Licenciatura en Sistemas Departamento de Informática Facultad de Ciencias de la Administración...

Licenciatura en SistemasDepartamento de Informática

Facultad de Ciencias de la AdministraciónUniversidad Nacional de Entre Ríos

Conceptos de Conceptos de Reusabilidad de SoftwareReusabilidad de Software

III Jornadas Internacionales de Administración e Informática

- Concordia 28, 29 y 30 de Octubre -

2Conceptos de Reusabilidad de Software

La industria del software está en crisisLa industria del software está en crisis

La economía básica enuncia que un creciente desbalance entre oferta y demanda conduce a la inestabilidad.

En la industria del Software, este fenómeno es llamado “la Crisis del software”.

Explosivo incremento en la demanda (hardware más barato, opciones de internet y otros)

Retraso en la productividad en el desarrollo de software Escasez en la oferta de profesionales del área.

Enorme crecimiento de la cantidad y calidad de herramientas.

Poco desarrollo en las metodologías y técnicas para producir.


¿Por qué reutilizar en la ¿Por qué reutilizar en la industria de Software?industria de Software?

Crisis del Software: Problema de construir sistemas de software confiables ya a gran escala de una manera controlada y dentro de una economía eficiente.

Construir software en una forma eficiente, eficaz, económica.

La Reusabilidad del software a sido considerada como solución a la crisis del software.

Idea básica: Debido a que el software está típicamente compuesto por partes similares, la mayoría del software nuevo puede ser ensamblado a partir de componentes preexistentes.


Evolución de Concepto de ReusablidadEvolución de Concepto de Reusablidad

Primeros pasos…En la conferencia de la OTAN de Ingeniería en Software 1968, Douglas McIlroy propuso la adopción de una librería de componentes reutilizables

Librerías referidas a la reutilización de código. Escritas en en FORTRAN o assembler.

Planteo la Industria de componentes reutilizables. Uso de técnicas automatizadas para personalizar los

componentes en diferentes grados de precisión y robustez.



“La reusabilidad del software es usar “artefactos” existentes durante la construcción de un nuevo sistema de software”. (Fressman 1983).

Se considera que “cualquier información que el desarrollador pueda necesitar en el proceso de construcción de software” es reutilizable.

Jerarquía de 5 niveles de información o conocimiento (knowledge) que puede reutilizarse:

Conocimiento del ambiente (Modelos de dominio) Conocimiento externo Arquitecturas funcionales Estructuras lógicas Fragmento de código



Se debe distinguir entre dos enfoques referidos a la reusabilidad (Milli 1993):

el enfoque de “buildings blocks” orientado al reuso de partes o productos

el enfoque de “generative procesor” orientados al reuso de procesos para la construcción de software. Generalmente implementados en herramientas automáticas.

Las tecnologías abarcan un continuo entre los dos enfoques.

Los enfoques de reusabilidad, pueden clasificarse en: Para desarrollar bienes reusables (reuse assets). Para construir sistemas a partir de bienes reusables.


Tecnologías de ReusabilidadTecnologías de Reusabilidad

Hay una gran variedad de tecnologías que involucran a la reusabilidad.

Sin embargo hay cuatro conceptos o dimensiones comunes que se pueden estudiar y sirven para comparar las tecnologías:

abstracción ¿Qué tipo de artefactos son reutilizados y que abstracciones son usadas para describirlos?

selección ¿Cómo son seleccionados los artefactos para ser candidatos a reutilización?

especialización ¿Cómo son especificados los artefactos para reutilizarse efectivamente?

integración ¿Cómo son integrados los artefactos en un sistema de software completo?


Abstracción en el Desarrollo de SoftwareAbstracción en el Desarrollo de Software

Cada abstracción tiene dos niveles: Especificación (más alto). Describe qué hace la abstracción. Realización o Implementación (más bajo). Describe cómo lo

hace.

El software consiste en varias capas de abstracciones realizadas por encima del hardware.

Rep 3

Rep 2

Rep 1

Especificación

Especificación

Realización

Realización

A bstracc ión M

A bstracc ión L

La especificación de una abstracción en una determinada capa, es la realización de la abstracción siguiente en la capa



Una abstracción tiene: una parte variable, una parte fija (o invariante) y una parte oculta

Las partes variables y fijas son visibles desde la especificación de la abstracción.

La parte oculta consiste en el detalle de la realización de la especificación, que no es visible desde la especificación de esa abstracción.

La parte variable de una especificación se corresponde a un conjunto de realizaciones alternativas.



Por ejemplo: Abstracción de una pila (stack) Parte fija: semántica LIFO Parte variante: tipos de datos de elementos a apilar Parte oculta: implementación por enlaces en memoria

dinámica

E spec ificación

R ea lizac iones

AbstracciónSTACK <Tipo

de dato>M odoLIFO

TipoEnteros

M odoLIFO

Im plem entación Por enlaces

TipoString

M odoLIFO

Im plem entación Por enlaces

Así para cada tipo de datos (parte variable) se corresponde con una realización diferente.

La división en partes de la información de una abstracción es arbitraria.


Abstracción en ReusabilidadAbstracción en Reusabilidad

La abstracción ayuda a manejar la complejidad intelectual del software (Shaw 1984)

Una abstracción para un artefacto de software es:

la descripción concisa y resumida del “Qué es?” que suprime los detalles no importantes y enfatiza la

información importante.

Camino al éxito: Poder reutilizar artefactos de las “capas más altas” de abstracción.


La Selección en la ReusabilidadLa Selección en la Reusabilidad

Los artefactos a ser reutilizables deben tener abstracciones concisas, para localizarlos, compararlos y seleccionarlos.

El uso de formalismos para describir tales abstracciones pueden facilitar la búsqueda y recuperación de artefactos reusables.

Lo ideal es constituir colecciones de artefactos reutilizables organizadas, con mecanismos automáticos para la selección.


La Especificación en la ReusabilidadLa Especificación en la Reusabilidad

Algunas técnicas de reusabilidad combinan artefactos similares en un único artefacto generalizado o genérico.

Un artefacto reusable generalizado es una abstracción con una parte variable.

La especificación de un artefacto es la selección de una realización determinada.

Se debe especializa mediante parametrización, trasformaciones, restricciones u otras formas de refinamiento


La Integración en la ReusabilidadLa Integración en la Reusabilidad

Toda tecnología que aplica reusabilidad posee un marco de trabajo para la integración.

Este marco de trabajo, nos permite integrar los artefactos seleccionados y especializados en un sistema completo.

Para lograr el éxito en la integración es necesario el uso de interfaces.

Interfaz: Las propiedades del artefacto que interactúan con otros

artefactos Es una abstracción en la cual el detalle interno del artefacto es

suprimido.


Distancia CognitivaDistancia Cognitiva

Distancia Cognitiva = Cognitive Distance

La efectividad de una abstracción puede medirse en términos del esfuerzo intelectual requerido para usarla.

Mejores Abstracciones requieren menos esfuerzo.

La Distancia Cognitiva es definida como: El esfuerzo intelectual que debe ser insumido por los desarrolladores con el propósito de llevar un sistema de software de un nivel

de desarrollo a otro.


Distancia Cognitiva en la ReusabilidadDistancia Cognitiva en la Reusabilidad

Sirve para medir la eficiencia de una técnica o tecnología orientada a la reutilización.

El objetivo de la reusabilidad es minimizar la Distancia Cognitiva. Esto se logra:

Usando abstracciones, expresivas y sucintas, con parte fija y variable

Maximizando la parte oculta de las abstracciones Automatizando el mapeo desde las especificaciones de una

abstracción a sus realizaciones (implementaciones).


Distancia Cognitiva en la ReusabilidadDistancia Cognitiva en la Reusabilidad

Para que una técnica de reuso sea efectiva, esta debe reducir la distancia cognitiva entre los conceptos iniciales del sistema y una implementación ejecutable final.

Re q ue rim ie nto s Ve rsió n Eje c uta b leDistanciaCognitiva


Tecnologías de ReusabilidadTecnologías de Reusabilidad

Lenguajes de Programación

Reciclado de Código

Componentes de Código

Reuso de Esquemas

Generadores de Aplicaciones

Reuso de Arquitecturas


Reusabilidad por Lenguajes de Reusabilidad por Lenguajes de Programación de Alto Nivel (LPANs)Programación de Alto Nivel (LPANs)

Los objetivos de los lenguajes de programación: Acelerar los tiempos de codificación Lograr mayor expresividad en computación.

Son congruentes con las aspiraciones de la reusabilidad de software.

Los lenguajes de programación son tecnologías basadas en la reutilización de usamos constantemente.

“Reuso inconsciente”


Abstracción en LPANAbstracción en LPAN

Los artefactos reusables en un LPAN son patrones escritos en lenguaje assembler.

Los constructores de los LPAN son especificaciones de una abstracción.

Los patrones escritos en asembler son las implementaciones de la abstracción.

If (<condición>) then

<sentencias1>

Else

<sentencias2>

endIf

• la parte variable son los slots <condición> y las dos <sentencias>

• La parte fija esta dada por la semántica descripción de un condicional, presente en el manual del LP.

• La parte oculta son todos los detalles del código asembler.

• El mapeo entre especificación y realización (patrón escrito en asembler) es completamente automatizado por el compilador.


Selección, Especialización e Selección, Especialización e Integración en LPANIntegración en LPANSelección Colección relativamente pequeña de constructores. Localización mediante el uso del manual, o por experiencia.

Especialización La mayoría de los artefactos reusables, son constructores

generalizados parametrizados por slots. El programador especializa el constructor mediante el llenado

recursivo de los slots, con otros constructores de tipo apropiado.

Integración Los constructores se integran a nivel de sentencia por

especialización recursiva. Los constructores encapsulados como los paquetes, funciones o

módulos, se integran por reglas de alcance o por módulos de interconexión provistos por el lenguaje.


Reusabilidad en LPANs: Pros y ContrasReusabilidad en LPANs: Pros y Contras

Pros: Aceleración de los tiempos de codificación. El compilador realiza un mapeo automatizado entre

especificación y realización. Ocultamiento (para el programador) de los detalles del

compilador y assembler.

Contras: Necesidad de diseño (de algoritmos) La Distancia Cognitiva sigue siendo larga entre los

requerimientos de un sistema y su implementación final integral.


Reusabilidad por Reciclado de CódigoReusabilidad por Reciclado de Código

Es la reutilización basada en la búsqueda de fragmentos de código en sistemas existentes y usarlos como parte de un nuevo desarrollo.

Los segmentos de código copiados ya han sido diseñados, implementados y testeados.

El objetivo de la técnica es: reducir el esfuerzo intelectual para diseñar una solución en

código reducir el tiempo usado para el diseño, implementación y testeo.

“Reuso Corriente”


Abstracción, Selección Especialización e Abstracción, Selección Especialización e Integración en Reciclado de CódigoIntegración en Reciclado de Código

Los activos reutilizables son fragmentos de código.

Abstracción Las abstracciones de estos artefactos son conceptos

informales que el desarrollador a aprendido de su experiencia.

Generalmente “residen” en la mente de los desarrolladores.

Selección Reconocimiento empírico de una parte similar en un sistema

previo. Búsqueda “manual” en el código de ese sistema.


Abstracción, Selección Especialización e Abstracción, Selección Especialización e Integración en Reciclado de CódigoIntegración en Reciclado de Código

Especialización: Edición manual del fragmento reciclado. Se debe entender en bajo nivel del código, para poder

especializarlo correctamente.

Integración: Se deben modificar el artefacto reutilizable. Adecuación de nombres de variables en el contexto o

ambos.


Reusabilidad en Reciclado de Código:Reusabilidad en Reciclado de Código: Pros y Contras Pros y Contras

Pros: Si se recicla grandes porciones de código, sin requerir muchas

modificaciones la distancia cognitiva se reduce.

Contras: En el peor de los casos, el desarrollador pierde más tiempo

localizando, modificando y testeando el código reciclado. Se genera una relación inversa, ya que es preferible desarrollar

el artefacto de la nada.


Reusabilidad por Componentes de CódigoReusabilidad por Componentes de Código

Esta fue la noción inicial de reutilización que introdujo McIlory: componentes de código adquiridos con el propósito de ensamblarlos para construir nuevo software.

Estos componentes son escritos, evaluados y almacenados específicamente con el propósito de ser reutilizados.

Si se tiene una librería con suficientes componentes, los desarrolladores de software cambiarán la pregunta:

“¿Qué mecanismo debo construir?” a “¿Qué mecanismo debo usar?”

“Reuso Consciente”


Reusabilidad por Componentes de CódigoReusabilidad por Componentes de Código

Los activos reutilizables son fragmentos de código encapsulados en unidades de programa, módulos, paquetes y clases.

Los componentes pueden clasificarse en abstracciones (componentes) orientadas al control (por ej.:

funciones de clasificación y búsqueda) abstracciones (componentes) orientadas a datos (por ej:

TDAs y Clases) El costo de crear por única vez el componente

reutilizable es amortizado cada vez que se lo (re)utiliza.

La POO favorece al desarrollo de componentes y su organización en paquetes o librerías.


Abstracción, Selección Especialización e Abstracción, Selección Especialización e Integración en ComponentesIntegración en Componentes

Abstracción: Los componentes están organizados en librerías o catálogos

que encierran una funcionalidad específica y modularizada. En la POO, la definición de clase es un mecanismo de

abstracción que separa las propiedades de la clase (especificación) de sus instancias (realización).

Selección (clasificación, búsqueda y recuperación): En librería específicas, se puede crear una estructura

jerárquica de componentes. Por ejemplo diagrama de herencia y descripciones en manual.

En librerías generales, es necesario la descripción de la especificación en un lenguaje formal para utilizar procesos que asistan al desarrollador.


Abstracción, Selección Especialización e Abstracción, Selección Especialización e Integración en ComponentesIntegración en Componentes

Especialización La forma más eficiente es la parametrización. En los LOO la herencia es un mecanismo para la

especialización de clases.

Integración Los lenguajes de programación proveen el marco de

integración, a través de mecanismos de interconexión de módulos.

El encapsulamiento provee mecanismos para la protección de nombres y ligaduras; ya que los componentes se utilizaran en contextos diferentes.


Reusabilidad por Componentes:Reusabilidad por Componentes: Pros y Contras Pros y Contras Pros:

Los componentes son hechos para reuso. Para librerías de dominios específicos, la distancia congnitiva es

corta.

Contras: Las clases y métodos representan unidades de reuso a muy

pequeña escala, originando un problema de composición para ensamblar una funcionalidad útil en el dominio del problema.

Mecanismos automatizados para la selección requieren especificaciones en lenguajes formales.

Si no se usan mecanismos formales de selección la distancia cognitiva depende del conocimiento del programador.


Reusabilidad porReusabilidad por Arquitecturas Arquitecturas

Las de arquitecturas de softare reusables son frameworks o subsitemas que capturan la estructura global de un diseño de un sistema

de software. y se las reusan como un todo

Las arquitecturas son análogas a: los esquemas, pero centradas en los subsistemas y sus

interacciones. a los generadores de aplicaciones, ya que tambien reutilizan

diseños de alto nivel de abstracción. Se pueden crear estructuras por compocición de otras. “Reuso deseado”


Abstracción, Selección Especialización e Abstracción, Selección Especialización e Integración en Integración en ArquitecturasArquitecturas

Abstracción: Las abstracciones arquitectónicas vienen directamente del

dominio de aplicación. Las abstracciones del domino de aplicación son capturadas en

el “lenguaje del dominio”. Estas abstracciones de arquitecturas son mapeadas

directamente con código ejecutable.

Selección (clasificación, búsqueda y recuperación): La analogía entre esquemas y arquitecturas, sugieren el uso

de librerías pueden ser usadas para seleccionar en una colección de arquitecturas.


Abstracción, Selección Especialización e Abstracción, Selección Especialización e Integración en Integración en ArquitecturasArquitecturas

Especialización: Se especializa para lograr cumplir los requerimientos de

performance. Técnicas de transformación automáticas. (Especialización horizontal) Técnicas de refinamiento. (Especialización vertical)

Integración: Cada arquitectura define un lenguaje de dominio propio y

éstas deben estar interconectadas en una sola aplicación. La interconexión de diferentes arquitecturas, requiere de la

definición de lenguajes de interconexión para ese propósito.


Reusabilidad por Reusabilidad por Generadores de Código: Pros y ContrasGeneradores de Código: Pros y Contras

Pros: Abstracciones de alto nivel correspondiente con los

requerimientos. Estas abstracciones son mapeadas directamente con código ejecutable. (= Generadores)

Pueden ser usadas para construir aplicaciones finales, o para configurar bloques de construcción para arquitecturas de más alto nivel.

La distancia cognitiva es chica.

Contras: Es sumamente difícil construir arquitecturas. Se debería realizar catálogos más amplios de arquitecturas.


Tecnologías de Reusabilidad: ConclusiónTecnologías de Reusabilidad: Conclusión

Las tecnología de reusabilidad son efectivas, si reducen la distancia cognitiva entre los conceptos iniciales y una implementación final ejecutable.

Reusabilidad en Mayores Abstracciones => Reducción Mayor de la distancia cognitiva.

Las tecnologías de reusabilidad son eficientes si es más fácil (re)usar un artefacto que construirlo desde la nada.

Las tecnologías de reusabilidad son eficientes y económicas si es más rápido encontrar un artefacto para reutilizar que construirlo desde la nada.

Para seleccionar un artefacto para su reutilización,es necesario saber qué hace .


““Para reutilizar” vs. “Con reutilización”Para reutilizar” vs. “Con reutilización”

Desde el punto de vista metodológico la reutilización se orienta desde dos aspectos:

Desarrollo para reutilizar (visión proveedor)

Desarrollo con reutilización (visión demanda/consumo)


““Para reutilizar” vs. “Con reutilización”Para reutilizar” vs. “Con reutilización”

La visión proveedor, enfatiza la necesidad de adquirir (comprar, adecuar,

desarrollar) componentes destinado a futuras reutilizaciones.

Construir componentes para reutilizar.

La visión demanda/consumo, destaca la necesidad de utilizar el conocimiento

(código, diseños, etc) que existe para satisfacer los requerimientos de nuevos sistemas.

Construir sistemas con componentes o partes existentes.


Roles en un ambiente de reusabilidadRoles en un ambiente de reusabilidad

Varios autores [Caldiera , McClude] propone una estructura organizacional en donde se distinga:

Las actividades relacionadas con el desarrollo de los proyectos. Rol de ensamblador de aplicaciones.

Y las actividades relacionadas con la administración y desarrollo de las librerías de activos reutilizables. Rol de constructor de componentes.

La importancia de los roles esta dada por el compromiso de la organización con la reusabilidad.



Los constructores de componentes pueden trabajar en forma sincrónica o asincrónica con los ensambladores de aplicaciones:

En forma sincrónica, los constructores atienden solicitudes de los ensambladores para satisfacer la necesidad puntual de un proyecto.

En la forma asincrónica, los constructores desarrolla un plan de producción de componentes que expresan las posibilidades de reutilización.


Desarrollo para ReusabilidadDesarrollo para Reusabilidad

Las técnicas y herramientas para soportar el desarrollo de componentes para reutilizar se ocupan de diferentes actividades:

Análisis de Dominio: identificar componentes comunes dentro de un dominio y hace estos componentes disponibles para reutilización en la construcción de aplicaciones de ese dominio.

Creación de activos reusables: El reuso es una propiedad que debe ser diseñada y construida dentro de un componente. Un activo reusable debe ser usado en diferentes aplicaciones y por consiguiente debe cumplir no un conjunto, sino múltiples conjuntos de requerimientos.

Construcción de Librerías: que tipo de componentes almacena, y como es su organización física y lógica. También define un esquema de clasificación para los componentes.

Configuración de la Administración: controlar los cambios de los componentes de software y de las librerías, su actualización y mantenimiento.


Desarrollo con ReutilizaciónDesarrollo con Reutilización

Se busca encontrar componentes que satisfagan un conjunto dado de requerimientos. Las actividades que enmarcan son:

Encontrar componentes candidatos. Exige métodos de búsqueda y recuperación.

Evaluar un grupo componentes y seleccionar el más adecuado.

Modificar o especializar los componentes. Modelo de caja blanca, caja negra y adaptativo.

Integrar (ensamblar) el componente dentro del sistema en desarrollo.

Recomendar cambios y mejoras a los componentes para sus futuros reusos (sincronismo).


Obstáculos de la Obstáculos de la Reusabilidad de SoftwareReusabilidad de Software

A pesar de que la idea de reusabilidad es simple, su implementación no lo es.

La mayoría de las metodologías que ellos usan no incluyen la reusabilidad.

Estas metodologías no definen explícitamente dónde, cuándo y cómo practicar reuso como parte del proceso de desarrollo.

Problemas culturales y actitudes desfavorables sobre la reutilización.


Beneficios de la Beneficios de la Reusabilidad de SoftwareReusabilidad de Software

Los mejores beneficios que la reusabilidad puede dar son: Incremento la productividad de software Reducción el tiempo de desarrollo de software Desarrollo software con pocas personas Facilidad de transición del personal y utilización de

herramientas y métodos de proyecto en proyecto Reducción de costo de software Mejoramiento de la interoperatividad entre los sistemas

de software Brindar una ventaja competitiva


Muchas Gracias!!!!!Muchas Gracias!!!!!

Cristian Pacifico: [email protected]

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