2 Ohjelmistoarkkitehtuurien kuvaaminen 2.1 Arkkitehtuurin kuvaukseen liittyvät käsitteet 2.2 Arkkitehtuurikuvaukset eri tasoilla 2.3 Arkkitehtuurinäkökulmat ja kuvaustyypit 2.4 UML arkkitehtuurien kuvauskielenä 2.5 Arkkitehtuuridokumentit 2.6 Yhteenvetoa Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 1
Arkkitehtuurien kuvaaminen Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 2
Arkkitehtuurikuvauksen merkityksestä Oletetaan, että järjestelmän arkkitehtuurin kuvaus ja järjestelmän toteutus ovat ristiriidassa. Mikä on järjestelmän arkkitehtuuri? Oletetaan, että järjestelmällä ei ole mitään arkkitehtuuri- tai suunnitteludokumentteja, eivätkä sen suunnittelijat ole saatavilla, vain lähdekoodi. Mikä on järjestelmän arkkitehtuuri? Arkkitehtuurikuvaus on järjestelmän keskeinen artifakti, joka on verifioitavissa (vasten vaatimuksia) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 3
2.1 Arkkitehtuurin kuvaukseen liittyvät käsitteet (IEEE 1471-2000) Mission fulfills 1..* has an Architecture Rationale Environment System identifies 1 described by Architectural description provides selects has 1..* 1..* 1..* organized by Stakeholder 1..* View has 1..* 1..* is addressed to conforms to Concern Viewpoint 1..* Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 4
Lisäys (ISO/IEC 42010) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 5
Arkkitehtuuripäätökset Arkkitehtuuri voidaan ymmärtää arkkitehtuuritason päätösten summana (esim. Bosch) Arkkitehtuuripäätöksille voidaan antaa puoliformaali esitystapa Arkkitehtuuripäätökset liittyvät yleensä johonkin vaatimukseen, huolenaiheeseen, rajoitteeseen ym. Arkkitehtuuripäätöksillä on aina jokin perustelu (rationale) Arkkitehtuuripäätökset tulisi kirjata arkkitehtuurin kuvaukseen Arkkitehtuuripäätösten kuvauksia tarvitaan myös arkkitehtuurin arvioinnissa (palataan myöhemmin) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 6
Arkkitehtuurinäkymät Näkymä Näkymä Arkkitehtuurikuvaus Näkymä Näkymä kuvaa tietyn arkkitehtuuriin liittyvän asian tietyllä abstraktiotasolla Näkymien kuvaamat asiat ovat osittain päällekkäisiä järjestelmän kannalta Toimiva järjestelmä Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 7
2.2 Arkkitehtuurikuvaukset eri tasoilla perustuu yleistys Konkreettinen arkkitehtuuri Tuotearkkitehtuuri Yksityiskohtainen suunnittelu Tuoterunkoarkkitehtuuri Referenssiarkkitehtuuri Metaarkkitehtuuri Lähdekoodi Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 8
Arkkitehtuurikuvaukset eri tasoilla Meta-arkkitehtuuri: välineet arkkitehtuurien kuvaukseen Referenssiarkkitehtuuri: jonkin sovellusalueen malliarkkitehtuuri Konkreettinen arkkitehtuuri: yksittäisen järjestelmän arkkitehtuuri Tuoterunkoarkkitehtuuri: jonkin tuotealustan arkkitehtuuri Tuotearkkitehtuuri: tuotealustan päälle rakennetun ohjelmistotuotteen arkkitehtuuri Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 9
2.3 Arkkitehtuurinäkökulmat ja kuvaustyypit Näkökulmat: Skenaarionäkymät Vuorovaikutus ulkomaailman kanssa Loogiset näkymät Ohjelmistoyksiköiden vastuut Prosessinäkymät Prosessit ja niiden vuorovaikutus "4+1" (Kruchten) Kehitysnäkymät Järjestelmän jakaminen eri kehittäjille UML Fyysiset näkymät Ohjelmiston jako eri laiteyksiköille, verkko Muuntelunäkymät Ohjelmiston laajentaminen ja muuntelu Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 10
Arkkitehtuurikuvauksen tyypit Rakenne - Käyttäytyminen Staattinen - Dynaaminen Esimerkki Määrittelevä Toisistaan riippuvia! Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 11
Kaaviotyypit 2.4 UML arkkitehtuurien kuvauskielenä Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 12
Kaaviotyyppien käyttö Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 13
Esimerkki: Autonvuokrausjärjestelmä Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 14
Skenaarionäkymä: käyttötapauskaavio CarRentalSystem Reserve vehicle Deliver vehicle Client Return vehicle Clerk <<include>> Service Service Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 15
Tarkennettu skenaarionäkymä: aktiviteettikaavio Client Car request Clerk Make reservation :Bill [open] Make bill :Bill [paid] Pay Prepare car Take car Registrate renting Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 16
Looginen näkymä (rakenne): luokkakaavio Transaction kind info setkind setinfo TransactionManager * 1 handletransaction 1 1 Database * Store service information creates uses RentManager reserve(car,client) release(car) engage(car) return(car) update() 1 * RentableItem setreturned setreserved setactive setid Car regnumber setreturned manages RentableStorage PrivateClient id name address creditcard Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 17 rents 1 0..1 * Feature code description Client creates controller * <<interface>> LocationControl getpos(car) ItemManager setcar(car) start() stop() reserve() release() engage() return() lost() recover() Garage GPSService
Looginen näkymä (käyttäytyminen): sekvenssikaavio UI : RentManager acar: Car : Garage return(acar) setreturned store(acar) update Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 18
Looginen näkymä (käyttäytyminen): yhteistoimintakaavio 1.1: setreturned acar: Car UI 1: return(acar) : RentManager 1.3: update() 1.2: store(acar) : Garage Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 19
Prosessinäkymä: tilakaavio For a CarManager object: Lost do/announcement after(1 day) Vulnerable do/warning recover Service do/makereport lost return / stoptiming recover [suspect location] Active after(1 hour) LocCheck do/check location release engage/starttiming Available Reserved reserve Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 20
Fyysinen näkymä: sijoittelukaavio SiteWorkStation: Client : GUI : Rent Manager : Item Manager <<Corba>> VehicleServer: Server : Transaction Manager : Database Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 21
Kehitysnäkymä: pakkauskaavio Core Items +Car +Feature <<import>> +RentManager +CarManager +Rentable +RentableStorage +LocationControl +Client <<import>> Storage +Garage Clients +PrivateClient +Company <<import>> <<import>> DB +Transaction +TransactionManager +Database <<import>> GPS +GPSService Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 22
Muunneltavuusnäkymä: luokkakaavio feature Adding new item feature palette FeaturePalette Feature code description seticon(featureicon) price(): Integer * 1 FeatureIcon draw iconinterface initializer initcode add(feature) NewFeature price(): Integer myfeature NewFeatureIcon draw myicon initialize() Main... f = new NewFeature(...); fi = new FeatureIcon(...); f.seticon(fi); featurepalette.add(f);... Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 23
Harjoitus: UML ja kuvaustyypit Rakenne Käyttäytyminen Staattinen Dynaaminen Esimerkki Määrittelevä Sekvenssi kaavio Luokka kaavio Tila kaavio Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 24
UML-kaavioilla kuvataan osittain päällekkäisiä asioita Luokkakaaviot Aktiviteettikaaviot Tilakaaviot Sekvenssikaaviot Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 25
SCED: Sekvenssikaavio -> tilakaavio - työkalu päättelee joukosta sekvenssikaavioita millainen on tietyn osallistujan tilakaavio Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 26
Metakieleen perustuva kielten määrittely noudattaa (ilmentymä) M in M M = Metakieli noudattaa (ilmentymä) L in M noudattaa (ilmentymä) L = Kieli P = jokin kuvaus kielellä (malli, ohjelma tms) P in L noudattaa (ilmentymä) P:n ilmentymä Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 27
Vrt. tekstuaaliset kielet ja BNF BNF:n määrittely Javan määrittely Javan-ohjelman määrittely ilmentymä ilmentymä Produktio = Vasen = Oikea Vasen = Symboli Oikea = Symboli* Symboli = Class = class id InheritanceClause ExtensionClause { InheritanceClause = inherit IdList InheritanceClause = class myclass inherits yourclass { Java-ohjelman suoritus ilmentymä ohjelman suorituspolku Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 28
UML:n kieliarkkitehtuuri - oliot luokkina - olioiden visualisointi Meta-metamalli (MOF) Yksinkertaistaen: Class Association UML:n metamalli <<stereotype>> bean Operation ClassUML AssociationUML Järjestelmän malli <<bean>> Account holder(): Person has Person mycar(): Car owns Car owner(): Person Järjestelmä - ei semantiikkaa Kai Volkswagen AMY-336 - vrt. BNF Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 29
UML:n kieliarkkitehtuuri - oliot luokkina - olioiden visualisointi Meta-metamalli (MOF) Yksinkertaistaen: Class Association UML:n metamalli <<stereotype>> bean Operation ilmentymä ClassUML AssociationUML Järjestelmän malli <<bean>> Account holder(): Person has Person mycar(): Car ilmentymä owns Car owner(): Person Järjestelmä - ei semantiikkaa - vrt. BNF Kai ilmentymä Volkswagen AMY-336 Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 30
Ilmentymät Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 31
MOF oikeasti (pieni otos) (tämä osa on yhteistä UML:n kanssa) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 32
Uuden kuvauskielen määrittely: Esimerkki Oletetaan, että halutaan kuvata hierarkkisia arkkitehtuurirakenteita graafisesti, esim.: D E A B C Miten määritellään tähän tarvittava kuvauskieli AML (Architecture Modeling Language)? Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 33
Kielen määrittely noudattaa (ilmentymä) AML in MOF Architecture yksinkertaistettu MOF in MOF Class 1 1 Association M in M * 2 MyArch: Architecture AssocEnd multiplicity kind noudattaa (ilmentymä) MyArch in AML L in M P in L noudattaa (ilmentymä) * Subsystem noudattaa (ilmentymä) * P:n ilmentymä MySystem: Subsystem B: Subsystem A: Subsystem visualisointi MySystem A B Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 34
Yleinen Tyyppiolio (Type Object) suunnittelumalli Tunnetaan myös nimellä Meta Object tai Reflection pattern Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 35
Esimerkki Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 36
Stereotyypit ja profiilit UML:ssä Stereotyyppi jonkin UML:n metamalliin kuuluvan luokan (metaluokan) laajennos Profiili joukko stereotyyppejä ja niihin liitettyjä rajoitteita räätälöity UML-pohjainen mallintamiskieli johonkin erityistarkoitukseen (esim. jollekin sovellusalueelle, arkkitehtuurityylille tms.) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 37
Esimerkki: CORBA profiili (OMG) Stereotyyppimäärittelyjä: Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 38
Rajoitteiden määrittelyjä: Esimerkki: CORBA profiili (OMG) Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 39
2.5 Arkkitehtuuridokumentit Dokumenttityypit: Alustava arkkitehtuuridokumentti korostaa kaikkein kriittisimpiä ratkaisuja, vaihtoehtoisia ratkaisuja ja niihin liittyviä etuja/haittoja käytetään alustaviin työmääräarvioihin, liiketoimintapäätöksiin lähtökohta järjestelmäarkkitehtuurin suunnittelulle konkreettinen (+ referenssi) arkkitehtuuri Järjestelmäarkkitehtuuridokumentti järjestelmän ylimmän tason arkkitehtuuri käytetään projektisuunnitteluun, työmääräarviointiin, järjestelmätestauksen suunnitteluun, ylläpitoon lähtökohta alijärjestelmien arkkitehtuurien suunnittelulle konkreettinen (+ meta) arkkitehtuuri Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 40
Arkkitehtuuridokumentit (jatkuu) Alijärjestelmäarkkitehtuuridokumentti alijärjestelmän arkkitehtuuri käytetään tehtävien suunnitteluun, tarkennettuihin työmääräarvioihin, yksikkötestauksen suunnitteluun, ylläpitoon lähtökohta alijärjestelmien yksityiskohtaiselle suunnittelulle ja toteutukselle konkreettinen arkkitehtuuri Rajapintadokumentti järjestelmän rajapinnan kuvaus, tyypillisesti API täydentää muita arkkitehtuuridokumentteja käytetään komponenttien suunnittelun ja toteutuksen perustana Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 41
Arkkitehtuuridokumentit (jatkuu) Tuoterunkoarkkitehtuuridokumentti alustan arkkitehtuuri + säännöt, joiden mukaan sovelluksia rakennetaan käytetään alustan yksityiskohtaiseen suunnitteluun ja ohjaamaan tuotekehitystä konkreettinen + meta-arkkitehtuuri Tuotearkkitehtuuridokumentti alustan käyttö + tuotekohtaiset arkkitehtuuriratkaisut käytetään tuotteen yksityiskohtaiseen suunnitteluun, testaukseen ja ylläpitoon konkreettinen arkkitehtuuri Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 42
Arkkitehtuuridokumentin sisältö Seuraavat asiat (soveltuvin osin) tulisi ilmetä dokumentista: Identifiointi: mistä organisaatiosta, järjestelmästä ja dokumentista on kyse Konteksti: liiketoimintatavoitteet, sidosryhmät, kehitysympäristö Vaatimukset: arkkitehtuurin kannalta merkittävät vaatimukset Rajoitteet Toimintaympäristö Näkymät: kuvauksen ydin valittujen näkökulmien mukaiset näkymät, mallit Tärkeimmät arkkitehtuuriratkaisut ja niiden perustelut Arkkitehtuuriviipaleet: keskeiset poikkirakenteiset näkymät Analyysi: arkkitehtuurin arvioinnin tulokset Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 43
2.6 Yhteenvetoa Arkkitehtuurikuvaus jakaantuu näkymiin UML:ää voidaan käyttää eri näkymien esittämiseen UML perustuu metamallintamiseen UML:ää voidaan tarvittaessa laajentaa stereotyypeillä Ohjelmistoarkkitehtuurit Syksy 2010 TTY Ohjelmistotekniikka 44