3. Komponentit ja rajapinnat

Transkriptio

1 3. Komponentit ja rajapinnat 3.1 Komponenttien idea: ohjelmistotuotannon rationalisointi 3.2 Mikä on ohjelmistokomponentti? 3.3 Komponentit ohjelmistoyksikköinä 3.4 Rajapinnat 3.6 Komponenttien räätälöinti 3.7 Yhteenvetoa Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 1

2 3.1 Komponenttien idea: ohjelmistotuotannon rationalisointi Tuotteiden rakentaminen komponenteista tuotteista tulee luotettavampia tuotteita on nopeampi rakentaa rakentajia on helpompi kouluttaa komponenttimarkkinat ja kilpailu alentavat hintoja Sovelletaan lähes kaikilla tekniikan aloilla Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 2

3 Harjoitus: Anna 5 ominaisuutta, jotka ovat hyvällä ohjelmistokomponentilla Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 3

4 Sovellusten koostaminen komponenteista Visio: sovellus kootaan olemassaolevista komponenteista Työkaluja: skriptit, XML, visuaaliset koostamistyökalut Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 4

5 Esimerkki: BeanBox (Sun) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 5

6 Metson työkalu prosessiautomaatioon Mika Karaila Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 6

7 3.2 Mikä on ohjelmistokomponentti? Komponentti = itsenäinen ohjelmistoyksikkö, joka tarjoaa palveluja hyvin määritellyn rajapinnan kautta Szyperski: A software component is a unit of composition with contractually specified interfaces and explicit context dependencies only. A software component can be deployed independently and is subject to composition by third parties. Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 7

8 Komponenttien ominaisuuksia Itsenäisyyden aste Komponentit yleensä olettavat jonkin infrastruktuurin/ajoaikaisen tuen Komponentti voi olettaa tietyn palveluympäristön (vaaditut rajapinnat) Käyttöönottotapa Koko Voidaan ottaa käyttöön kehitysaikana, linkitysaikana, käynnistysaikana tai käytön aikana (lähdekoodisena tai binäärisenä) Vaihtelee oliosta alijärjestelmään Standardointi Rajapintojen standardointi sovellusalueella, infrastruktuurin standardointi Teknologia-spesifit ominaisuudet Esimerkiksi reflektio-ominaisuudet, metadata Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 8

9 3.3 Komponentit ohjelmistoyksikköinä Arkkitehtuurin perusyksikkö: Toiminnallisuuden yksikkö mikä osa vastaa tietystä toiminnallisuudesta? Uudelleenkäytön yksikkö mikä osat ovat yhteisiä eri tuotteissa? Tuotekonfiguraation yksikkö mitä osia kuuluu tuotteeseen? Käyttöönoton yksikkö mitkä osat voidaan ottaa erikseen käyttöön? Muuntelun yksikkö mitkä osat voidaan vaihtaa toisiksi? Ulkopuolisen kehityksen yksikkö mitkä osat voidaan saada muualta? Työnjaon yksikkö mitkä osat tuotetaan tietyillä henkilöillä/yksiköillä? Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 9

10 3.4 Rajapinnat Komponentti/rajapinta-käsitteen kehittyminen olioparadigmaan Aliohjelmat: toiminnan abstrahointi Moduulit: tiedon piilotus Luokat: laajennettavat moduulit Abstraktit luokat: luokat ilman toteutusta Moniperiytyminen: useita abstraktioita samalle toteutukselle Komponentit: erilliset rajapinnat Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 10

11 Aliohjelmat: toiminnan abstrahointi A B C kutsu kutsu kutsu aliohjelmakirjasto Palvelun kutsumuoto (signature) Palvelun toteutus Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 11

12 Moduulit: tiedon piilotus rajapinta kutsu M tietorakenteet A B C Esim. Ada Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 12

13 Luokat: laajennettavat moduulit M2 T1 M2 D T2 M1 A B C T1 A B C D T2 E F M2 sisältää myös M1 osan: E F Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 13

14 Abstraktit yliluokat: luokat ilman toteutusta M1 M2 T2 M2 D T2 Ei toteutusta D E F E F Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 14

15 Moniperiytyminen: useita abstraktiota samalle toteutukselle M0 M1 Ei toteutusta M2 T2 Ei toteutusta D E F Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka

16 Komponentit: erilliset rajapinnat M1 M2 T2 D E F Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 16

17 Rajapinnat itsenäisinä ohjelmayksikköinä Komponentti A Komponentti B Rajapinta 1 Rajapinta 2 Rajapinta 3 Rajapinta 4 Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 17

18 Tarjotut ja vaaditut rajapinnat Komponentti voi olla kahdessa eri suhteessa rajapintaan: Komponentin tarjottu rajapinta - Komponentti tarjoaa rajapinnan mukaiset palvelut Komponentin vaadittu rajapinta - Komponentti tarvitsee rajapinnan mukaiset palvelut Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 18

19 Tarjotut ja vaaditut rajapinnat UML 2.x:ssa PowerSource tarjottu rajapinta Car Engine PowerSource vaadittu rajapinta Car PowerSource Engine Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 19

20 Toteutus Javalla interface PowerSource { void start(); int temperature(); void stop(); } class Engine implements PowerSource... {... public void start() {...} public int temperature() {...} public void stop() {...} } class Car... {... private PowerSource eng;... public void seteng(powersource e) { eng = e; } public void run() {... eng.start();... eng.stop();... } } Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 20

21 Portit UML 2.x:ssa Vuorovaikutuksen mahdollistava kontaktipiste komponentin ja sen ympäristön välillä PowerSource PowerSource Portti Engine host Engine Warnings Warnings Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 21

22 Rajapintojen sopimuspohjainen määrittely tuloehto (esiehto): täytyy päteä kun palvelua kutsutaan palvelun rajapinta design-by-contract Palvelun pyytäjä Palvelun tarjoaja Tulo- ja jättöehdot määrittelevät palvelun merkityksen sallivat osapuolten vaihtamisen, kunhan tulo- ja jättöehdot pysyvät voimassa määräävät tarkistusvastuun osapuolten välillä palvelun tarjoaja joko täyttää sopimuksen tai aiheuttaa poikkeuksen jättöehto (jälkiehto): täytyy päteä kun palvelu on suoritettu, olettaen että tuloehdot olivat voimassa kun palvelu aloitettiin Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 22

23 3.6 Komponenttien räätälöinti komponentin (alku)tilan muuttaminen vaadittujen rajapintojen toteutuksen antaminen tai muuttaminen aliluokittaminen Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 23

24 Komponentin alkutilan muuttaminen Client :Comp ServicesI setproperty(...) Comp create setproperty(...) use Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 24

25 Vaadittujen rajapintojen toteutuksen antaminen tai muuttaminen ActionListener Button AppLogic ActionListener XLogic Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 25

26 Strategia Host str.part( ); operation operation StrategyA StrategyInterface part() part() Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 26

27 Operaatiokohtainen räätälöinti: Strategia display Button display brd.borderdrawing( ); CompanyBorder BorderStrategy borderdrawing borderdrawing koskee yksittäistä toimintoa voidaan vaihtaa ajoaikana (jos haluttu toteutus on olemassa) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 27

28 Aliluokittaminen Button CompanyButton Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 28

29 Särkyvän yliluokan ongelma Kirjasto komponentti Comp Viaton" muutos alkuperäiseen komponenttiin voi tehdä räätälöidystä komponentista toimimattoman Räätälöity komponentti Custom Fragile base class problem Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 29

30 Esimerkki (1) <<interface>> Container addelement(object) addcontainer(container) List addcontainer: {...addelement(...);... } <<interface>> CountedContainer getcount() CountedList addelement: { super.addelement(...); counter++; } Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 30

31 Esimerkki (2) addelement:iä ei enää kutsuta! <<interface>> Container addelement(object) addcontainer(container) List addcontainer: {...} <<interface>> CountedContainer getcount() CountedList addelement: { super.addelement(...); counter++; } Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 31

32 3.7 Yhteenvetoa Komponentit ovat arkkitehtuurin perusyksiköitä, jotka liitetään toisiinsa tarjottujen ja vaadittujen rajapintojen kautta Rajapintojen tulisi määritellä paitsi kutsumuoto myös sopimus rajapinnan käytöstä (tulo- ja jättöehdot) Komponentteja voidaan räätälöidä sen alkutilaa muuttamalla, vaihtamalla sen vaadittuihin rajapintoihin liittyviä muita komponentteja, tai periyttämällä siitä erikoistettu komponentti Särkyvän yliluokan ongelma: komponentin periyttäminen voi olla riskialtista Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 32