Das Dokument von WPS - Workplace Solutions GmbH behandelt die Herausforderungen und Strategien im Umgang mit technischen Schulden in Softwarearchitekturen. Es plädiert für kontinuierliche Architekturdiskussionen, regelmäßige Analysen und die Implementierung von Methoden wie modularer Architektur, um Langlebigkeit, Wartbarkeit und Flexibilität zu gewährleisten. Zudem werden verschiedene Werkzeuge und Ansätze für die Architekturanalyse sowie Verbesserungsvorschläge vorgestellt.

1. WPS - Workplace Solutions GmbH //// Hans-Henny-Jahnn-Weg 29 //// 22085 HAMBURG
Langlebige Softwarearchitekturen - technische Schulden
beherrschen und abbauen
Dr. Carola Lilienthal
Carola.Lilienthal@wps.de, @cairolali
www.wps.de

2. 07.02.2016 //// Seite 2WPS - Workplace Solutions GmbH
Die WPS – Workplace Solutions GmbH
Anwendungsorientierung
Kompetenz
Qualität
Software-
Architektur
Anforderungs-
ermittlung
Leitstand und
Interaktion
Individual-
software
Business-Software,
die Spaß macht!

3. 07.02.2016 //// Seite 2WPS - Workplace Solutions GmbH
Die WPS – Workplace Solutions GmbH
Anwendungsorientierung
Kompetenz
Qualität
Software-
Architektur
Anforderungs-
ermittlung
Leitstand und
Interaktion
Individual-
software
Business-Software,
die Spaß macht!

4. 07.02.2016 //// Seite 4WPS - Workplace Solutions GmbH
Technische Schulden ≠ Langlebigkeit

5. 07.02.2016 //// Seite 5WPS - Workplace Solutions GmbH
Maßnahmen gegen technische Schulden
Kontinuierliche Architekturdiskussion
Weiterbildung der Architekturen und Entwickler
Automatisches Testen und Refactoring
Regelmäßige Architekturanalyse und -Erneuerung

6. 07.02.2016 //// Seite 6WPS - Workplace Solutions GmbH
Architekturanalyse: Was ist das?
Findet sich die geplante Architektur (Soll-Architektur) in der
Strukturen der implementierten Software (Ist-Architektur) wieder?
Plan mit
Klassen =
Soll-Architektur Ist-Architektur
≠ Sourcecode
DirectoriesDirectories
Packages
Namespaces
Subsysteme
Komponenten
Module
Schichten

7. 07.02.2016 //// Seite 7WPS - Workplace Solutions GmbH
Zwei Architekturziele für Langlebigkeit
Architekturziel 1: Wartbarkeit
• schnelle Fehleranalyse
• schnelle Anpassungen
• Analysierbarkeit und Verständlichkeit
• Reduktion von Komplexität
Architekturziel 2: Flexibilität
• Varianten von Geschäftsprozessen
• Geänderte Anforderungen
• Serviceorientierung und Skalierbarkeit
• Baukastenprinzip

8. 07.02.2016 //// Seite 8WPS - Workplace Solutions GmbH
Expertise zu Architekturanalyse
Architektur-Review und Bewertungen mit Qualitätsgutachten
Analyse und Priorisierung von technischen Schulden
Beratung zu Architekturverbesserung und Refactorings
Einführung und Weiterentwicklung von Architekturstile
Unsere Dienstleistungen

9. 07.02.2016 //// Seite 9WPS - Workplace Solutions GmbH
70%
20%
10%
Code verstehen
Problem lösen
Code schreiben
Womit verbringen wir unsere Zeit?

10. 07.02.2016 //// Seite 11WPS - Workplace Solutions GmbH
Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata

11. 07.02.2016 //// Seite 12WPS - Workplace Solutions GmbH

12. 07.02.2016 //// Seite 15WPS - Workplace Solutions GmbH
Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata
Einfache, einheitliche
Architektur
Modularität

13. 07.02.2016 //// Seite 16WPS - Workplace Solutions GmbH
Modularität
Hohe Kohäsion und lose Kopplung
Responsibility Driven Design
Separation of Concerns
Single Responsibility Principle

14. 07.02.2016 //// Seite 17WPS - Workplace Solutions GmbH
Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata
Einfache, einheitliche
Architektur
Modularität

15. 07.02.2016 //// Seite 18WPS - Workplace Solutions GmbH
Hierarchien

16. Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata
Einfache, einheitliche
Architektur
HierarchisierungModularität

17. Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata
Einfache, einheitliche
Architektur
HierarchisierungModularität Musterkonsistenz

18. 07.02.2016 //// Seite 26WPS - Workplace Solutions GmbH
User Interface
Domain
Application
Hierarchien in Architekturebene: Schichten und Module
Fachliches
Modul B
Fachliches
Modul B
Fachliches
Modul A
Fachliches
Modul A
Fachliche Schichtung
TechnischeSchichtung
Fachliches
Modul C
Fachliches
Modul C

19. 07.02.2016 //// Seite 27WPS - Workplace Solutions GmbH
Zwei Dimensionen einer Architektur
Technische Schichtung Fachliche Schichtung
Leicht zu
behebende
Verletzungen
Schwer zu
behebende
Verletzungen
Eine
Komponente
verursacht die
Probleme
Eine
Komponente
verursacht die
Probleme

20. 07.02.2016 //// Seite 28WPS - Workplace Solutions GmbH
Fachliche Schichtung misslungen
Technische Schichtung Keine fachliche Schichtung
Wenige
Schichten-
verletzungen
Fast alle 90
fachlichen
Komponenten
brauchen sich
gegenseitig

21. 07.02.2016 //// Seite 29WPS - Workplace Solutions GmbH
Hierarchien auf Klassenebene
Auswirkung auf:
Wartbarkeit
Austauschbarkeit
Testbarkeit
Modularität
Musterkonsistenz
Hierarchien auf allen Ebenen einführen

22. 07.02.2016 //// Seite 30WPS - Workplace Solutions GmbH
Einfache Zyklengruppe

23. 07.02.2016 //// Seite 31WPS - Workplace Solutions GmbH
Schwierige Zyklengruppe

24. 07.02.2016 //// Seite 34WPS - Workplace Solutions GmbH
119 Klassen aus 4 Komponenten
+ 28 weitere Klassen

25. 07.02.2016 //// Seite 3WPS - Workplace Solutions GmbH

26. 07.02.2016 //// Seite 36WPS - Workplace Solutions GmbH
Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata
Einfache, einheitliche
Architektur
HierarchisierungModularität Musterkonsistenz

27. 07.02.2016 //// Seite 37WPS - Workplace Solutions GmbH
Uneven Modules
9 Komponenten = 17 Subsysteme

28. 07.02.2016 //// Seite 38WPS - Workplace Solutions GmbH
Uneven Modules
Ein großer Monolith mit vielen kleinen Satelliten
950.860 LOC
84.808 LOC
Häufige Ursache: Build-System, das Zyklen verbietet

29. 07.02.2016 //// Seite 41WPS - Workplace Solutions GmbH
Modularität: Ausgewogene Größenverhältnisse
Typische Metriken:
LOC pro Methode, Klasse, Package, Komponenten
Duplizierter Code
Zyklomatische Komplexität
Ist das System auf den verschiedenen Ebenen ausgewogen?
Welche Code-Abschnitte fallen durch ihre Größe besonders auf?
Anti-Pattern
„Godclass“

30. 07.02.2016 //// Seite 42WPS - Workplace Solutions GmbH
Beispiel: Größenverhältnis und Kopplungsgrad
Große Steuerungsklassen benutzen bis zu 100 – 500 andere Klassen
Ausgewogene Größenverhältnisse führen zu geringerer Kopplung

31. 07.02.2016 //// Seite 43WPS - Workplace Solutions GmbH
Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata
Einfache, einheitliche
Architektur
HierarchisierungModularität Musterkonsistenz

32. 07.02.2016 //// Seite 44WPS - Workplace Solutions GmbH
Muster auf Architekturebene: Vier Module
Modul
Grün
Modul
Lila
Modul
Orange
Modul
Blau

33. 07.02.2016 //// Seite 45WPS - Workplace Solutions GmbH
Musterkonsistenz: Was finden wir?
Ist die Abbildung der Architektur in der Struktur des Codes zu erkennen?

34. 07.02.2016 //// Seite 46WPS - Workplace Solutions GmbH
Muster sinnvoll eingesetzt

35. 07.02.2016 //// Seite 47WPS - Workplace Solutions GmbH
Muster auf Klassenebene: Entwurfsmuster und Mustersprachen
User Interface
Domain
Application
Fachliches ModulFachliches Modul
Window
GUI
Model
View
C
o
n
t
r
o
l
ValueObject
Service
BusinessObject
SchichtungdurchMuster

36. 07.02.2016 //// Seite 48WPS - Workplace Solutions GmbH
Gute umgesetzte Mustersprache
☺ 90% des Sourcecodes lässt sich den Mustern zuordnen
☺ 0,1% Verletzungen in den Mustern

37. 07.02.2016 //// Seite 49WPS - Workplace Solutions GmbH
Entdeckung einer Mustersprache
☺ 80% des Sourcecodes lässt sich den 23 Mustern zuordnen
☺ 4% Verletzungen in den Mustern

38. 07.02.2016 //// Seite 50WPS - Workplace Solutions GmbH
Komplexe Strukturen verstehen = Zeitgewinn!
Kognitive Mechanismen
Bildung von
Hierarchien
Chunking
Aufbau von
Schemata
HierarchisierungModularität Musterkonsistenz
Einheitliche und
durchgängige
Muster
Zyklenfreiheit auf
allen Ebenen
Zuständigkeit
Kopplung
Größenverhältnisse
Schnittstellen

39. 07.02.2016 //// Seite 51WPS - Workplace Solutions GmbH
Kostenfreie Werkzeuge
• SonarQube:
• Leitstand für Qualitätsmetriken
• Plattform für vielfältige Plugins
• JDepend:
• wenige Metriken
• einfache Abhängigkeitsanalyse
• JDepend + Google Architecture Rules:
• einfache Architekturbeschreibung
• Ndepend/CDepend:
• Metriken
• Abhängigkeitsanalyse
• XRadar:
• Analyse von Java-Projekten via maven
• Reports bezüglich Komplexität und Architekturverletzungen
• Moose
• Code City

40. 07.02.2016 //// Seite 52WPS - Workplace Solutions GmbH
Kommerzielle Produkte
Axivion Bauhaus: Java, .Net, C/C++, Ada, VB und Cobol
Lattix: Java, .Net, C/C++, Ada, Delphi und DB-Systeme
Structure101: Java, C++, Ada
SotoArc und Sonargraph: Java, .Net, C/C++, ABAP, PHP
• Teamscale
• Seerene

41. 07.02.2016 //// Seite 59WPS - Workplace Solutions GmbH
Vorgehen bei der Architekturanalyse und Verbesserung

42. 07.02.2016 //// Seite 63WPS - Workplace Solutions GmbH
Leitstand für Verbesserungen im laufenden Betrieb
Die Architekturziele sind im ganzen Team präsent und werden verfolgt.
Softwarewartung und –Änderung ist einfacher und kostengünstig.
Die Software ist stabil, flexibel und langlebig.
Neue Mitarbeiter können nach kurzer Zeit produktiv mitentwickeln.
Ergebnis
Tatsächliches
Problem?24%
34%
44%
54%
64%
74%
84%
94%
v1.0 v1.1_b1 v1.1_b2 v1.1_b3 v1.1 v1.2_b1 v1.2 v2.0_b1 v2.0_b2 v2.0
Architekturqualität
Feinentwurfsqualität
Implementierungsqualität
Testabdeckung

43. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
www.langlebige-softwarearchitektur.de
Dr. Carola Lilienthal
Mitglied der
Geschäftsleitung
cl@wps.de
www.wps.de
+49 170 184 77 11
Diplom-Informatikerin
@cairolali