Wiederverwendung

Wiederverwendung
[Ludewig & Lichter: Software
Engineering, Heidelberg 2010²,
Kapitel 24]

Alexander Bazo
Wiederverwendung von Software-Einheiten
Ludewig & Lichter, Software Engineering Kapitel 24


(1) Definition von Wiederverwendung und
Wiederverwendbarkeit

(2) Kosten & Nutzen, Vorteile & und Nachteile

(3) Rahmenbedingungen

(4) Entwicklungstechniken für
wiederverwendbare Software-Einheiten

(5) Codierung vs. Komposition

Alexander Bazo

Definition von Wiederverwendung (1)

Wiederverwendung

Die Verwendung bereits existierender musikalischer Werke

Die Reproduktion von Werken der bildenden Künste

Das Zitat und das Plagiat in der Literatur

Alexander Bazo


Wesentliche Merkmale der Wiederverwendung

Aufwand wird reduziert

Implikation von sozialem Gefälle zwischen ursprünglichen
Urheber und Wiederverwender

Möglichkeit zur günstigen Beeinflussung der Qualität des
Neuen durch die Wiederverwendung

Alexander Bazo


Im Software Engineering findet keine Wiederverwendung
physischer Artefakte statt.

Kauf einer kopierten Software (Wiederverwendung der gesamten
Software)

Verwendung von Routinen des Betriebssystems
(Wiederverwendung einer bestimmten Prozedur)

Wiederverwendung eigener Erfahrungen mit bereits geschriebenen
Programmen (Wiederverwendung eines Algorithmus)

Alexander Bazo


Erneutes Nutzen vorhandener Vorlagen zur Erstellung von
Dokumenten (Wiederverwendung von Strukturen)

Übersetzen eines Programms in eine andere
Programmiersprache (Wiederverwendung von Code)

Vererbung in der Objektorientierten Programmierung
(Wiederverwendung eines bestehenden Typ)

Prüfen eines neuen Programms mit alten Testdatensätzen
(Wiederverwendung von Testdaten)

Alexander Bazo


„ Software reuse is the process whereby an organization
defines a set of systematic operating procedures to
specify, produce, classify, retrieve, and adapt software
artifacts for the purpose of using them in its development
activities“

[Mili et al. (2002)]

Alexander Bazo


Wiederverwendung ist im weiten Sinne die erneute
Verwendung von

Software-Produkten

Lösungsstrukturen, Methoden und Sprachen

Komponenten von Betriebssystem, Compiler oder
Bibliotheken

Im engeren Sinne besteht bei der Wiederverwendung
Wahlfreiheit zwischen Neuentwicklung und Anpassung
von bestehenden Komponenten

Alexander Bazo

Definition von Wiederverwendbarkeit (1)

„ reusability – The degree to wich a software module or
other work product can be used in more than one
computer program or software system.“

[IEEE Std. 610.12 (1990)]

Alexander Bazo


Unterschieden werden kann zwischen geplanter und
ungeplanter Wiederverwendung

Die Wiederverwendbarkeit (reusability) einer Software-Einheit
hängt von deren Einsatzspektrum und dem nötigen
Anpassungsaufwand ab

Alexander Bazo


[Ludewig et al., 2010]

Alexander Bazo

Kosten der Wiederverwendung (1)

Mehraufwand bei der Entwicklung wiederverwendbarer
Software-Einheiten [55% (Tracz) bis 100% (Margono
und Rhoads)]

Kosten für die Verwaltung der Software-Einheiten in einem
Repository

Kosten für die Recherche, Anpassung und Integration der
Software-Einheit

Alexander Bazo

Kosten der Wiederverwendung (2)


Alexander Bazo

Nutzen der Wiederverwendung (1)

Merkmale des Nutzen sind die gesparten
Entwicklungskosten (E) und die bessere Qualität (Q)
der wiederverwendeten Software-Einheiten

Zu berücksichtigen sind die Anpassungskosten (A) und die
Entwicklungs- und Verwaltungskosten (EV)

Alexander Bazo


K = K EV  ∑ i K A

N = ∑i N E  N Q

Alexander Bazo


Beispielrechnung

Mehraufwand bei Entwicklungskosten: 80% der
Entwicklungskosten

Kosten für Recherche und Anpassung: 20% der
Entwicklungskosten

Nutzen durch höhere Qualität: 10% der
Entwicklungskosten

Alexander Bazo


Unter der Bedingung, dass der Nutzen die Kosten übersteigt
ergibt sich:

Nach der 1. Wiederverwendung: Kosten und Nutzen
halten sich die Waage

Nach der 2. Wiederverwendung: Nutzen überwiegt

Alexander Bazo

Vorteile der Wiederverwendung

Senkung von Entwicklungskosten und Verkürzung von
Entwicklungszeit durch Einsparung von Entwicklungsarbeit

Präzisere Kalkulation von anfallenden Kosten, durch bessere
Abschätzbarkeit von Anpassungs- und Integrationskosten

Höhere Qualität der entwickelten Software durch
wiederverwendete, ausgereiftere Software-Einheiten

Bessere Wartung durch zentral verwaltete Repositories

Schnelleres Auffinden von Fehlern durch mehrfach eingesetzte
Software-Einheiten in unterschiedlichen Systemen

Alexander Bazo

Nachteile der Wiederverwendung

Entwicklung und Einsatz von wiederverwendbaren Software-
Einheiten stehen hohe Investitionskosten gegenüber

Ohne die Möglichkeit zur langfristigen Planung bleibt die
Entwicklung wiederverwendbarer Software-Einheiten
unrentabel.

Zwingende Voraussetzung ist die Stabilität der eingesetzten
Software-Einheiten.

Alexander Bazo

Wiederverwendbarkeit nach Programmklassen
(Lehman)
S-Programme mit stabilen Spezifikationen

Wiederverwendung von Programm-Bibliotheken

P-Programme auf der Grundlage stabiler Modelle

Wiederverwendung als Lösungspaket oder
Wiederverwendung von Teilen als S-Programme

Meist instabile E-Programme

Wiederverwendung nur durch massive Anpassung möglich

Alexander Bazo

Rahmenbedingungen (1)


Alexander Bazo


Wiederverwendung muss belohnt werden!

Mehraufwand rechtfertigen

Nutzen des Einsatzes von Software-Einheiten ersichtlich
machen

Alexander Bazo


Der Nutzen der Wiederverwendung muss durch
Metriken belegt sein!

Messbarkeit zentraler Aspekte der Wiederverwendung
wie Kosten und Nutzen sicherstellen

Alexander Bazo


Die Qualitätssicherung muss Wiederverwendung
unterstützen!

Höhere Qualitätsanforderungen an wiederverwendbare
Software stellen

Systematische und intensive Prüfung der Software-
Einheiten

Prüfung im Kontext der zu Anwendung

Alexander Bazo


Standards und Richtlinien müssen definiert und
eingehalten werden!

Alexander Bazo


Bibliotheken von Standardkomponenten müssen zur
Verfügung stehen und auch genutzt werden!

Auf vorhandene Datenstrukturen und Funktionen
zurückgreifen

Sicherstellen, dass bereitgestellte Bibliotheken auch in
der Entwicklung eingesetzt werden

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Entwicklungstechniken (1)


Alexander Bazo


Prozeduren

Befehlssequenzen können erneut aufgerufen und durch
Parameter angepasst werden

Konkrete Implementierung der Funktionalität wird irrelevant

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Module, Information Hiding [Ludewig et al.: 17.3.3]

Modulkonzept ermöglicht Trennung von Schnittstelle und
Implementierung

Gekapselte Datenstrukturen und abstrakte Datentypen
fördern Wiederverwendung

Sicherheit in der Implemetierung durch Information Hiding

Alexander Bazo


Objekte, Vererbung [Ludewig et al.: 17.4.1]

Vererbung ermöglicht Anpassung wiederverwendeter
Software-Einheiten

Einbindung in Klassenhierarchie erschwert
Wiederverwendung einzelner Software-Einheiten

Alexander Bazo


Programmgeneratoren

Wisse über Funktionsweise und Aufbau bestimmter
Anwendungen kann in Programmgeneratoren abgelegt
werden

Der Entwickler kann die Anwendung auf hohem
Abstraktionsniveau beschreiben und generieren lassen

Alexander Bazo


Rahmenwerke [Ludewig et al.: 17.5.3]

Anwendungen auf der Basis von Rahmenwerken können
deren Architektur und bestimmte Code-Komponenten
wiederverwenden

Alexander Bazo


Muster [Ludewig et al.: 17.5.1/2]

Möglichkeit der Wiederverwendung abstrakter Bestandteile
des Software-Engineerings

Alexander Bazo


Komponenten

Wiederverwendung abgeschlossener, unveränderbarer
Software-Einheiten innerhalb eines bestimmten
Komponentenmodell

Loslösung von der Klassenhierarchie der Objektorientierung

Alexander Bazo


Produktlinien

Produktion und Einsatz wiederverwendbarer Einzel-
Komponenten zur Entwicklung von sich ähnelnden
Anwendungen (Produktreihen)

Alexander Bazo


Model Driven Architecture [Ludewig et al.: 15.4]

Wiederverwendung technologisch unabhängiger, abstrakter
Modell die die fachlichen Anforderungen spezifizieren

Wiederverwendung von Transformationsvorgängen zwischen
abstraktem Modell und Zieltechnologie

Alexander Bazo

Codierung vs. Composition (1)

„ [...] one aspect of this weakness is the absence of a
software components subindustrie … [that] will offer
families of routines for any given job [...] He [the
customer] will consult a catalog offering routines in
varying degrees of precision, robustness, time-space
performance, and generality [… ] he should be able safely
to regard components as black-boxes.“

[M.D. McIlroy (1969)]

Alexander Bazo


[http://www.knowledgerush.com/wiki_image/9/95/Software
_components_lecture_large.jpg]

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Methaper der Software-ICs [Cox, (1986)]

ICs haben präzise Spezifikation

ICs haben einfache, standardisierte Schnittstellen

ICs sind ausreichende universell

ICs lassen sich spezialisieren

ICs zuverlässig und billig

Alexander Bazo


Die Methaper der Software-ICs beschreibt einen
möglichen Softwaremarkt der Zukunft anhand der
heutigen Vermarktung Integrierter Schaltungen

Gewöhnliche Programmierer würde ihre Programme dann
nicht mehr codieren, sondern aus einer Reihe, auf dem
Markt erhältlicher Software-Einheiten komponieren

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