Inacap Ingeniería de Software, Diapositiva 1 Diseño I.-INTRODUCCION II.-EL DISEÑO EN GENERAL...

Inacap Ingeniería de Software, Diapositiva 1

Diseño

I.- INTRODUCCION

II.- EL DISEÑO EN GENERAL1.- ANTECEDENTES

2.- ESTIMACIONES BRAINSTORMING

III.- DISEÑO ESTRUCTURADO 1.- INTRODUCCION

2.- DIAGRAMAS DE ESTRUCTURA

3.- CONVERSIÓN DE DFD EN DIAGRAMA DE ESTRUCTURA

4.- MODULARIZACIÓN

5.- CRITERIOS DE DESCOMPOSICION MODULAR

5.1.- Clausura

5.2.- Independencia

5.2.1.- Acoplamiento

5.2.2.- Cohesión

6.- DISEÑO DE LA INTERFAZ ENTRE DOS MODULOS

IV.- METRICAS DE DISEÑO

V.- DISEÑO ORIENTADO A OBJETOS


INTRODUCCIÓN

PRINCIPIOS DE DISEÑO

1. Los Datos y los algoritmos que los manipulan deben crearse como un conjunto de abstracciones interrelacionadas.

2. Los detalles internos del diseño de las estructuras de datos y los algoritmos deben ocultarse de otros componentes software que hacen uso de dichas estructuras de datos o algoritmos.

3. Los módulos deben exhibir independencia.

4. Los algoritmos deben diseñarse utilizando un conjunto restringido de constructores lógicos.


Actividades del Diseño de Software

INTRODUCCIÓN


II EL DISEÑO EN GENERAL

El diseño de los datos traduce el modelo de datos creado durante el análisis a estructuras de datos que satisfacen las necesidades del problema

El diseño de la arquitectura va a depender del punto de vista o enfoque del diseñador: por ejemplo, en un diseño convencional se creará una arquitectura jerárquica, mientras que en un enfoque orientado al objeto, se creará una red de mensajes que permite la comunicación entre los objetos.

El diseño de la interfaz crea un modelo de implementación para la interfaz humano-computador, las interfaces externas del sistema que le permiten interactuar con otras aplicaciones, y las interfaces internas que permiten a los datos ser comunicados a través de los componentes del software.

El diseño procedural define algoritmos para implementar los requerimientos de procesamiento de los componentes del software.


II EL DISEÑO EN GENERAL

1.- ANTECEDENTES

El diseño es un proceso iterativo cuyo resultado es la especificación de un sistema físico que cumpla con los

requerimientos

Existen diversas técnicas básicas:• DISEÑO ESTRUCTURADO

• DISEÑO INCREMENTAL O EVOLUTIVO

• DISEÑO ORIENTADO A OBJETOS

y técnicas complementarias• CONTROL DE CALIDAD DEL DISEÑO

• ESTIMACION DE COSTOS DE DISEÑO


III EL DISEÑO ESTRUCTURADO

1.- INTRODUCCIÓN

La técnica consiste básicamente en la conversión sistemática de los DFD en Diagramas de estructura

2.- OBJETIVOS Reducir la complejidad de un sistema a través de la técnica de

Modularización de sus funciones Abaratar los costos de construcción a través de la Reutilización de

Módulos Disminuir los costos de construcción a través de:

• diseños simples de comprender

• Flexibles a cambios

• eficientes en su operación

• fáciles de construir



La técnica utiliza criterios de evaluación de la calidad del diseño respecto del problema que se desea resolver.

La técnica se apoya en notaciones gráficas - los diagramas de estructura - y en pseudocódigo.



3.- DIAGRAMAS DE ESTRUCTURA

A

B

MODULO

MODULO PREDEFINIDO

B A

El modulo B hace referencia a Datos en el A

A

B

X,Y Z El modulo A llama al modulo B y pasa los parámetrosX;Y de A a B. El modulo B remite el parámetro Z almodulo B

A

BB

El modulo A llama a los módulos B y C.Los módulos se colocan de izquierda a derechaen orden de invocación.



4.- MODULARIZACIÓN

El MODULO es el componente básico de un sistema estructurado

Se puede concebir como un subprograma con una interfaz a través de la cual se comunica con otros subprogramas

• Ejemplos» Un programa compilado separadamente

» Una rutina fortran

» Un subprograma en C o C++

» Un subprograma o unidad en PASCAL



4.1.- TECNICA DE DISEÑO ESTRUCTURADO

Se particiona el sistema en una jerarquía de módulos o subsistemas que pueden concebirse y construirse en forma independiente (pueden verse como cajas negras

La idea es que otros módulos sólo necesiten saber QUE hace un determinado módulo - su función- y no COMO

lo hace.

Ventajas• Simplifica la construcción, ya que las decisiones internas son propias al módulo

y no dependen de otros módulos• simplifica las pruebas como unidad independiente, ya que se han reducido los

efectos laterales y es más fácil identificar la fuente de error.• Simplifica la mantención, especialmente si hay suficiente independencia de

otros módulos.



5.- CRITERIOS DE DESCOMPOSICIÓN MODULAR

Las propiedades que deben preservarse al descomponer un sistema en módulos son:

un módulo es una unidad auto contenida puede probarse en forma separada puede conectarse con otros módulos sólo a través de su interfaz

5.1.- Clausura

Cada módulo debiera realizar una tarea que constituya una unidad lógica, debiera ser lo más conciso posible,

englobando un solo concepto.



5.2.- Independencia

Se busca maximizar la independencia inter módulos en base a un bajo acoplamiento y una Alta cohesión

El ACOPLAMIENTO es una medida de qué tan estrecha es la conexión o interrelación entre 2 módulos.

La COHESIÓN es una medida de la interrelación entre las funciones que contienen un módulo



5.2.1.- Acoplamiento

una conexión es una referencia a un objeto o proceso definido en otro módulo:

al minimizar las conexiones entre módulos, también se minimizan las trayectorias a lo largo de las cuales se propagan los errores y os cambios.

La propagación de un error o de un cambio, a través de una conexión, provoca efectos de amplificación, propiciando la aparición de nuevos errores.

Con conexiones simples es más fácil entender módulos sin hacer referencia a otros



Un alto grado de acoplamiento complica la mantención de un módulo ya que debe ser corregido y probado con referencia a los módulos conectados

Ejemplo:

si saca el módulo X del sistema para hacerle mantención

¿qué otras partes del sistema podrán seguir funcionando?

Factores que afectan el grado de acoplamiento

El grado de acoplamiento de mide en tres dimensiones1.- tamaño de la conexión2.- Tipo de conexión3.- qué es lo une se envía y recibe



1.- tamaño de la conexión Entre menos datos se pasen entre módulos, menor será el grado de

acoplamiento

La medida es la cantidad de datos pasados cada vez que se usa la interfaz

Se recomienda NO pasar los datos armados dentro de una estructura, sino que pasarlos individualmente como

parámetros, para así aumentar la claridad.

Típicamente, una interfaz debiera tener 5 +- 2 parámetros



2.- Tipo de conexión Si un módulo hace referencia a una variable que está definida en otro

módulo, entonces el contenido de ese otro módulo deberá tomarse en cuenta al hacer un cambio o corregir un error.

Un sistema es más simple si sus módulos pueden usarse sin necesidad de conocer su interior.

3.- Qué es lo que se comunica Los módulos por lo menos deberán pasarse datos entre sí para que

formen parte de un mismo sistema

Cuando se pasa información de control de un módulo a otro (switch, flags, etc.) se agrega complejidad al sistema

(Siempre existirá una estructura alterna que elimine esa complejidad)



Caracterización de las comunicaciones. En orden creciente de fuente de problemas

Acoplamiento por datos

Es inevitable pero controlable si se da a través de un número mínimo de parámetros en que se pasan tipos de datos básicos y no estructuras complejas o registros

EjemploCALCULO DE LA FACTURA

CALCULO DEL CREDITO

Monto

Plazo Valor



Acoplamiento por registros

Se da cuando dos o más comparten registros de datos entre si.

Puede darse conexiones entre módulos que de otra forma no tendrían relación entre sí.

Ej. A través de los campos de un registro compartido

La mantención del registro debe hacerse en consideración a todos los módulos que lo comparten.

Además, este acoplamiento puede exponer más datos que los necesarios a un módulo, con posibles consecuencias negativas.



Acoplamiento por control

Se da cuando un módulo intenta alterar el control de la lógica de otro módulo

es un tipo de acoplamiento potencialmente problemático Suele darse a través de switches o flags de control En estos casos, el módulo llamado no es visto como una caja negra

sino que parte de su funcionamiento interno se hace visible y modificable

COBOL : Perform A through B Varying ...until

(ALTER: excomulgado y proscrito)



Acoplamiento por áreas de datos comunes

Se da cuando dos módulos hacen referencia a una misma zona de datos

Problemas los datos no se aislan en torno a la función que los utiliza sino que son

susceptibles de ser alterados por todas las partes que los visualizan Las áreas de datos comunes son susceptibles de ser mal utilizadas

durante la programación.

Ejemplo: definir variables globales de propósito múltiple como switch-1 o Flag-1 para almacenar datos intermedios de funciones totalmente ajenas entre sí.

Los programas con grandes áreas de datos comunes son más difíciles de mantener, ya que es necesario distinguir que dato se utiliza porqué módulo



5.2.2.- cohesión

Medida de la interrelación entre las funciones que contiene un módulo, o bien la medida de la fuerza de la asociación funcional entre los elementos de un módulo (instrucción, grupo de instrucciones o llamadas a otros módulos)

Se desea que los módulos tengan ALTA cohesión.La cohesión es complementaria al acoplamiento y también

determina la manera en que se particionan los módulos y su nivel de interdependencia


III EL DISEÑO ESTRUCTURADOEscala de cohesión, de peor a mejor o de menor a mayorCohesión Coincidental

Los elementos del módulo contribuyen a actividades que no están relacionadas entre sí.

Se da cuando se pregunta por qué un grupo de instrucciones están en un programa y la respuesta es: “por que tenían que estar en algún lugar”

Ejemplo Modulo DeTodoUnPocoListar erroresLlenar formulariosListar cambiosOrdenar resultadosCambiar Fecha

Para realizar alguna de estas funciones, típicamente se utiliza algún flag o switch, es decir, se provoca acoplamiento por control


III EL DISEÑO ESTRUCTURADOCohesión Temporal

Estos módulos se caracterizan porque sus elementos se relacionan con actividades relacionadas en el tiempo

Normalmente, todos sus elementos se ejecutan en cada llamada al módulo.

Ejemplo Modulo TodoDeUnViajeAbrir Archivo MaestroPoner contador-maestro en ceroAbrir archivo CambiosPoner Contador-maestro en ceroAbrir archivo ErroresPoner Contador-maestro en cero



También se utilizan flags de control para ocupar alguna de estas funciones, especialmente si alguna o varias de ellas se deben reutilizar en otro momento del proceso

Los siguientes tipos de cohesión son considerablemente mas fuertes que las anteriores.



Cohesión Procedural

Los elementos participan de actividades diferentes y posiblemente no relacionadas, en las cuales el control fluye de una actividad a la

siguiente.

Lo que relaciona los componentes es el orden de ejecución y no el hecho de ser elementos funcionalmente relacionados

Ejemplo Modulo UnoTrasOtroMientras existan datos

Leer ordenprocesar orden



Cohesión Por Comunicación

Los elementos del módulo se refieren a los mismos datos de entrada y salida.

Ejemplo Producción de gráficos o de informes a partir de los mismos datos de entrada y salida

Cohesión secuencial

Ocurre cuando la salida de un elemento es usada como entrada para el siguiente elemento

Ejemplo leer y editar datos, crear y almacenar registros, resumir e imprimir resultadosModulo Secuencia

leer datos cliente; validar datos del cliente; Imprimir errores



Cohesión Funcional

Una función describe la transformación de datos de entrada en datos de salida

Si todos los elementos de un módulo contribuyen a un mismo objetivo posiblemente el módulo está ligado funcionalmente

Todos los elementos del módulo son esenciales para realizar la función del módulo

Una técnica útil para saber si un módulo tiene cohesión funcional es describir su función y examinar la oración

resultante

Si la oración resultante contiene más de un verbo probablemente el módulo desempeñe más de una función



Si tiene palabras que tengan que ver con tiempo (primero, siguiente, cuando, inicio, etc) probablemente el módulo tenga cohesión secuencial o temporal

Si el predicado no contiene un solo objeto específico, probablemente hay cohesión lógica.

Palabras como inicializar, limpiar, etc. Implican cohesión temporal

Los módulos con cohesión funcional siempre pueden describirse en términos de sus elementos utilizando una

oración



6.- DISEÑO DE LA INTERFAZ ENTRE MÓDULOS

1.- Minimalidad en la Interfaz

La interfaz entre 2 módulos es el conjunto de supuestos que cada uno puede hacer del otro

Ej.: supuestos acerca de los datos que se usan

Las interfaces debieran ser lo más simples posibles, con un mínimo de parámetros



2.- Independencia de la interfaz

Un módulo debiera poder reemplazarse por otro ofrezca la misma definición de la interfaz, sin producir efectos

nuevos en el resto del sistema.3.- Número de Parámetros

El número de otros módulos que debe importar un cierto módulo debe ser considerado.

Un número grande de parámetros puede indicar que el módulo debe realizar muchas actividades de coordinación y decisión

Si los parámetros son pocos, es posible que se requiera una mayor descomposición del problema


IV METRICAS DE DISEÑO

1.- INTRODUCCIÓN

Durante el diseño se registra. Módulos : cantidad Defectos : Número y tipo durante inspecciones; costo de repararlos Fuerza de trabajo : número y tipo de personas requeridas en cada

módulo; tiempo requerido

PRIMERA APROXIMACIÓN, en general, cada módulo tiene entre 2 y 7 módulos subordinados

Si un módulo tiene 1 solo subordinado es posible que se haya extraído una función (importante o larga) del módulo => baja cohesión

Si un módulo tiene muchos subordinados, es posible que, en esa etapa, el diseño haya sido efectuado hasta un nivel muy bajo


IV METRICAS DE DISEÑO

2.- ENFOQUE CUANTITATIVO

Utilización de herramientas para analizar diseños:

Premisa: en un buen diseño las unidades individuales están aisladas unas de otras

Por lo tanto:

Se considera la modularidad y el acoplamiento como bases de un sistema de métricas de complejidad de

diseño



Objeto

• Dentro del software orientado a objeto, un objeto es cualquier cosa, real o abstracta, acerca de la cual almacenamos datos y los métodos que controlan dichos datos.

• Un objeto puede estar compuesto por otros objetos. Estos últimos a su vez también pueden estar compuestos por otros objetos. Esta intrincada estructura es la que permite construir objetos muy complejos.



Tipo de Objeto

• Los conceptos que poseemos se aplican a tipos determinados de objetos. Por ejemplo, empleado se aplica a los objetos que son personas empleadas por alguna organización. Algunas instancias de empleado podrían ser Juan Pérez, José Martínez, etc. En el análisis orientado a objetos, estos conceptos se llaman tipos de objetos; las instancias se llaman objetos.

• Así, un tipo de objeto es una categoría de objeto, mientras que un objeto es una instancia de un tipo de objeto.


Métodos

• Los métodos especifican la forma en que se controlan los datos de un objeto. Los métodos en un tipo de objeto sólo hacen referencia a la estructura de datos de ese tipo de objeto. No deben tener acceso directo a las estructuras de datos de otros objetos. Para utilizar la estructura de datos de otro objeto, deben enviar un mensaje a éste. El tipo de objeto empaca juntos los tipos de datos y su comportamiento.

• Un objeto entonces es una cosa cuyas propiedades están representadas por tipos de datos y su comportamiento por métodos.



Encapsulado

• El encapsulado oculta los detalles de su implantación interna a los usuarios de un objeto. Los usuarios se dan cuenta de las operaciones que puede solicitar del objeto, pero desconocen los detalles de cómo se lleva a cabo la operación. Todos los detalles específicos de los datos del objeto y la codificación de sus operaciones están fuera del alcance del usuario.

• Así, encapsulado es el resultado (o acto) de ocultar los detalles de implantación de un objeto respecto de su usuario.

• El encapsulado, al separar el comportamiento del objeto de su implantación, permite la modificación de ésta sin que se tengan que modificar las aplicaciones que lo utilizan.



Mensajes

• Para que un objeto haga algo, le enviamos una solicitud. Esta hace que se produzca una operación. La operación ejecuta el método apropiado y, de manera opcional, produce una respuesta. El mensaje que constituye la solicitud contiene el nombre del objeto, el nombre de una operación y, a veces, un grupo de parámetros.

• Los objetos pueden ser muy complejos, puesto que pueden contener muchos subobjetos, éstos a su vez pueden contener otros, etc. La persona que utilice el objeto no tiene que conocer su complejidad interna, sino la forma de comunicarse con él y la forma en que responde.



Clase

• El término clase se refiere a la implantación en software de un tipo de objeto.

• El tipo de objeto es una noción de concepto. Especifica una familia de objetos sin estipular la forma en que se implanten. Los tipos de objetos se especifican durante el análisis OO.

• Así, una clase es una implantación de un tipo de objeto. Especifica una estructura de datos y los métodos operativos permisibles que se aplican a cada uno de sus objetos.



Herencia

• Un tipo de objeto de alto nivel puede especializarse en tipos de objeto de bajo nivel. Un tipo de objeto puede tener subtipos. Por ejemplo, el tipo de objeto persona puede tener subtipos estudiante y empleado. A su vez, el tipo de objeto estudiante puede tener como subtipo estudiante de pregrado y estudiante de postgrado, mientras que empleado puede tener como subtipo a académico y administrativo. Existe de este modo una jerarquía de tipos, subtipos, subsubtipos, etc.

• Una clase implanta el tipo de objeto. Una subclase hereda propiedades de su clase padre; una sub-subclase hereda propiedades de las subclases; etc. Una subclase puede heredar la estructura de datos y los métodos, o algunos de los métodos, de su superclase. También tiene sus métodos e incluso tipos de datos propios.


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