Jons A' Montilva C'

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Universidad de Los Andes Facultad de
Ingeniería Escuela de Ingeniería de
Sistemas Mérida
Desarrollo de Software Basado en Componentes

• Jonás A. Montilva C.
• Prof. Titular
• Departamento de Computación

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Contenidos

• Reutilización de software
• Activos y componentes de software reutilizable
• Características de los Componentes de Software
  Reutilizable (CSR)
• La interfaz de un componente
• Mecanismos de composición de software
• El proceso de desarrollo de software basado en
  CSR

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Definiciones de Reutilización de Software

• "Reutilización de software es el proceso de crear
  sistemas de software a partir de software
  existente, en lugar de desarrollarlo desde el
  comienzo" (Sametinger, 1997)
• La reutilización es un enfoque de desarrollo de
  software que trata de maximizar el uso
  recurrente de componentes de software existentes"
  (Sommerville, 1995).
• La reutilización de software es el proceso de
  implementar o actualizar sistemas de software
  usando activos de software existentes (Sodhi
  Sodhi, 1999)

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Reutilización de Software

• La reutilización de software va más allá de la
  reutilización de componentes de software
• Involucra uso de otros elementos, denominados
  activos de software, tales como
• algoritmos,
• diseños,
• arquitecturas de software,
• planes,
• documentación y
• especificaciones de requerimientos

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Reutilización de Software

• La reutilización de software es un proceso de la
  Ingeniería de Software que involucra el uso
  recurrente de activos de software en
• la especificación,
• el análisis,
• el diseño,
• la implementación y
• las pruebas de una aplicación o sistema de
  software

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Efectividad de la Reutilización de Software

• Varios estudios han demostrado la efectividad de
  la reutilización del software
• 40-60 del código fuente es reutilizable de una
  aplicación a otra.
• Aproximadamente el 60 del diseño y del código de
  aplicaciones administrativas es reutilizable.
• Aproximadamente el 75 de las funciones son
  comunes a más de un programa.
• Sólo el 15 del código encontrado en muchos
  sistemas es único y novedoso a una aplicación
  específica.
• El rango general de reuso potencial está entre el
  15 y el 85.

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Efectividad de la Reutilización de Software

• La EAI (Enterprise Application Integración) es un
  nuevo enfoque de reutilización de software
• Su objetivo es la integración de aplicaciones
  existentes con el propósito de compartir datos y
  procesos
• Forrester Research ha estimado que
• Más del 30 de los gastos globales en TI ocurren
  en la integración de aplicaciones existentes
• Mas del 35 del tiempo de desarrollo de
  aplicaciones se invierte creando interfaces para
  integrar la aplicación en desarrollo a otras
  existentes o a fuentes de datos
• El Gartner Group ha estimado que en los próximos
  años la mayoría de proyectos de software se
  ejecutarán mediante la integración de
  aplicaciones existentes en lugar del desarrollo
  de nuevas aplicaciones

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Activos de software

• Qué es un activo de software reutilizable
  (ASR)?
• Son productos de software diseñados expresamente
  para ser reutilizados en el desarrollo de muchas
  aplicaciones
• Un activo de software puede ser

• Un componente de software
• Una especificación de requerimientos
• Un modelo o especificación de diseño
• Un algoritmo
• Un patrón de diseño

• Una arquitectura de dominio
• Un esquema de base de datos
• Una especificación de prueba
• La documentación de un sistema
• Un plan

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Definición de Componente de Software

• Un componente de software reutililizable (CSR) es
  un artefacto de software auto-contenido y
  claramente identificable que
• ejecuta funciones específicas,
• tiene una interface clara a través de la cual se
  integra a otros sistemas,
• tiene una documentación apropiada y
• tiene un status de reuso definido
• Un componente de software reutilizable puede ser
  
• un módulo,
• una clase,
• un procedimiento o función,
• un subsistema,
• una aplicación

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Características de los CSR

• Definición del CBDi Forum
• Un componente es una pieza de software que
  describe y/o libera un conjunto de servicios que
  son usados sólo a través de interfaces bien
  definidas
• Características esenciales de un CSR
• Identificable
• Autocontenido
• Rastreable a través de su ciclo de desarrollo
• Reemplazable por otro componente
• Accesible solamente a través de su interfaz
• Inmutabilidad de sus servicios
• Documentación de sus servicios
• Mantenido sistemáticamente

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Características esenciales de un CSR

• Es identificable
• Debe tener una identificación clara y consistente
  que facilite su catalogación y acceso
• Es autocontenido
• Un componente no debe requerir la reutilización
  de otros componentes para cumplir su función
• Si el componente requiere de otros, el conjunto
  de componentes o funciones, visto como un todo,
  debe ser considerado como un componente de más
  alto nivel
• P.ej., los paquetes en Java permiten agrupar
  varias clases en un componente al cual se le
  asocia una funcionalidad bien definida.
• Es rastreable
• Debe retener su identidad y ser rastreable
  durante el ciclo de desarrollo

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Características esenciales de un CSR

• Es reemplazable
• Puede ser reemplazado por una nueva versión o por
  otro componente que proporcione los mismos
  servicios
• Es accesible sólo a través de su interfaz
• Es accedido a través de una interfaz claramente
  definida
• La interfaz debe ser independiente de la
  implementación física
• debe ocultar los detalles de su diseño interno
• Sus servicios son inmutables
• Los servicios que ofrece un componente a través
  de su interfaz no deben variar
• La implementación física de estos servicios
  pueden ser modificadas, pero no deben afectar la
  interfaz

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Características esenciales de un CSR

• Está documentado
• Debe tener una documentación adecuada que
  facilite
• la recuperación del componente desde el
  repositorio,
• la evaluación del componente,
• su adaptación al nuevo ambiente y
• su integración con otros componentes del sistema
  en que se reutiliza.
• Es mantenido
• Debe ser mantenido para facilitar un reuso
  sistemático
• Su estado de reuso debe contener información
  acerca de
• quien es el propietario del componente,
• quien lo mantiene,
• a quien acudir cuando surjan problemas y
• cual es el estado de la calidad del componente.

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Características deseables de un CSR

• Es genérico
• Su implementación física está oculta
• Es independiente de otros componentes
• Está encapsulado
• Es independiente del lenguaje o a las
  herramientas usadas en su desarrollo
• Es independiente de la plataforma de ejecución
• Puede ser reusado dinámicamente
• Está certificado

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La interfaz de un componente
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La interfaz de un componente

• Una interface determina la manera en que un
  componente se reutiliza y como puede conectarse a
  otros componentes
• Una interface define una operación o un conjunto
  de operaciones llamadas servicios o
  responsabilidades
• Las interfaces son un aspecto fundamental en la
  composición de componentes
• Por lo general un componente produce (exporta) un
  resultado que es consumido (importado) por otro
  componente

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La interfaz de un componente

• La naturaleza de la interfaz varia dependiendo
  del lenguaje empleado para implementar el
  componente
• En lenguajes OO
• las clases se diseñan de tal manera que la
  interfaz sea visible y separada de la
  implementación de las operaciones (métodos)
• En lenguajes procedimentales
• la interfaz se define a través de
• La declaración de la función o procedimiento o
• El uso de variables globales

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La interfaz de un componente

• Existen varios tipos de interfaz
• Interfaces de datos
• Interfaces gráficas
• Interfaces de programación

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Tipos de interfaces

• Interfaces de datos
• Empleadas en componentes E-P-S
• Leen datos de Entrada, ejecutan un Proceso de
  transformación de datos o cálculo y escriben
  datos de Salida.
• Tipos más comunes de formatos de datos empleados
  en la interfaz
• ASCII
• Bases de datos relacionales

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Tipos de interfaces

• Ejemplo de interfaz de datos
• El mecanismo de conducto (pipe) de UNIX
• la salida textual en ASCII de un componente
  (llamado filtro) es la entrada del siguiente
  componente.
• P.ej    more .tex grep Java wc -l

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Tipos de interfaces

• Interfaces de programación
• El mecanismo empleado es el API (Application
  Programming Interface)
• establece la interacción entre dos aplicaciones
  con plataformas iguales o diferentes.
• Un API es "un conjunto de subrutinas de interfaz
  o llamadas a librerías que definen los métodos
  empleados para que un programa pueda invocar
  servicios externos"
• Ejemplo Las interfaces empleadas en  la librería
  de clases del sistema en Java, la cual provee
  diferentes paquetes (java.lang, java.util,
  java.io) que contienen clases de uso común.
• Cada paquete contiene una interfaz y una
  colección de clases.

22
Composición de software reutilizable
C2
C1
23
Composición de software

• La composición de software es "el proceso de
  construir applicaciones mediante la interconexión
  de componentes de software a través de sus
  interfaces de composición".
• Tipos de composición de software

• Composición Interna/Externa
• Composición Textual
• Composición Funcional
• Composición Modular
• Composición Orientada a Objetos
• Composición de Subsistemas
• Parametrización de Código Fuente

• Computación Distribuida
• Modelos de Objetos
• Documentos Compuestos
• Aplicaciones compuestas
• Ambientes Integrados
• Composición en Plataformas Abiertas

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Composición de software

• Composición Orientada a Objetos
• Basada en la reutilización de clases o tipos
  escritos en un lenguaje OO
• Emplean varios mecanismos de reutilización
  herencia, delegación, polimorfismo y
  encadenamiento dinámico
• Ejemplos de componentes OO
• La colección de clases reutilizables del lenguaje
  Eiffel
• La librería de clases GNU para C
• La librería del sistema en el lenguaje Java

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Composición de software

• Composición de Subsistemas
• Un subsistema es una colección de módulos o
  clases que tienen una funcionalidad bien
  definida, así como interfaces de importación y
  exportación de clases o módulos.
• Ejemplo Los paquetes de clases en Java

• Reuso del paquete
• import subsistemaE/S.
• class MiClase
• ...
• C1 x new C1(15, 20)
• ...

• Definición del paquete
• package subsistemaES
• import java.util.
• ...
• public class C1 ...
• public class C2...
• ...

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Composición de software

• Arquitecturas de Objetos Distribuidos
• Fueron desarrolladas para facilitar la
  computación distribuidas en sistemas heterogéneos
• Constituyen la base para la interoperabilidad de
  componentes distribuidos en plataformas
  heterogéneas
• Ejemplos
• CORBA del consorcio OMG
• Component Object Model (COM) y DCOM (Distributed
  COM) de Microsoft
• System Object Model (SOM) de IBM
• Enterprise JavaBeans de SUN

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Composición de software

• Arquitecturas de Objetos Distribuidos (cont.)
• Corba (Common object request broker architecture)
  es una especificación propuesta por el consorcio
  de industrias de software Object Management Group
  (OMG)
• Corba se basa en la OO para definir un tipo de
  middleware que permite la interoperabilidad de
  componentes almacenados en plataformas
  heterogéneas a través de un bus de objetos (ORB)

28
Composición de Software

• Cómo trabajan los objetos distribuidos en CORBA?

29
Composición de software

• Arquitecturas de Objetos Distribuidos (cont.)
• La composición de componentes en CORBA se logra a
  través de un lenguaje denominado IDL (Interface
  Definition Language).
• IDL es un lenguaje declarativo que asegura la
  independencia de lenguajes entre los diferentes
  componentes distribuidos.
• Se usa para definir la interface de cada
  componente y establecer la correspondencia con el
  lenguaje de programación en el cual se ha
  implementado cada componente
• C, C, Java, COBOL, Smalltalk, Ada, Lisp,
  Python, and IDLscript.
• La comunicación entre los componentes es
  responsabilidad del ORB (Object Request Broker),
  quien se encarga de
• encontrar las implementaciones de los métodos u
  operaciones requeridas por un cliente,
• ejecutar el pre-procesamiento necesario y
• comunicar los datos requeridos

30
El proceso de desarrollo basado en componentes
31
El proceso de reutilización de software

• Los procesos de desarrollo basados en la
  reutilización de software se clasifican en
• Desarrollo de componentes de software
  reutilizable
• Adaptación o desarrollo de componentes con el
  propósito expreso de ser reutilizados en futuras
  aplicaciones
• Desarrollo de software con reutilización de
  componentes
• El desarrollo de una nueva applicación involucra
  el reuso de un conjunto de componentes existente

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El proceso de reutilización de software

• El modelo de procesos gemelos

Ingeniería de Dominios
Diseño del Dominio
Desarrollo de Componentes
Análisis del Dominio
modelos de análisis
diseños genéricos
componentes
Especificación de requerimentos
Diseño de la Arquitectura
Especificación De Componentes
Búsqueda de Componentes
Adapt / Des. Componentes
Integración de Componentes
Ingeniería de Aplicaciones
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El desarrollo de CSR

• Desarrollo de componentes de software
  reutilizable
• Su objetivo es producir repositorios de activos o
  componentes de software reutilizables que puedan
  ser reutilizados en el desarrollo de software
• El desarrollo de componentes se lleva a cabo a
  través de
• la adaptación de componentes existentes o
• la creación de repositorios aplicando los
  procesos de la Ingeniería de Dominio.

Base de Componentes
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El desarrollo de CSR

• El proceso de adaptación de un componente de
  software
• Generalización del nombre
• El nombre del componente debe referirse a
  entidades genéricas del dominio.
• Generalización de operaciones
• La funcionalidad del componente puede ser
  extendida agregando nuevas operaciones
• Las operaciones específicas deben ser removidas
• Generalización de excepciones
• Las excepciones específicas de una aplicación
  deben ser removidas
• Los mecanismos de manejo de excepciones se
  agregan al componente para incrementar su
  robustez.
• Certificación del componente
• El componente es certificado como un componente
  reutilizable.
• Involucra asegurar la calidad y confiabilidad del
  componente

35
Reutilización de CSR

• Desarrollo de software con reutilización de
  componentes
• Es un enfoque de desarrollo de software que
• maximiza la reutilización de componentes software
  existentes y/o
• reduce el número de componentes que requieren ser
  desarrollados desde el comienzo
• Condiciones mínimas para la reutilización
• Existencia de repositorios o bases de componentes
  reutilizables
• Los componentes son confiables y actuán de
  acuerdo a sus especificaciones
• Los componentes están debidamente documentados

36
El Método Watch
37
Las formas de reutilización de CSR

• Reutilización caja-negra
• El componente es utilizado "tal como es", sin
  modificaciones y sin que se requiera conocer los
  detalles internos de su implementación
• El usuario del componente sólo requiere conocer
  la funcionalidad del componente (qué hace) y como
  se usa (su interfaz)
• Reutilización caja-blanca
• El componente puede ser modificado para adaptarlo
  a las necesidades del sistema en el que se
  reutiliza
• Su implementación es visible y puede ser
  modificada por el usuario.
• Se requiere un esfuerzo adicional al de la
  modificación del componente
• debe ser verificado una vez modificado

38
Conclusiones

• Los CSR son las unidades básicas de producción de
  la nueva industria del software
• La reutilización de componentes de software
  impacta positivamente
• la calidad del software producido
• incrementa la confiabilidad ( de errores
  presentes)
• mejora el rendimiento del componente en cada
  reutilización
• la productividad de los grupos de desarrollo
• reduce la cantidad de código que debe producirse
• reduce la redundancia de esfuerzo
• el tiempo de entrega
• reduce el tiempo de colocación del producto en el
  mercado
• los costos
• reduce los costos de desarrollo y mantenimiento
  de nuevas aplicaciones

39
Fin de la conferencia