20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
1
(Rational) Unified Process
© 2008 Radek Ošlejšek
FI MU Brno
oslejsek@fi.muni.cz
http://www.fi.muni.cz/~oslejsek/PA103
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
2
Vývojové procesy
UML je pouze sada modelovacích nástrojů (syntaxe + sémantika), na
jejichž správné použití potřebujeme vědět:
• co modelovat v analytickém modelu?
• co modelovat v modelu architektury systému?
• co modelovat v modelu detailního návrhu?
• jak vzájemně souvisí tyto modely (upřesňování, rozsah,
mapování)?
• kdy a v jakém pořadí vytvářet tyto modely?
• které techniky/diagramy použít v které etapě?
WHAT - WHY - WHO - WHEN - HOW
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
3
Osvědčené principy z praxe
• Praxe přinesla šest principů, které se vyplatí dodržovat:
– Iterativní vývoj
– Správa požadavků
– Používání komponentové architektury
– Grafické modelování (UML)
– Kontrola kvality
– Řízení změn
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
4
Iterativní vývoj
• Iniciální návrh většinou nesplňuje všechny klíčové požadavky
• Odhalení chyb návrhu až v pozdějších etapách vývoje má za následek
prodražení projektu a/nebo jeho selhání.
• Čas a peníze věnované na implementaci chybného návrhu jsou
nenávratné
• Výhody:
– Snadnější řízení rizik (rizika jsou rozpoznána včas)
– Iniciální iterace umožňují včasnou zpětnou vazbu od uživatelů
– Testování a integrace jsou průběžné
– Zaměření na krátkodobější cíle v rámci jedné iterace
– Vývoj je lépe měřitelný
– Neúplné implementace mohou být postupně doplňovány
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
5
Správa požadavků
• Vyhodnocení, organizace a dokumentace požadované funkcionality a
omezení.
• Sledování změn a dokumentace kompromisů a rozhodnutí
• Požadavky firemních procesů (business requirements) jsou snadno
zachytitelné pomocí případů užití.
• Případy užití jsou důležité nástroje pro plánování.
• Případy užití řídí celý proces vývoje, od analýzy až po testování.
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
6
Použití komponentové architektury
• Navrhujte, implementujte a testujte svoji architekturu předem.
• Systematická cesta jak vytvořit „dobrou“ architekturu
– odolnost proti změnám díky dobře definovaným rozhraním
– (znovu)použití komponent
– odvození z případů užití
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
7
Grafické modelovaní
• Zachycení struktury a chování architektur a komponent
• Zobrazení, jak k sobě elementy „pasují“ (konzistence modelů)
• Schování/ukázání detailů podle potřeby
• Udržování konzistence mezi návrhem a implementací
• Podpora jednoznačné komunikace
• Grafické modelování zvyšuje schopnost uřídit složitost
=> UML
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
8
Kontrola kvality
• Vytváření testů pro každý primární scénář, abychom si byli jisti, že
všechny požadavky jsou správně implementovány
• Kontrola spolehlivosti SW – memory leaks, úzká místa, ...
• Nepřijatelný výkon aplikace je stejný problém jako chybějící
funkcionalita nebo nepřijatelná spolehlivost
• Testování každé iterace – automatizované testy!
• Je 100 až 1000-krát dražší najít a opravit chybu v softwaru až po
jeho uvedení do provozu
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
9
Řízení změn
• rozdělení do subsystémů pro jednotlivé týmy
• stanovení „secure workspaces“
• zachycení požadavků na změny od různých zdrojů
(nové požadavky od uživatelů,
opravy chyb od testerů, ...)
• počet uzavřených změn za den
• počet nových změn za den
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
10
(Rational) Unified Process
• Unified Process (UP)
– Jacobson, Booch, Rumbaugh
– otevřený, obecný koncept
• Rational Unified Process (RUP)
– komerční implementace UP od IBM
– rozšiřuje UP
– liší se v detailech
– UP i RUP mají mnohem více společného než rozdílného
• Proces (R)UP považujte za kostru, do které přidáváte a ze které
odvozujete projektově specifickou, přizpůsobenou a podrobnou definici
procesu
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
11
(R)UP: worker
• Role, pracovník (worker)
– modeluje „kdo“ v procesu vývoje softwaru
– role v projektu pro jednotlivce nebo tým
– každý worker může být realizovaný několika jednotlivci nebo týmy a každý
jednotlivec nebo tým může vystupovat v několika workers.
– v RUPu se používá termín role namísto worker, význam je ale stejný
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
12
(R)UP: activity
• Aktivita (activity)
– modeluje „co“ v procesu vývoje softwaru
– úkol v projektu vykonávaný jednotlivci nebo týmy
– jednotlivci a týmy musí při provádění aktivity vždy přijmout konkrétní roli;
UP i RUP proto s aktivitami asociuje role (workers)
– aktivity mohou být dekomponovány na podrobnější úrovně
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
13
(R)UP: artifact
• Artefakt (artifact)
– modeluje „co“ v procesu vývoje softwaru
– vstupy a výstupy projektu
• zdrojový kód, spustitelný program, standardy, dokumentace, ...
– mohou být znázorněny různými ikonami v závislosti na tom, co představují
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
14
(R)UP: workflow
• Tok práce (workflow)
– modeluje „kdy“ v procesu vývoje softwaru
– sekvence aktivit vykonávaných pracovníky (workers)
– mohou být dekomponovány na jeden a více detailnějších modelů
– detailnější toky práce jsou pouze odkazovány ikonou
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
15
Notace UP a RUP
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
16
RUP: Dvě dimenze procesu vývoje
Dynamický aspekt
procesu (čas):
cykly, fáze, iterace
a milníky.
Statický aspekt procesu
(obsah): jak je popsaný z
pohledu aktivit, artefaktů,
pracovníků a toků práce.
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
17
RUP: Cykly a fáze
x Výrobek prochází různými cykly (= inkrementy v inkrementálním
vývoji)
 každý cyklus produkuje novou verzi systému (release)
x Každý cyklus má následující fáze:
- Zahájení (Inception): potvrzení konceptu, proveditelnost, cíle
- Rozpracování (Elaboration): detailní požadavky, scénáře použití, architektura,
komponenty, vzory interakce na vysoké úrovni
- Konstrukce (Construction): zdokonalení architektury, implementační iterace
řízené rizikem
- Předání (Transition): uživatelské přijetí, ...
time
Inception Elaboration Construction Transition
Vision Baseline
Architecture
Initial
Capability
Product
Release
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
18
Iterace
x Každá fáze může být dále rozdělena do
různých iterací.
x Každá iterace obsahuje analýzu, návrh
a implementační aktivity.
x Každá iterace produkuje spustitelnou
verzi (release), buďto interní nebo
externí
Arch
Iteration
... Dev
Iteration
Dev
Iteration
... Trans
Iteration
...
Release Release Release Release Release Release Release Release
Prelim
Iteration
...
Inception Elaboration Construction Transition
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
19
Fáze zahájení (Inception Phase)
x Cíl
 ustanovení obchodního případu u nového systému
 specifikace rozsahu
x Výstup
 obecný přehled o požadavcích na projekt, tj. klíčové požadavky
• iniciální model případů užití a iniciální model domény (hotovo z 10-20%)
• popis případů užití a aktérů jednou větou
 iniciální obchodní případ, včetně:
• kritérií úspěšnosti
• iniciální posouzení rizik
• odhad potřebných zdrojů
x Milník
 definice cílů životního cyklu
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
20
Fáze rozpracování (Elaboration Phase)
x Cíl
 analyzovat problémovou oblast
 ustanovit základy architektury
 určit nejrizikovější části projektu
 vytvořit kompletní plán pro dokončení projektu
x Výstup
 model případů užití a model domény z 80% hotové
• seznam aktérů, dokumentace případů užití
 realizovatelná architektura a její průvodní dokumentace
 aktualizovaný obchodní případ, vč. aktualizace posouzení rizik
 plán vývoje celého projektu
• rozdělený do iterací, odhad ceny pro jednotlivé iterace
x Milník
 architektura životního cyklu
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
21
Fáze konstrukce (Construction Phase)
x Cíl
 inkrementálně vyvíjet a dokončit softwarový produkt, který bude
připravený k předání zákazníkovi
x Výstup
 kompletní model případů užití a návrhový model tříd
 spustitelné verze s novými funkcemi
 uživatelská dokumentace
 dokumentace nasazení (administrace)
 hodnotící kritéria pro každou iteraci
 popisy verzí
 aktualizovaný vývojový plán
x Milník
 iniciální provozuschopný systém
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
22
Plánování konstrukčních iterací
Co se dělá během 1.iterace ?
• základní funkcionalita
• buď implementovaná (pokud je vysoce riziková) nebo jako protézy (v
případě nízkého rizika)
• případy užití s nejvyšším rizikem
• úprava seznamu rizik podle stávající situace (složité problémy, které jsou
rozhodující a pro které dosud není známé řešení)
• stanovení priority rizik a rozhodnutí, které bude řešeno nejdříve
• primární scénáře případů užití
• prvním cílem je vyřešení vysoce rizikových výzev, plná funkcionalita přijde
na řadu později
Každá iterace vytváří proveditelnou, testovatelnou, a v dalších
iteracích dokonce nasaditelnou verzi systému.
• protézy, simulátory, přidané testovací komponenty
• testováno jinými lidmi než autory implementací
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
23
Fáze předání (Transition Phase)
x Cíl
 předat software uživatelům
x Výstup
 spustitelné verze
 aktualizovaný model systému
 hodnotící kritéria pro každou iteraci
 popisy verzí
 aktualizovaná uživatelská dokumentace
 aktualizovaná administrátorská dokumentace
 “post-morten” analýza systému
x Milník
 nová verze (product release)
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
24
RUP: Workflows
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
25
Workflow: Requirements (I)
• Zachycení uživatelských požadavků
• Etapy:
– Modelování případů užití (use case modeling)
• nalezení prvotní hranice systému
• nalezení aktérů nalezení případů užití
• základní specifikace případů užití (hlavní toky událostí)
– Pokročilé modelování případů užití (advanced use case modeling, detail a
use case)
• gen/spec aktérů a případů užití
• <<extend>> a <<include>>
– vyhněte se funkční dekompozici!
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
26
Workflow: Requirements (II)
tasks for the UP requirements workflow
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
27
Workflow: Requirements (III)
activity Find actors and use cases
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
28
Workflow: Requirements (IV)
activity Detail a use case
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
29
Workflow: Analysis
• Model doménové oblasti
• Nalezení základních objektů a tříd
• Nalezení asociací a závislostí
• Dědičnost
• Vytvoření analytických balíčků
• Realizace případů užití
– modelování p.u. jako spolupráci objektů
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
30
Workflow: Analysis
UP analysis workflow
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
31
Workflow: Analysis
UP activity Analyze a use case (classes interaction)
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
32
Workflow: Design (I)
• Detailní model
• Vytvoření návrhových tříd
– všechny potřebné detaily, viditelnost, ...
• Upřesnění analytických vztahů
– agregace a kompozice
– implementace M:N asociací
– asociační třídy
– směr asociace
• Rozhraní a komponenty
• Návrhové vzory
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
33
Workflow: Design (II)
UP workflow for design
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
34
Workflow: Design (III)
UP activity Architectural design
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
35
Workflow: Design (IV)
UP activities Design a class and Design a use case
occure concurently and iteratively
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
36
Workflow: Implementation (I)
• Rozmístění (deployment)
• Implementace (kódování)
• Testování
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
37
Workflow: Implementation (II)
Implementation workflow
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
38
Toky práce a modely
Requirements
Design
Implementation
Test
Analysis
Use Case
Model
Design
Model
Depl.
Model
Impl.
Model
Analysis
Model
Test
Model
UML diagramy
poskytují pohledy na
jednotlivé modely
Každý tok práce je je
popsaný jedním nebo
více modely
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
39
Use Case Model
Use Case
Diagrams
Collaboration
Diagrams
Component
Diagrams
Deployment
Diagrams
Object
Diagrams
Statechart
Diagrams
Sequence
Diagrams
Class
Diagrams
Activity
Diagrams
Use Case
Model
Design
Model
Depl.
Model
Impl.
Model
Analysis
Model
Test
Model
Requirements
Design
Implementation
Test
Analysis
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
40
Analysis & Design Model
Use Case
Diagrams
Collaboration
Diagrams
Component
Diagrams
Deployment
Diagrams
Object
Diagrams
Statechart
Diagrams
Sequence
Diagrams
Class
Diagrams
Activity
Diagrams
Use Case
Model
Design
Model
Depl.
Model
Impl.
Model
Analysis
Model
Test
Model
Includes
subsystems
and packages
Requirements
Design
Implementation
Test
Analysis
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
41
Deployment and Implementation Model
Use Case
Diagrams
Collaboration
Diagrams
Component
Diagrams
Deployment
Diagrams
Object
Diagrams
Statechart
Diagrams
Sequence
Diagrams
Class
Diagrams
Activity
Diagrams
Use Case
Model
Design
Model
Depl.
Model
Impl.
Model
Analysis
Model
Test
Model
Incl. active
classes and
components
Requirements
Design
Implementation
Test
Analysis
20. 4. 2009
PA103: OO metody návrhu IS © R. Ošlejšek, FI MU Brno
42
Test Model
Use Case
Diagrams
Collaboration
Diagrams
Component
Diagrams
Deployment
Diagrams
Object
Diagrams
Statechart
Diagrams
Sequence
Diagrams
Class
Diagrams
Activity
Diagrams
Use Case
Model
Design
Model
Depl.
Model
Impl.
Model
Analysis
Model
Test
Model
Test model refers to
all other models and
uses corresponding
diagrams
Requirements
Design
Implementation
Test
Analysis