Qualität von Software und Softwaremodellen - uni-marburg

Qualität von Software und Softwaremodellen 

Seminar der AG Softwaretechnik im Sommer-Semester 2013 

Gabriele Taentzer, Thorsten Arendt 

Marburg, 16. April 2013

ORGANISATION 

(TEIL 1) 

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Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software 

und Softwaremodellen

Organisation des Seminars 

‣ Umfang: 2 SWS, 3 ECTS Punkte 

• auch als Proseminar möglich (zusätzliche Leistungen) 

‣ Hauptstudium, ab 5. Semester 

‣ Veranstalter: Gabriele Taentzer, Thorsten Arendt 

‣ Kontakt: 

• taentzer@mathematik.uni-marburg.de , 

Raum 05D13, Tel: 21532 

• arendt@mathematik.uni-marburg.de , 

Raum 05D03, Tel: 21540 

‣ Termin: als Block Mitte / Ende Juni 2013 

3 Thorsten Arendt: Seminar Qualität von Software 


Organisation des Seminars (Forts.) 

‣ Voraussetzung: 

• Grundvorlesungen in Praktischer Informatik 

• Einführung in Softwaretechnik, SW-Praktikum 

• Ideal als Begleitseminar zum Modul "Softwarequalität" geeignet 

‣ Scheinkriterien: 

• Vortrag zum Thema der Seminararbeit 

• Schriftliche Ausarbeitung der Seminararbeit 

• Aktive Teilnahme an der Diskussion der Vorträge 

‣ Homepage des Seminars: 

• http://www.mathematik.uni-marburg.de/~swt/ss13/quali/ 

• Vortragsfolien, Literaturhinweise und Ausarbeitungen 



EINFÜHRUNG 

IN DAS THEMA 

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Berühmte Software-Fehler 

‣ Airbus-Absturz Toulouse, 1994: 

– Software-Fehlverhalten ist mitverantwortlich für den Absturz 

eines A340 bei Toulouse, 7 Tote 

‣ Pentium-Bug, Intel, 1994: 

– spezielle Division verursachen Fehler und Kosten von knapp 

500 Mio. Dollar 

– seitdem: Einsatz von formaler Verifikation bei Intel 

‣ Deutsche Telekom, 1996: 

– durch Spezifikations- und Softwarefehler werden in 550 

Vermittlungsstellen falsche Gebühren berechnet. Dadurch 

Kosten von ca. 70 Mio. DM (geschätzt). 

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Qualitätsmerkmale für Software 

‣ Funktionalität: Korrektheit, 

Angemessenheit, Interoperabilität, 

Ordnungsmäßigkeit, Sicherheit 

‣ Zuverlässigkeit: Reife, Fehlertoleranz, 

Wiederherstellbarkeit 

‣ Benutzbarkeit: Verständlichkeit, 

Bedienbarkeit, Erlernbarkeit, Robustheit 

‣ Effizienz: Wirtschaftlichkeit, Zeitverhalten, 

Verbrauchsverhalten 

‣ Wartungsfreundlichkeit: 

Analysierbarkeit, Änderbarkeit, Stabilität, 

Testbarkeit 

‣ Übertragbarkeit: Anpassbarkeit, 

Installierbarkeit, Konformität, 

Austauschbarkeit 

7 



Qualitätsmanagement 

‣ produktorientiert: 

Softwareprodukte und Zwischenergebnisse werden auf vorher 

festgelegte Qualitätsmerkmale überprüft. 

‣ prozessorientiert: 

Methoden, Werkzeuge, Richtlinien und Standards für den 

Erstellungsprozess der Software 

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Qualitätssicherungsmaßnahmen 

‣ Konstruktive Maßnahmen: 

Methoden, Sprachen, Werkzeuge, Richtlinien, Standards und 

Checklisten, die eine bestimmte Produkt- oder Prozessqualität 

garantieren 

‣ Beispiele: 

• Gliederungsschema für das Pflichtenheft (exakte Beschreibung 

der funktionalen Anforderungen) 

• Verwendung einer typisierten Programmiersprache 

• Importierte Daten werden auf Richtigkeit überprüft. 

• OO-Softwareentwicklung unterstützt die Wiederverwendbarkeit 

von Software. 

• Programmierkonventionen (Einhaltung eines guten 

Programmierstils) und Entwicklungsrichtlinien 

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Qualitätssicherungsmaßnahmen (Forts.) 

‣ Analytische Maßnahmen: 

Das existierende Qualitätsniveau wird gemessen. Ausmaß und 

Ort des Defekts können identifiziert werden. 

‣ Verfahren: 

• Analysierend: Informationen ohne Ausführung der Software 

mit konkreten Eingaben sammeln. 

• Testend: Die Software mit konkreten Eingaben ausführen. 

‣ Beispiele: 

• Erstellung von anforderungs-gerechten Testfällen 

• Softwaremetriken und Überprüfung von Bad Smells 

‣ Eine vorausschauende, konstruktive Qualitätslenkung 

erspart viele analytische Maßnahmen. 

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Was sind Bad (Code) Smells? 

‣ verdächtige Stellen im Code / im Modell 

‣ Hier lohnt es sich, genauer hinzuschauen. 

‣ Sollten eventuell verbessert werden. 

‣ Kondensierung von Erfahrungswissen 

‣ syntaktische Prüfung von Programmcode / des Modells 

hinsichtlich bestimmter Muster oder bestimmter Metrikenwerte 

‣ Beispiele für Bad Code Smells: 

• doppelter Code 

• lange Methoden 

• große Klassen 

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Was ist Refactoring? 

‣ eine Technik im Rahmen der iterativen Softwareentwicklung 

‣ Restrukturierung der Software nach jedem Iterationsschritt 

‣ „Refactoring ist der Prozess, ein Softwaresystem so zu 

verändern, dass das externe Verhalten unverändert bleibt, der 

Code aber eine bessere Struktur erhält.“ (Martin Fowler) 

‣ Adaption von Refactoring ebenso auf Modellebene 

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SEMINARTHEMEN 

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Thematische Gliederung 

Qualität, 

Qualitätskriterien und 

Qualitätssicherung 

Metriken, Smells 

und Refactorings 

Klone in Software 

und Modellen 

Testen 



Qualität, Qualitätskriterien und Qualitätssicherung 

Thema 1 

Problemlösungen bei der Wartbarkeit von Softwaresystemen 

‣ Problem: 

• Fehler im Software-Design beeinflussen die Wartbarkeit bzw. 

Änderbarkeit eines Softwaresystems 

• Das Auffinden dieser Fehler und deren Korrektur ist teilweise 

schwierig, zeitaufwändig und erfolgt manuell 

‣ Ansatz: 

• Automatisierte Generierung von Regeln zum Auffinden dieser 

Fehler und Korrektur mit minimalem Aufwand 

• Benutzung von Genetischen Algorithmen 




Thema 2 

Einfluss von Entwurfsmustern auf die Qualität von Software 

‣ Problem: 

• Entwurfsmuster sind anerkannte Lösungen für wiederkehrende, 

allgemeine Probleme im Software-Design 

• Der Einfluss des Einsatzes von Entwurfsmustern auf die Qualität 

der Software wird jedoch kontrovers diskutiert 

‣ Ansatz: 

• Theoretische und analytische Methode zum Vergleichen von 

Entwurfsmustern und alternativen Designs 




Thema 3 

Prozessqualität in der modellgetriebenen Entwicklung von 

Webanwendungen 

‣ Problem: 

• Es existieren viele Prozesse für die modellgetriebene Entwicklung 

von Webanwendungen, jedoch keine standardisierte Methode für 

die Bewertung ihrer Qualität 

• Welcher Entwicklungsprozess ist warum besser als andere? 

‣ Ansatz: 

• Entwicklung einer Menge von Qualitätskriterien für diese 

Entwicklungsprozesse auf Basis offizieller Qualitätsstandards 




Thema 4 

Modellieren von ansprechenden UML-Klassendiagrammen 

‣ Problem: 

• Die Einhaltung von Formatierungsrichtlinien macht Code 

lesbarer und somit verständlicher 

• Softwaremodelle (z.B. UML-Klassendiagramme) sollten 

selbstverständlich auch gut lesbar und verständlich sein 

‣ Ansatz: 

• Entwicklung einer umfassenden Taxonomie visueller Richtlinien 

hinsichtlich der ‚ästhetischen‘ Qualität von UML- 

Klassenmodellen 




Thema 5 

Qualitätssicherung von Modellen des Eclipse Modeling 

Framework (EMF) 

‣ Problem: 

• Die Qualität(ssicherung) von Software lässt sich oft auf die 

Qualität(ssicherung) der involvierten Modelle zurückführen 

• Wie kann die Qualität von Softwaremodellen (z.B. von UMLoder 

domänenspezifischen Modellen) gesichert werden? 

‣ Ansatz: 

• Definition eines Qualitätssicherungsprozesses für 

Softwaremodelle 

• Umfassende Werkzeugunterstützung in EMF 



Metriken, Smells und Refactorings 

Thema 6 

Verbesserung der Qualität von 

UML-Anwendungsfallmodellen 

‣ Problem: 

• Anforderungen an Softwaresysteme werden häufig mit UML- 

Anwendungsfallmodellen modelliert 

• Die vermeintliche Einfachheit dieser Modellierungssprache führt 

jedoch oft zu inkonsistenten oder inkorrekten Modellen 

‣ Ansatz: 

• Auffinden und Korrektur von Qualitätsproblemen in UML- 

Anwendungsfallmodellen mit Hilfe von ‚Anti-Patterns‘ 




Thema 7 

Refactoring von Prozessmodellen 

‣ Problem: 

• In der Industrie existieren sehr große Repositories mit Modellen 

für Geschäftsprozesse 

• Diese Repositories enthalten viele redundante Informationen 

sowie Modelle mit hoher Komplexität 

‣ Ansatz: 

• Katalog bestehend aus Smells und Refactorings für 

Prozessmodelle und Repositories mit diesen Modellen 




Thema 8 

Verschiedene Möglichkeiten der Anwendung von 

Generalisierung 

‣ Problem: 

• Generalisierung ist ein adäquates Mittel für die Verbesserung 

der Qualität von Softwarecode 

• In nicht-trivialen Softwaresystemen ist das Auffinden von Stellen 

für die Anwendung von Generalisierung anspruchsvoll und 

zeitaufwändig 

‣ Ansatz: 

• Entwicklung eines Werkzeuges speziell für das Auffinden von 

Stellen für die Anwendung von Generalisierung 



Klone in Software und Modellen 

Thema 9 

Softwareklone aufspüren und eliminieren 

‣ Problem: 

• Redundanter Code kann zu Problemen bei der Wartung von 

Softwaresystemen führen 

• Was sind Softwareklone, woher kommen sie, wie kann man sie 

auffinden und wie eliminieren? 

‣ Ansatz: 

• Überblick über die einschlägige Forschungsliteratur 

• Speziell: Benutzung von ‚Suffix Trees‘ in ASTs 



Klone in Software und Modellen 

Thema 10 

Aufspüren von Klonen in UML-Klassenmodellen 

‣ Problem: 

• Klone kommen auch in Softwaremodellen vor 

• Techniken und Algorithmen für das Auffinden von Klonen in 

Softwarecode können nicht direkt für Modelle übernommen 

werden 

‣ Ansatz: 

• Entwicklung einer formalen Definition von Modellklonen 

• Entwicklung eines Algorithmus zum Auffinden von Modellklonen 

in UML-Klassendiagrammen inklusive prototypischer 

Implementierung 



Testen 

Thema 11 

Erstellen von Testszenarien mit Hilfe 

von Aktivitätendiagrammen 

‣ Problem: 

• Aktivitätendiagramme werden oft für die Beschreibung aller 

möglichen Szenarien eines Anwendungsfalls benutzt 

• Die Identifikation aller möglichen Pfade (z.B. für die Erstellung 

von Tests) kann jedoch sehr anspruchsvoll sein 

‣ Ansatz: 

• Klassifizierung von Kontrollstrukturen und Transformation in ein 

dediziertes Modell (DSL), aus dem anschließend die 

Testszenarien generiert werden 



Testen 

Thema 12 

Testen von Modelltransformationen 

‣ Problem: 

• Modelltransformationen sind wesentliche Artefakte in der 

modellgetriebenen Softwareentwicklung 

• z.B. von Plattform-unabhängigen zu -abhängigen Modellen 

• Selbstverständlich müssen diese auch getestet werden 

‣ Ansätze: 

• Orakel-Funktion für die Validierung der transformierten Testmodelle 

(Basis: Bekannte, gute Beispiel-Transformationen) 

• Definition einer Menge von Regeln für die Bewertung der Qualität von 

Testmodellen (‚repräsentative Testfälle‘) 



ORGANISATION 

(TEIL 2) 

27 



Zeitplan 

‣ Themenvergabe heute 

‣ Einarbeitung in das Thema im April + Mai 2013 

‣ Erster Vorbesprechungstermin bis Freitag, 24. Mai 2013 

• Bis dahin: Literatur gelesen, erster Plan für den Vortrag 

• Ggf. weitere Termine 

‣ Abgabe 

• erste Version der Ausarbeitung und der Vortragsfolien bis 

Freitag, 07. Juni 2013 

• Endversion eine Woche vor Seminar 

‣ Blockseminar Mitte / Ende Juni 2013 



Hinweise für Ausarbeitung und Vortrag 

‣ Ausarbeitung 

• Ziel: Verständnis und Aufbereitung von neueren Fachpublikationen 

• Nach Möglichkeit mit eigenen Beispielen 

• Mit LaTex geschrieben 

• LNCS (http://www.springer.com/computer/lncs/lncs+authors) 

• 12 – 15 Seiten 

• Proseminar: 17 – 20 Seiten + Zusatzaufgabe 

‣ Vortrag 

• 30 Minuten (Vortrag + Diskussion) 

• Proseminar: 40 Minuten 



THEMENVERGABE UND 

TERMINIERUNG 

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Themenvergabe 

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Terminierung 

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