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Seminar: Software-Produktlinien (SPL)
Einführung und Überblick
Christian Kästner, Marko Rosenmüller, Norbert Siegmund, Gunter Saake
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 2
Agenda Überblick Softwareproduktlinien
Was sind Produktlinien? Entwicklung von Softwareproduktlinien
Organisatorisches Anforderungen Termine Themen
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 3
Zwei Entwicklungen... Moderne Anwendungssoftwaresysteme
Eier-legende Wollmilchsäu Bsp.: Windows Vista, Open Office, Oracle, SAP
myERP, iTunes Nicht so bei eingebetteten Systemen
Maßgeschneiderte Lösungen Bsp.: PDA, Handy, Sensoren, Toaster, Mikrowelle,
Fernseher, Wetterstation, Taschenrechner, Chipkarten, Bordcomputer, Router, Ubiquitious Computing
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 4
Softwareproduktlinien Techniken für die Entwicklung maßgeschneiderte
Software, die genau die benötigte Funktionalität enthält Varianten für verschiedene Anwendungsfälle Neue Varianten können leicht hinzugefügt werden,
schnelle Entwicklung, Wiederverwendung bewährter Funktionalität
Kunden-individuelle Fertigung, Spezialisierung Anpassung an verfügbare Ressourcen
Software-Produktlinien: Konfiguration durch Auswahl von Features (deutsch: Merkmale)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 5
Auto-Produktlinie
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 6
Schuh-Produktlinie
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 7
PC-Produktlinie
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 8
Features in MS Office
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 9
Softwareproduktlinien Eine Menge von Programmvarianten (Software-
Produkten), ...die auf ein gemeinsames Marktsegment
(Domäne) zugeschnitten sind ...mit dem Ziel der Wiederverwendung von
gemeinsamen Software-Artefakten
z. B. Tetris Produktlinie 2D / 3D Unterstützte Hardware (PC, Handys, etc.) Multiplayer
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 10
Domäne Die Programme einer Produktlinie sind
zugeschnitten auf ein Anwendungsgebiet Dieses Anwendungsgebiet wird als Domäne
bezeichnet Beispiele:
Datenbanken Eingebettete Systeme (z.B. Automobilbau) Lagerverwaltung Netzwerkkommunikation (Netzwerkstack)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 11
Features (deutsch Merkmale) “first-class domain abstractions” … repräsentieren Anforderungen, Gemeinsamkeiten
bzw. Unterschiede von Programmvarianten … sind Mittel zur Kommunikation zwischen
Stakeholdern … dienen zur Spezifikation von Varianten
Feature-Auswahl als Eingabe für die Programmgenerierung
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 12
Features – Beispiele Computerspiele: Ein- / Mehrspielermodus,
Netzwerkmodus, Grafik-Details, Physik Engine PIM: Mail Unterstützung, Adressverwaltung,
Kalender Funktion, Geburtstage, Notizen, Aufgaben Allgemein: Unterstützte Betriebssysteme (Windows,
Linux, etc.), unterstützte Hardware (PC, Spielekonsole, Handy, eingebettetes System)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 13
Entwicklung einer Produktlinie
Entwicklung einer Programmfamilie statt einzelner Anwendung
Programmfamilie erfüllt Anforderungen einer ganzen Domäne
Abweichung vom klassischen Entwicklungsprozess und Lebenszyklus
Unterscheidung in Domain EngineeringApplication Engineering
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 14
Application and Domain Engineering
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 15
Application and Domain Engineering
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 16
Feature-Modellierung Darstellung der Features einer Domäne Zur Visualisierung und Kommunikation Ein Feature-Modell beschreibt
die elementaren Abstraktionen einer Domäne und deren Beziehungen
die Menge der Programme einer Produktlinie Ein Feature-Diagramm visualisiert Features und
deren Beziehungen
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 17
Beispiel: Graph-Bibliothek
Bibliothek von Graph-Datenstrukturen und –AlgorithmenGewichtete/ungewichtete KantenGerichtete/ungerichtete KantenGefärbte KnotenAlgorithmen: kürzester Pfad, Minimale Spannbäume,
Transitive Hülle, …
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 18
Graph-Feature-Modell
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 19
Entwurf und Implementierungvon Features
Nach der Feature-Modellierung folgt der Entwurf und die Implementierung...
Dom
ain
Eng.
App
licat
ion
Eng.
Feature-Auswahl
Feature-Modell WiederverwendbareImplementierungs-artefakte
Generator Fertiges Program
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 20
Entwurf und Implementierungvon Features
Nach der Feature-Modellierung folgt der Entwurf und die Implementierung...
Dom
ain
Eng.
App
licat
ion
Eng.
Feature-Auswahl
Feature-Modell WiederverwendbareImplementierungs-artefakte
Generator Fertiges Program
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 21
SPL Implementierung Verschiedene Wege SPLs zu implementieren Beispiele:
Komponenten Frameworks/Plugins Präprozessoren (z.B. C/C++ #ifdef) Feature-Orientierte Programmierung
(Kollaborationen, Mixins) Aspekte-Orientierte Programmierung
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 22
Agenda Überblick Softwareproduktlinien
Was sind Produktlinien? Entwicklung von Softwareproduktlinien
Organisatorisches Anforderungen Termine Themen
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 23
Vorträge / Ausarbeitungen Vorträge
20 min Vortrag (siehe Infos auf Webseite) 10 min Diskussion
Ausarbeitungen 3-6 Seiten (Format siehe Webseite) Inhalte:
Motivation / Einleitung in das Thema Analyse / Aufarbeitung des Themas Je nach Themengebiet: Vor- / Nachteile, offene
Fragen, Vergleich analysierter Ansätze Zusammenfassung / Schlussfolgerung
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 24
Bewertung
Anmeldung heute, Abmeldung bis max. 2 Wochen später
VortragGewichtung 50 %Ausgabe von Bewertungsbögen
AusarbeitungGewichtung 50 %
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 25
Presentation
• Know your audience
• Talk to the audience• Talk loud and slow• Don’t hide• Eye contact• Don’t read
• Know your audience
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 26
Structure
• Introduce yourself (and your background/affiliation if necessary)
• State target/aim of presentation early• Motivate your work, why should I listen
• Cohesion!
• Summarize main points, take-away message• Emphasize conclusion/consequences
• References if used in the slides
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 27
Technical Hints
• 20 min, about 7 to 15 slides• Fontsize >= 18, sans-serife fonts • Name, title and affiliation on every slide• Slides number on every slide• At most one topic per slide• Visualization, colors where necessary• Avoid overfull slides (> 7 objects or > 36 words)• Avoid writing full sencences, instead summarize the
content using only headwords.
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 28
Termine 05.11.2008
Details zur Ausarbeitung
19.11.2008 bis 07.01.2009 Je 2 - 3 Vorträge + Diskussion Genaue Termine siehe Webseite
Abgabe der Ausarbeitungen max. 4 Wochen nach Präsentation
Mails an [email protected] UND [email protected]
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 29
1 Überblick SPL Engineering
• Überblick nach SEI– Core assets– Produktentwicklung– Etc.
• Einstiegspunkte– http://www.sei.cmu.edu/productlines/index.html– Buch: Clements & Northrop (Part I)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 30
2 Requirementsengineering / Domänenanalyse
• Methoden zur Analyse von Gemeinsamkeiten / Unterschiede von Anforderungen innerhalb einer Domäne
• Einstiegspunkte– Buch: Clements & Northrop (4.6)– Buch: Pohl et al. (Kap. 10)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 31
3 Domänenmodellierung
• Überblick zu existierenden Featuremodellen
• Einstiegspunkte– Buch: Czarnecki & Eisenecker– Kang et al.: Feature-Oriented Domain Analysis
(FODA) Feasibility Study, 1990
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 32
4 Beispiele Softwareproduktlinien
• Domänenalyse und Featuremodellierung an konkreten Domänen
• Braucht man SPLs in dieser Domäne?• Mehrere Beispiele je Domäne; Feature Diagramme• Wie sehen diese aus bzw. wie könnten diese
aussehen?– Computerspiele– Betriebssysteme– Datenbanken– Eingebettete Systeme im Automobil– Handy Software– Eigene Vorschläge
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 33
5 Metriken in SPLs
• Bewertung von SPLs – z.B. bzgl. Komplexität
• Einstiegspunkte– Lopez-Herrejon & Trujillo: How Complex is my
Product Line? The case for Variation Point Metrics, VAMOS 2008
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 34
6 Implementierung von SPLs
• 2 Studenten (Aufteilung der Themen)• Themenauswahl:– Frameworks,– Komponenten,– Präprozessoren (z.B. C/C++ Präproz.)– Programmgeneratoren
• Einstiegspunkte– Buch: Czarnecki & Eisenecker
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 35
7 Produktkonfiguration
• Konfigurationsprozess• Staged Configuration
• Einstiegspunkte– Buch: Czarnecki & Eisenecker– Czarnecki et al.: Staged Configuration Using Feature
Models, SPLC 2004
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 36
8 Visualisierung im Konfigurationsprozess
• Werkzeuge zur Konfiguration und deren Methoden Visualisierung
• Einstiegspunkte– VISPLE Workshop 2007, 2008:
http://www.lero.ie/visple2007/, http://www.lero.ie/visple2008/
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 37
9 Testen von SPLs
• Domänentests• Anwendungstests
• Einstiegspunkte– Buch: Pohl et al. (Kap. 13, 18)– Intl. Workshop on Software Product Line Testing
http://www.biglever.com/split2008/index.html
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 38
10 Organisatorische Aspekte
• Team Struktur• Prozesse
• Einstiegspunkte– Buch: Clements & Northrop (6)– Buch: Pohl et al. (19)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 39
11 Wirtschaftliche Aspekte von SPLs
• SPL pricing• Kosten (Entwicklung, Softwaretests, etc.)• Risiken
• Einstiegspunkte– Buch: Pohl et al. (Kap. 20)– Buch: Clements & Northrop (6)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 40
12 SPL Fallstudien
• Überblick zu SPL Fallstudien• Ergebnisse, Erfahrungen, Probleme
• Einstiegspunkte– http://www.sei.cmu.edu/productlines/
spl_case_studies.html– Buch: Pohl et al. (Kap. 21)– Buch: Clements & Northrop (Part III)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 41
13 Open Source SPLs
• Analyse existierender SPLs• Verwendete Implementierungstechniken• Domänen• Etc.
• Einstiegspunkte – Dissertation Sven Apel: http://www.infosun.fim.uni-
passau.de/cl/publications/docs/Dissertation.pdf
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 42
14 SPL Adoption
• Aspekte zur Einführung von SPLs in Unternehmen– Techn. Aspekte– Wirtschaftl. Aspekte– Organisatorische Aspekte
• Einstiegspunkte– Buch: Pohl et al. (Kap. 20)– Clements & Krueger: Point/Counterpoint: Being
Proactive Pays Off/Eliminating the Adoption Barrier. IEEE Software, 2002
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 43
15 Domänenspezifische Sprachen
• Übersicht• Verwendung im Kontext von SPLs
• Einstiegspunkte– Buch: Czarnecki & Eisenecker
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 44
Literatur
• Czarnecki & Eisenecker: Generative Programming, 2000, Addison-Wesley
• Clements & Northrop: Software Product Lines: Practices and Patterns, 2002, Addison-Wesley
• Pohl et al.: Software Product Line Engineering, 2005, Springer (Kopien heute / morgen Vormittag)
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 45
Themen1 Überblick SPL Engineering2 Requirementsengineering / Domänenanalyse3 Domänenmodellierung4 Beispiele Softwareproduktlinien5 Metriken in SPLs6 Implementierung von SPLs (1-2 Stud.)7 Produktkonfiguration8 Visualisierung im Konfigurationsprozess9 Testen von SPLs10 Organisatorische Aspekte11 Wirtschaftliche Aspekte von SPLs12 SPL Adoption13 Domänenspezifische Sprachen14 SPL Fallstudien15 Open Source SPLs
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Kästner, Rosenmüller, Siegmund, Saake Seminar: Software-Produktlinien (SPL) – Folie 46
Themen• 4 Beispiele Softwareproduktlinien
– Computerspiele– Betriebssysteme– Datenbanken– Eingebettete Systeme im Automobil– Handy Software– Eigene Vorschläge