteristicas:

AutocontenidoAccesible solamente a travs de su interfazInmutabilidad de sus serviciosDocumentacin de sus serviciosReemplazable por otro componente

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Conceptos bsicosAutocontenido

Un componente no debe requerir la reutilizacin de otros componentes para cumplir su funcinSi el componente requiere de otros, el conjunto de componentes o funciones, visto como un todo, debe ser considerado como un componente de ms alto nivel

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Conceptos bsicosEs accesible slo a travs de su interfazEs accedido a travs de una interfaz claramente definidaLa interfaz debe ser independiente de la implementacin fsicadebe ocultar los detalles de su diseo internoSus servicios son inmutablesLos servicios que ofrece un componente a travs de su interfaz no deben variarLa implementacin fsica de estos servicios pueden ser modificadas, pero no deben afectar la interfaz

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Conceptos bsicosEst documentadoDebe tener una documentacin adecuada que facilite:la recuperacin del componente desde el repositorio, la evaluacin del componente,su adaptacin al nuevo ambiente ysu integracin con otros componentes del sistema en que se reutiliza.Es reemplazablePuede ser reemplazado por una nueva versin o por otro componente que proporcione los mismos servicios

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Conceptos bsicos

Modelo de componentesUn Modelo de componentes define la forma de sus interfaces y los mecanismos para interconectarlos, en la actualidad existen multitud de modelos de componentes definidos:

COMJavaBeansVCLCORBAkParts BonoboOpenDoc

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Conceptos bsicosPlataforma de componentesEntorno de desarrollo y de ejecucin de componentes que permiten aislar la mayor parte de las dificultades conceptuales y tcnicas que conlleva la construccin de aplicaciones basadas en los componentes de un modelo de componentes concreto (frameworks de componentes), ejemplos:

Windows COM.NET Java Virtual MachineOrbix - CORBA

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Conceptos bsicosInterfaz de un componenteDetermina las operaciones que el componente implementa como las que precisa utilizar de otros componentes durante la ejecucin.. Usualmente son los atributos y mtodos pblicos que el componente implementa ms los eventos que emite.EventosEspecifican la forma en la que el componente notifica al exterior una respuesta a un estmulo externo o bien un cambio en una condicin interna. Se especifica la signatura y la condicin para que se produzca, pero no cmo tratarlo.

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Conceptos bsicosMecanismos de comunicacin de eventos:

Comunicacin directa: Los receptores se registran en el emisor que les enva los eventos cuando se producen.

Comunicacin indirecta: Usan distribuidores que notifican los eventos de otros emisores. O bien los receptores se registran en los distribuidores o bien se utiliza radiado total o parcial (broadcast - multicast)

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Conceptos bsicosContenedoresEntidades software que permiten contener a otras entidades proporcionando un entorno compartido de interaccin. Normalmente objetos y componentes visuales que a su vez pueden contener otros componente visuales.

FormularioPanelPanelBotnStatusBarScrollBar

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Conceptos bsicosLa relacin entre el contenedor y los elementos contenidos se puede ver a travs del patrn de diseo Composite

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Conceptos bsicosMeta-informacinInformacin adicional de un componente que suele hacerse pblica. La idea es que con esta informacin un componente puede saber cmo utilizar otro componente: Reflexin

Informacin generalDependencias externasInterfacesOtros atributos del componente: uso de memoria o consumo de procesador.

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Conceptos bsicosEntornos de desarrollo integradosIDE: Aplicacin (visual) que permite la construccin de aplicaciones a travs de componentes. Incluyen editores, browsers, ayudas, directorios de componentes, compiladores, depuradores, herramientas de control de configuracin, etc. Ejemplos:

EclipseDelphiBuilder C++Visual Studio .NETKDeveloper

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Conceptos bsicosInteroperabilidadCapacidad de dos o ms componentes para comunicarse y cooperar de forma compatible entre s.Interoperabilidad sintctica: Signatura (tipos) de los argumentos.Interoperabilidad a nivel de protocolos: Ordenes relativos de los mensajes recibidos y la sincronizacin entre ellos.Interoperabilidad semntica: Las anteriores y adems la funcionalidad de las operaciones.

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Conceptos bsicosEstndares de interoperabilidad:Garantizan la interoperabilidad, ejemplo IIOP:

El protocolo IIOP (Internet Inter-ORB Protocol) es un estndar del sector que puede utilizarse para proporcionar comunicacin entre programas de aplicacin orientados a objetos que se ejecuten en diferentes procesadores. Forma parte de la especificacin CORBA (Common Object Request Broker Architecture).

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Conceptos bsicosOtras definiciones de componente:Wallnau: Unidad de sw con funcionalidad y complejidad significativa, considerada como caja negra y de grano grueso.Meyer: Nocin fundamental: es sw orientado al cliente: que permita ser utilizado por otros elementos de sw sin intervencin de los autores. Implica una completa especificacin de su comportamiento y funcionalidadSzyperski: Unidad binaria de composicin carente de estado caracterizado por su interfaz, que debe definir tanto la funcionalidad como las dependencias del contexto

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Programacin Orientada a ComponentesLa programacin basada en componentes(PBC) es aquella que se basa en la implementacin de sistemas utilizando componentes previamente programados y probados La construccin de esos componentes se realiza mediante la programacin orientada a componentesLas entidades bsicas de la POC son los componentes, cajas negras que encapsulan cierta funcionalidad sin saber ni quin los utilizar, ni cmo, ni cundo. Los usuarios conocen los servicios que ofrecen los componentes a travs de sus interfaces y requisitos, pero normalmente ni quieren ni pueden modificar su implementacin

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POC Vs POOLa Programacin Orientada a Componentes (POC) aparece como una variante natural de la programacin orientada a objetos (POO) para los sistemas abiertos La POO no define una unidad concreta de composicin independiente de las aplicaciones (los objetos no lo son, claramente), y define interfaces de demasiado bajo nivel como para que sirvan de contratos entre las distintas partes que deseen reutilizar objetos

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POC Vs POOReutilizacinEn POC se consigue mediante COMPOSICIONEn POO se consigue mediante mecanismos de herenciaIntrospeccin: Facilidad para interrogar al componente sobre sus propiedades y mtodos de forma dinmica, normalmente mediante el uso de reflexin.

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POC Vs POONuevas formas de comunicacin, como los eventos y las comunicaciones asncronas frente a los rudimentarios mecanismos de los objetos.La POO se enfoca en las relaciones entre las clases que estn combinadas dentro de un programa en formato binario ejecutable La programacin Orientada a Componentes se enfoca en los mdulos de cdigo intercambiables que trabajan independientemente y no requieren que nosotros estemos familiarizados con su forma de trabajar interna

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POC Vs POOEn POO: Si mltiples desarrolladores trabajan en el mismo cdigo base, tienen que compartir los cdigos fuentes, si en ese proyecto se modifica alguna clase, se puede desencadenar una re-composicin de la aplicacin completa y se necesitaran realizar nuevamente las pruebas y una re-implementacin de algunas otras clasesEn POC: Si es necesario modificar un componente, los cambios son contenidos solo en el componente. No existiendo la necesidad de re-compilacin o re-implementacin

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POC Vs POOEn POO: la aparicin de nuevos requisitos suele traer aparejado un rediseo.En POC: Una aplicacin orientada a componentes es fcil de extender. Cuando se tienen nuevos requerimientos a implementar, se pueden proveer nuevos componentes sin tocar los componentes existentes.

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POC: Conceptos bsicosCOTS (Components Off-The-Self)Han sido definidos como una clase especial de componentes software, normalmente de grano grueso, que presentan las siguientes caractersticas: Son vendidos o licenciados al pblico en general Los mantiene y actualiza el propio vendedor, quien conserva los derechos de la propiedad intelectual Estn disponibles en forma de mltiples copias, todas idnticas entre s Su cdigo no puede ser modificado por el usuario

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POC: Conceptos bsicosEntornos Un entorno es el conjunto de recursos y componentes que rodean al componente dado, y que definen las acciones que sobre l se solicitan, as como su comportamiento. Se pueden definir al menos dos clases de entornos para los componentes: el entorno de ejecucin y el de diseo. En primero de ellos es el ambiente para el que se ha construido el componente, y en donde se ejecuta normalmente. El entorno de diseo es un ambiente restringido, que se utiliza para localizar, configurar, especializar y probar los componentes que van a formar parte de una aplicacin, y en donde los componentes han de poder mostrar un comportamiento distinto a su comportamiento normal durante su ejecucin

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POC: Conceptos bsicosEventos Los eventos suelen ser emitidos por los componentes para avisar a los componentes de su entorno de cambios en su estado o de circunstancias especiales, como pueden ser las excepcionesReflexin La reflexin es la habilidad de una entidad software de conocer o modificar su estado. A la primera forma se le denomina reflexin estructural, y a la segunda reflexin de comportamiento

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POC: Conceptos bsicosComposicin tarda Composicin que se realiza en un tiempo posterior al de la compilacin del componente, como puede ser durante su enlazado, carga o ejecucin, y por alguien ajeno a su desarrollo, es decir, que slo conoce al componente por su interfaz o contrato, pero no tiene porqu conocer ni sus detalles de implementacin, ni la forma en la que fue concebido para ser usado

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POC: Conceptos bsicosPolimorfismoHabilidad de un mismo componente de mostrarse de diferentes formas, dependiendo del contexto; o bien la capacidad de distintos componentes de mostrar un mismo comportamiento en un contexto dado, en POO el polimorfismo esta relacionado con la herencia y la sobre-escritura de mtodos, en POC este concepto esta basado en las interfaces:Implementacin de varias interfaces para adaptarse a contextos determinadosReemplazar un componente por otro que implemente la misma interfaz

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POC: ProblemasClarividenciaEste problema se refiere a la dificultad con la que se encuentra el diseador de un componente al realizar su diseo, no conoce ni quin lo utilizar, ni cmo, ni en que entorno, ni para que aplicacin; Este problema est intrnsecamente ligado a la composicin tarda y reusabilidad de los componentes Solucin: Ingeniera del Dominio.

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POC: ProblemasPercepcin del entorno Esta es la habilidad de un objeto o componente de descubrir tanto el tipo de entorno en donde se est ejecutando (de diseo o de ejecucin), como los servicios y recursos disponibles en lSolucin:La inspeccin y la reflexin estructural son dos mecanismos comnmente utilizados para implementar esta habilidad

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POC: ProblemasFalta de soporte formal No existen mtodos formales para trabajar con las peculiaridades de los componentes:Composicin tardaPolimorfismoEvolucin de componentesInteroperabilidad Los contratos de los componentes se reducen a la definicin de sus interfaces a nivel sintctico, y la interoperabilidad se reduce a la comprobacin de los nombres y perfiles de los mtodos. Sin embargo, es necesario ser capaces de referirnos y buscar los servicios que necesitamos por algo ms que sus nombres: nivel Semntico.

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Ingeniera de software basada en componentesEn la Ingeniera de Software Basada en componentes (Component Based Software Engineering CBSE) el desarrollo de una solucin software se percibe como un trabajo de adaptacin y composicin a partir de componentes, los cuales pueden tener diversos orgenes: ya desarrollados para uso genrico, comprados, o desarrollados a la medida. CBSE ha sido reconocida como una nueva subdisiplina de la Ingeniera de Software con tres objetivos importantes:Desarrollar sistemas a partir de componentes ya construidosDesarrollar componentes como entidades reusablesMantener y evolucionar el sistema a partir de la adaptacin y reemplazo de sus componentes.

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ISBC: ObjetivosSistemas informticos complejos y de alta calidad deben ser desarrollados en periodos de tiempo muy cortos. Para reducir el tiempo de desarrollo y poder garantizar la calidad hay que emplear la REUTILIZACIN.La Ingeniera del Software Basada en Componentes (ISBC) es un proceso de desarrollo software que se centra en el diseo y construccin utilizando componentes software reutilizables.

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ISBC: Objetivos"Reutilizacin de software es el proceso de crear sistemas de software a partir de software existente, en lugar de desarrollarlo desde el comienzo" (Sametinger, 1997)

La reutilizacin es un enfoque de desarrollo [de software] que trata de maximizar el uso recurrente de componentes de software existentes" (Sommerville, 1995).

La reutilizacin de software es el proceso de implementar o actualizar sistemas de software usando activos de software existentes (Sodhi & Sodhi, 1999)

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ISBC: ObjetivosVarios estudios han demostrado la efectividad de la reutilizacin del software:40-60% del cdigo fuente es reutilizable de una aplicacin a otra.Aproximadamente el 60% del diseo y del cdigo de aplicaciones administrativas es reutilizable.Aproximadamente el 75% de las funciones son comunes a ms de un programa.Slo el 15% del cdigo encontrado en muchos sistemas es nico y novedoso a una aplicacin especfica.El rango general de reuso potencial est entre el 15% y el 85%.

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ISBC: ObjetivosForrester Research ha estimado que:Ms del 30% de los gastos globales en TI ocurren en la integracin de aplicaciones existentesMas del 35% del tiempo de desarrollo de aplicaciones se invierte creando interfaces para integrar la aplicacin en desarrollo a otras existentes o a fuentes de datosEl Gartner Group ha estimado que en los prximos aos la mayora de proyectos de software se ejecutarn mediante la integracin de aplicaciones existentes en lugar del desarrollo de nuevas aplicaciones

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ISBC: ObjetivosObjetivo deseable:Construir un mercado global de componentes (MGC) cuyos usuarios son los propios desarrolladores de aplicaciones que necesitan reutilizar componentes ya hechos y probados para construir sus aplicaciones de forma ms rpida y robusta o que quieren aadir funcionalidad dependiente de terceros.

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Cuando aplicar ISBCLa ISBC se presenta cmo una alternativa interesante en el desarrollo si es posible conseguir:Construir sistemas complejos ensamblndolos a partir de un catlogo de componentes reutilizables.Desarrollos rentables y a corto plazo.Que los ingenieros no reinventen, sino que reutilicen.Compensar los gastos aadidos que representan la creacin y/u obtencin de componentes software reutilizables.Crear una biblioteca con los componentes necesarios para acceder rpidamente a su posible reutilizacin.Que los interfaces de los componentes sean consistentes.

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ISBC: ReutilizacinLos procesos de desarrollo basados en la reutilizacin de software se clasifican en:Desarrollo de software con reutilizacin de componentes. El desarrollo de una nueva applicacin involucra el reuso de un conjunto de componentes existente (PBC) Desarrollo de componentes de software reutilizable. Adaptacin o desarrollo de componentes con el propsito expreso de ser reutilizados en futuras aplicaciones (POC)

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ISBC: ReutilizacinDesarrollo de software con reutilizacin de componentesEs un enfoque de desarrollo de software quemaximiza la reutilizacin de componentes software existentes y/o reduce el nmero de componentes que requieren ser desarrollados desde el comienzoCondiciones mnimas para la reutilizacinExistencia de repositorios o bases de componentes reutilizablesLos componentes son confiables y actun de acuerdo a sus especificaciones Los componentes estn debidamente documentados

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ISBC: ReutilizacinReutilizacin caja-negra:El componente es utilizado "tal como es", sin modificaciones y sin que se requiera conocer los detalles internos de su implementacinEl usuario del componente slo requiere conocer la funcionalidad del componente (qu hace) y como se usa (su interfaz)Reutilizacin caja-blanca:El componente puede ser modificado para adaptarlo a las necesidades del sistema en el que se reutilizaSu implementacin es visible y puede ser modificada por el usuario.Se requiere un esfuerzo adicional al de la modificacin del componente: debe ser verificado una vez modificado

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ISBC: ReutilizacinLa reutilizacin de componentes de software impacta positivamente:la calidad del software producidoincrementa la confiabilidad (% de errores presentes)mejora el rendimiento del componente en cada reutilizacinla productividad de los grupos de desarrolloreduce la cantidad de cdigo que debe producirsereduce la redundancia de esfuerzoel tiempo de entregareduce el tiempo de colocacin del producto en el mercadolos costosreduce los costos de desarrollo y mantenimiento de nuevas aplicaciones

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ISBC: ComposicinComposicin es el trmino utilizado en ISBD para referirse a cmo los sistemas software se ensamblan. Los componentes ensamblados pueden interaccionar, un modelo de componentes (framework) especifica los tipos de componentes y sus patrones de interaccin. Los diferentes tipos de contratos que existen en la composicin reciben el nombre genrico de formas de composicin. Se distinguen seis formas de composicin bsicas.

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ISBC: ComposicinDistribucin de componentes: Los componentes deben ser incluidos en un framework antes de ser compuestos o ejecutados. Los contratos (1) de distribucin describen la interfaz que el componente debe implementar para que el framework pueda gestionar sus recursos

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ISBC: ComposicinDistribucin de frameworks:Los frameworks pueden ser distribuidos dentro de otros frameworks. Por ejemplo, la especificacin de EJB lleva a la prctica parcialmente esta idea con los contenedores EJB incluidos en los servidores EJB. El contrato (1) es anlogo al contrato expuesto en la distribucin de componentes.

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ISBC: ComposicinComposicin simple: Los componentes distribuidos en el mismo framework pueden ser compuestos. El contrato de composicin (1) expresa funcionalidad especfica del componente y de la aplicacin. Los mecanismos de interaccin para soportar el contrato los ofrece el framework.

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ISBC: ComposicinComposicin heterognea: El soporte de frameworks por capas implica una composicin de componentes a travs de frameworks, se necesitan contratos de puente (1) a parte de los contratos de composicin (2)

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ISBC: ComposicinExtensin del framework: Los frameworks pueden tratarse como componentes, y pueden componerse con otros componentes. Esta forma de composicin suele darse mediante la parametrizacin del comportamiento de los frameworks mediante plug-ins. Contratos estndares de plug-ins (1) para proveedores de servicios son muy comunes en los frameworks comerciales

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ISBC: ComposicinComposicin transitiva: Un componente puede ser a su vez un compuesto. El contrato (1) se utiliza para componer C1 y C3, que contiene a su vez uno o ms componentes. La cuestin que surge es si C2 es visible fuera de C3 y si puede ser distribuido independientemente

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ISBCDesarrollo de componentes de software reutilizableSu objetivo es producir repositorios de activos o componentes de software reutilizables que puedan ser reutilizados en el desarrollo de softwareEl desarrollo de componentes se lleva a cabo a travs de:la adaptacin de componentes existentes la creacin de repositorios aplicando los procesos de la Ingeniera de Dominio.

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ISBC: Ingeniera de DominioLa reutilizacin del software dentro de un dominio de aplicacin pasa por el descubrimiento de elementos comunes a los sistemas pertenecientes a dicho dominioSe produce un cambio de un desarrollo orientado a un nico producto software a un desarrollo centrado en varios productos que comparten unas caractersticas formando una familia

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ISBC: Ingeniera de DominioAparecen dos procesos distintos:la ingeniera de dominioLa ingeniera de dominio se centra en el desarrollo de elementos reutilizables que formarn la familia de productosla ingeniera de aplicacinla ingeniera de aplicacin se orienta hacia la construccin o desarrollo de productos individuales, pertenecientes a la familia de productos, y que satisfacen un conjunto de requisitos y restricciones expresados por un usuario especfico

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ISBC: Ingeniera de DominioDefiniciones de ingeniera de dominio:La ingeniera de dominio se puede definir como el proceso clave que se necesita para el diseo sistemtico de una arquitectura y de un conjunto de elementos software reutilizables que pueden ser usados en la construccin de una familia de aplicaciones relacionadas o subsistemas. [Griss, M. L. (1996)]

El objetivo fundamental de la ingeniera de dominio es la optimizacin del proceso de desarrollo del software en un espectro de mltiples aplicaciones que representan un negocio comn o problema de dominio [Simos, M. (1995)]

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ISBC: Ingeniera de DominioDentro del contexto de la ID, cada una de las caractersticas que define un sistema es una featureTanto los usuarios, como los analistas y los desarrolladores estn involucrados en el desarrollo pero con diferentes perspectivas. Los usuarios estn ms preocupados por los servicios o funciones que debe ofrecer el sistema; los analistas y diseadores se centran en las tecnologas del dominio; y los desarrolladores se interesan especialmente por las tcnicas de implementacin

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ISBC: Ingeniera de DominioLas features pueden clasificarse en 4 categoras

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ISBC: Ingeniera de DominioExisten diferentes propuestas para llevar a cabo el proceso de ID

FODA (Feature-Oriented Domain Analysis) OODA (Object Oriented Domain Analysis) ODM (Organization Domain Modeling) FORM (Feature-Oriented Reuse Method)FeatureRSEB (Feature Reuse-Driven Software Engineering Business)

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ISBC: FODA1. Identificacin del dominio y del alcance La mayora de las aplicaciones consisten en varios subsistemas o subproblemas distintos y reconocibles, aunque slo algunos de ellos son econmicamente reutilizables. Por lo tanto es importante decidir qu partes son vlidas para un futuro tratamiento. En FODA se construye un modelo de contexto

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ISBC: FODA2. Seleccin y anlisis de ejemplos, necesidades y tendencias Hay un delicado equilibrio entre la reutilizacin reactiva y proactiva. Un conjunto de elementos reutilizables debe anticiparse a las necesidades futuras. Dado que esto es difcil de hacer, y es la razn por la que construir software reutilizable es ms caro que construir software convencional. El proceso de reutilizacin debe encontrar los elementos esenciales comunes y la variabilidad, as como dar prioridad a las partes que deben ser tenidas en cuenta en la reutilizacin. La mayora de las aproximaciones seleccionan ejemplos clave y extraen sus conjuntos de features esenciales. Los ejemplos relacionan el mbito del dominio con la evaluacin de las necesidades de los usuarios, el mercado, la tecnologa y las tendencias del negocio.

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ISBC: FODA3. Identificacin, recoleccin y agrupacin de los conjuntos de features Utilizando modelos de anlisis, tablas y/o grficos, las features que aparecen juntas (AND) o son variantes que seleccionar (OR, XOR) se estructuran en un marco de decisin, de esta forma la terminologa del dominio es almacenada. En FODA un modelo de informacin describe las entidades de dominio y las relaciones entre ellas, un modelo de comportamiento describe las relaciones dinmicas entre las entidades del dominio. El modelo funcional de FODA, describe el flujo de datos entre las entidades. El modelo de features mantiene todos los modelos juntos estructurando y relacionando los conjuntos de features.

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ISBC: FODA4. Desarrollo de un modelo y una arquitectura de dominio o genricos A partir de estos conjuntos de features, un modelo de dominio resume las caractersticas esenciales de todas o algunas de las aplicaciones del dominio. Tambin se desarrolla una arquitectura del sistema que relaciona los mecanismos principales las features, los subsistemas y las variantes. La arquitectura cubre los subsistemas y las aplicaciones resultantes, define los servicios principales, especifica las interfaces de forma precisa y sirve como modelo de referencia y como anteproyecto funcional.

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ISBC: FODA5. Representacin de las partes comunes y la variabilidad Se identifican los subsistemas, mdulos y funciones genricas, relacionndose entre ellas mediante generalizaciones, especializaciones o alternativas6. Explotacin de las partes comunes y la variabilidad Se emplean notaciones y mecanismos para especificar diferentes clase de productos genricos o parametrizados.

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ISBC: FODA7. Implementacin, certificacin y empaquetado de los elementos reutilizables El subconjunto ms importante de componentes reutilizables (assets) candidatos se implementan y se distribuyen como elementos reutilizables certificados, bajo una poltica de gestin de la configuracin. El resto de elementos reutilizables sern implementados cuando se necesiten.

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ISBCProcesos gemelos

Anlisis del DominioDiseo delDominioDesarrollo deComponentesDiseo de laArquitecturaEspecificacin De ComponentesAdapt / Des.ComponentesBsqueda deComponentesIntegracin deComponentesmodelos deanlisisdiseosgenricoscomponentes

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