Unidad 1: Elementos de desarrollo del software

Introducción

En esta Unidad aprenderemos a

Reconocer la relación de los programas con los componentes del sistema informático.
Diferenciar código fuente, objeto y ejecutable.
Identificar las fases de desarrollo de una aplicación informática.
Clasificar los lenguajes de programación.

Tipos de software

De sistema (Sistema operativo, drivers -controladores-)
De aplicación (Suite ofimática, Navegador, Edición de imagen, ...)
De desarrollo (Editores, compiladores, interpretes, ...)

Los drivers son los controladores de dispositivos.

Relación Hardware-Software

Disco duro : almacena de forma permanente los archivos ejecutables y los archivos de datos.
Memoria RAM : almacena de forma temporal el código binario de los archivos ejecutables y los archivos de datos necesarios.
CPU : lee y ejecuta instrucciones almacenadas en memoria RAM, así como los datos necesarios.
E/S: recoge nuevos datos desde la entrada, se muestran los resultados, se leen/guardan a disco, ...

El disco duro se considera un periférico de E/S (Entrada/Salida).

La CPU se llama también UCP (en inglés), procesador o microprocesador.

Códigos fuente, objeto y ejecutable

Código fuente: archivo de texto legible escrito en un lenguaje de programación.
Código objeto (intermedio): archivo binario no ejecutable.
Código ejecutable: archivo binario ejecutable.

Sólo válido para lenguajes compilados: C, C++, Java.

En lenguajes interpretados no exite código objeto, ni binario. Solo código fuente. Por ejemplo: PHP, Javascript, ...

El código objeto en Java se denomina ByteCode.

Ciclo de vida del software

Ingeniería de software

Disciplina que estudia los principios y metodologías para el desarrollo y mantenimiento de sistemas software.

Algunos autores consideran que "desarrollo de software" es un término más apropiado que "ingeniería de software" puesto que este último implica niveles de rigor y prueba de procesos que no son apropiados para todo tipo de desarrollo de software.
Ingeniería del software

Desarrollo de software

Fases principales

ANÁLISIS
DISEÑO
CODIFICACIÓN
PRUEBAS
MANTENIMIENTO

ANÁLISIS

Se determina y define claramente las necesidades del cliente y se especifica los requisitos que debe cumplir el software a desarrollar.
La especificación de requisitos debe:
- Ser completa y sin omisiones
- Ser concisa y sin trivialidades
- Evitar ambigüedades. Utilizar lenguaje formal.
- Evitar detalles de diseño o implementación
- Ser entendible por el cliente
- Separar requisitos funcionales y no funcionales
- Dividir y jerarquizar el modelo
- Fijar criterios de validación

DISEÑO

Se descompone y organiza el sistema en elementos componentes que pueden ser desarrollados por separado.
Se especifica la interrelación y funcionalidad de los elementos componentes.
Las actividades habituales son las siguientes:
- Diseño arquitectónico
- Diseño detallado
- Diseño de datos
- Diseño de interfaz de usuario

CODIFICACIÓN

Se escribe el código fuente de cada componente.
Pueden utilizarse distintos lenguajes informáticos:
- Lenguajes de programación: C, C++, Java, Javascript, ...
- Lenguajes de otro tipo: HTML, XML, JSON, ...

PRUEBAS

El principal objetivo de las pruebas debe ser conseguir que el programa funcione incorrectamente y que se descubran defectos.
Deberemos someter al programa al máximo número de situaciones diferentes.

MANTENIMIENTO

Durante la explotación del sistema software es necesario realizar cambios ocasionales.
Para ello hay que rehacer parte del trabajo realizado en las fases previas.
Tipos de mantenimiento:
- Correctivo: se corrigen defectos.
- Perfectivo: se mejora la funcionalidad.
- Evolutivo: se añade funcionalidades nuevas.
- Adaptativo: se adapta a nuevos entornos.

Resultado tras cada fase (I)

Ingeniería de sistemas: Especificación del sistema
ANÁLISIS: Especificación de requisitos del software
DISENO arquitectónico: Documento de arquitectura del software
DISENO detallado: Especificación de módulos y funciones
CODIFICACIÓN: Código fuente

Resultado tras cada fase (II)

( Continuación )

PRUEBAS de unidades: Módulos utilizables
PRUEBAS de integración: Sistema utilizable
PRUEBAS del sistema: Sistema aceptado
Documentación: Documentación técnica y de usuario
MANTENIMIENTO: Informes de errores y control de cambios

Modelos de desarrollo de software

Modelos clásicos (predictivos)
- Modelo en cascada
- Modelo en V
Modelo de construcción de prototipos
Modelos evolutivos o incrementales
- Modelo en espiral (iterativos)
- Metodologías ágiles (adaptativos)

Modelo en cascada (I)

Modelo en cascada (II)

Modelo de mayor antigüedad.
Identifica las fases principales del desarrollo software.
Las fases han de realizarse en el orden indicado.
El resultado de una fase es la entrada de la siguiente fase.
Es un modelo bastante rígido que se adapta mal al cambio continuo de especificaciones.
Existen diferentes variantes con mayor o menor cantidad de actividades.

Modelo en V (I)

Modelo en V (II)

Modelo muy parecido al modelo en cascada.
Visión jerarquizada con distintos niveles.
Los niveles superiores indican mayor abstracción.
Los niveles inferiores indican mayor nivel de detalle.
El resultado de una fase es la entrada de la siguiente fase.
Existen diferentes variantes con mayor o menor cantidad de actividades.

Prototipos (I)

A menudo los requisitos no están especificados claramente:
- por no existir experiencia previa.
- por omisión o falta de concreción del usuario/cliente.

Prototipos (II)

Proceso:
- Se crea un prototipo durante la fase de análisis y es probado por el usuario/cliente para refinar los requisitos del software a desarrollar.
- Se repite el paso anterior las veces necesarias.

Prototipos (III)

Tipos de prototipos:
- Prototipos rápidos
  - El prototipo puede estar desarrollado usando otro lenguaje y/o herramientas.
  - Finalmente el prototipo se desecha.
- Prototipos evolutivos
  - El prototipo está diseñado en el mismo lenguaje y herramientas del proyecto.
  - El prototipo se usa como base para desarrollar el proyecto.

Modelo en espiral (I)

Desarrollado por Boehm en 1988.
La actividad de ingeniería corresponde a las fases de los modelos clásicos: análisis, diseño, codificación, ...

Modelo en espiral (II)

Aplicado a la programación orientada a objetos

En la actividad de ingeniería se da gran importancia a la reutilización de código.

Metodologías ágiles (I)

Son métodos de ingeniería del software basados en el desarrollo iterativo e incremental.
Los requisitos y soluciones evolucionan con el tiempo según la necesidad del proyecto.
El trabajo es realizado mediante la colaboración de equipos auto-organizados y multidisciplinarios, inmersos en un proceso compartido de toma de decisiones a corto plazo.
Las metodologías más conocidas son:
- Kanban
- Scrum
- XP (eXtreme Programming)

Metodologías ágiles (II)

Manifiesto por el Desarrollo Ágil

Individuos e interacciones sobre procesos y herramientas
Software funcionando sobre documentación extensiva
Colaboración con el cliente sobre negociación contractual
Respuesta ante el cambio sobre seguir un plan

Kanban (I)

También se denomina "sistema de tarjetas".
Desarrollado inicialmente por Toyota para la industria de fabricación de productos.
Controla por demanda la fabricación de los productos necesarios en la cantidad y tiempo necesarios.
Enfocado a entregar el máximo valor para los clientes, utilizando los recursos justos.
Lean manufacturing
Kanban en desarrollo software

Kanban (II)

Pizarra kanban

Scrum (I)

Modelo de desarrollo incremental.
Iteraciones (sprint) regulares cada 2 a 4 semanas.
Al principio de cada iteración se establecen sus objetivos priorizados (sprint backlog).
Al finalizar cada iteración se obtiene una entrega parcial utilizable por el cliente.
Existen reuniones diarias para tratar la marcha del sprint.

Scrum (II)

XP (Programación extrema) (I)

Valores

Simplicidad
Comunicación
Retroalimentación
Valentía o coraje
Respeto o humildad

XP (Programación extrema) (II)

Características

Diseño sencillo
Pequeñas mejoras continuas
Pruebas y refactorización
Integración continua
Programación por parejas
El cliente se integra en el equipo de desarrollo
Propiedad del código compartida
Estándares de codificación
40 horas semanales

Lenguajes de programación

Obtención de código ejecutable

Para obtener código binario ejecutable tenemos 2 opciones:
- Compilar
- Interpretar

Proceso de compilación/interpretación

La compilación/interpretación del código fuente se lleva a cabo en dos fases:
1. Análisis léxico
2. Análisis sintáctico
Si no existen errores, se genera el código objeto correspondiente.
Un código fuente correctamente escrito no significa que funcione según lo deseado.
No se realiza un análisis semántico.

Lenguajes compilados

Ejemplos: C, C++
Principal ventaja: Ejecución muy eficiente.
Principal desventaja: Es necesario compilar cada vez que el código fuente es modificado.

Lenguajes interpretados

Ejemplos: PHP, Javascript
Principal ventaja: El código fuente se interpreta directamente.
Principal desventaja: Ejecución menos eficiente.

JAVA (I)

Lenguajes compilado e interpretado.
El código fuente Java se compila y se obtiene un código binario intermedio denominado bytecode.
Puede considerarse código objeto pero destinado a la máquina virtual de Java en lugar de código objeto nativo.
Después este bytecode se interpreta para ejecutarlo.

JAVA (II)

Ventajas:
- Estructurado y Orientado a Objetos
- Relativamente fácil de aprender
- Buena documentación y base de usuarios
Desventajas:
- Menos eficiente que los lenguajes compilados

Tipos (I)

Según la forma en la que operan:
- Declarativos: indicamos el resultado a obtener sin especificar los pasos.
- Imperativos: indicamos los pasos a seguir para obtener un resultado.

Tipos (II)

Tipos de lenguajes declarativos:
- Lógicos: Utilizan reglas. Ej: Prolog
- Funcionales: Utilizan funciones. Ej: Lisp, Haskell
- Algebraicos: Utilizan sentencias. Ej: SQL
Normalmente son lenguajes interpretados.

Tipos (III)

Tipos de lenguajes imperativos:
- Estructurados: C
- Orientados a objetos: Java
- Multiparadigma: C++, Javascript
Los lenguajes orientados a objetos son también lenguajes estructurados.
Muchos de estos lenguajes son compilados.