Johdatus ohjelmistotuotantoon

Transkriptio

1 Johdatus ohjelmistotuotantoon Luento nro 3, Kari Systä JOTU/K.Systä 1

2 Viikkoharjoitusryhmät Tiistai klo ilm. 22/28, oli 16. Tiistai klo ilm. 28/28, oli 21. Keskiviikko klo ilm. 23/28, oli 19. Keskiviikko klo ilm. 28/28, oli 29 (salissa oli toki tyhjää vielä). Keskiviikko klo ilm. 28/28, oli 25. Keskiviikko klo ilm. 28/28, oli 16. Torstai klo ilm. 28/28, oli 22. Torstai klo ilm. 28/28, oli 22. Torstai klo ilm. 17/28, oli JOTU/K.Systä 2

3 Harjoitustyöstä Ajankohtaisesti tällä viikolla Ryhmät kasattu 62 ryhmää Tehtävänannot annettu Sähköpostin piti tulla Varatkaa palaveri asiakkaan (ja assarin) kanssa IDLE:ssä Lähettäkää alustavat asiakasvaatimukset assarille ja toimittajaryhmälle Assarit kiinnitetään tänään JOTU/K.Systä 3

4 Alustava luentoaikataulu 25.8: Johdanto + historiaa, mitä on ohjelmistotuotanto 1.9: Ohjelmistojen roolista ja ohjelmistotyön määrästä, ohjelmistotyypit 8.9: Miten ohjelmistotyö organisoidaan (vaihejako ja prosessi-mallit) 15.9: vaatimusmäärittelyt 22.9: projektitoiminta 29.9:???Yleiset notaatiot erityisesti UML 7.10: Esimerkkiprojekti (mahdollisesti vierailuluento) 21.10: Asiakasroolista 28.10: Käyttäjä ja käyttäjäkokemus ohjelmistoprojektissa 4.11: Tiedon mallintaminen 11.11: Ohjelmisto osana laitetta : Ohjelmisto osana laitetta : IPR, sopimukset, open source 2.12: Kertausta JOTU/K.Systä 4

5 Sananen kirjasta ,8 Tällä kurssilla sillä tasolla jolla kaikkien pitäisi ymmärtää Tarkemmin kurssilla TIE-21100/6 Luku 1: Johdanto 1.1 Ohjelmistotuotanto 1.2 Ohjelmistojen yleisiä ominaisuuksia 1.3 Joitakin esimerkkijärjestelmiä 1.4 Ohjelmistokehitys projektina Projekti asiakkaan kannalta Projekti toimittajan kannalta Hajautettu ohjelmistokehitys Luku 2: Ohjelmistoprojektimallit 2.1 Osa-alueet 2.2 Hankkeet ja projektit asiakasyrityksen kannalta Yritysarkkitehtuuri Hankkeet ja projektit Perinteiset projektimallit 2.3 Vesiputousmalli 2.4 Protoilu 2.5 Iteratiivisuus 2.6 Esimerkki iteratiivisesta menetelmästä: RUP. 2.7 Ketteryys. 2.8 Scrum JOTU/K.Systä 5

6 Oppimistavoiteet Jonkinlainen käsitys siitä mitä ohjelmistotuotantoprosessi on? Mitä ja miksi on ketteryys? Miksi asiakasta kiinnostaa millainen prosessi on käytössä? JOTU/K.Systä 6

7 KERRATAANPA VÄHÄN JOTU/K.Systä 7

8 Mitä on ohjelmistotuotanto? Vaatimusmäärittelyä Asiakas Taitavaa ohjelmointia Elinkaarimallit Yhteispeliä, yhteistä peliä Algoritmit Tietorakenteet Ohjelmointikielet Arkkitehtuurit Laadunvarmistusta Projektinhallinta Kehittäjä Testaus Validointi TIE-02300/Kari Systä 8

9 Miksi ohjelmien tekeminen on niin vaikeaa? Ohjelmisto on abstrakti Tekijöiden ja asiakkaiden välillä ei välttämättä ole sama käsitys Työmäärän arviointi on vaikeaa Ohjelmisto on dynaaminen On muutettavissa muutettavuutta oletetaan Ohjelmistojen tekemistä on vaikea skaalata Tekijöiden määrän lisääminen nopeuttaa vain vähän valmistumista Mitä enemmän tekijöitä, sen enemmän kommunikointitarvetta TIE-02300/Kari Systä 9

10 Tarve/idea Esiselvitys unohdetaan Tehdään itse Teetetään Ostetaan Vaatimusmäärittelyt Toimittajan valinta Räätälöidään Suunnittelu Toteutus Testaus Käyttöönotto Ylläpito Poisto JOTU/K.Systä 10

11 kallasi_on trafissa_niita_on_170/ Työterveyslaitoksen ja Aalto-yliopiston kyselyn mukaan joka kymmenes tehty työtunti tuhraantuu huonoon tietotekniikkaan. Tietojärjestelmiä voi tehdä myös hyvin. Suunnittelu maksaa, jonka vuoksi pienet organisaatiot joutuvat usein turhautumaan huonompien ja halvempien ratkaisujen kanssa. Se vie työaikaa ja turhauttaa. Ei vika ole missään tilanteissa käyttäjissä, sanoo tietojärjestelmien käytettävyyteen erikoistunut Aaltoyliopiston professori Marko Nieminen. miksi työpaikoilla käytettävät järjestelmät tehdään edelleen niin monimutkaisiksi, kun nykyään kuluttajatietotekniikan tietokoneiden, tablettien, älypuhelimien tai vaikkapa autojen tietojärjestelmät ovat niin paljon vaivattomampia JOTU/K.Systä 11

12 Ohjelmiston rakentaminen projektina Asiakas - toimittaja Tarvitaan yhteisymmärrys siitä mitä halutaan Mitä se maksaa Koska se on valmis Asiakas ymmärrettävä laajasti Sisäinen Varsinaisen asiakkaan edustaja (esim. markkinointi) Tämä kurssi on suunniteltu (myös) tuleville asiakkaille Asiakkaalle projekti on usein osa isompaa kokonaisuutta (hanketta) Ohjelmiston lisäksi laite, liiketoimintamuutos, Elinkaari: esiselvitys, määrittely, toteutus, käyttöönotto, ylläpito, käytöstä poisto JOTU/K.Systä

13 Syitä erään suuren projektin epäonnistumiseen 1/2 Järjestelmän ominaisuuksia ja kokoa ei pystytty mitenkään arvioimaan suunnitteluvaiheessa Järjestelmästä tuli huomattavasti suurempi kuin oli alunperin suunniteltu Järjestelmään tehtiin projektin aikana jatkuvasti muutoksia: uusia piirteitä lisättiin ja vanhoja muutettiin Koordinointi osaprojektien välillä oli lähes olematonta Projektin loppupuolella vallitsi tavaton kiire JOTU2013/K.Systä 13

14 Syitä erään suuren projektin epäonnistumiseen 2/2 Projektin loppupuolella projektipäällikkö sairastui ja hänen tilalleen tuli verraten kokematon henkilö Järjestelmässä oli useita piirteitä, joita ei oltu kokeiltu aikaisemmissa vastaavissa tuotteissa Järjestelmätestauksessa todettiin, että järjestelmä on liian epästabiili käyttöönotettavaksi. Projekti oli kuitenkin jo myöhässä ja paine asiakkaan taholta oli kova, joten järjestelmä otettiin tästä huolimatta käyttöön Jälkikäteen pystyttiin arvioimaan, että järjestelmän rakenne oli sellainen, ettei se olisi mitenkään voinut toimia:... paarlastia olisi tarvittu niin paljon, että alemmat tykkiportit olisivat joutuneet veden alle. Lähde; Curt Borgenstam: Why the Wasa Capsized JOTU2013/K.Systä 14

15 JOTU2013/K.Systä 15

16 Erilaisia projekteja - tuote Toimittaja määrittely toteutus testaus paketointi tutkimus myynti Asiakas JOTU/K.Systä

17 Erilaisia projekteja asiakaskohtainen Toimittaja tutkimus toteutus testaus tarjous määrittely käyttöönotto määrittely käyttöönotto tarjouspyyntö Asiakas JOTU/K.Systä

18 Erilaisia projekteja asiakaskohtainen Toimittaja Toimittaja tutkimus toteutus testaus Määrittely tarjous tarjous käyttöönotto käyttöönotto Määritrelyn tilaus Asiakas Tarjouspyyntö tilaus JOTU/K.Systä

19 Erilaisia projekteja - tuote Toimittaja määrittely toteutus testaus paketointi tutkimus myynti Asiakas JOTU/K.Systä

20 Vesiputousmalli Määrittely Suunnittelu Toteutus Testaus JOTU/K.Systä 20

21 Royce, JOTU/K.Systä 21

22 Miksi vesiputous ei aina toimi Oletus 1: kunnon vaatimukset saa tehtyä kun niihin vaan panostaa Mutta: asiakkaan tarpeet muuttuu projektin aikanakin Mutta: ohjelmisto on abstrakti kunnes sen näkee käytännössä Oletus 2: muutokset ovat pieniä Mutta: eivät ole (ja kohdistuvat juuri sinne minne ei pitänyt) Oletus 3: integrointi on vain palasten kokoon laittamista Mutta: komponenttien tekijät olivat vain ihmisiä Oletus 4: aikataulu pitää Oikeasti hyvin harvoin JOTU/K.Systä 22

23 Iteratiiviset, ketterät yms Toimittaja tutkimus tot tot tot tot tarjous määr. test demo test demo test demo test käyt.otto määr. demo demo demo käyt.otto tarjouspyyntö Asiakas tarjous Demo tarkoittaa yhdessä käyttäjän kanssa tehtävää uudelleen pohdintaa JOTU/K.Systä

24 Ketterät prosessit ja menetelmät Vain oleellinen on tärkeää Asiakas- ja tuotekeskeisyys Kehittäminen tapahtuu asiakkaan kanssa yhteistyössä Valmius jatkuvaan muutokseen Iteratiivisuus Dokumentaation sijaan korostetaan henkilökohtaista kommunikaatiota kykyä demonstroida valmiita ominaisuuksia kykyä muuttaa toteutettua järjestelmää palautteen perusteella Osaamisen, ammattitaidon ja vastuuntunnon korostaminen Esimerkiksi extreme Programming (XP) test driven development (TDD) pariohjelmointi Scrum JOTU/K.Systä

25 Asiakasomistajuus Tuo bonusta! Lainaan Heimo Laukkasen (Affecto) esitystä: hyvä asiakas Pystyy luomaan ja tarjoamaan ympäristön, jossa onnistuminen on mahdollista ja epäonnistumisista opitaan Ohjaa toimintaa selkeästi ja tavoitteellisesti, sekä oikeilla mekanismeilla Kuuntelee ja käyttää toimittajien osaamista hyödykseen On onnistumassa ja oppimassa yhdessä Hyvä asiakas on haastava rooli Tällä kurssilla tullaan asiakkaan roolia katsomaan monesta eri näkökulmasta JOTU/K.Systä

26 Kehitysprosessit: erilaisia variaatioita samasta teemasta Testaus, laadunvarmistus Asiakkaan ongelma asiakasvaatimukset Määrittely ohjelmistovaatimukset, määrittely Suunnittelu tekniset vaatimukset, suunnittelu Toteutus asiakastoimitus Seuraava versio Hyväksymistestaus JOTU/K.Systä

27 Tarve/idea Esiselvitys unohdetaan Tehdään itse Teetetään Ostetaan Määritellään itse Tilataan määrittely Räätälöidään Tarjouskilpailu Määrittely Päätös Tarjouskilpailu Suunnittelu Toteutus Testaus JOTU/K.Systä 27

28 Kehitysprosessit: erilaisia variaatioita samasta teemasta Testaus, laadunvarmistus Asiakkaan ongelma asiakasvaatimukset Määrittely Suunnittelu ohjelmistovaatimukset, määrittely tekniset vaatimukset, suunnittelu Toteutus asiakastoimitus Seuraava versio Hyväksymistestaus JOTU/K.Systä

29 Vaatimusten tyyppejä Toiminnallinen vaatimus (functional requirement), esimerkiksi ohjelmassa on tuki oikeinkirjoituksen tarkastamiselle. Ei-toiminnallinen vaatimus (non-functional requirement), esimerkiksi ohjelman käyttöliittymä on dokumentin WS-100, UI-tyyliopas mukainen. Reunaehdot (constraints), esimerkiksi ohjelmisto on toteutettava Windows-ympäristöön C++-kielellä JOTU/K.Systä 29

30 Määrittely (Seuraava luento on kokonaan tästä aiheesta) Fred Brooks on yksi alamme tunnetuimpia asiantuntijoita. Hän julkaisi vuonna 1987 paljon huomiota saaneen artikkelinsa No Silver Bullet:Essence and Accidents of Software Engineering [Brooks 1987]. Siinä hän toteaa: The hardest single part of building a software system is deciding what to build. No other part of the conceptual work is as difficult in establishing the detailed technical requirements, including the interfaces to people, to machines, and to other software systems. No other part of the work so cripples the results if done wrong. No other part is more difficult to rectify later. Monet tutkimukset (ks. esim [Leffingwell ja Widrig 2003]) osoittavat, että ohjelmistoprojektien epäonnistumisen syyt juontavat juurensa yli 60-prosenttisesti huonoon vaatimustenkäsittelyyn JOTU/K.Systä 30

31 Kaksi erilaista johtopäätöstä 1. Kannattaa käyttää alussa paljon aikaa vaatimusten miettimiseen ja kirjaamiseen ennen kuin kirjoittaa yhtäkään koodiriviä. 2. Vaatimukset tai ainakin ymmärrys niistä muuttuu projektin aikana kuitenkin. Joten parasta iteroida palanen kerrallaan JOTU/K.Systä 31

32 Kehitysprosessit: erilaisia variaatioita samasta teemasta Testaus, laadunvarmistus Asiakkaan ongelma asiakasvaatimukset Määrittely Suunnittelu ohjelmistovaatimukset, määrittely tekniset vaatimukset, suunnittelu Toteutus asiakastoimitus Seuraava versio Hyväksymistestaus JOTU/K.Systä

33 Suunnittelu (Architecture design) Ohjelmiston tekniset ominaisuudet Ohjelmiston jako osiin Osien riippuvuuksien määrittely Osien rajapintojen määrittely Wikipedia: The software architecture of a system is the set of structures needed to reason about the system, which comprise software elements, relations among them, and properties of both. The term also refers to documentation of a system's "software architecture." Documenting software architecture facilitates communication between stakeholders, documents early decisions about high-level design, and allows reuse of design components and patterns between projects JOTU/K.Systä 33

34 Ohjelmistoarkkitehtuureja opetetaan erillisellä kurssilla OHJ-3200 Ohjelmistoarkkitehtuurit, periodit Tavoitteet: Kurssin tavoitteena on antaa opiskelijoille yleiskuva ohjelmistoarkkitehtuureihin liittyvistä käsitteistä ja tekniikoista sekä valmiudet laadukkaiden ohjelmistojen rakentamiseen ja arviointiin JOTU/K.Systä 34

35 Kehitysprosessit: erilaisia variaatioita samasta teemasta Testaus, laadunvarmistus Asiakkaan ongelma asiakasvaatimukset Määrittely ohjelmistovaatimukset, määrittely Suunnittelu tekniset vaatimukset, suunnittelu Toteutus asiakastoimitus Seuraava versio Hyväksymistestaus JOTU/K.Systä

36 Työn kulku tuotekehitysprojektissa (esimerkki) kehitystiimi 1) muutettavat kompone ntit Versionhallinta Työn tasks Change alla tasks tasks olevat komponentit 2) muutetut komponentit testing OK uusi "baseline" 3) palaute Koostaminen (build) & automaattiset testit "Sopiva kooste" "release candidate" Järjestelmätestaus testing OK julkaisu (release) build manager" testaajat JOTU/K.Systä 36

37 Mitä on ohjelmistotuotanto? Vaatimusmäärittelyä Asiakas Taitavaa ohjelmointia Elinkaarimallit Yhteispeliä, yhteistä peliä Algoritmit Tietorakenteet Ohjelmointikielet Arkkitehtuurit Laadunvarmistusta Projektinhallinta Kehittäjä Testaus Validointi JOTU/K.Systä

38 Kehitysprosessit: erilaisia variaatioita samasta teemasta Testaus, laadunvarmistus Asiakkaan ongelma asiakasvaatimukset Määrittely ohjelmistovaatimukset, määrittely Suunnittelu tekniset vaatimukset, suunnittelu Toteutus asiakastoimitus Seuraava versio Hyväksymistestaus JOTU/K.Systä

39 Testaus Testaus on virheiden etsimistä Virhe (error, mistake, bug) on poikkeama spesifikaatiosta. Johdonmukainen testaus ilman spesifikaatiota on siis mahdotonta, sillä lopputuloksen oikeellisuutta ei voida todeta. Debuggaus on puolestaan löydetyn virheen paikallistamista. Ohjelmissa arvioidaan yleensä olevan ohjelmoinnin jälkeen yksi virhe muutamaa kymmentä ohjelmariviä kohden. Jopa pitkään käytössä olleissa ohjelmissa arvioidaan yleensä olevan noin yksi virhe tuhatta ohjelmariviä kohden. On myös arvioitu, että noin 5 % ohjelmavirheistä on sellaisia, ettei niitä "koskaan" edes havaita, sillä vaikka virheellinen kohta suoritettaisiinkin JOTU/K.Systä 39

40 V-malli Määrittely Järjestelmätestaus Arkkitehtuurisuunnittelu Yksityiskohtainen suunnittelu Yksikkötestaus Integrointitestaus JOTU/K.Systä 40

41 Joitain testauksen termejä Testisuunnitelma: koska testataan, kuka testaa, mitä testataan; testitapaukset. Testipeti: ohjelmistorunko jonka avulla testejä on helppo suorittaa Testiautomaatio: testitapausten automaattinen suoritus ja tulosten vertailu Regressiotestaus: testataan vanhatkin ominaisuudet uudelleen uusien lisäämisen jälkeen. Kuormitustesti: kaatuuko systeemi kuorman alla. Luotettavuustesti: miten toipuu häiriötilanteista. Käytettävyystesti: miten loppukäyttäjä näkee järjestelmän JOTU/K.Systä 41

42 Kehitysprosessit: erilaisia variaatioita samasta teemasta Testaus, laadunvarmistus Asiakkaan ongelma asiakasvaatimukset Määrittely Suunnittelu ohjelmistovaatimukset, määrittely tekniset vaatimukset, suunnittelu Toteutus asiakastoimitus Seuraava versio Hyväksymistestaus JOTU/K.Systä

43 Hyväksymistestaus Saatiinko sitä mitä tilattiin? Asiakkaan rooli on suuri JOTU/K.Systä 43

44 Miksi ketterä (agile)? Jatkuva näkyvyys (ei korjaa ongelmia, mutta tuo ne näkyväksi) Mahdollisuus muutoksiin Aiempi bisnesarvo Matalammat riskit JOTU/K.Systä 44

45 Agile -manifesti Helmikuu tekijää We are uncovering better ways of developing software by doing it and helping others do it. Through this work we have come to value: Individuals and interactions over processes and tools Working software over comprehensive documentation Customer collaboration over contract negotiation Responding to change over following a plan That is, while there is value in the items on the right, we value the items on the left more JOTU/K.Systä 45

46 Manifesti Suomeksi Me etsimme parempia keinoja ohjelmistojen kehittämiseen tekemällä sitä itse ja auttamalla siinä muita. Tässä työssämme olemme päätyneet arvostamaan Yksilöitä ja vuorovaikutusta enemmän kuin prosesseja ja työkaluja Toimivaa sovellusta enemmän kuin kokonaisvaltaista dokumentaatiota Asiakasyhteistyötä enemmän kuin sopimusneuvotteluita Muutokseen reagoimista enemmän kuin suunnitelman noudattamista. Vaikka oikeallakin puolella on arvoa, me arvostamme vasemmalla olevia asioita enemmän JOTU/K.Systä 46

47 Scrum Ketterän ja iteratiivisen kehityksen prosessikehys Jeff Sutherland, John Scumniotales, and Jeff McKenna OOPSLA JOTU/K.Systä 47

48 Scrum-roolit Siat Scrum master Product owner Tiimin jäsenet Kanat Sidosryhmät (asiakas, myyjä ) Johtajat JOTU/K.Systä 48

49 Done -> 100% tehty Burndown -kaavio Velocity -> paljonko tehtävää voidaan yhteen sprinttiin saada mahtumaan Kaaviosta vähennetään tehtävän tunnit, jos tehtävä 100% valmis Jos tehtävä kasvaa, lisätään kaavioon tunteja JOTU/K.Systä 49

50 Timeboxing Projektin osittainen kiinteän mittainen aikasiivu, jolla on omat deadlinensä, vaihetuotteensa ja resurssinsa TB1 TB2 TB3 Riskinhallintametodi Nopea palaute Jäykistää vaatimustenhallintaa JOTU/K.Systä 50

51 Kompromissikolmio Aika Resurssit Ominaisuudet JOTU/K.Systä 51

52 Oppimistavoiteet Jonkinlainen käsitys siitä mitä ohjelmistotuotantoprosessi on? Mitä ja miksi on ketteryys? Miksi asiakasta kiinnostaa millainen prosessi on käytössä? JOTU/K.Systä 52