A engenharia de sofware, Notas de estudo de Eletromecânica

Baixe A engenharia de sofware e outras Notas de estudo em PDF para Eletromecânica, somente na Docsity! UFES - Universidade Federal do Espírito Santo Engenharia de Software Notas de Aula Ricardo de Almeida Falbo E-mail: falbo@inf.ufes.br 2005 1 – Introdução O desenvolvimento de software é uma atividade de crescente importância na sociedade contemporânea. A utilização de computadores nas mais diversas áreas do conhecimento humano tem gerado uma crescente demanda por soluções computadorizadas. Para os iniciantes na Ciência de Computação, desenvolver software é, muitas vezes, confundido com programação. Essa confusão inicial pode ser atribuída, parcialmente, pela forma como as pessoas são introduzidas nesta área de conhecimento, começando por desenvolver habilidades de raciocínio lógico, através de programação e estruturas de dados. Aliás, nada há de errado nessa estratégia. Começamos resolvendo pequenos problemas que gradativamente vão aumentando de complexidade, requerendo maiores conhecimentos e habilidades. Entretanto, chega-se a um ponto em que, dado o tamanho ou a complexidade do problema que se pretende resolver, essa abordagem individual, centrada na programação não é mais indicada. De fato, ela só é aplicável para resolver pequenos problemas, tais como calcular médias, ordenar conjuntos de dados etc, envolvendo basicamente o projeto de um único algoritmo. Contudo, é insuficiente para problemas grandes e complexos, tais como aqueles tratados na automação bancária, na informatização de portos ou na gestão empresarial. Em tais situações, uma abordagem de engenharia é necessária. Observando outras áreas, tal como a Engenharia Civil, podemos verificar que situações análogas ocorrem. Por exemplo, para se construir uma casinha de cachorro, não é necessário elaborar um projeto de engenharia civil, com plantas baixa, hidráulica e elétrica, ou mesmo cálculos estruturais. Um bom pedreiro é capaz de resolver o problema a contento. Talvez não seja dada a melhor solução, mas o produto resultante pode atender aos requisitos pré-estabelecidos. Essa abordagem, contudo, não é viável para a construção de um edifício. Nesse caso, é necessário realizar um estudo aprofundado, incluindo análises de solo, cálculos estruturais etc, seguido de um planejamento da execução da obra e desenvolvimento de modelos (maquetes e plantas de diversas naturezas), até a realização da obra, que deve ocorrer por etapas, tais como fundação, alvenaria, acabamento etc. Ao longo da realização do trabalho, deve-se realizar um acompanhamento para verificar prazos, custos e a qualidade do que se está construindo. Visando melhorar a qualidade dos produtos de software e aumentar a produtividade no processo de desenvolvimento, surgiu a Engenharia de Software. A Engenharia de Software trata de aspectos relacionados ao estabelecimento de processos, métodos, técnicas, ferramentas e ambientes de suporte ao desenvolvimento de software. Assim como em outras áreas, em uma abordagem de engenharia de software, inicialmente o problema a ser tratado deve ser analisado e decomposto em partes menores, em uma abordagem “dividir para conquistar”. Para cada uma dessas partes, uma solução deve ser elaborada. Solucionados os sub-problemas isoladamente, é necessário integrar as soluções. Para tal, uma arquitetura deve ser estabelecida. Para apoiar a resolução de problemas, procedimentos (métodos, técnicas, roteiros etc) devem ser utilizados, bem como ferramentas para parcialmente automatizar o trabalho. Neste cenário, muitas vezes não é possível conduzir o desenvolvimento de software de maneira individual. Pessoas têm de trabalhar em equipes, o esforço tem de ser planejado, coordenado e acompanhado, bem como a qualidade do que se está produzindo tem de ser sistematicamente avaliada. • Capítulo 4 – Gerência da Qualidade – trata das principais atividades de garantia da qualidade, incluindo a medição e métricas associadas, revisões e inspeções e a gerência de configuração de software. • Capítulo 5 – Especificação e Análise de Requisitos – são discutidos o que é um requisito de software e tipos de requisitos. A seguir, são abordadas a especificação e a análise de requisitos, usando o método da Análise Essencial de Sistemas como base. • Capítulo 6 – Projeto de Sistema – aborda os conceitos básicos de projeto de sistemas, tratando da arquitetura do sistema a ser desenvolvido e do projeto de seus módulos, segundo a abordagem do Projeto Estruturado de Sistemas. • Capítulo 7 – Implementação e Testes – são enfocadas as atividades de implementação e testes, sendo esta última tratada em diferentes níveis, a saber: teste de unidade, teste de integração, teste de validação e teste de sistema. • Capítulo 8 – Entrega e Manutenção – discute as questões relacionadas à entrega do sistema para o cliente, tais como o treinamento e a documentação de entrega, e a atividade de manutenção do sistema. Referências para o Conteúdo do Capítulo • S.L. Pfleeger, Engenharia de Software: Teoria e Prática, São Paulo: Prentice Hall, 2ª edição, 2004. Capítulo 1. 2 – Processo de Software O que é um processo de software. Um processo de software pode ser visto como o conjunto de atividades, métodos, práticas e transformações que guiam pessoas na produção de software. Um processo eficaz deve, claramente, considerar as relações entre as atividades, os artefatos produzidos no desenvolvimento, as ferramentas e os procedimentos necessários e a habilidade, o treinamento e a motivação do pessoal envolvido. Elementos que compõem um processo de software Processo de Software Processos Atividades Pré-atividades Sub-atividades Artefatos Insumos Produtos Recursos Recursos Humanos Ferramentas de Software Hardware Procedimentos Métodos Técnicas Roteiros Definição de Processos Há vários aspectos a serem considerados na definição de um processo de software. No centro da arquitetura de um processo de desenvolvimento estão as atividades-chave desse processo: análise e especificação de requisitos, projeto, implementação e testes, que são a base sobre a qual o processo de desenvolvimento deve ser construído. Entretanto, a definição de um processo envolve a escolha de um modelo de ciclo de vida, o detalhamento (decomposição) de suas macro-atividades, a escolha de métodos, técnicas e roteiros (procedimentos) para a sua realização e a definição de recursos e artefatos necessários e produzidos. Um processo de software não pode ser definido de forma universal. Para ser eficaz e conduzir à construção de produtos de boa qualidade, um processo deve ser adequado ao domínio da aplicação e ao projeto específico. Deste modo, processos devem ser definidos caso a caso, considerando-se as especificidades da aplicação, a tecnologia a ser adotada na sua construção, a organização onde o produto será desenvolvido e o grupo de desenvolvimento. Em suma, o objetivo de se definir um processo de software é favorecer a produção de sistemas de alta qualidade, atingindo as necessidades dos usuários finais, dentro de um cronograma e um orçamento previsíveis. A escolha de um modelo de ciclo de vida (ou modelo de processo) é o ponto de partida para a definição de um processo de desenvolvimento de software. Um modelo de ciclo de vida organiza as macro-atividades básicas, estabelecendo precedência e dependência entre as mesmas. Para maiores detalhes sobre os modelos de processo existentes, vide as seguintes referências sugeridas: [1,2,3]. Um modelo de ciclo de vida pode ser entendido como passos ou atividades que devem ser executados durante um projeto. Para a definição completa do processo, a cada atividade, devem ser associados técnicas, ferramentas e critérios de qualidade, entre outros, formando uma base sólida para o desenvolvimento. Adicionalmente, outras atividades tipicamente de cunho gerencial, devem ser definidas, entre elas atividade de gerência e de controle e garantia da qualidade. De maneira geral, o ciclo de vida de um software envolve as seguintes fases: • Planejamento: O objetivo do planejamento de projeto é fornecer uma estrutura que possibilite ao gerente fazer estimativas razoáveis de recursos, custos e prazos. Uma vez estabelecido o escopo de software, uma proposta de desenvolvimento deve ser elaborada, isto é, um plano de projeto deve ser elaborado configurando o processo a ser utilizado no desenvolvimento de software. À medida que o projeto progride, o planejamento deve ser detalhado e atualizado regularmente. Pelo menos ao final de cada uma das fases do desenvolvimento (análise e especificação de requisitos, projeto, implementação e testes), o planejamento como um todo deve ser revisto e o planejamento da etapa seguinte deve ser detalhado. O planejamento e o acompanhamento do progresso fazem parte do processo de gerência de projeto. • Análise e Especificação de Requisitos: Nesta fase, o processo de levantamento de requisitos é intensificado. O escopo deve ser refinado e os requisitos identificados. Para entender a natureza do software a ser construído, o engenheiro de software tem de compreender o domínio do problema, bem como a funcionalidade e o comportamento esperados. Uma vez identificados os requisitos do sistema a ser desenvolvido, estes devem ser modelados, avaliados e documentados. Uma parte vital desta fase é a construção de um modelo descrevendo o que o software tem de fazer (e não como fazê-lo). • Projeto: Esta fase é responsável por incorporar requisitos tecnológicos aos requisitos essenciais do sistema, modelados na fase anterior e, portanto, requer que a plataforma de implementação seja conhecida. Basicamente, envolve duas grandes etapas: projeto da arquitetura do sistema e projeto detalhado. O objetivo da primeira etapa é definir a arquitetura geral do software, tendo por base o modelo construído na fase de análise de requisitos. Esta arquitetura deve descrever a estrutura de nível mais alto da aplicação e identificar seus principais componentes. O propósito do projeto detalhado é detalhar o projeto do software para cada componente identificado na etapa anterior. Os componentes de software devem ser sucessivamente refinados em níveis de maior detalhamento, até que possam ser codificados e testados. • Implementação: O projeto deve ser traduzido para uma forma passível de execução pela máquina. A fase de implementação realiza esta tarefa, isto é, cada unidade de software do projeto detalhado é implementada. • Testes: inclui diversos níveis de testes, a saber, teste de unidade, teste de integração e teste de sistema. Inicialmente, cada unidade de software implementada deve ser testada e os resultados documentados. A seguir, os diversos Referências para o Conteúdo do Capítulo 1. R.S. Pressman, Engenharia de Software, Rio de Janeiro: McGraw Hill, 5ª edição, 2002: Capítulos 2 (Processo de Software) e 31 (Engenharia de Software Apoiada por Computador). 2. I. Sommerville, Engenharia de Software, São Paulo: Addison-Wesley, 6ª edição, 2003: Capítulo 3. 3. S.L. Pfleeger, Engenharia de Software: Teoria e Prática, São Paulo: Prentice Hall, 2ª edição, 2004. Capítulo 2. 4. A. R. C. Rocha, J. C. Maldonado, K. C. Weber, Qualidade de Software: Teoria e Prática, São Paulo: Prentice Hall, 2001. [1]: Capítulos 1 (Normas e Modelos de Qualidade de Processo) e 12 (Automatização da Definição de Processos de Software). 3 – Gerência de Projetos de Software A Gerência de Projetos de Software envolve o Produto, o Processo e as Pessoas envolvidas no projeto. Produto Referências: [1]: Cap. 3, seção 3.3, Cap. 5, seção 5.3; [3]: Cap. 3, seção 3.1. No que se refere ao produto, a primeira coisa a se fazer é definir o escopo do projeto. Para tal, é necessário fazer um levantamento de requisitos inicial. A idéia é decompor o problema, em uma abordagem “dividir para conquistar”. Inicialmente, o sistema deve ser decomposto em subsistemas que são, por sua vez, decompostos em módulos. Os módulos podem, ainda, ser recursivamente decompostos em sub-módulos ou funções, até que se tenha uma visão geral das funcionalidades a serem tratadas no projeto. Processo: já estudado no capítulo anterior Pessoas: Referências: [1] Cap. 3, seção 3.2; [2] Cap. 22; [3] Cap. 3, seção 3.2. Em um projeto de software, há várias pessoas envolvidas, exercendo diferentes papéis, tais como: Gerente de Projeto, Desenvolvedor (Analistas, Projetistas, Engenheiro de Software, Programadores, Engenheiros de Testes), Gerente da Qualidade, Clientes, Usuários. O número de papéis e suas denominações podem ser bastante diferentes dependendo da organização e até mesmo do projeto. As pessoas trabalhando em um projeto são organizadas em equipes. Assim, o conceito de equipe pode ser visto como um conjunto de pessoas trabalhando em diferentes tarefas, mas objetivando uma meta comum. Essa não é uma característica do desenvolvimento de software, mas da organização de pessoas em qualquer atividade humana. Assim, a definição de equipe dada é válida para uma ampla variedade de situações, tal como uma equipe de futebol. Para a boa formação de equipes, devem ser definidos os papéis necessários e devem ser considerados aspectos fundamentais, a saber liderança, organização (estrutura da equipe) e coordenação. Além disso, há diversos fatores que afetam a formação de equipes: relacionamentos inter-pessoais, tipo do projeto, criatividade etc. No que se refere à organização / estrutura das equipes, há diversos tipos de equipes, tais como os citados por Pressman [1]: Democrática Descentralizada, Controlada Descentralizada, Controlada Centralizada. Por fim, na formação de equipes deve-se levar em conta o tamanho da equipe. Quanto maior o número de membros da equipe, maior a quantidade de caminhos possíveis de comunicação, o que pode ser um problema, uma vez que o número de pessoas que podem se comunicar com outras pode afetar a qualidade do produto resultante. Estrutura de Divisão do Trabalho: Referências: [1] Cap. 3, seção 3.4; [2] Cap. 2, seção 2.3; [3] Cap. 3, seção 3.1. Uma boa gerência de projetos começa com a fusão das visões de Produto, Processo e Pessoas. Cada função ou módulo a ser desenvolvido pela equipe do projeto deve passar pelas várias atividades definidas no processo de software. Essa pode ser uma base bastante efetiva para a elaboração de estimativas, incluindo a alocação de recursos, já que é sempre mais fácil estimar porções menores de trabalho. Assim, é útil elaborar uma estrutura de divisão do trabalho, considerando duas dimensões principais: produto e processo, como mostra a Tabela 3.1. Tabela 3.1 – Estrutura de Divisão do Trabalho considerando a fusão das visões de produto e processo. Atividades do processo Análise e Especificação de Requisitos Projeto Implementação Testes Módulos / Funções Módulo 1 Módulo 2 .... Atividades Típicas da Gerência de Projetos: A gerência de projetos envolve a realização de diversas atividades, abaixo relacionadas: Determinação do Escopo do Software Definição do Processo de Software do Projeto Realização de Estimativas Estimativa de Tamanho Estimativa de Esforço Estimativa (Alocação) de Recursos Estimativa de Tempo (Elaboração do Cronograma do Projeto) Estimativa de Custos Gerência de Riscos Elaboração do Plano de Projeto O Planejamento e o Acompanhamento do Projeto As atividades acima relacionadas são realizadas diversas vezes ao longo do projeto. Tipicamente, no início do projeto, elas têm de ser realizadas para produzir uma primeira visão Tabela 3.2 – Relação Número Médio de LOC / PF para algumas Linguagens de Programação Linguagem de Programação Número Médio de LOC/PF C 162 C++ 66 Java 63 SQL 40 Estimativas de Esforço: Referências: [1] Cap. 5, seções 5.6 e 5.7; [2] Cap. 23, seção 23.1; [3] Cap. 3, seção 3.3. Para a realização de estimativas de tempo e custo, é fundamental estimar, antes, o esforço necessário para completar o projeto ou cada uma de suas atividades. Estimativas de esforço podem ser obtidas diretamente pelo julgamento de especialistas, tipicamente usando técnicas de decomposição, ou podem ser computadas a partir de dados de tamanho ou de dados históricos. Quando as estimativas de esforço são feitas com base apenas no julgamento dos especialistas, uma tabela como a Tabela 3.1 pode ser utilizada, em que cada célula corresponde ao esforço necessário para efetuar uma atividade no escopo de um módulo específico. Uma tabela como essa pode ser produzida também com base em dados históricos de projetos similares já realizados na organização. Quando estimativas de tamanho são usadas como base, deve-se considerar um fator de produtividade, indicando quanto em unidades de esforço é necessário para completar um projeto (ou módulo), descrito em unidades de tamanho. Assim, uma organização pode coletar dados de vários projetos e estabelecer, por exemplo, quantos em homens-hora (uma unidade de esforço) são necessários para desenvolver 1000 LOCs (KLOC) ou 1 PF (unidades de tamanho). Esses fatores de produtividade devem levar em conta características dos projetos e da organização. Assim, pode ser útil ter vários fatores de produtividade, considerando classes de projetos específicas. Assim como em outras situações, quando uma organização não tem ainda dados suficientes para definir seus próprios fatores de produtividade, modelos empíricos podem ser usados. Existem diversos modelos que derivam estimativas de esforço a partir de dados de LOC ou PFs. De maneira geral, todos eles têm a seguinte estrutura: E = A + B * (T)c onde A, B e C são constantes derivadas empiricamente, E é o esforço em pessoas-mês e T é a estimativa de tamanho em LOCs ou PFs. Por exemplo, o modelo proposto por Bailey-Basili estabelece a seguinte fórmula para se obter o esforço necessário em pessoas-mês para desenvolver um projeto, tomando por base o tamanho do mesmo em KLOC: E = 5,5 + 0,73 * (KLOC)1,16 Segundo os critérios citados por Pfleeger [3], esse é um dos modelos empíricos mais precisos. Contudo, deve-se observar que modelos empíricos diferentes conduzem a resultados muito diferentes, o que indica que esses modelos devem ser adaptados para as condições da organização. Uma forma de se fazer essa adaptação consiste em experimentar o modelo usando resultados de projetos já finalizados, comparar os valores obtidos com os dados reais e analisar a eficácia do modelo. Se a concordância dos resultados não for boa, as constantes do modelo devem ser recalculadas usando dados organizacionais [1]. Alocação de Recursos: Referências: [1] Cap. 5, seção 5.4; [2] Cap. 22, seção 22.3; Estimar os recursos necessários para realizar o esforço de desenvolvimento é outra importante tarefa. Quando falamos em recursos, estamos englobando pessoas, hardware e software. No caso de software, devemos pensar em ferramentas de software, tais como ferramentas CASE ou software de infra-estrutura (p.ex., um sistema operacional), bem como componentes de software a serem reutilizados no desenvolvimento, tais como bibliotecas de interface ou uma camada de persistência de dados. Em todos os casos (recursos humanos, de hardware e de software), é necessário observar a disponibilidade do recurso. Assim, é importante definir a partir de que data o recurso será necessário, por quanto tempo ele será necessário e qual a quantidade de horas necessárias por dia nesse período, o que, para recursos humanos, convencionamos denominar dedicação. Observe que já entramos na estimativa de tempo. Assim, alocação de recursos e estimativa de tempo são atividades realizadas normalmente em paralelo. No que se refere a recursos humanos, outros fatores têm de ser levados em conta. A competência para realizar a atividade para a qual está sendo alocado é fundamental. Assim, é preciso analisar com cuidado as competências dos membros da equipe para poder realizar a alocação de recursos. Outros fatores, como liderança, relacionamento inter-pessoal etc, importantes para a formação de equipes, são igualmente relevantes para a alocação de recursos humanos a atividades. Estimativa de Tempo: Referências: [1] Cap. 7; [2] Cap. 4, seção 4.3; [3] Cap. 3, seção 3.1. De posse das estimativas de esforço e realizando em paralelo a alocação de recursos, é possível estimar o tempo de cada atividade e, por conseguinte, do projeto. Se a estimativa de esforço tiver sido realizada para o projeto como um todo, então ela deverá ser distribuída pelas atividades do projeto. Novamente, dados históricos de projetos já concluídos na organização são uma boa base para se fazer essa distribuição. No entanto, muitas vezes, uma organização não tem ainda esses dados disponíveis. Embora as características do projeto sejam determinantes para a distribuição do esforço, uma diretriz inicial útil consiste em considerar a distribuição mostrada na Tabela 3.3 [1]. Tabela 3.3 – Distribuição de Esforço pelas Principais Atividades do Processo de Software. Planejamento Especificação e Análise de Requisitos Projeto Implementação Teste e Entrega Até 3% De 10 a 25% De 20 a 25% De 15 a 20% De 30 a 40% De posse da distribuição de esforço por atividade e realizando paralelamente a alocação de recursos, pode-se criar uma rede de tarefas com o esforço associado a cada uma das atividades. A partir dessa rede, pode-se estabelecer qual é o caminho crítico do projeto, isto é, qual o conjunto de atividades que determina a duração do projeto. Um atraso em uma dessas atividades provocará atraso no projeto como um todo. Finalmente, a partir da rede de tarefas, deve-se elaborar um Gráfico de Tempo (ou Gráfico de Gantt), estabelecendo o cronograma do projeto. Gráficos de Tempo podem ser elaborados para o projeto como um todo (cronograma do projeto), para um conjunto de atividades, para um módulo específico ou mesmo para um membro da equipe do projeto. Estimativa de Custo: Referências: [1] Cap. 5, seções 5.6 e 5.7; [2] Cap. 23. De posse das demais estimativas, é possível estimar os custos do projeto. De maneira geral, os seguintes itens devem ser considerados nas estimativas de custos: • Custos relativos ao esforço empregado pelos membros da equipe no projeto; • Custos de hardware e software (incluindo manutenção); • Outros custos relacionados ao projeto, tais como custos de viagens e treinamentos realizados no âmbito do projeto; • Despesas gerais, incluindo gastos com água, luz, telefone, pessoal de apoio administrativo, pessoal de suporte etc. Para a maioria dos projetos, o custo dominante é o que se refere ao esforço empregado, juntamente com as despesas gerais. Sommerville [2] sugere que, de modo geral, os custos relacionados com as despesas gerais correspondem a um valor equivalente aos custos relativos ao esforço empregado pelos membros da equipe no projeto. Assim, para efeitos de estimativas de custos, pode-se considerar esses dois itens como sendo um único, computado em dobro. Custos de hardware e software, ainda que menos influentes, não devem ser desconsiderados, sob pena de provocarem prejuízos para o projeto. Uma forma de tratar esses custos é considerar a depreciação com base na vida útil do equipamento ou da versão do software utilizada. Quando o custo do projeto estiver sendo calculado como parte de uma proposta para o cliente, então será preciso definir o preço cotado. Uma abordagem para definição do preço pode ser considerá-lo como o custo total do projeto mais o lucro. Entretanto, a relação entre o custo do projeto e o preço cotado para o cliente, normalmente, não é tão simples assim [2]. realidade, deve-se informar que ações foram tomadas. No caso do risco se concretizar, deve- se informar, também, quais as conseqüências da sua ocorrência. 3.3 - Elaboração do Plano de Projeto Referências: [1] Cap. 7, seção 7.10; [2] Cap. 4, seção 4.2; [3] Cap. 3, seção 3.5. Todas as atividades realizadas no contexto da gerência de projeto devem ser documentadas em um Plano de Projeto. Cada organização deve estabelecer um modelo ou padrão para a elaboração desse documento, de modo que todos os projetos da organização contenham as informações consideradas relevantes. Referências 1. R.S. Pressman, Engenharia de Software, Rio de Janeiro: McGraw Hill, 5ª edição, 2002. 2. I. Sommerville, Engenharia de Software, São Paulo: Addison-Wesley, 6ª edição, 2003. 3. S.L. Pfleeger, Engenharia de Software: Teoria e Prática, São Paulo: Prentice Hall, 2ª edição, 2004. 4. “QSM Function Point Language Gearing Factors”, Version 2.0, Quantitative Software Management, 2002, http://www.qsm.com/FPGearing.html. 5. P. Jalote, CMM in Practice: Processes For Executing Software Projects At Infosys, Addison-Wesley Publishing Company, 1999. 4 – Gerência da Qualidade Documentação A documentação produzida em um projeto de software é de suma importância para se gerenciar a qualidade, tanto do produto sendo produzido, quanto do processo usado para seu desenvolvimento. No desenvolvimento de software, são produzidos diversos documentos, dentre eles, documentos descrevendo processos (plano de projeto, plano de qualidade etc.), registrando requisitos e modelos do sistema (documentos de especificação de requisitos, análise e projeto) e apoiando o uso do sistema gerado (manual do usuário, ajuda on-line, tutoriais etc). Uma documentação de qualidade propicia uma maior organização durante o desenvolvimento de um sistema, facilitando modificações e futuras manutenções no mesmo. Além disso, reduz o impacto da perda de membros da equipe, reduz o tempo de desenvolvimento de fases posteriores, reduz o tempo de manutenção e contribui para redução de erros, aumentando assim, a qualidade do processo e do produto gerado. Dessa forma, a criação da documentação é tão importante quanto a criação do software em si [4]. Há, portanto, a necessidade de se definir um processo para controlar a documentação de uma organização, dito processo de documentação, incluindo atividades de planejamento, análise, aprovação ou reprovação, identificação de alterações, situação da revisão atual, disponibilidade das versões pertinentes de documentos aplicáveis, dentre outras. Algumas dessas atividades estão relacionadas com o controle e a garantia da qualidade de software, outras com a gerência da configuração do software, conforme discutido a seguir. É importante notar que o planejamento da documentação tem uma estreita relação com o processo de software definido para o projeto. Ou seja, os documentos a serem gerenciados são aqueles previstos como saídas das atividades do processo. Assim, tendo sido definido o processo do projeto, o planejamento da sua documentação consiste apenas em selecionar quais artefatos, dentre os muitos produzidos ao longo do processo, serão efetivamente submetidos à gerência de configuração de software e ao controle e garantia da qualidade. Controle e Garantia da Qualidade Referências: [1] Cap. 8, seções 8.3, 8.4 e 8.11; [2] Cap. 24, seções 24.1, 24.2, 24.3; Durante o processo de desenvolvimento de software, ocorrem enganos, interpretações errôneas e outras faltas (defeitos ou erros), principalmente provocados por problemas na comunicação e transformação da informação, que podem resultar em mau funcionamento do sistema produzido. Assim, é muito importante detectar esses defeitos o quanto antes, preferencialmente na atividade em que foram cometidos, como forma de diminuir retrabalho e, por conseguinte, custos de alterações. As atividades que se preocupam com essa questão são coletivamente denominadas atividades de garantia da qualidade de software e devem ser realizadas ao longo de todo o processo de desenvolvimento de software [5]. Dentre as atividades de controle e garantia da qualidade estão as atividades de Verificação, Validação e Testes (VV&T). O objetivo da verificação é assegurar que o software esteja sendo construído de forma correta. Deve-se verificar se os artefatos produzidos atendem aos requisitos estabelecidos e se os padrões organizacionais (de produto e processo) foram consistentemente aplicados. Por outro lado, o objetivo da validação é assegurar que o software que está sendo desenvolvido é o software correto, ou seja, se os requisitos e o software dele derivado atendem ao uso específico proposto. Por fim, os testes de software são atividades de validação e verificação que consistem da análise dinâmica do mesmo, isto é, envolvem a execução do produto de software. Uma vez que as atividades de VV&T são tão importantes, elas devem ser cuidadosamente planejadas, dando origem a um Plano de Garantia da Qualidade. Os artefatos que compõem a documentação do projeto são as entradas (insumos) para as atividades de garantia da qualidade, quando os mesmos são verificados quanto à aderência em relação aos padrões de documentação da organização e validados em relação aos seus propósitos e aos requisitos que se propõem a atender. Assim, uma questão imprescindível para a gerência da qualidade é a definição de padrões organizacionais. Padrões Organizacionais Uma vez que a gerência da qualidade envolve tanto a qualidade do processo quanto a qualidade do produto, devem ser estabelecidos padrões organizacionais de produto e de processo. Os padrões de processo são os ditos processos padrão ou processos padrão especializados, discutidos no capítulo 2. Os padrões de produto, por sua vez, são padrões que se aplicam a artefatos produzidos ao longo do processo de software. Podem ser, dentre outros, modelos de documentos, roteiros e normas, dependendo do artefato a que se aplicam. Tipicamente, para documentos, modelos de documentos e roteiros são providos. Um modelo de documento define a estrutura (seções, sub-seções, informações de cabeçalho e rodapé de página etc), o estilo (tamanho e tipos de fonte, cores etc) e o conteúdo esperado para documentos de um tipo específico. Documentos tais como Plano de Projeto, Especificação de Requisitos e Especificação de Projeto devem ter modelos de documentos específicos associados. Documentos padronizados são importantes, pois facilitam a leitura e a compreensão, uma vez que os profissionais envolvidos estão familiarizados com seu formato. Quando não é possível ou desejável estabelecer uma estrutura rígida como um modelo de documento, roteiros dando diretrizes gerais para a elaboração de um artefato devem ser providos. Em situações onde não é possível definir uma estrutura, tal como no código-fonte, normas devem ser providas. Assim, tomando o exemplo do código-fonte, é extremamente pertinente a definição de um padrão de codificação, indicando nomes de variáveis válidos, estilos de identação, regras para comentários etc. Padrões organizacionais, sejam de processo sejam de produto, são muito importantes, pois eles fornecem um meio de capturar as melhores práticas de uma organização e facilitam a realização de atividades de avaliação da qualidade, que podem ser dirigidas pela avaliação da conformidade em relação ao padrão. Além disso, sendo organizacionais, todos os membros da organização tendem a estar familiarizados com os mesmos, facilitando a manutenção dos artefatos ou a substituição de pessoas no decorrer do projeto. Para aqueles artefatos tidos como os mais importantes no planejamento da documentação, é saudável que haja um padrão organizacional associado. Dada a importância de padrões organizacionais, eles devem ser elaborados com bastante cuidado. Uma boa prática, conforme já sugerido para a definição de processos identificação dos itens de configuração, com atribuição de nomes exclusivos, para que seja possível estabelecer a evolução de cada versão dos itens [1, 6]. Após a identificação dos itens de configuração, devem ser planejadas as linhas-base dentro do ciclo de vida do projeto. Uma linha-base (ou baseline) é uma versão estável de um sistema contendo todos os componentes que constituem este sistema em um determinado momento. Nos pontos estabelecidos pelas linhas-base, os itens de configuração devem ser identificados, analisados, corrigidos, aprovados e armazenados em um local sob controle de acesso, denominado repositório central, base de dados de projeto ou biblioteca de projeto. Assim, quaisquer alterações nos itens daí em diante só poderão ser realizadas através de procedimentos formais de controle de modificação [1, 6]. O passo seguinte do processo de GCS é o controle de versão, que combina procedimentos e ferramentas para identificar, armazenar e administrar diferentes versões dos itens de configuração que são criados durante o processo de software [1, 6]. A idéia é que a cada modificação que ocorra em um item de configuração, uma nova versão ou variante seja criada. Versões de um item são geradas pelas diversas alterações, enquanto variantes são as diferentes formas de um item, que existem simultaneamente, e atendem a requisitos similares [6]. Talvez a mais importante atividade do processo de GCS é o controle de alterações, que combina procedimentos humanos e ferramentas automatizadas para o controle das alterações realizadas nos itens de configuração [1]. Assim que uma alteração é solicitada, o impacto em outros itens de configuração e o custo para a modificação devem ser avaliados. Um responsável deve decidir se a alteração poderá ou não ser realizada. Caso a alteração seja liberada, pessoas são indicadas para sua execução. Assim que não houver ninguém utilizando os itens de configuração envolvidos, cópias deles são retiradas do repositório central e colocadas em uma área de trabalho do desenvolvedor, através de um procedimento denominado check-out. A partir deste momento, nenhum outro desenvolvedor poderá alterar esses itens. Os desenvolvedores designados fazem as alterações necessárias e, assim que essas forem concluídas, os itens são submetidos a uma revisão. Se as alterações forem aprovadas, os itens são devolvidos ao repositório central, estabelecendo uma nova linha-base, em um procedimento chamado check-in [1, 6]. Porém, mesmo com os mecanismos de controle mais bem sucedidos, não é possível garantir que as modificações foram corretamente implementadas. Assim, revisões e auditorias de configuração de software são necessárias no processo de GCS [1]. Essas atividades de garantia da qualidade tentam descobrir omissões ou erros na configuração e se os procedimentos, padrões, regulamentações ou guias foram devidamente aplicados no processo e no produto [6]. Enfim, o último passo do processo de GCS é a preparação de relatórios, que é uma tarefa que tem como objetivo relatar a todas as pessoas envolvidas no desenvolvimento e manutenção do software as seguintes questões: (i) O que aconteceu? (ii) Quem fez? (iii) Quando aconteceu? (iv) O que mais será afetado? O acesso rápido às informações agiliza o processo de desenvolvimento e melhora a comunicação entre as pessoas, evitando, assim, muitos problemas de alterações do mesmo item de configuração, com intenções diferentes e, às vezes, conflitantes [6]. Métricas e Medição Referências: [1] Cap. 4, seções 4.1, 4.2 e 4.3; [2] Cap. 24, seção 24.4; Para poder controlar a qualidade, medir é muito importante. Se não é possível medir, expressando em números, apenas uma análise qualitativa (e, portanto, subjetiva) pode ser feita, o que, na maioria das vezes, é insuficiente. Com medições, as tendências (boas ou más) podem ser detectadas, melhores estimativas podem ser feitas e melhorias reais podem ser conseguidas [1]. Quando se trata de avaliação quantitativa, quatro conceitos, muitas vezes usados equivocadamente com o mesmo sentido, são importantes: medida, medição, métrica e indicador. Uma medida fornece uma indicação quantitativa da extensão, quantidade, dimensão, capacidade ou tamanho de um atributo de um produto ou de um processo. Quando os dados de um único ponto são coletados, uma medida é estabelecida (p.ex., quantidade de erros descobertos em uma revisão). Medição é o ato de medir, isto é, de determinar uma medida. Já uma métrica procura relacionar medidas individuais com o objetivo de se ter uma idéia da eficácia do processo, do projeto ou do produto sendo medido. Por fim, desenvolve-se métricas para se obter indicadores, isto é, para se ter uma compreensão do processo, produto ou projeto sendo medido. Seja o seguinte exemplo: deseja-se saber se uma pessoa está com seu peso ideal ou não. Para tal, duas medidas são importantes: altura (H) e peso (P). Ao medir essas dimensões, está-se efetuando uma medição. A métrica “índice de massa corporal (IMC)” é calculada segundo a seguinte fórmula: IMC = P / H2. A partir dessa métrica, a Organização Mundial de Saúde estabeleceu indicadores que apontam se um adulto está acima do peso, se está obeso ou abaixo do peso ideal considerado saudável, conforme abaixo: Se IMC < 18,5, então o indivíduo está abaixo do peso ideal considerado saudável; Se 18,5 <= IMC < 25, então o indivíduo está com o peso normal; Se 25 <= IMC <= 30, então o indivíduo está acima do peso; Se IMC > 30, então o indivíduo está obeso. Realizando medições, uma pessoa pode obter suas medidas para altura e peso. A partir delas, pode calcular a métrica IMC e ter um indicador se está abaixo do peso, no peso ideal, acima do peso ou obeso. Conhecendo esse indicador, a pessoa pode ajustar seu processo de alimentação, obtendo melhorias reais para sua saúde. Uma vez que a medição de software se preocupa em obter valores numéricos (medidas) para alguns atributos de um produto ou de um processo, uma questão importante passa a ser: Que atributos medir? O modelo de qualidade definido na norma ISO/IEC 9126-1 trata dessa questão, estando sub-dividido em dois modelos: o modelo de qualidade para características externas e internas e o modelo de qualidade para qualidade em uso. O modelo de qualidade para características externas e internas classifica os atributos de qualidade de software em seis características (funcionalidade, confiabilidade, usabilidade, eficiência, manutenibilidade e portabilidade) que são, por sua vez, desdobradas em sub-características. As sub-características podem ser desdobradas em mais níveis, até se ter sub-características diretamente mensuráveis, para as quais métricas são aplicadas. As normas ISO/IEC 9126-2 e 9126-3 apresentam, respectivamente, métricas externas e internas. Esse modelo de qualidade que preconiza a análise de características de qualidade a partir de suas sub-características de forma recursiva até que se tenham métricas para coletar dados é aplicável não somente a produto, mas também para avaliar a qualidade de processos de software. Assim, de maneira geral, na avaliação quantitativa da qualidade, é necessário: 1. Definir características de qualidade relevantes para avaliar a qualidade do objeto em questão (produto ou processo). 2. Para cada característica de qualidade selecionada, definir sub-características de qualidade relevantes que tenham influência sobre a mesma, estabelecendo um modelo ou fórmula de computar a característica a partir das sub-características. Fórmulas baseadas em peso são bastante utilizadas: cq = p1 * scq1 + ... + pn * scqn. 3. Usar procedimento análogo ao anterior para as sub-características não passíveis de mensuração direta. 4. Para as sub-características diretamente mensuráveis, selecionar métricas, coletar medidas e computar as métricas segundo a fórmula ou modelo estabelecido. 5. Fazer o caminho inverso, agora computando sub-características não diretamente mensuráveis, até se chegar a um valor para a característica de qualidade. Concluído o processo de medição, deve-se comparar os valores obtidos com padrões estabelecidos para a organização, de modo a se obter os indicadores da qualidade. A partir dos indicadores, ações devem ser tomadas visando à melhoria. Vale destacar que, especialmente no caso da avaliação da qualidade de software, métricas relacionadas a defeitos são bastante úteis, tal como (número de erros / ponto de função). O único modo racional de melhorar um processo é medir atributos específicos, obter um conjunto de métricas significativas baseadas nesses atributos e usar os valores das métricas para fornecer indicadores que conduzirão um processo de melhoria [1]. Referências 1. R.S. Pressman, Engenharia de Software, Rio de Janeiro: McGraw Hill, 5ª edição, 2002. 2. I. Sommerville, Engenharia de Software, São Paulo: Addison-Wesley, 6ª edição, 2003. 3. S.L. Pfleeger, Engenharia de Software: Teoria e Prática, São Paulo: Prentice Hall, 2ª edição, 2004. 4. R. Sanches, “Documentação de Software”. In: Qualidade de Software: Teoria e Prática, Eds. A.R.C. Rocha, J.C. Maldonado, K. Weber, Prentice Hall, 2001. 5. J.C. Maldonado, S.C.P.F. Fabbri, “Verificação e Validação de Software”. In: Qualidade de Software: Teoria e Prática, Eds. A.R.C. Rocha, J.C. Maldonado, K. Weber, Prentice Hall, 2001. 6. R. Sanches, “Gerência de Configuração de Software”. In: Qualidade de Software: Teoria e Prática, Eds. A.R.C. Rocha, J.C. Maldonado, K. Weber, Prentice Hall, 2001. as características do sistema são representadas. Em cada nível há uma ênfase seletiva nos detalhes representados. No caso do desenvolvimento de sistemas, geralmente, são considerados três níveis: conceitual: considera características do sistema independentes do ambiente computacional (hardware e software) no qual o sistema será implementado. Essas características são dependentes unicamente das necessidades do usuário. Modelos conceituais são construídos na atividade de análise de requisitos. lógico: características dependentes de um determinado tipo de sistema computacional. Essas características são, contudo, independentes de produtos específicos. Tais modelos são típicos da fase de projeto. físico: características dependentes de um sistema computacional específico, isto é, uma linguagem e um compilador específico, um sistema gerenciador de bancos de dados específico, o hardware de um determinado fabricante etc. Tais modelos podem ser construídos tanto na fase de projeto quanto na fase de implementação. Conforme apontado acima, nas primeiras etapas do processo de desenvolvimento (levantamento de requisitos e análise), o engenheiro de software representa o sistema através de modelos conceituais. Nas etapas posteriores, as características lógicas e físicas são representadas em novos modelos. Para a realização da atividade de análise, uma escolha deve ser feita: o paradigma de desenvolvimento. Paradigmas de desenvolvimento estabelecem a forma de se ver o mundo e, portanto, definem as características básicas dos modelos a serem construídos. Por exemplo, o paradigma orientado a objetos parte do pressuposto que o mundo é povoado por objetos, ou seja, a abstração básica para se representar as coisas do mundo são os objetos. Já o paradigma estruturado adota uma visão de desenvolvimento baseada em um modelo entrada- processamento-saída. No paradigma estruturado, os dados são considerados separadamente das funções que os transformam e a decomposição funcional é usada intensamente. Neste texto, as atividades de Levantamento e Análise de Requisitos são discutidas à luz do paradigma estruturado, mais especificamente utilizando os conceitos da Análise Essencial de Sistemas. 5.1 – Análise Essencial de Sistemas Referência Básica: [5] O método da Análise Essencial de Sistemas [5] preconiza que, de uma forma geral, um sistema deve ser modelado através de três dimensões: • dados: diz respeito aos aspectos estáticos e estruturais do sistema; • controle: leva em conta aspectos temporais e comportamentais do sistema; • funções: considera a transformação de valores. Em relação ao grau de abstração, a Análise Essencial considera dois níveis: o nível essencial e o nível de implementação, representados, respectivamente, pelos seguintes modelos: • Modelo Essencial: representa o sistema num grau de abstração completamente independente de restrições tecnológicas. • Modelo de Implementação: passa a considerar as restrições tecnológicas impostas pela plataforma de hardware e software a ser utilizada para implementar o sistema. Podemos perceber que o modelo de implementação não corresponde a um modelo de análise propriamente dito, uma vez que considera aspectos de implementação, característica marcante da fase de projeto. De fato, na abordagem da Análise Essencial, este modelo corresponde a uma espécie de zona nebulosa entre as fases de análise e de projeto. Por considerarmos que um modelo considerando aspectos da plataforma de implementação é melhor caracterizado na fase de projeto, neste texto, não trataremos do modelo de implementação. A Análise Essencial é, de fato, uma evolução da Análise Estruturada de Sistemas, mais especificamente da Análise Estruturada Moderna [6]. Os conceitos introduzidos pela Análise Essencial endereçavam inicialmente as duas principais dificuldades que os analistas enfrentavam com a aplicação da Análise Estruturada: a distinção entre requisitos lógicos e físicos, e a ausência de uma abordagem para dividir o sistema em partes tão independentes quanto possível, de modo a facilitar o processo de análise. Durante muito tempo, no paradigma estruturado, houve grandes debates entre os profissionais de desenvolvimento de sistemas sobre por qual perspectiva se deveria começar a especificação de um sistema: pelos dados ou pelas funções? Os argumentos, igualmente válidos, exploravam considerações como: • Dados são mais estáveis que funções. • Sem um entendimento das funções a serem desempenhadas pelo sistema, como definir o escopo e os dados necessários? A Análise Essencial procurou estabelecer um novo ponto de partida para a especificação de um sistema: a identificação dos eventos que o afetam [5]. Conforme apontado anteriormente, um problema bastante relevante na especificação consiste em decidir como efetuar uma boa divisão do problema. A Análise Estruturada propõe que essa divisão seja obtida por meio de uma abordagem top-down. Embora essa seja uma boa maneira de se atacar um problema complexo – partir da visão geral e ir descendo, em uma visão hierárquica, a níveis de detalhes cada vez maiores – na prática, essa abordagem não se mostrou eficiente como estratégia para a decomposição de sistemas. A Análise Essencial propõe uma outra forma de particionamento, a qual é baseada nos eventos, e que mostrou ser mais efetiva do que a abordagem top-down, pois torna mais fácil a identificação das funções e entidades que compõem o sistema [5]. A Análise Essencial de Sistemas, através da técnica de particionamento por eventos, oferece uma boa estratégia para modelar o comportamento do sistema, visando satisfazer os requisitos do usuário, pressupondo-se que dispomos de tecnologia perfeita e que ela pode ser obtida a custo zero [7]. A Análise Essencial preserva todos os modelos da Análise Estruturada. De fato, embora diferentes, a melhor maneira de encarar a Análise Essencial é considerá-la uma evolução da Análise Estruturada. Isso porque a Análise Essencial introduz novos conceitos e abordagens, dentre eles: tecnologia perfeita, requisitos verdadeiros e falsos, eventos e respostas, atividades essenciais e memória essencial, conforme discutido a seguir. Tecnologia Perfeita Durante a fase de análise, o analista deve abstrair a tecnologia que será utilizada na implementação do sistema. Para orientar essa abstração, a Análise Estruturada recomenda que o analista, durante a fase de análise, concentre-se apenas nos aspectos lógicos do sistema, evitando pensar nos aspectos físicos. O problema dessa abordagem é que a diferença entre “aspectos lógicos e físicos” não é clara. Partindo do princípio que os aspectos físicos de um sistema estão ligados à tecnologia de implementação, a Análise Essencial, com o objetivo de facilitar a identificação dos detalhes lógicos do sistema, adota uma abstração da tecnologia de implementação, denominada tecnologia perfeita. A tecnologia perfeita não possui limitações, isto é, existe um processador perfeito, capaz de executar qualquer processamento de forma instantânea, sem qualquer custo, sem consumir energia, sem gerar calor, sem jamais cometer erros ou parar de funcionar, e um repositório perfeito, capaz de armazenar quantidades infinitas de dados e de ser acessado instantaneamente por qualquer processador, da forma que for mais conveniente. Naturalmente, não existe uma tecnologia de implementação com tais características. Então, qual é a utilidade dessa abstração? Quando o analista pensa em aspectos físicos, ele está, na verdade, tentando identificar (e resolver) as limitações de uma determinada tecnologia. Pensamentos típicos do gênero são: quanto de espaço em disco vou precisar? Qual o melhor método de acesso aos dados, considerando as funções do sistema? De que capacidade de processamento devo necessitar? Contudo, nenhuma dessas preocupações é própria da fase de análise. Considerando que a tecnologia a ser utilizada na implementação do sistema é perfeita, todas as perguntas anteriores deixam de ter importância e, portanto, não precisam estar no foco do analista. Assim sendo, para distinguir um requisito lógico de um requisito físico, utilizando a abstração de tecnologia perfeita, formule a seguinte pergunta ao identificar um requisito qualquer: “Para atender ao seu propósito, o sistema necessitará possuir essa capacidade ou essa característica, mesmo considerando que ele será implementado em uma tecnologia perfeita?” Se a resposta for sim, esse requisito é verdadeiro e deve ser modelado. Requisito Verdadeiro e Requisito Falso Uma característica ou capacidade que um sistema deve possuir para atender ao seu propósito, mesmo considerando que será implementado em uma tecnologia perfeita, é dita um requisito verdadeiro. O conjunto de requisitos verdadeiros compreende a essência do sistema. Um requisito falso, por outro lado, é uma capacidade ou característica que o sistema não precisa possuir para atender ao seu propósito, caso ele disponha de uma tecnologia de implementação perfeita. Evento, Estímulo, Ação e Resposta Evento e resposta são nomes genéricos de interações entre o ambiente externo e o sistema. Um evento pode ser definido informalmente como um acontecimento do mundo exterior que requer do sistema uma resposta. Corresponde a alguma mudança no ambiente externo que funcionará como um estímulo para o sistema, isto é, o sistema deve responder a esse estímulo para atender ao seu propósito. Uma resposta é o resultado da execução de um conjunto de ações no sistema, como conseqüência do reconhecimento pelo sistema de que um evento ocorreu. Uma resposta tipicamente pode ser [5]: um fluxo de dados saindo do sistema para uma entidade externa; 5.2 - Especificação da Essência do Sistema Referência: [5] Capítulo 17 A Análise Essencial sugere a construção de dois modelos principais, o modelo essencial e o modelo de implementação. Conforme discutido anteriormente, entendemos que apenas o modelo essencial deve ser objeto da fase de análise e, assim, discutiremos apenas a especificação da essência do sistema. A especificação da essência do sistema, produto das fases de levantamento e análise de requisitos, é composta de dois modelos, como mostra a figura 5.1: • Modelo Ambiental: define a fronteira entre o sistema e o resto do mundo. Oferece uma perspectiva externa do sistema e é o principal produto da atividade de levantamento de requisitos. • Modelo Comportamental: define o comportamento do sistema necessário para interagir com o ambiente. Explora características internas do sistema e é o principal produto da atividade de análise de requisitos. Figura 5.1 – A Análise Essencial e seus Modelos. 5.2.1 - O Modelo Ambiental Referência: [5] Seção 17.1 Representa o que o sistema deve fazer para atender ao ambiente, segundo uma perspectiva externa, ou seja, do usuário. É composto dos seguintes artefatos: • Propósito do Sistema: enuncia a finalidade do sistema. Pode ser acompanhado de uma breve descrição do contexto do sistema (mini-mundo). • Lista de Eventos: lista de eventos aos quais o sistema deve responder. Deve conter, pelo menos, o nome do evento, o estímulo e a resposta externa do sistema. • Diagrama de Contexto: representa o sistema como um único processo e suas interações com o ambiente. Pode ser acompanhado de um dicionário de dados. Análise Essencial Modelo Essencial Modelo de Implementação Modelo Ambiental Modelo Comportamental A declaração de propósito (objetivos) do sistema deve ser elaborada em poucas frases, simples e precisas, em linguagem destituída de vocabulário técnico, passível de entendimento pelos clientes e usuários do sistema e pela administração da empresa, em geral. Não deve fornecer detalhes sobre como o sistema vai operar. A lista de eventos é o produto principal do levantamento de requisitos quando a Análise Essencial é adotada, uma vez que os eventos constituem uma parte fundamental da abordagem desse método. De fato, o primeiro passo na especificação de um sistema é identificar a quais eventos do mundo exterior ele deverá responder. Uma vez definidos os eventos, é possível construir o Diagrama de Contexto do sistema, mostrando como ele responde a todos os eventos externos relevantes. Finalmente, pode ser útil elaborar uma descrição de como o sistema responderá a cada um dos eventos identificados na Lista de Eventos. Lista de Eventos Referência: [5] Capítulo 15 Dado que a Lista de Eventos é o principal produto do levantamento de requisitos segundo a Análise Essencial, vale um exame mais cuidadoso desse artefato. Um formato largamente utilizado é o mostrado na tabela 5.1, que apresenta parte de uma lista de eventos para um sistema de biblioteca. Evento Tipo Estímulo Ação Resposta Bibliotecário cadastra dados de usuário FD dados-usuário Cadastrar Usuário (usuário cadastrado) Diariamente, cancelar reservas vencidas T - Cancelar Reservas (reservas vencidas excluídas) Usuário consulta livros C solicitação de consulta, parâmetro da consulta (título, autor ou assunto) Consultar Livro dados-livros Tabela 5.1 – Exemplo de uma lista de eventos. Nas duas primeiras colunas, o evento a ser tratado é descrito (segundo as regras de nomeação de eventos anteriormente apresentadas) e classificado – evento orientado por fluxo de dados (FD), orientado por controle (C) e evento temporal (T). Na terceira coluna, são listados os estímulos que apontam para o sistema a ocorrência do evento. No caso dos eventos orientados por fluxo de dados, tipicamente um fluxo de dados representa o estímulo. Para os eventos temporais, é a passagem do tempo, considerado um estímulo implícito e, portanto, não é necessário representá-lo. Para os eventos orientados por controle, um fluxo de controle informando a solicitação feita ao sistema é o principal estímulo. Vale lembrar que, tanto no caso dos eventos temporais quanto dos eventos orientados a controle, fluxos de dados auxiliares podem ser também parte do estímulo. Neste caso, eles também devem aparecer. Por fim, as duas últimas colunas registram a ação a ser feita pelo sistema e a resposta produzida. Quando a resposta for interna ao sistema, ela é escrita entre parênteses. Para sistemas de médio a grande porte, a lista de eventos pode ser muito extensa. Um bom recurso para tratar a complexidade neste caso, pode ser a construção de listas de eventos separadas para cada um dos subsistemas identificados. Além disso, atividades custodiais que apenas cadastram dados no sistema, abrangendo a inclusão de um novo item, alteração de dados de um item existente, consulta básica ao item e exclusão de um item, podem ser tratadas como um único evento “Cadastrar Item”, classificado como orientado a fluxo de dados, ainda que a consulta e a exclusão sejam tipicamente eventos orientados por controle. A premissa para essa simplificação é que, na maioria dos sistemas, haverá um grande número de eventos desta natureza e que seguem um comportamento bastante padrão e conhecido, não sendo necessário detalhá-lo. 5.2.2 – O Modelo Comportamental Referência: [5] Seção 17.2 O modelo comportamental representa o que o interior do sistema deve fazer para atender aos eventos apontados pelo modelo ambiental, sendo o principal produto da análise de requisitos segundo o método da Análise Essencial. Esse modelo contém os seguintes artefatos: Diagrama de Entidades e Relacionamentos (DER) Diagramas de Fluxos de Dados (DFDs) Particionados por Eventos: Para cada evento do sistema, um DFD pode ser elaborado. Assim, a quantidade de diagramas pode chegar ao número de eventos na lista. Diagramas de Estados: Representa o comportamento das entidades e relacionamentos com atributos ao longo do tempo. Tipicamente, constrói-se um diagrama de estados para cada entidade ou relacionamento com atributo do DER que possuir comportamento significativo, isto é, possuir mais de um estado ao longo de seu ciclo de vida. Diagramas de Fluxos de Dados Organizados em Níveis Hierárquicos: representa os processos em níveis hierárquicos, a partir do diagrama zero. Os processos do diagrama zero são obtidos através do agrupamento de atividades essenciais dos DFDs particionados por eventos. Um critério de agrupamento bastante razoável é considerar o grau de coesão e acoplamento entre atividades essenciais. As seguintes heurísticas podem ser utilizadas, em conjunto ou em separado: Procurar agrupar em um único processo todas as atividades essenciais que acessam um determinado depósito de dados, verificando se o processo resultante desse agrupamento é adequado para representar uma das funções do sistema. Agrupar todas as atividades de custódia referentes a um mesmo depósito de dados. Procurar identificar uma função do sistema, agrupando atividades essenciais que interagem com uma mesma entidade externa. Da mesma forma que com as entidades, estamos mais interessados em modelar conjunto de relacionamentos. Um conjunto de relacionamentos é um subconjunto do produto cartesiano dos conjuntos de entidades envolvidos, sendo representado por um losango com um verbo para indicar a ação e uma seta para informar o sentido de leitura, como mostra a figura 5.4. Além disso, assim como fizemos com entidades, usaremos indistintamente o termo relacionamento para designar tanto relacionamentos entre entidades específicas como para referenciar o conjunto de relacionamentos que existem entre conjuntos de entidades. Opcionalmente, usaremos o termo instância (tanto de entidades quanto de relacionamentos) para referenciar um elemento do conjunto (de entidades e de relacionamentos, respectivamente). lota ⊆ {(d,f) / d ∈ Departamento e f ∈ Funcionário} Figura 5.4 – Representação gráfica para relacionamentos. É importante notar que todos os relacionamentos binários possuem uma leitura inversa. Se um departamento lota funcionários, então funcionários estão lotados em departamentos. Conforme anteriormente mencionado, um conjunto de relacionamentos é um subconjunto do produto cartesiano das entidades envolvidas. É necessário, portanto, descrever de forma mais apurada qual é esse subconjunto. Isto é feito via definição de cardinalidades. Uma cardinalidade indica os números mínimo (cardinalidade mínima) e máximo (cardinalidade máxima) de associações possíveis em um relacionamento. Seja o seguinte caso: Um professor tem que estar lotado em um e somente um departamento, enquanto um departamento deve ter no mínimo 13 professores e no máximo um número arbitrário (N). Essa restrição imposta pelo mundo real deve ser considerada no modelo ER e ela é registrada usando-se cardinalidades, como mostra a figura 5.5. Figura 5.5 – Representação de cardinalidades em relacionamentos. Vale destacar que a cardinalidade mínima aponta a quantidade de instâncias mínima necessária para que a associação seja estabelecida, considerando o momento em que uma instância de uma entidade é criada. Assim, no exemplo anterior, quando um novo professor for ser registrado no sistema, ele terá obrigatoriamente de estar lotado em um departamento. Relacionamentos podem ser classificados em relação à cardinalidade mínima em relacionamentos totais e parciais. Dizemos que R é um relacionamento total em A se e somente se: ∀ a ∈ A, ∃ b ∈ B / (a, b) ∈ R , isto é, todo elemento de A tem de participar obrigatoriamente de R e, conseqüentemente, a cardinalidade mínima de R em relação a A é 1. Por outro lado, dizemos que R é um relacionamento parcial em A se e somente se: ∃ a ∈ A / ∀ b ∈ B / (a, b) ∉ R , isto é, nem todo elemento de A participa de R e, conseqüentemente, a cardinalidade mínima de R em relação a A é 0. Funcionário Departamento lota Professor Departamento lota (13,N)(1,1) É importante frisar que, entre duas entidades, podem existir vários relacionamento diferentes, como mostra o exemplo da figura 5.6. Figura 5.6 – Dois relacionamentos diferentes entre as mesmas entidades. Além disso, uma entidade pode participar de relacionamentos com quaisquer outras entidades do modelo, inclusive com ela mesma (auto-relacionamento), como mostra a figura 5.7. Figura 5.7 – Exemplo de auto-relacionamento. No caso de auto-relacionamentos, é útil distinguir qual a atuação de cada elemento do conjunto de entidades no relacionamento e, portanto, é importante atribuir papéis. Assim no caso do auto-relacionamento é pré-requisito para da figura 5.7, estamos dizendo que: pré-requisitos ⊆ { (d1, d2) / d1, d2 ∈ Disciplina e papel (d1) = pré-requisito e papel (d2) = pós-requisito} Até o momento, tratamos apenas de relacionamentos binários. Entretanto relacionamentos n-ários são também possíveis, ainda que muito menos corriqueiros. Um relacionamento ternário, por exemplo, só se caracteriza pelo terno, como mostra a figura 5.8. Os relacionamentos ternários normalmente são difíceis de se dar um nome e por isso é usual representá-los pelas iniciais das três entidades envolvidas, como mostra o exemplo da figura Funcionário Departamento lota chefia Professor Departamento lota Disciplina oferece é pré-requisito para (1,N) (1,1) (1,1) (0,1) (13,N)(1,1) (0,N) (1,1) (0,N) (0,N) pré-requisito pós-requisito 5.9. Neste exemplo, estamos dizendo que lojas compram materiais de fornecedores, sendo que uma loja pode comprar vários materiais diferentes, de fornecedores diferentes. Já um fornecedor pode vender vários materiais para diferentes lojas. Por fim um material pode ser adquirido por várias lojas a partir de vários fornecedores. R ⊆ {(a,b,c) / a ∈ A, b ∈ B, c ∈ C} Figura 5.8 – Relacionamento Ternário. Figura 5.9 – Exemplo de Relacionamento Ternário. Alguns relacionamentos são tão importantes que assumem o status de entidades. No modelo ER, esses relacionamentos são chamados de agregação ou agregados. Assim, uma agregação é uma abstração através da qual relacionamentos entre duas entidades são tratados como entidades em um nível mais alto, ou seja, um relacionamento binário R e as entidades envolvidas X e Y são considerados uma única entidade A, agregando todas as informações. Essa “nova entidade”, a agregação, pode, então, relacionar-se com outras entidades do modelo, como mostra a figura 5.10. Figura 5.10 – Agregação. B A C R Material Loja LMF (0,N) (0,N) Fornecedor (0,N) Y X Z R1 A R2 R1 ⊆ {(x, y) / x ∈ X, y ∈ Y} R2 ⊆ {((x, y),z) / (x, y) ∈ R1, z ∈ Z} • Ou opcional: Apenas um dos relacionamentos ocorre efetivamente, mas pode ser que nenhum dos dois ocorra. No exemplo da figura 5.16, nem todo contrato é financiado. Mas se um contrato for financiado, ele será financiado ou por um banco ou por um fornecedor. Figura 5.16 – Exemplo de Conector Ou-Opcional. Atributos Os atributos são utilizados para descrever características ou propriedades relevantes de entidades e relacionamentos. O conjunto de atributos de uma entidade ou relacionamento deve ser: • completo: deve abranger todas as informações pertinentes. • fatorado: cada atributo deve capturar um aspecto em separado. • independente: os domínios de valores de atributos devem ser independentes uns dos outros. Quando um atributo pode assumir apenas um único valor, ele é dito um atributo monovalorado. Por exemplo, os atributos nome e data de nascimento de uma entidade Funcionário são monovalorados, tendo em vista que uma instância de Funcionário, por exemplo, João, possui apenas um nome e uma data de nascimento. Por outro lado, quando um atributo pode assumir vários valores para uma mesma instância, ele é dito multivalorado. Atributos multivalorados são representados com um asterisco (*) associado. Por exemplo, o atributo telefone da entidade Funcionário é multivalorado, já que um mesmo funcionário pode ter mais de um telefone. Atributos podem ter um valor vazio associado. Isso acontece quando para uma instância não existe um valor para aquele atributo, ou ele ainda não é conhecido. Por exemplo, o atributo telefone da entidade Funcionário pode receber um valor vazio, já que um funcionário específico pode não ter nenhum telefone, ou em um dado momento ele não ser conhecido. Uma vez que estamos falando de conjuntos de entidades e relacionamentos, muitas vezes, é útil apontar que atributos são capazes de identificar univocamente um elemento de um conjunto. O conjunto de um ou mais atributos que identificam um elemento do conjunto é dito um atributo determinante. Atributos determinantes são sublinhados, como forma de destaque. Banco financia (0,1) (0,N) Contrato Fornecedor financia (0,1) (0,N) A figura 5.17 mostra uma representação gráfica para atributos. Ainda que essa notação possa ser empregada, de maneira geral, atributos são representados apenas no dicionário de dados para evitar modelos complexos e de difícil leitura. Figura 5.17 – Representação gráfica para atributos. Vale destacar que atributos também são usados para descrever características de relacionamentos (atributos de relacionamentos) e que todas as considerações feitas até então são válidas. Atributos de relacionamentos são atributos que não são de nenhuma das duas entidades, mas sim do relacionamento entre elas e, em geral, estão relacionados com “protocolos” e datas, ou são resultantes de “avaliações”, tal como no exemplo da figura 5.18. Figura 5.18 – Atributo de relacionamento. Na prática, apenas os atributos de relacionamentos N:N são caracterizados como atributos de relacionamentos. No caso de relacionamentos 1:N ou N:1, os atributos do relacionamento podem ser perfeitamente caracterizados como atributos da entidade cuja a cardinalidade máxima é 1. No exemplo da figura 5.19, o atributo data-de-lotação pode ser perfeitamente caracterizado como atributo da entidade Funcionário, já que um funcionário está lotado em apenas um departamento. Logo, a data de lotação do funcionário é a data de lotação dele no departamento ao qual está associado. Figura 5.19 – Atributo de relacionamento caracterizado como atributo de uma das entidades. Quando o relacionamento é N:N, há um teste que pode ser aplicado para se deduzir se um atributo é de um dos dois conjuntos de entidades ou se é do relacionamento. Seja o exemplo da figura 5.20. Funcionário matrícula nome endereço telefone * Produto Fornecedor fornece (1,N)(0,N) cnpj razão social código descrição preço Funcionário Departamento lota (1,N)(1,1) data-de-lotação Figura 5.20 – Relacionamento N:N com atributos. 1. Fixa-se um produto, por exemplo impressora, e varia-se os fornecedores desse produto. Evidentemente o valor do atributo pode mudar. Por exemplo, a Casa do Analista vende uma impressora por R$ 350, enquanto a loja Compute vende a mesma impressora por R$ 310. Se o valor do atributo mudar ao variarmos o elemento do outro conjunto de entidades, é porque este não é atributo do primeiro conjunto de entidades, no caso Produto. 2. Procedimento análogo deve ser feito, agora, para a outra entidade. Fixando-se um fornecedor e variando-se os produtos temos: A Casa do Analista vende uma impressora por R$ 350 e um microcomputador por R$ 1.700. Como o valor do atributo variou para a mesma entidade, é sinal de que ele não é atributo de Fornecedor. 3. Se o atributo preço não é nem de Produto, nem de Fornecedor, então é um atributo do relacionamento entre os dois conjuntos de entidades, como mostra a figura 5.21. Figura 5.21 – Atributo do Relacionamento. Uma outra questão a ser considerada relacionada a atributos é: a informação que se deseja modelar deve ser tratada como atributo de uma entidade ou como uma segunda entidade relacionada à primeira? Analisemos o seguinte exemplo: Será que departamento que oferece uma disciplina deve ser modelado como atributo da entidade Disciplina, ou merece ser uma nova entidade relacionada a ela? De forma geral, convém tratar um elemento de informação como uma segunda entidade se: • O elemento em questão tem atributos próprios; • A segunda entidade resultante é relevante para a organização; • O elemento em questão de fato identifica a segunda entidade; • A segunda entidade pode ser relacionada a diversas ocorrências da entidade-1 (1:N); • A segunda entidade relaciona-se a outras entidades que não a entidade-1. Podemos notar que, no exemplo, todos os critérios anteriormente enumerados foram satisfeitos e, portanto, departamento deve ser tratado como uma nova entidade, como mostra a figura 5.22. Produto Fornecedor fornece (1,N)(0,N) Produto Fornecedor fornece (1,N)(0,N) preço cursado todos os pré-requisitos daquela disciplina. Essas duas restrições sobre possíveis relacionamentos não são passíveis de serem capturadas pela notação dos diagramas ER e devem ser, então, escritas em linguagem natural como parte do modelo ER, mais precisamente no dicionário de dados do projeto. O primeiro tipo de restrição apontado no exemplo anterior é dito uma restrição de integridade de repetição e indica quantas vezes os mesmos dois elementos das entidades podem ser relacionados. O segundo tipo é dito uma restrição de integridade de dependência, apontando que um relacionamento pode ser restringido por um outro relacionamento, ou depender de seus relacionamentos anteriores. Restrições de Integridade sobre o Domínio dos Atributos Ainda visando manter a integridade do modelo de dados, devemos descrever no dicionário de dados restrições de integridade que regem os valores dos atributos, isto é, o conjunto de valores que um atributo pode assumir. Esta tarefa deve ser feita utilizando-se dos seguintes recursos: • enumeração: lista explícita de valores. Ex: Estado Civil : solteiro, casado, desquitado, divorciado e viúvo. • normas de aceitação: regras para se identificar se o valor é válido ou não. Ex: Nome: qualquer conjunto de caracteres alfanuméricos, começado por uma letra. • intervalo: descrição de um subconjunto de um intervalo conhecido. Ex: Mês: de 1 até 12. Uma vez estabelecido o domínio, é interessante determinar valores possíveis e prováveis, isto é, alguns valores, apesar de poderem ocorrer, é pouco provável que ocorram, dependendo do contexto. Por exemplo, com relação ao atributo idade de um empregado, o valor 81 é um valor possível, mas será que ele é um valor provável, considerando que a aposentadoria ocorre de maneira compulsória aos 70 anos? Outros aspectos que devem ser considerados na descrição dos atributos são: • obrigatoriedade: estabelecer se um determinado atributo pode ter um valor nulo a ele associado. Ex: Telefone: opcional; Nome: obrigatório. • dependência: Os valores que um atributo pode assumir, muitas vezes, são dependentes dos valores de outros atributos. Neste caso é importante relacionar no dicionário de projeto como se dá esta dependência. Ex: O valor do atributo dia depende fundamentalmente do valor do atributo mês. A data de demissão de um funcionário tem de ser temporalmente posterior à sua data de admissão. 5.3.3 – Dicionário de Dados O Dicionário de Dados é uma listagem organizada de todos os elementos de dados pertinentes ao sistema, com definições precisas para que os usuários e desenvolvedores possam conhecer o significado de todos os itens de dados manipulados pelo sistema. Esta listagem contém, em ordem alfabética, as seguintes definições: • entidades e relacionamentos com atributos de um DER. • depósitos de dados e fluxos de dados dos DFDs, sendo que os primeiros devem corresponder às entidades e relacionamentos do DER. • estruturas de dados que compõem os depósitos de dados ou fluxos de dados. • elementos de dados que compõem os depósitos de dados, fluxos de dados ou estruturas de dados. A figura 5.25 apresenta a notação adotada neste texto para elaboração de Dicionários de Dados. Símbolo Significado = é composto de + e ( ) dado ou estrutura opcional [ | ] dados ou estruturas alternativas (ou exclusivo) n{ }m repetição de dados ou estruturas, onde n representa o número mínimo de repetições e m o número máximo. Se n e m não são especificados, significa zero ou mais repetições. /* */ delimitadores de comentários ________ atributo determinante Figura 5.25 – Notação para Dicionários de Dados. Os exemplos mostrados a seguir ilustram diversas situações e o emprego das notações. (a) O cliente pode possuir um telefone. Cliente = /*clientes da livraria*/ cpf + nome + endereço + (telefone) (b) O cliente pode possuir mais de um telefone (ou mesmo nenhum). Cliente = cpf + nome + endereço + {telefone} (c) O cliente pode possuir até três telefones. Cliente = cpf + nome + endereço + {telefone}3 (d) O cliente pode possuir telefone comercial, residencial ou ambos. Cliente = cpf + nome + endereço + [telefone-comercial | telefone-residencial | telefone-comercial + telefone-residencial] 5.4 - Modelagem de Estados Diagramas de Estados são utilizados para descrever o comportamento de uma entidade ou de um relacionamento, com o objetivo de mostrar o comportamento do mesmo ao longo do seu tempo de vida. Diagramas de Estado descrevem todos os possíveis estados pelos quais uma entidade / relacionamento pode passar e as transições dos estados como resultado de eventos (estímulos) que atingem o mesmo. A figura 5.26 mostra a notação básica para diagramas de estado. Figura 5.26 - Notação Básica para Diagramas de Estados. Estados são representados por retângulos com os cantos arredondados e transições por setas, sendo que ambos podem ser rotulados. O rótulo de um estado pode conter, além de seu nome, uma indicação de que o estado possui uma atividade associada a ele, cuja sintaxe é: / atividade O rótulo de uma transição pode ter até três partes, todas elas opcionais: Evento [condição] / ação Basicamente a semântica de um diagrama de estados é a seguinte: quando um evento ocorre, se a condição é verdadeira, a transição ocorre e a ação é realizada. A entidade passa, então, para um novo estado. Se neste estado, uma atividade deve ser realizada, ela é iniciada. O fato de uma transição não possuir um evento associado, indica que a transição ocorrerá tão logo a atividade associada ao dado estado tiver sido concluída, desde que a condição seja verdadeira. Quando uma transição não possuir uma condição associada, então ela ocorrerá sempre quando o evento ocorrer. Embora ambos os termos ação e atividade denotem processos, eles não devem ser confundidos. Ações são associadas a transições e são consideradas processos instantâneos, isto é, ocorrem muito rapidamente, não sendo passíveis de interrupção. Atividades são associadas a estados, podendo durar bastante tempo. Assim, uma atividade pode ser interrompida por algum evento. 5.5 - Modelagem Funcional A partir deste momento, passaremos a nos preocupar com a modelagem das funções que o sistema deverá executar para atender aos anseios dos usuários do sistema. Estado-1 / atividade-A1 Evento [Condição] / Ação Estado-2 Estado Inicial Estado Final integral da lógica do processo que deverá ser feito na fase de projeto, mas deve servir de base para essa outra etapa. Uma heurística para se definir se um processo merece ou não ser representado em um DFD é dada em função da descrição de sua lógica. Quando essa descrição utilizar aproximadamente uma ou duas páginas, então o processo parece estar adequado. Processos descritos em três ou quatro linhas são simples demais para serem tratados como processos em um DFD. Por outro lado, se a descrição da lógica do processo necessitar de quatro ou mais páginas, então esse processo está muito abrangente e não deve ser tratado como um único processo, mas sim deve ser decomposto em processos de menor complexidade. Para situações desta natureza, duas técnicas são utilizadas: fissão ou explosão, como estudaremos mais à frente. Como regra geral, os fluxos de erro e exceção não devem ser mostrados nos diagramas, mas apenas na descrição da lógica dos processos. Essa regra só deve ser desrespeitada quando tais fluxos forem muito significativos para a comunidade usuária. Fluxos de Dados Fluxos de dados são utilizados para representar a movimentação de dados através do sistema. São simbolizados por setas, que identificam a direção do fluxo, e devem ter associado um nome o mais significativo possível, de modo a facilitar a validação do diagrama com os usuários. Esse nome deve ser um substantivo que facilite a identificação do dado (ou pacote de dados) transportado. Um fluxo de dado em um DFD pode ser considerado como um caminho através do qual poderão passar uma ou mais estruturas de dados em tempo não especificado. Note que em um DFD não se representam elementos de natureza não informacional, isto é, dinheiro, pessoas, materiais etc. Devemos observar se um fluxo de dados entra e sai de um processo sem modificação. Isso representa uma falha, haja visto que um processo transforma dados. Embora possa parecer um tanto óbvio, é bom lembrar que um mesmo conteúdo pode ter diferentes significados em pontos distintos do sistema e, portanto, os fluxos devem ter nomes diferentes. No DFD da figura 5.31, um mesmo conjunto de informações sobre um cliente tem significados diferentes quando passa pelos fluxos dados-novo-cliente e dados-cliente. No primeiro caso, os dados ainda não foram validados e, portanto, podem ser válidos ou inválidos, enquanto, no segundo fluxo, esses mesmos dados já foram validados. Figura 5 Fluxos de dados de dados, não precisam apresentar exatamente o lo, como mostra a figura - dados-cliente Cadastrar Setor de Pessoal dados-novo cliente .31 – Mesmo conteúdo de dados em fluxos diferentes. que transportam exatamente o mesmo conteúdo de/para um depósito ser nomeados. No exemplo da figura 5.31, se o fluxo dados-cliente mesmo conteúdo do depósito clientes, não há necessidade de nomeá- 5.32. clientes cliente Figura 5.32 – Fluxo de dados não nomeado. Fluxos de erro ou exceção (no exemplo, dados-cliente-inválidos) só devem ser mostrados em um DFD, se forem muito significativos para o seu entendimento. Caso contrário, devem ser tratados apenas na descrição da lógica do processo. Setas ramificadas significam que o mesmo fluxo de dados está indo de uma fonte para dois destinos diferentes, isto é, cópias do mesmo pacote de dados estão sendo enviadas para diferentes partes do sistema, como mostra a figura 5.33. Figura 5.33 – Fluxo ramificado. Quando for necessário cruzar fluxos de dados em um DFD, devemos utilizar um arco, como mostra a figura 5.34. Figura 5.34 – Fluxos de dados que se cruzam em um diagrama. É importante realçar que DFDs não indicam a seqüência na qual fluxos de dados entram ou saem de um processo. Essa seqüência é descrita apenas na especificação do processo. Depósitos de Dados Depósitos de dados são pontos de retenção permanente ou temporária de dados, que permitem a integração entre processos assíncronos, isto é, processos realizados em tempos distintos. Sem nos comprometermos quanto ao aspecto físico, representam um local de armazenamento de dados entre processos. Um depósito de dados é representado por um retângulo sem a linha lateral direita, com um nome e um identificador (opcional) em seu interior. Às vezes, para evitar o cruzamento de linhas de fluxos de dados ou para impedir que longas linhas de fluxos de dados saiam de um lado para outro do diagrama, um mesmo depósito de dados pode ser representado mais de uma vez no diagrama. Nessa situação, adicionamos uma linha vertical na lateral esquerda do retângulo, como mostra a figura 5.35. dados-novo- cliente clientes Cadastrar cliente Setor de Pessoal Um depósito de de um fluxo de dado seguintes ações: • uma inclusã introduzidos • uma atualiza isso pode en • uma exclusã A semântica dos Figura 5.36 Quando examin dúvida: o fluxo represe de vários pacotes de da simples exame do rótul • se um fluxo então um pa estão trafega • se o rótulo informações mais pacote Muitas vezes, d vários sistemas poderã clientes D1 clientes DFigura 5.35 – Notação para depósitos de dados. dados não se altera quando um pacote de informação sai dele através s. Por outro lado, um fluxo para um depósito representa uma das o, isto é, um ou mais novos pacotes de informação estão sendo no depósito; ção, ou seja, um ou mais pacotes estão sendo modificados, sendo que volver a alteração de todo um pacote, ou apenas de parte dele; o, isto é, pacotes de informação estão sendo removidos do depósito. acessos aos depósitos de dados é mostrada na figura 5.36. – Sem amos nta um dos? E o do f não cote ndo p de um que e s e est iferen o esta Leitura não destrutiva do conteúdo do depósito de dados. Inclusão, exclusão ou alteração do conteúdo do depósito de dados.ântica dos acessos a depósitos de dados em um DFD. fluxos de dados que entram ou saem de um depósito, surge uma único pacote, múltiplos pacotes, partes de um pacote, ou partes m algumas situações, essas dúvidas podem ser respondidas pelo luxo e, para tal, adotamos a seguinte convenção: possuir rótulo ou tiver o mesmo rótulo do depósito de dados, inteiro de informação ou múltiplas instâncias do pacote inteiro elo fluxo; fluxo nomeado for diferente do rótulo do depósito, então as stão trafegando são um ou mais componentes (partes) de um ou arão definidas no dicionário de dados. tes sistemas compartilham uma mesma base de dados e, portanto, r lendo e atualizando os conteúdos de um mesmo depósito de Leitura e modificação do conteúdo do depósito de dados. Figura 5.41 – Acessos a depósitos de dados. No caso do relacionamento R1, como esse relacionamento tem um atributo (a), ele é representado em um DFD como sendo um depósito de dados. Assim, para criar ou excluir uma ocorrência de R1, representam-se acessos a R1, E1 e E2. Já o relacionamento R2, como esse não possui atributos, não dá origem a um depósito de dados. Para criar ou excluir uma ocorrência de R2, são representados acessos a E1 e E2. 5.4.2 - Construindo DFDs Como já mencionado no estudo sobre processos, é uma boa prática manter um certo nível de complexidade nos processos representados em um DFD. Esse nível de complexidade pode ser estabelecido pelo tamanho da especificação da lógica do processo ou pelo número de processos em um diagrama. Se tal nível de complexidade for superado, devemos utilizar uma das seguintes técnicas para decompor o DFD: fissão ou explosão. Fissão Na fissão, o processo complexo deve ser substituído no próprio DFD do sistema por um número de processos mais simples. Por exemplo, se um processo requer 8 páginas de especificação de lógica, ele pode ser substituído por 4 processos, cada um deles tendo aproximadamente 2 páginas. O problema na utilização desta técnica é a sobrecarga a que o diagrama poderá ficar sujeito, dificultando sua leitura. Explosão O processo original permanece no diagrama, sendo criado um novo DFD de nível inferior, consistindo de processos menos complexos. Assim, um projeto não é representado Processo R1 E1 E2 Processo E1 E2 Criar ou excluir uma ocorrência de R2. Criar ou excluir uma ocorrência de R1. E1 R1 E2 a Modelo de Dados Genérico R2 por um único DFD, mas sim por um conjunto de DFDs em vários níveis de decomposição funcional. Quando a explosão é utilizada, alguns aspectos importantes devem ser observados. O primeiro deles diz respeito ao número de níveis que devem ser esperados em um sistema. A priori, esse número não deve ser pré-fixado, mas lembre-se que o número total de processos cresce exponencialmente quando se passa de um nível para o imediatamente inferior. Tipicamente são quatro os níveis de representação: • C – Contexto: mostra o sistema como uma “caixa-preta”, trocando informações (fluxos de dados) com entidades externas ao sistema. Define o escopo de abrangência do sistema, indicando que se está renunciando à possibilidade de examinar qualquer coisa além da fronteira definida pelas entidades externas. É parte integrante do modelo ambiental, segundo a Análise Essencial. • 0 (Zero) – Geral ou de Sistema: é uma decomposição do diagrama de contexto, mostrando o funcionamento do sistema em questão, isto é, as grandes funções do sistema e as interfaces entre elas. Os processos nesse diagrama recebem os números 1, 2, 3 etc. É necessário assegurar a coerência entre os diagramas C e 0, isto é, assegurar que os fluxos de dados entrando ou saindo do diagrama 0 efetivamente reproduzem as entradas e saídas do diagrama C. No diagrama 0, devem aparecer os depósitos de dados necessários para a sincronização dos processos. • N – Detalhe: Uma diagrama de detalhe representa a decomposição de um dos processos do diagrama 0 e, portanto, é nomeado com o número e o nome do processo que está sendo detalhado. A princípio, deverão ser elaborados diagramas N para os processos do diagrama 0 que sejam complexos e, portanto, careçam de decomposição. É necessário resguardar a coerência entre o diagrama 0 e cada diagrama detalhado elaborado. Os processos em um diagrama N são numerados com o número do processo que está sendo detalhado (p. ex., 2) e um número seqüencial, separados por um ponto (p. ex., 2.1, 2.2, etc.). • E – Detalhe Expandido: um diagrama deste tipo representa a decomposição de um dos processos do diagrama N. Esse nível de decomposição pode vir a ser necessário caso um processo do nível N ainda for muito complexo. Esse nível pode ser desdobrado sucessivamente até se atingir o grau necessário de simplicidade. Entretanto, se muitos níveis forem necessários, cuidado! Provavelmente, o contexto funcional da aplicação (diagrama de contexto) está muito abrangente e merece revisão. Fissão ou Explosão? Recomenda-se o uso da fissão para sistemas de pequeno a médio porte, em que a leitura do diagrama não fica prejudicada pelo aparecimento de mais alguns processos no diagrama de sistema. A fissão possui a vantagem de representar todo o sistema em um único DFD, não sendo necessário recorrer a outros diagramas para se obter um entendimento completo de suas funções. Em sistemas maiores, o uso da fissão pode se tornar inviável, sendo recomendado, então, o uso da explosão. Recomendações para a Construção de DFDs 1. Escolha nomes significativos para todos os elementos de um DFD. Utilize termos empregados pelos usuários no domínio da aplicação. 2. Os processos devem ser numerados de acordo com o diagrama a que pertencem. 3. Evite desenhar DFDs complexos. 4. Cuidado com os processos sem fluxos de dados de entrada ou de saída. 5. Cuidado com os depósitos de dados que só possuem fluxos de dados de entrada ou de saída. 6. Depósitos de dados permanentes devem manter estreita relação com os conjuntos de entidades e de relacionamentos do modelo ER. 7. Fique atento ao princípio de conservação de dados, isto é, dados que saem de um depósito devem ter sido previamente lá colocados e dados produzidos por um processo têm de ser passíveis de serem gerados por esse processo. 8. Quando do uso de explosão, os fluxos de dados que entram e saem em um diagrama de nível superior devem entrar e sair no nível inferior que o detalha. 9. Mostre um depósito de dados no nível mais alto em que ele faz a sincronização entre dois ou mais processos. Passe a representá-lo em todos os níveis inferiores que detalham os processos envolvidos. 10. Não represente no DFD fluxos de controle ou de material. Como o nome indica, DFDs representam fluxos de dados. 11. Só especifique a lógica de processos primitivos, ou seja, aqueles que não são detalhados em outros diagramas. 5.4.3 - Técnicas de Especificação de Processos Quando chegamos a um nível de especificação em que os processos não são mais decomponíveis, precisamos complementar essa especificação com descrições das lógicas dos processos. A especificação de processos deve ser feita de forma que possa ser validada por analistas e usuários. Entretanto, encontramos muitos problemas na descrição de forma narrativa, entre os quais podemos citar: • Uso de expressões do tipo: mas, todavia, a menos que. Por exemplo, qual a diferença entre as declarações abaixo? - Somar A e B, a menos que A seja menor que B, onde, neste caso, subtrair A de B. - Somar A e B. Entretanto, se A for menor que B, a resposta será a diferença entre B e A. - Somar A e B, mas subtrair A de B quando A for menor que B. - Total é a soma de B e A. Somente quando A for menor que B é que a diferença deve ser usada como o total. Ao analisarmos essas frases, notamos que não existe diferença lógica entre elas, entretanto as formas narrativas apresentadas mascaram a semelhança existente. Se ao invés de usarmos uma forma narrativa, usarmos uma forma padrão do tipo se- então-senão, teremos maior clareza e validação. Uma especificação de processo em Português Estruturado deve possuir as seguintes características gerais: • deve ser clara, concisa, completa e livre de ambigüidades; • todos os dados citados na especificação que estejam definidos no dicionário de dados devem estar em itálico, incluindo depósitos de dados; • os dados definidos localmente são escritos em fonte normal; • sempre que um comando de seleção ou repetição for utilizado, os comandos do bloco interno (grupo_de_ações) devem estar identados, de modo a dar a clareza de que esses comandos fazem parte das ações da seleção ou repetição. Árvores de Decisão Árvores de Decisão são excelentes para mostrar a estrutura de decisão de um processo. Os ramos da árvore correspondem a cada uma das possibilidades lógicas. É uma excelente ferramenta para esquematizar a estrutura lógica e para obter do usuário a confirmação de que a lógica expressa está correta. De forma clara e objetiva, permite a leitura da combinação das circunstâncias que levam a cada ação. Como podemos notar pelo exemplo da figura 5.42, uma Árvore de Decisão é muito boa para representar a lógica decisória. Entretanto, se for necessário descrever a lógica de um processo como um conjunto de instruções, combinando decisões e ações intermediárias, a árvore de decisão deve ser preterida em favor do português estruturado ou combinada a ele. Figura 5.42 – Exemplo de Árvore de Decisão. Tabelas de Decisão Tabelas de decisão são usadas em aplicações semelhantes às das árvores de decisão. As árvores de decisão são mais indicadas, quando o número de decisões for pequeno e nem todas as combinações de condições forem possíveis. As tabelas de decisão aplicam-se melhor a situações em que o número de ações é grande e ocorrem muitas combinações de condições. Volume de negócios ≥ R$ 1 milhão Volume de negócios < R$ 1 milhão Sem atraso de pagamento registrado Com atraso de pagamento registrado Tempo de trabalho ≥ 20 anos Tempo de trabalho < 20 anos Tratamento Prioritário Prioritário Normal Normal Também devemos utilizar tabelas de decisão se existirem dúvidas de que a árvore de decisão não mostra toda a complexidade do problema. O formato básico de uma tabela de decisão é mostrado na figura 5.43. Figura 5.43 – Formato básico de uma Tabela de Decisão. A construção de uma tabela de decisão envolve os seguintes passos: 1. Levantar as ações do processo; 2. Identificar as condições que determinam estas ações; 3. Identificar os estados possíveis de cada condição; 4. Identificar as combinações dos estados das condições; 5. Construir uma coluna para cada combinação de condições; 6. Preencher cada coluna com as regras das ações correspondentes; 7. Verificar se o entendimento foi correto; 8. Alterar a tabela até obter total concordância dos usuários; 9. Se possível, compactar a tabela. Em função do tipo das condições, temos dois tipos de tabelas: • Tabela de Entrada Limitada: os valores de uma condição se limitam a dois. Exemplos típicos deste tipo de tabelas são as tabelas cujas condições são escritas sob a forma de perguntas, de modo que as respostas sejam “sim” ou “não”, como mostra o exemplo da figura 5.44. Tratamento de Clientes Volume de Negócios ≥ R$ 1 milhão? S S S S N N N N Atraso de pagamento registrado? N N S S N N S S Tempo de trabalho ≥ 20 anos? S N S N S N S N Tratamento Prioritário X X X Tratamento Normal X X X X X Figura 5.44 – Tabela de Entrada Limitada. • Tabela de Entrada Ampliada: Uma condição pode ter mais de dois valores possíveis diferentes, como no exemplo da figura 5.45. Nome da Tabela Condições Ações Combinações Regras Cobrança de Fretes Meio de Transporte F F F F R R R R M M M M Tipo de Entrega R R N N R R N N R R N N Peso L P L P L P L P L P L P R$ 100/Kg X X R$ 50/Kg X X X X X R$ 10/Kg X X X X X Meio de Transporte: Ferroviário (F), Rodoviário (R), Marítimo (M). Tipo de Entrega: Rápida (R) – até 5 dias úteis; Normal (N) – até 30 dias. Peso: Leve (L): ≤ 100kg; Pesado (P): > 100Kg Figura 5.45 – Tabela de Entrada Ampliada. Muitas vezes, grupos de condições levam à mesma ação. Para estes casos, podemos utilizar tabelas compactadas, como a do exemplo 5.46. Tratamento de Clientes Volume de Negócios ≥ R$ 1 milhão? S S S N Atraso de pagamento registrado? N S S - Tempo de trabalho ≥ 20 anos? - S N - Tratamento Prioritário X X Tratamento Normal X X Figura 5.46 – Tabela Compactada. Quando uma única tabela se tornar muito grande ou complexa, podemos utilizar tabelas encadeadas, onde uma tabela faz referência a outras, como mostra o exemplo da figura 5.47. 6 – Projeto Referências: [1] Cap. 13, [2] Cap. 10, [3] Cap. 5. O projeto de software encontra-se no núcleo técnico do processo de desenvolvimento de software e é aplicado independentemente do modelo de ciclo de vida e paradigma adotados. É iniciado assim que os requisitos do software tiverem sido modelados e especificados, correspondendo à primeira dentre as três atividades técnicas – projeto, implementação e testes – requeridas para se construir e verificar um sistema de software. Enquanto a atividade de análise pressupõe que dispomos de tecnologia perfeita (capacidade ilimitada de processamento com velocidade instantânea, capacidade ilimitada de armazenamento, custo zero e não passível de falha), a atividade de projeto envolve a modelagem de como o sistema será implementado, com a adição dos requisitos não funcionais aos modelos construídos na análise, como ilustra a figura 6.1. Assim, o objetivo do projeto é incorporar a tecnologia aos requisitos essenciais do usuário, projetando o que será construído na implementação. Para tal, é necessário conhecer a tecnologia disponível e as facilidades do ambiente de software no qual o sistema será implementado. Figura 6.1 – Visão Geral da Atividade de Projeto. O projeto de software é um processo iterativo. Inicialmente, o projeto é representado em um nível alto de abstração. À medida que iterações ocorrem, os refinamentos conduzem a representações de menores níveis de abstração. Uma especificação de projeto deve: • Contemplar todos os requisitos explícitos contidos no modelo de análise e todos os requisitos implícitos desejados pelo cliente; Domínio do Problema Domínio da Solução Mundo Real Mundo Computacional Análise e Especificação de Requisitos (o que) Implementação Projeto (como) • Ser um guia legível e compreensível para aqueles que irão codificar, testar e manter o software. • Prover um quadro completo do software, tratando aspectos funcionais, comportamentais e de dados, segundo uma perspectiva de implementação. No projeto de sistemas, um modelo de projeto é tipicamente gerado a partir dos modelos de análise, com o objetivo de representar o que deverá ser codificado na fase de implementação. Independentemente do paradigma adotado, o projeto deve produzir: • Projeto da Arquitetura do Software: visa a definir os grandes componentes estruturais do software e seus relacionamentos. • Projeto de Dados: tem por objetivo projetar a estrutura dos dados necessária para implementar o software. • Projeto de Interfaces: descreve como o software deverá se comunicar dentro dele mesmo (interfaces internas), com outros sistemas (interfaces externas) e com pessoas que o utilizam (interface com o usuário). • Projeto Procedimental: tem por objetivo refinar e detalhar a descrição procedimental dos componentes estruturais da arquitetura do software. A seguir, cada uma dessas sub-atividades do projeto de sistemas é discutida à luz do paradigma estruturado. 6.1 - Projeto de Dados Um aspecto fundamental da fase de projeto consiste em estabelecer de que forma serão armazenados os dados do sistema. Em função da plataforma de implementação, diferentes soluções de projeto devem ser adotadas. Isto é, se o software tiver de ser implementado em um banco de dados hierárquico, por exemplo, um modelo hierárquico deve ser produzido, adequando a modelagem de entidades e relacionamentos a essa plataforma de implementação. Atualmente, a plataforma mais difundida para armazenamento de dados é a dos Bancos de Dados Relacionais e, portanto, neste texto, discutiremos apenas o projeto lógico de bancos de dados relacionais. Em um modelo de dados relacional, os conjuntos de dados são representados por tabelas de valores. Cada tabela é bidimensional, sendo organizada em linhas e colunas. Para se realizar o mapeamento de um modelo de entidades e relacionamentos em um modelo relacional, pode-se utilizar como ponto de partida as seguintes diretrizes: • Entidades e agregados devem dar origem a tabelas; • Uma instância de uma entidade ou de um agregado deve ser representada como uma linha da tabela correspondente; • Um atributo de uma entidade ou agregado deve ser tratado como uma coluna da tabela correspondente; • Toda tabela tem de ter uma chave primária, que pode ser um atributo determinante do conjunto de entidades ou agregado correspondente, ou uma nova coluna criada exclusivamente para este fim; • Relacionamentos devem ser mapeados através da transposição da chave primária de uma tabela para a outra. Ainda que esse mapeamento seja amplamente aplicável, é sempre necessário avaliar requisitos não funcionais para se chegar ao melhor projeto para uma dada situação. Além disso, os relacionamentos requerem um cuidado maior e, por isso, são tratados a seguir com mais detalhes. Relacionamentos 1 : 1 No exemplo da figura 6.2, ambas as soluções são igualmente válidas. Deve-se observar para cada caso, contudo, a melhor solução, considerando os seguintes aspectos: • Se A for total em R (todo A está associado a um B), é melhor colocar a chave de B (#B) em A, como mostra o exemplo da figura 6.3. • Se B for total em R (todo B está associado a um A), é melhor colocar a chave de A (#A) em B. • Se ambos forem totais, pode-se trabalhar com uma única tabela escolhendo uma das chaves #A ou #B como chave primária, como mostra o exemplo da figura 6.4. • Caso contrário, é melhor transpor a chave que dará origem a uma coluna mais densa, isto é, que terá menos valores nulos. Diagrama E/R Diagrama Relacional ou Figura 6.2 - Tradução de Relacionamentos 1:1 do Diagrama E/R para o Relacional. Diagrama E/R Diagrama Relacional Figura 6.3 – Exemplo de Relacionamento 1:1. A B (0,1) (0,1) R A B #A #B #At A B #A #Bt #B Funcionário Departamento (1,1) (0,1) Funcionário Departamento #Fun #Dep #Fun t gerencia Diagrama E/R Diagrama Relacional Figura 6.9 – Exemplo de auto-relacionamento 1:N. Diagrama E/R Diagrama Relacional Figura 6.10 – Exemplo de auto-relacionamentos N:N. Relacionamentos entre uma Entidade e um Agregado Já discutimos como fazer a tradução de um agregado para o modelo relacional. Um relacionamento entre uma entidade e um agregado terá o mesmo tratamento que um relacionamento entre entidades, considerando, agora, o agregado como uma entidade. Tomemos como exemplo um relacionamento 1:N entre uma entidade e um agregado, como mostra o exemplo da figura 6.11. Disciplina (0,N) (0,N) # Dis #Dis-Pré-Req Disciplina #Dis Pré- Requisito Pré-Requisito Unidade Organizacional (0,N) (0,1)está subordinada a Unidade Organizacional #UO #UO-Superior t Diagrama E/R Diagrama Relacional Figura 6.11 – Exemplo de relacionamento 1:N entre uma entidade e um agregado. Relacionamento Ternário No caso de relacionamentos ternários, deve-se criar uma nova tabela contendo as chaves das três entidades envolvidas, como mostra a figura 6.12. Assim como no caso de agregados, se existirem atributos do relacionamento, esses deverão ser colocados na nova tabela. Caso seja necessário, algum desses atributos pode ser designado para compor a chave primária da nova tabela. Aluno Disciplina (0,N) (0,N) cursou Registro Histórico Situação (0,N) (1,1) ↓ Aluno #Al Registro Histórico # Al #Dis #Período #Sit t Disciplina #Dis Situação #Sit Diagrama E/R Diagrama Relacional Figura 6.12 - Tradução de Relacionamentos Ternários. Particionamento No caso de particionamento de conjuntos de entidades, deve-se criar uma tabela para o super-tipo e tantas tabelas quantos forem os sub-tipos, todos com a mesma chave, como mostra a figura 6.13. Caso não haja no modelo conceitual um atributo determinante no super- tipo, uma chave primária deve ser criada para fazer a amarração com os sub-tipos. Figura 6.13 – Tradução de Particionamento. Atributos Multivalorados Segundo a propriedade do modelo relacional que nos diz que cada célula de uma tabela pode conter no máximo um único valor, não podemos representar atributos multivalorados como uma única coluna da tabela. Há algumas soluções possíveis para este problema, tal como, criar tantas colunas quantas necessárias para representar o atributo. Essa solução, contudo, pode, em muitos casos, não ser eficiente ou mesmo possível. Uma solução mais geral para este problema é criar uma tabela em separado, como mostra a figura 6.14. A B (0,N) (0,N) R C (0,N) A #A R #A #B #C B #B C #C Sub-tipo1 #ST Sub-tipoN #ST Super-tipo #ST Sub-tipo1 Sub-tipoN Super-tipo Facilidade de modificação de programas na fase de manutenção. O projeto estruturado de sistemas, em sua dimensão de funções, considera que o projeto de programas envolve duas grandes etapas: o projeto da arquitetura do sistema e o projeto detalhado dos módulos. Em ambos os casos, técnicas de Projeto Modular de Programas são empregadas. Apesar de usar diferentes variações para o projeto arquitetural e para o projeto detalhado, basicamente, dois conceitos são centrais para o projeto estruturado de sistemas: Módulo: Conjunto de instruções que desempenha uma função específica dentro de um programa. É definido por: entrada / saída, função, lógica e dados internos. Conexão entre Módulos: Indica a forma como os módulos interagem entre si. O bloco básico de construção de um programa estruturado é, portanto, um módulo. Assim, os modelos do projeto estruturado de programas são organizados como uma hierarquia de módulos. A idéia básica é estruturar os programas em termos de módulos e conexões entre esses módulos. O Projeto Modular de Programas considera, ainda, alguns aspectos importantes para o projeto de programas: Procura solucionar sistemas complexos através da divisão do sistema em “caixas pretas” (os módulos) e pela organização dessas “caixas pretas” em uma hierarquia conveniente para uma implementação computadorizada. Utiliza ferramentas gráficas, o que tornam mais fácil a compreensão. Oferece um conjunto de estratégias para desenvolver o projeto de solução a partir de uma declaração bem definida do problema. Oferece um conjunto de critérios para avaliação da qualidade de um determinado projeto-solução com respeito ao problema a ser resolvido. São objetivos do Projeto Modular de Programas: Permitir a construção de programas mais simples; Obter módulos independentes; Permitir testes por partes; Ter menos código a analisar em uma manutenção; Servir de guia para a programação estruturada; Construir módulos com uma única função; Permitir reutilização. O Projeto Modular procura simplificar um sistema complexo, dividindo-o em módulos e organizando esses hierarquicamente. O sistema é subdividido em caixas-pretas, que são organizadas em uma hierarquia conveniente. A vantagem do uso da caixa-preta está no fato de que não precisamos conhecer como ela trabalha, mas apenas utilizá-la. As características de uma caixa-preta são: sabemos como devem ser os elementos de entrada, isto é, as informações necessárias para seu processamento; sabemos como devem ser os elementos de saída, isto é, os resultados oriundos do seu processamento; conhecemos a sua função, isto é, que processamento ela faz sobre os dados de entrada para que sejam produzidos os resultados; não precisamos conhecer como ela realiza as operações, nem tampouco seus procedimentos internos, para podermos utilizá-la. Sistemas compostos por caixas pretas são facilmente construídos, testados, corrigidos, entendidos e modificados. Desse modo, o primeiro passo no controle da complexidade no projeto estruturado consiste em dividir um sistema em módulos, de modo a atingir as seguintes metas: cada módulo deve resolver uma parte bem definida do problema; a função de cada módulo deve ser facilmente compreendida; conexões entre módulos devem refletir apenas conexões entre partes do problema; as conexões devem ser tão simples e independentes quanto possível. Organizando Módulos Hierarquicamente Antes de iniciarmos uma discussão sobre Projeto Modular de Programas, passemos a observar os exemplos das figuras 6.16, 6.17 e 6.18, que mostram três organogramas de empresas. Figura 6.16 - Organograma da Empresa 1. Presidente A B C X Y Z P Q R Figura 6.17 - Organograma da Figura 6.18 - Organograma da Como podemos notar, no organograma da empre X e Y, possuem tarefas triviais, pois cada um deles apenas um subordinado. Neste caso, todo serviço Poderíamos sugerir, então, acabar com as gerências. Po está sobrecarregado, uma vez que ele gerencia funci apresentar um organograma mais equilibrado, no qu apropriado de subordinados. As estruturas de um programa, ou de um siste análoga à questão dos organogramas. Ou seja, os m hierarquia, de modo a, por um lado, não provocar sob não criar módulos apenas intermediários, sem desempen Há vários tipos de diagramas hierárquicos par texto, serão explorados dois deles: o Diagrama Hi principalmente para o projeto arquitetural, e o Diagram para o projeto detalhado de módulos. A diferença representa o fluxo de dados e controles entre módu detalhes lógicos de um módulo, tais como estruturas d informações são capturadas em um DEM e, por isso m detalhado de módulos, enquanto o DHF é usado para o 6.3.1 - Diagrama Hierárquico de Funções Um Diagrama Hierárquico de Funções (DHF programa ou sistema, mostrando módulos e suas in representar um subsistema, programa ou módulo de p Funcionário 1 Presidente Funcionário 2 Funcionário N A Presidente A1 A2 A3 B B1 B2 ... Empresa 2. Empresa 3. sa 1, o vice-presidente A e os gerentes tem como responsabilidade gerenciar seria realizado pelo funcionário Z. r outro lado, o presidente da empresa 2 onários demais. A empresa 3 parece al cada gerente gerencia um número ma, podem ser discutidas de maneira ódulos devem ser dispostos em uma recarga de processamento e, de outro, har nenhuma função. a o projeto de programas [4]. Neste erárquico de Funções (DHF), usado a de Estrutura Modular (DEM), usado básica entre eles é que o DHF não los, nem aspectos relacionados com e repetição (laços) e condição. Essas esmo, o DEM é empregado no projeto projeto da arquitetura do sistema. ) define a arquitetura global de um ter-relações [4]. Cada módulo pode rograma. Sua finalidade é mostrar os C C1 C2 C3 programas, tal como português estruturado, tabelas de decisão e árvores de decisão, discutidos no capítulo 5. Assim sendo, um DEM mostra: A divisão de um programa em módulos; A hierarquia e a organização dos módulos; As interfaces de comunicação entre módulos (entrada/saída); As funções dos módulos, dadas por seus nomes; Estruturas de controle entre módulos, tais como condição de execução de um módulo, laços de repetição de módulos (iteração), dentre outras. Um DEM não mostra a lógica e os dados internos dos módulos e, por isso, deve ser acompanhado de uma descrição dos módulos, mostrando os detalhes internos dos procedimentos das caixas pretas. Notação Utilizada na Elaboração de DEMs A seguir, são apresentadas as principais notações utilizadas para elaborar Diagramas de Estrutura Modular [5]: Módulo: Em um DEM, um módulo é representado por um retângulo, dentro do qual está contido seu nome, como mostra a figura 6.20. Um módulo pré-definido é aquele que já existe em uma biblioteca de módulos e, portanto, não precisa ser descrito ou detalhado. Figura 6.20 – Simbologia para Módulos em um DEM. Conexão entre módulos: Um sistema é um conjunto de módulos organizados dentro de uma hierarquia, cooperando e se comunicando para realizar um trabalho. A hierarquia mostra “quem chama quem”. Portanto, módulos devem estar conectados. No exemplo da figura 6.21, o módulo A chama o módulo B passando, como parâmetros, os dados X e Y. O módulo B executa, então, sua função e retorna o controle para A, no ponto imediatamente após à chamada de B, passando como resultado o dado Z. A ordem de chamada é sempre de cima para baixo, da esquerda para a direita. Figura 6.21 – Conexão entre módulos. Nome do Módulo Módulo Pré-definido verbo + objeto + {qualificador} A B Z X, Y Módulo Chamador Módulo Chamado (Resultado) (Parâmetros) Comunicação entre módulos: Módulos conectados estão se comunicando, logo existem informações trafegando entre eles. Estas informações podem ser dados ou controles (descrevem uma situação ocorrida durante a execução do módulo). A figura 6.22 mostra a convenção utilizada para se determinar se a informação que está sendo passada entre módulos é um dado ou um controle, juntamente com um exemplo. Figura 6.22 – C Chamadas Condicionais: Em m condição for satisfeita. Nestes c mostrada na figura 6.23. No exem módulo B. No exemplo à direita, o Figura 6.23 Chamadas Iterativas: Algumas módulo (ou um conjunto de m chamadas iterativas ou repetidas, os módulos B e C são chamados r Figura 6.2 Pesquisar cliente por cpf cpf A B B Obter dados cliente omuni uitos asos, t plo à módu – Cham vezes ódulo cuja n epetida 4 – Ch e Ligação de Dados client A dados-clientcação entre módulos. casos, um módulo só será ativado se uma emos chamadas condicionais, cuja notação é esquerda, o módulo A pode ou não chamar o lo A pode chamar um dos módulos B ou C. ada Condicional. , nos deparamos com situações nas quais um s) é chamado várias vezes, caracterizando otação é mostrada na figura 6.24. No exemplo, s vezes pelo módulo A. amada Iterativa. Ligação de Controle e inexistente A B C C Conectores: Algumas vezes, um mesmo módulo é chamado por mais de um módulo, às vezes em diagramas diferentes. Outras, o diagrama está complexo demais e deseja- se continuá-lo em outra página. Nestas situações, conectores podem ser utilizados, como ilustra a figura 6.25. Técnicas de Desenho Para elaborar um diag orientações: Os módulos devem ser d Cada módulo só deve a de linhas, deve-se usar c Não segmentar demais. Além dessas orientações guiar a elaboração de DEMs: a estratégias fornecem dois mod combinação para derivar um pr A análise de transfor filosofia entrada-processament mesma estrutura, podendo ser d Figu cpf v v Obter Entrada entrada válida Ler Entrada entrada Valida Entrad entrada Ramo de Entrada Cadastrar clienteFigura 6.25 – Conectores. rama de estrutura modular, devemos observar as seguintes esenhados na ordem de execução, da esquerda para a direita. parecer uma única vez no diagrama. Para se evitar cruzamento onectores. , o projeto estruturado fornece duas estratégias de projeto para análise de transformação e a análise de transação. Essas duas elos de estrutura que podem ser usados isoladamente ou em ojeto estruturado [4]. mação é um modelo de fluxo de informações centrado na o-saída. Assim, o DEM correspondente tende a espelhar esta ecomposto em três grandes ramos, como mostra a figura 6.26. ra 6.26 – Análise de Transformação. cpf válido Validar cpf cpf cpf válido Módulo Principal r a Ok/NOk Processar Dados entrada válida saída Obter Entrada Emitir / Gravar Saída saída formatada Formatar Saída saída Ramo de Processamento Ramo de Saída saída saída formatada Coesão define como as atividades de um módulo estão relacionadas umas com as outras. Vale a pena ressaltar que coesão e acoplamento são interdependentes e, portanto, uma boa coesão deve nos levar a um pequeno acoplamento. A figura 6.29 procura mostrar este fato. No projeto modular de programas, os módulos devem ter alta coesão, isto é, seus elementos internos devem estar fortemente relacionados uns com os outros. O grau de coesão de um módulo tem um impacto direto na qualidade do software produzido, sobretudo no que tange a manutenibilidade, legibilidade e capacidade de reutilização. O ideal é que tenhamos apenas coesão funcional, isto é, que todos os elementos de um módulo estejam contribuindo para a execução de uma e somente uma função do sistema. Figura 6.29 – Coesão e Acomplame Fábrica de Refrigerantes Iate Conjunto Habitacional da CST Vila Velha CST Serra o o Alto Acoplamento Tráfego Intenso Fábrica de Refrigerantes Iate Vila Velha Baixo Acoplamento Pouco Tráfego Fábrica de Garrafas Plásticas Baixa Coesã Baixa CoesãConjunto Habitacional da CST CST Serra Fábrica de Garrafas Plásticas Alta Coesão Alta Coesãonto. Referências Bibliográficas 1. R.S. Pressman, Engenharia de Software, Rio de Janeiro: McGraw Hill, 5ª edição, 2002. 2. I. Sommerville, Engenharia de Software, São Paulo: Addison-Wesley, 6ª edição, 2003. 3. S.L. Pfleeger, Engenharia de Software: Teoria e Prática, São Paulo: Prentice Hall, 2ª edição, 2004. 4. J. Martin, C. McClure. Técnicas Estruturadas e CASE. Makron Books, São Paulo, 1991. 5. C.M.S. Xavier, C. Portilho. Projetando com Qualidade a Tecnologia de Sistemas de Informação. Livros Técnicos e Científicos Editora, 1995. 7 – Implementação e Testes Referências: [1] Cap. 17 e 18, [2] Cap. 20, [3] Cap. 7 e 8. Uma vez projetado o sistema, é necessário escrever os programas que implementem esse projeto e testá-los. 7.1 - Implementação Ainda que um projeto bem elaborado facilite sobremaneira a implementação, essa tarefa não é necessariamente fácil. Muitas vezes, os projetistas não conhecem em detalhes a plataforma de implementação e, portanto, não são capazes de (ou não desejam) chegar a um projeto algorítmico passível de implementação direta. Além disso, questões relacionadas à legibilidade, alterabilidade e reutilização têm de ser levadas em conta. Deve-se considerar, ainda, que programadores, geralmente, trabalham em equipe, necessitando integrar, testar e alterar código produzido por outros. Assim, é muito importante que haja padrões organizacionais para a fase de implementação. Esses padrões devem ser seguidos por todos os programadores e devem estabelecer, dentre outros, padrões de nomes de variáveis, formato de cabeçalhos de programas e formato de comentários, recuos e espaçamento, de modo que o código e a documentação a ele associada sejam claros para quaisquer membros da organização. Padrões para cabeçalho, por exemplo, podem informar o que o código (programa, módulo ou componente) faz, quem o escreveu, como ele se encaixa no projeto geral do sistema, quando foi escrito e revisado, apoios para teste, entrada e saída esperadas etc. Essas informações são de grande valia para a integração, testes, manutenção e reutilização [3]. Além dos comentários feitos no cabeçalho dos programas, comentários adicionais ao longo do código são também importantes, ajudando a compreender como o componente é implementado. Por fim, o uso de nomes significativos para variáveis, indicando sua utilização e significado, é imprescindível, bem como o uso adequado de recuo e espaçamento entre linhas de código, que ajudam a visualizar a estrutura de controle do programa [3]. Além da documentação interna, escrita no próprio código, é importante que o código de um sistema possua também uma documentação externa, incluindo uma visão geral dos componentes do sistema, dos diversos grupos de componentes e da inter-relação entre eles [3]. Ainda que padrões sejam muito importantes, deve-se ressaltar que a correspondência entre os componentes do projeto e o código é fundamental, caracterizando-se como a mais importante questão a ser tratada. O projeto é o guia para a implementação, ainda que o programador deva ter certa flexibilidade para implementá-lo como código [3]. Como resultado de uma implementação bem-sucedida, as unidades de software devem ser codificadas e critérios de verificação das mesmas devem ser definidos. vez que todas as combinações possíveis de caminhos e valores de variáveis teriam de ser exercitadas, o que é impossível. Isso não quer dizer, entretanto, que os testes caixa-branca não são úteis. Testes caixa-branca podem ser usados, por exemplo, para garantir que todos os caminhos independentes1 de um módulo tenham sido exercitados pelo menos uma vez [1]. Há diversas técnicas de testes caixa-branca, cada uma delas procurando apoiar o projeto de casos de teste focando em algum ou vários aspectos da implementação. Dentre elas, podem ser citadas [1]: • Testes de estrutura de controle: como o próprio nome diz, enfocam as estruturas de controle de um módulo, tais como comandos, condições e laços. Teste de condição é um tipo de teste de estrutura de controle que exercita as condições lógicas contidas em um módulo. Um teste de fluxo de dados, por sua vez, seleciona caminhos de teste tomando por base a localização das definições e dos usos das variáveis nos módulos. Testes de ciclo ou laço focalizam exclusivamente os laços (loops). • Teste de caminho básico: define uma medida de complexidade lógica de um módulo e usa essa medida como guia para definir um conjunto básico de caminhos de execução. Assim como há diversas técnicas de teste caixa-branca, o mesmo acontece em relação ao teste caixa-preta. Dentre as diversas técnicas de teste caixa-preta, podem ser citadas [1]: • Particionamento de equivalência: divide o domínio de entrada de um módulo em classes de equivalência, a partir das quais casos de teste são derivados. A meta é minimizar o número de casos de teste, ficando apenas com um caso de teste para cada classe, uma vez que, a princípio, todos os elementos de uma mesma classe devem se comportar de maneira equivalente. • Análise de valor limite: a prática mostra que um grande número de erros tende a ocorrer nas fronteiras do domínio de entrada de um módulo. Tendo isso em mente, a análise de valor limite leva à seleção de casos de teste que exercitem os valores limítrofes. 7.2.2 – Estratégias de Teste O projeto efetivo de casos de teste é importante, mas não suficiente para o sucesso da atividade de testes. A estratégia, isto é, a série planejada de realização dos testes, é também crucial [1]. Basicamente, há três grandes fases de teste [4]: • Teste de Unidade: tem por objetivo testar a menor unidade do projeto (um componente de software que não pode ser subdividido), procurando identificar erros de lógica e de implementação em cada módulo separadamente. No paradigma estruturado, a menor unidade refere-se a um procedimento ou função. • Teste de Integração: visa a descobrir erros associados às interfaces entre os módulos quando esses são integrados para formar estrutura do produto de software. 1 Um caminho independente é qualquer caminho ao longo de um módulo que introduz pelo menos um novo comando de processamento ou condição [1]. • Teste de Sistema: tem por objetivo identificar erros de funções (requisitos funcionais) e características de desempenho (requisito não funcional) que não estejam de acordo com as especificações. Tomando por base essas fases, a atividade de teste pode ser estruturada de modo que, em cada fase, diferentes tipos de erros e aspectos do software sejam considerados [4]. Tipicamente, os primeiros testes focalizam componentes individuais e aplicam testes caixa- branca e caixa-preta para descobrir erros. Após os componentes individuais terem sido testados, eles precisam ser integrados, até se obter o sistema por inteiro. Na integração, o foco é o projeto e a arquitetura do sistema. Finalmente, uma série de testes de alto nível é executada quando o sistema estiver operacional, visando a descobrir erros nos requisitos [1,3]. No teste de unidade, faz-se necessário construir pequenos componentes para permitir testar os módulos individualmente, os ditos drivers e stubs. Um driver é um programa responsável pela ativação e coordenação do teste de uma unidade. Ele é responsável por receber os dados de teste fornecidos pelo testador, passar esses dados para a unidade sendo testada, obter os resultados produzidos por essa unidade e apresentá-los ao testador. Um stub é uma unidade que substitui, na hora do teste, uma outra unidade chamada pela unidade que está sendo testada. Em geral, um stub simula o comportamento da unidade chamada com o mínimo de computação ou manipulação de dados [4]. A abordagem de integração de módulos pode ter impacto na quantidade de drivers e stubs a ser construída. Sejam as seguintes abordagens: • Integração ascendente ou bottom-up: Nessa abordagem, primeiramente, cada módulo no nível inferior da hierarquia do sistema é testado individualmente. A seguir, são testados os módulos que chamam esses módulos previamente testados. Esse procedimento é repetido até que todos os módulos tenham sido testados [3]. Neste caso, apenas drivers são necessários. Seja o exemplo da figura 7.1. Usando a abordagem de integração ascendente, os módulos seriam testados da seguinte forma. Inicialmente, seriam testados os módulos do nível inferior (E, F e G). Para cada um desses testes, um driver teria de ser construído. Concluídos esses testes, passaríamos ao nível imediatamente acima, testando seus módulos (B, C e D) combinados com os módulos por eles chamados. Neste caso, testamos juntos B, E e F bem como C e G. Novamente, três drivers seriam necessários. Por fim, testaríamos todos os módulos juntos. Figura 7.1 – Exemplo de uma hierarquia de módulos. • Integração descendente ou top-down: A abordagem, neste caso, é precisamente o contrário da anterior. Inicialmente, o nível superior (geralmente um módulo de controle) é testado sozinho. Em seguida, todos os módulos chamados por pelo A B C D E F G módulo testado são combinados e testados como uma grande unidade. Essa abordagem é repetida até que todos os módulos tenham sido incorporados [3]. Neste caso, apenas stubs são necessários. Tomando o exemplo da figura 7.1, o teste iniciaria pelo módulo A e três stubs (para B, C e D) seriam necessários. Na seqüência seriam testados juntos A, B, C e D, sendo necessários stubs para E, F e G. Por fim, o sistema inteiro seria testado. Muitas outras abordagens, algumas usando as apresentadas anteriormente, podem ser adotadas, tal como a integração sanduíche [3], que considera uma camada alvo no meio da hierarquia e utiliza as abordagens ascendente e descendente, respectivamente para as camadas localizadas abaixo e acima da camada alvo. Outra possibilidade é testar individualmente cada módulo e só depois de testados individualmente integrá-los (teste big-band). Neste caso, tanto drivers quanto stubs têm de ser construídos para cada módulo, o que leva a muito mais codificação e problemas em potencial [3]. Uma vez integrados todos os módulos do sistema, parte-se para os testes de sistema, quando se busca observar se o software funciona conforme esperado pelo cliente. Por isso mesmo, muitas vezes, os testes de sistema são chamados de testes de validação. Os testes de sistema incluem diversos tipos de teste, realizados na seguinte ordem [3]: • Teste funcional: verifica se o sistema integrado realiza as funções especificadas nos requisitos; • Teste de desempenho: verifica se o sistema integrado atende os requisitos não funcionais do sistema (eficiência, segurança, confiabilidade etc); • Teste de aceitação: os testes funcional e de desempenho são ainda realizados por desenvolvedores, entretanto é necessário que o sistema seja testado pelos clientes. No teste de aceitação, os clientes testam o sistema a fim de garantir que o mesmo satisfaz suas necessidades. Vale destacar que o que foi especificado pelos desenvolvedores pode ser diferente do que queria o cliente. Assim, o teste de aceitação assegura que o sistema solicitado é o que foi construído. • Teste de instalação: algumas vezes o teste de aceitação é feito no ambiente real de funcionamento, outras não. Quando o teste de aceitação for feito em um ambiente de teste diferente do local em que será instalado, é necessário realizar testes de instalação. Referências 1. R.S. Pressman, Engenharia de Software, Rio de Janeiro: McGraw Hill, 5ª edição, 2002. 2. I. Sommerville, Engenharia de Software, São Paulo: Addison-Wesley, 6ª edição, 2003. 3. S.L. Pfleeger, Engenharia de Software: Teoria e Prática, São Paulo: Prentice Hall, 2ª edição, 2004. 4. J.C. Maldonado, S.C.P.F. Fabbri, “Teste de Software”. In: Qualidade de Software: Teoria e Prática, Eds. A.R.C. Rocha, J.C. Maldonado, K. Weber, Prentice Hall, 2001.