ELEMENTOS DEL DESARROLLO DE SOFTWARE

• Diapositivas
• Actividades

Introducción

En esta Unidad aprenderemos a

• Reconocer la relación de los programas con los componentes del sistema informático.
• Diferenciar código fuente, objeto y ejecutable.
• Identificar las fases de desarrollo de una aplicación informática.
• Clasificar los lenguajes de programación.

Tipos de software

• De sistema (Sistema operativo, drivers -controladores-)
• De aplicación (Suite ofimática, Navegador, Edición de imagen, ...)
• De desarrollo (Editores, compiladores, interpretes, ...)

Los drivers son los controladores de dispositivos.

Relación Hardware-Software

• Disco duro : almacena de forma permanente los archivos ejecutables y los archivos de datos.

• Memoria RAM : almacena de forma temporal el código binario de los archivos ejecutables y los archivos de datos necesarios.

• CPU : lee y ejecuta instrucciones almacenadas en memoria RAM, así como los datos necesarios.

• E/S: recoge nuevos datos desde la entrada, se muestran los resultados, se leen/guardan a disco, ...

El disco duro se considera un periférico de E/S (Entrada/Salida).

La CPU se llama también UCP (en inglés), procesador o microprocesador.

Códigos fuente, objeto y ejecutable

• Código fuente: archivo de texto legible escrito en un lenguaje de programación.
• Código objeto (intermedio): archivo binario no ejecutable.
• Código ejecutable: archivo binario ejecutable.

Sólo válido para lenguajes compilados: C, C++, Java.

En lenguajes interpretados no exite código objeto, ni binario. Solo código fuente. Por ejemplo: PHP, Javascript, ...

El código objeto en Java se denomina ByteCode.

Ciclo de vida del software

Ingeniería de software

Disciplina que estudia los principios y metodologías para el desarrollo y mantenimiento de sistemas software.

• Algunos autores consideran que "desarrollo de software" es un término más apropiado que "ingeniería de software" puesto que este último implica niveles de rigor y prueba de procesos que no son apropiados para todo tipo de desarrollo de software.
• Ingeniería del software

Desarrollo de software

Fases principales

• ANÁLISIS
• DISEÑO
• CODIFICACIÓN
• PRUEBAS
• MANTENIMIENTO

ANÁLISIS

• Se determina y define claramente las necesidades del cliente y se especifica los requisitos que debe cumplir el software a desarrollar.
• La especificación de requisitos debe:
  • Ser completa y sin omisiones
  • Ser concisa y sin trivialidades
  • Evitar ambigüedades. Utilizar lenguaje formal.
  • Evitar detalles de diseño o implementación
  • Ser entendible por el cliente
  • Separar requisitos funcionales y no funcionales
  • Dividir y jerarquizar el modelo
  • Fijar criterios de validación

DISEÑO

• Se descompone y organiza el sistema en elementos componentes que pueden ser desarrollados por separado.
• Se especifica la interrelación y funcionalidad de los elementos componentes.
• Las actividades habituales son las siguientes:
  • Diseño arquitectónico
  • Diseño detallado
  • Diseño de datos
  • Diseño de interfaz de usuario

CODIFICACIÓN

• Se escribe el código fuente de cada componente.
• Pueden utilizarse distintos lenguajes informáticos:
  • Lenguajes de programación: C, C++, Java, Javascript, ...
  • Lenguajes de otro tipo: HTML, XML, JSON, ...

PRUEBAS

• El principal objetivo de las pruebas debe ser conseguir que el programa funcione incorrectamente y que se descubran defectos.
• Deberemos someter al programa al máximo número de situaciones diferentes.

MANTENIMIENTO

• Durante la explotación del sistema software es necesario realizar cambios ocasionales.
• Para ello hay que rehacer parte del trabajo realizado en las fases previas.
• Tipos de mantenimiento:
  • Correctivo: se corrigen defectos.
  • Perfectivo: se mejora la funcionalidad.
  • Evolutivo: se añade funcionalidades nuevas.
  • Adaptativo: se adapta a nuevos entornos.

Resultado tras cada fase (I)

• Ingeniería de sistemas: Especificación del sistema
• ANÁLISIS: Especificación de requisitos del software
• DISENO arquitectónico: Documento de arquitectura del software
• DISENO detallado: Especificación de módulos y funciones
• CODIFICACIÓN: Código fuente

Resultado tras cada fase (II)

( Continuación )

• PRUEBAS de unidades: Módulos utilizables
• PRUEBAS de integración: Sistema utilizable
• PRUEBAS del sistema: Sistema aceptado
• Documentación: Documentación técnica y de usuario
• MANTENIMIENTO: Informes de errores y control de cambios

Modelos de desarrollo de software

• Modelos clásicos (predictivos)
  • Modelo en cascada
  • Modelo en V
• Modelo de construcción de prototipos
• Modelos evolutivos o incrementales
  • Modelo en espiral (iterativos)
  • Metodologías ágiles (adaptativos)

Modelo en cascada (I)

Modelo en cascada (II)

• Modelo de mayor antigüedad.
• Identifica las fases principales del desarrollo software.
• Las fases han de realizarse en el orden indicado.
• El resultado de una fase es la entrada de la siguiente fase.
• Es un modelo bastante rígido que se adapta mal al cambio continuo de especificaciones.
• Existen diferentes variantes con mayor o menor cantidad de actividades.

Modelo en V (I)

Modelo en V (II)

• Modelo muy parecido al modelo en cascada.
• Visión jerarquizada con distintos niveles.
• Los niveles superiores indican mayor abstracción.
• Los niveles inferiores indican mayor nivel de detalle.
• El resultado de una fase es la entrada de la siguiente fase.
• Existen diferentes variantes con mayor o menor cantidad de actividades.

Prototipos (I)

• A menudo los requisitos no están especificados claramente:
  • por no existir experiencia previa.
  • por omisión o falta de concreción del usuario/cliente.

Prototipos (II)

• Proceso:
  • Se crea un prototipo durante la fase de análisis y es probado por el usuario/cliente para refinar los requisitos del software a desarrollar.
  • Se repite el paso anterior las veces necesarias.

Prototipos (III)

• Tipos de prototipos:
  • Prototipos rápidos
    • El prototipo puede estar desarrollado usando otro lenguaje y/o herramientas.
    • Finalmente el prototipo se desecha.
  • Prototipos evolutivos
    • El prototipo está diseñado en el mismo lenguaje y herramientas del proyecto.
    • El prototipo se usa como base para desarrollar el proyecto.

Modelo en espiral (I)

• Desarrollado por Boehm en 1988.
• La actividad de ingeniería corresponde a las fases de los modelos clásicos: análisis, diseño, codificación, ...

Modelo en espiral (II)

Aplicado a la programación orientada a objetos

• En la actividad de ingeniería se da gran importancia a la reutilización de código.

Metodologías ágiles (I)

• Son métodos de ingeniería del software basados en el desarrollo iterativo e incremental.
• Los requisitos y soluciones evolucionan con el tiempo según la necesidad del proyecto.
• El trabajo es realizado mediante la colaboración de equipos auto-organizados y multidisciplinarios, inmersos en un proceso compartido de toma de decisiones a corto plazo.
• Las metodologías más conocidas son:
  • Kanban
  • Scrum
  • XP (eXtreme Programming)

Metodologías ágiles (II)

Manifiesto por el Desarrollo Ágil

• Individuos e interacciones sobre procesos y herramientas
• Software funcionando sobre documentación extensiva
• Colaboración con el cliente sobre negociación contractual
• Respuesta ante el cambio sobre seguir un plan

Kanban (I)

• También se denomina "sistema de tarjetas".
• Desarrollado inicialmente por Toyota para la industria de fabricación de productos.
• Controla por demanda la fabricación de los productos necesarios en la cantidad y tiempo necesarios.
• Enfocado a entregar el máximo valor para los clientes, utilizando los recursos justos.
• Lean manufacturing
• Kanban en desarrollo software

Kanban (II)

Pizarra kanban

Scrum (I)

• Modelo de desarrollo incremental.
• Iteraciones (sprint) regulares cada 2 a 4 semanas.
• Al principio de cada iteración se establecen sus objetivos priorizados (sprint backlog).
• Al finalizar cada iteración se obtiene una entrega parcial utilizable por el cliente.
• Existen reuniones diarias para tratar la marcha del sprint.

Scrum (II)

XP (Programación extrema) (I)

Valores

• Simplicidad
• Comunicación
• Retroalimentación
• Valentía o coraje
• Respeto o humildad

XP (Programación extrema) (II)

Características

• Diseño sencillo
• Pequeñas mejoras continuas
• Pruebas y refactorización
• Integración continua
• Programación por parejas
• El cliente se integra en el equipo de desarrollo
• Propiedad del código compartida
• Estándares de codificación
• 40 horas semanales

Lenguajes de programación

Obtención de código ejecutable

• Para obtener código binario ejecutable tenemos 2 opciones:
  • Compilar
  • Interpretar

Proceso de compilación/interpretación

• La compilación/interpretación del código fuente se lleva a cabo en dos fases:
  1. Análisis léxico
  2. Análisis sintáctico
• Si no existen errores, se genera el código objeto correspondiente.
• Un código fuente correctamente escrito no significa que funcione según lo deseado.
• No se realiza un análisis semántico.

Lenguajes compilados

• Ejemplos: C, C++
• Principal ventaja: Ejecución muy eficiente.
• Principal desventaja: Es necesario compilar cada vez que el código fuente es modificado.

Lenguajes interpretados

• Ejemplos: PHP, Javascript
• Principal ventaja: El código fuente se interpreta directamente.
• Principal desventaja: Ejecución menos eficiente.

JAVA (I)

• Lenguajes compilado e interpretado.
• El código fuente Java se compila y se obtiene un código binario intermedio denominado bytecode.
• Puede considerarse código objeto pero destinado a la máquina virtual de Java en lugar de código objeto nativo.
• Después este bytecode se interpreta para ejecutarlo.

JAVA (II)

• Ventajas:
  • Estructurado y Orientado a Objetos
  • Relativamente fácil de aprender
  • Buena documentación y base de usuarios
• Desventajas:
  • Menos eficiente que los lenguajes compilados

Tipos (I)

• Según la forma en la que operan:
  • Declarativos: indicamos el resultado a obtener sin especificar los pasos.
  • Imperativos: indicamos los pasos a seguir para obtener un resultado.

Tipos (II)

• Tipos de lenguajes declarativos:
  • Lógicos: Utilizan reglas. Ej: Prolog
  • Funcionales: Utilizan funciones. Ej: Lisp, Haskell
  • Algebraicos: Utilizan sentencias. Ej: SQL
• Normalmente son lenguajes interpretados.

Tipos (III)

• Tipos de lenguajes imperativos:
  • Estructurados: C
  • Orientados a objetos: Java
  • Multiparadigma: C++, Javascript
• Los lenguajes orientados a objetos son también lenguajes estructurados.
• Muchos de estos lenguajes son compilados.

Tipos (IV)

• Tipos de lenguajes según nivel de abstracción:
  • Bajo nivel: ensamblador
  • Medio nivel: C
  • Alto nivel: C++, Java

Evolución

• Código binario
• Ensamblador
• Lenguajes estructurados
• Lenguajes orientados a objetos

Historia simplificada

Historia simplificada

Historia detallada

Historia detallada

Criterios para la selección de un lenguaje

• Campo de aplicación
• Experiencia previa
• Herramientas de desarrollo
• Documentación disponible
• Base de usuarios
• Reusabilidad
• Transportabilidad
• Imposición del cliente