El ciclo de vida del software en el Proceso Unificado
Las fases del ciclo de vida del software son: concepción, elaboración, construcción y transición. La concepción es definir el alcance del proyecto y definir el caso de uso. La elaboración es proyectar un plan, definir las características y cimentar la arquitectura. La construcción es crear el producto y la transición es transferir el producto a sus usuarios [Booch 1998].
Figura 1. Estructura del Proceso Unificado
Según [Microsoft 1997], el diseño de software se realiza a tres niveles: conceptual, lógico y físico.
Figura 2. Arquitectura lógica de tres capas de una aplicación cliente/servidor
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Diseño Conceptual
El diseño conceptual se considera como un análisis de actividades y consiste en la solución de negocios para el usuario y se expresa con los casos de uso. El diseño lógico es la solución del equipo de proyecto del negocio y consiste de las siguientes tareas:
Identificar los usuarios y sus roles
Obtener datos de los usuarios
Evaluar la información
Documentar los escenarios de uso
Validar con los usuarios
Validar contra la arquitectura de la empresa
Una forma de obtener estos requerimientos es construir una matriz usuarios-actividades de negocios, realizar entrevistas, encuestas y/o visitas a los usuarios, de tal manera que se obtenga quién, qué, cuándo, dónde y por qué de la solución.
Diseño Lógico
El diseño lógico traduce los escenarios de uso creados en el diseño conceptual en un conjunto de objetos de negocio y sus servicios. El diseño lógico se convierte en parte en la especificación funcional que se usa en el diseño físico. El diseño lógico es independiente de la tecnología. El diseño lógico refina, organiza y detalla la solución de negocios y define formalmente las reglas y políticas específicas de negocios.
Un objeto de negocios es la encapsulación de un servicio que abstrae las cualidades esenciales de algo de interés.
Un servicio es una unidad con capacidad de cómputo. Un servicio debe satisfacer lo siguiente:
Ser seguro, lo que equivale a un uso correcto y con autorización
Ser válido, qué tareas o reglas se pueden aplicar
Manejar excepciones, informando al cliente
Contar con un catálogo de servicios que constituye un repositorio de servicios.
Los objetos de negocio deben verificarse y probarse de tal manera que asegure que los módulos operen como unidades completas de trabajo. Las tareas de verificación incluyen:
Una verificación independiente:
Pre y post condiciones
Lógica y funcionalidad individual
Una verificación dependiente:
Verificación de dependencias
Que operan como una unidad específica de trabajo
El diseño lógico comprende las siguientes tareas:
Identificar y definir los objetos de negocio y sus servicios
Definir las interfases
Identificar las dependencias entre objetos
Validar contra los escenarios de uso
Comparar con la arquitectura de la empresa
Revisar y refinar tanto como sea necesario
Para definir los objetos de negocios y sus servicios se puede usar la técnica de análisis nombre-verbo de los escenarios de uso. También se puede emplear la técnica sujeto-verbo-objeto directo. En estas técnicas los sujetos y el objeto directo son los candidatos a objetos de negocio y los verbos activos son los candidatos a servicios.
Una interfase tiene las siguientes partes:
Nombre
Precondiciones, lo que debe estar presente antes de ejecutarse
Postcondiciones, estado final
Capacidad o funcionalidad (SQL, pseudocódigo, función matemática)
Dependencias
La tarea de identificar las dependencias entre objetos permite identificar eventos, sucesos o condiciones que permitan la realización de tareas de negocios coordinadamente o transaccionalmente. Para ello se debe considerar lo siguiente:
Identificar los eventos disparadores (triggers)
Determinar cualquier dependencia (existencial o funcional)
Determinar cualquier problema de consistencia o secuencia
Identificar cualquier regulación de tiempo crítica
Considerar algún problema organizacional (transacciones)
Identificar y auditar los requerimientos de control
Determinar lugares y dependencias a través de la ubicación
Determinar cuando el servicio que controla la transacción es dependiente de los servicios contenidos en otros objetos de negocio
La validación del modelo lógico debe ser tal que éste sea:
Completo – debe representar todos los escenarios de uso,
Correcto – el comportamiento lógico debe corresponder con el comportamiento conceptual, y
Claro – los objetos de negocio y servicios no deben ser ambiguos
En el diseño lógico conceptualmente se divide en tres niveles de servicios con el fin de que la aplicación resulte flexible ante los cambios de requerimientos y/o de tecnología cambiando únicamente la capa o capas necesarias. Los tres niveles son: servicios de usuario, servicios de negocio y servicios de datos.
Los servicios de usuario (user services) controlan la interacción. Un servicio de usuario son personas, aplicaciones, otros servicios o la combinación de éstos. Generalmente involucra una interfase gráfica de usuario (GUI) o pude ser no visual (mensajes o funciones), maneja todos los aspectos de la interacción con la aplicación. El objetivo central es minimizar el esfuerzo de conocimiento requerido para interpretar la información. Un servicio de usuario incluye un contenido (qué se necesita comunicar al usuario) y una forma (cómo se comunica el contenido) cuando es necesaria la comunicación.
Los servicios de negocio (bussines services) convierten datos recibidos de los servicios de datos y de usuario en información (datos + regla de negocio) y pueden usar otros servicios de negocio para completar su tarea.
Las tareas de los servicios de negocio son:
Dar formato a los datos
Obtener y mover datos desde y hasta los servicios de datos
Transformar los datos en información
Validar los datos inmediatamente en el contexto o en forma diferida una vez terminada la transacción.
Los servicios de datos (data services) son los servicios de bajo nivel que apoyan los servicios de negocio y son de una amplia gama de categorías como las siguientes:
Declaración del esquema y su evolución (estructuras de datos, tipos, acceso indexado, SQL, APIs)
Respaldo y recuperación (recuperación de datos si un evento falla)
Búsqueda y Lectura (búsquedas, compilación, optimización y ejecución de solicitudes, formación de un conjunto de resultados)
Inserción, actualización y borrado (procesar modificaciones consistentemente transaccional). Una transacción es atómica (ocurre o no), consistente (preserva integridad), aislada (otras transacciones ocurren antes o después) y durable (una vez completada, ésta sobrevive).
Bloqueo (permite al acceso concurrente a los datos)
Validación de datos (verifica la integridad del dominio, triggers y gateways para verificar el estado de los datos antes de aceptarlos, manejo de errores)
Seguridad (acceso seguro a los objetos, operaciones, permisos a usuario y grupos y servicios)
Administración de la conexión (mecanismos básicos para establecer una sesión de los servicios de datos). Establecer una conexión involucra: una identificación, la colocación y provisión de datos, tiempo de sesión, el tipo de interacción (conversacional, transaccional, multiusuario, monousuario).
Distribución de datos (Distribuye información, a múltiples unidades de recuperación, bases de datos heterogéneas, según la topologías de la red).
Diseño físico
El diseño físico traduce el diseño lógico en una solución implementable y costo-efectiva o económica.
El componente es la unidad de construcción elemental del diseño físico. Las características de un componente son:
Se define según cómo interactúa con otros
Encapsula sus funciones y sus datos
Es reusable a través de las aplicaciones
Puede verse como una caja negra
Puede contener otros componentes
En el diseño físico se debe cuidar el nivel de granularidad (un componente puede ser tan grande o tan pequeño según su funcionalidad, es decir, del tamaño tal que pueda proveer de una funcionalidad compleja pero de control genérico) y la agregación y contención (un componente puede reusar utilizando técnicas de agregación y contención, sin duplicar código).
El diseño físico debe involucrar:
El diseño para distribución – debe minimizarse la cantidad de datos que pasan como parámetros entre los componentes y éstos deben enviarse de manera segura por la red.
El diseño para multitarea – debe diseñarse en términos de la administración concurrente de dos o más tareas distintas por una computadora y el multithreading o múltiples hilos de un mismo proceso)
El diseño para uso concurrente – el desempeño de un componente remoto depende de si está corriendo mientras recibe una solicitud.
El diseño con el manejo de errores y prueba de eventos:
Validando los parámetros- a la entrada antes de continuar con cualquier proceso.
Protegiendo recursos críticos –manejar excepciones para evitar la falla o terminación sin cerrar archivos, liberar objetos sincronizados o memoria.
Protegiendo datos importantes – contar con una excepción a la mitad de la actuación en las bases de datos.
Debugging – crear una versión para limpiar errores.
Protección integral de transacciones de negocios – los errores deben regresarse al componente que llama.
Figura 3. Arquitectura física de tres capas de la aplicación cliente/servidor
El diseño físico comprende las siguientes tareas:
Definir los componentes
Refinar el empaquetamiento y distribución de componentes
Especificar las interfases de los componentes
Distribuir los componentes en la red
Distribuir los repositorios físicos de datos
Examinar la tolerancia a fallas y la recuperación de errores
Validar el diseño físico
De las tareas anteriores la más importante es la distribución de los datos que pueden ser centralizados, una partición, un extracto o una réplica.
Los datos centralizados equivalen a una base de datos maestra ubicada en un lugar central. No hay copias de los datos.
Una partición de datos es una segmentación de la base de datos maestra. Es útil cuando los datos se pueden fragmentar fácilmente y actualizarse en un sitio local con cambios frecuentes. No hay sobreposición entre particiones. En una partición horizontal cada hilera existe en una sola base de datos. En una partición vertical cada columna es contenida en una y solo una base de datos.
Un extracto de datos es una copia de toda o una porción de la base de datos maestra. No se permite la actualización. Se usa un timestamp o etiqueta de tiempo para indicar qué tan viejos son los datos.
Una réplica de datos es un fragmento de la bases de datos maestra que se puede actualizar. Una réplica de datos es cuando el sitio de actualización cambia a un sitio local. No se permiten actualizaciones en la base de datos réplica y en la base de datos maestra a la vez, por lo que debe de haber sincronización entre ambas.
El diseño físico está íntimamente ligado a una alternativa tecnológica. Ante la acelerada evolución tecnológica es importante considerar los estándares del momento y las tendencias ya que una mala decisión implicará un costo enorme (en dinero y en tiempo) al actualizarse a otra plataforma distinta.
La tendencia actual en la arquitectura cliente/servidor es crear el back-end como un servidor robusto multitareas y multithreading y el front-end como un cliente muy delgado que no acapare al servidor comunicándose entre sí en una plataforma internet con protocolos estándar en redes heterogéneas.
La Programación Orientada a Objetos
La Programación Orientada a Objetos (OOP por sus siglas en inglés de Object Oriented Programming) como paradigma, “es una forma de pensar, una filosofía, de la cual surge una cultura nueva que incorpora técnicas y metodologías diferentes. Pero estas técnicas y metodologías, y la cultura misma, provienen del paradigma, no lo hacen. La OOP como paradigma es una postura ontológica: el universo computacional está poblado por objetos, cada uno responsabilizándose por sí mismo, y comunicándose con los demás por medio de mensajes” [Greiff 1994].
Se debe distinguir que la OOP como paradigma (enfoque o manera de visualizar la realidad) y como metodología (colección de características para la ingeniería de software) no son la misma cosa. Sin embargo, la publicidad nos confunde asociando la OOP más a una metodología, que al paradigma. De aquí que “el interés en la OOP radica más en los mecanismos que aporta para la construcción de programas que en aprovechar un esquema alterno para el modelado de procesos computacionales” [Greiff 1994].
La Programación Orientada a Objetos desde el punto de vista computacional “es un método de implementación en el cuál los programas son organizados como grupos cooperativos de objetos, cada uno de los cuales representa una instancia de alguna clase, y estas clases, todas son miembros de una jerarquía de clases unidas vía relaciones de herencia” [Greiff 1994].
de lo Orientado a Objetos
El paradigma OO se basa en el concepto de objeto. Un objeto es aquello que tiene estado (propiedades más valores), comportamiento (acciones y reacciones a mensajes) e identidad (propiedad que lo distingue de los demás objetos). La estructura y comportamiento de objetos similares están definidos en su clase común; los términos instancia y objeto son intercambiables. Una clase es un conjunto de objetos que comparten una estructura y comportamiento común.
La diferencia entre un objeto y una clase es que un objeto es una entidad concreta que existe en tiempo y espacio, mientras que una clase representa una abstracción, la “esencia” de un objeto, tal como son. De aquí que un objeto no es una clase, sin embargo, una clase puede ser un objeto.
En el enfoque OO las propiedades del objeto son claves. Los principios del modelo OO son: abstracción, encapsulación, modularidad y jerarquía, fundamentalmente, y en menor grado tipificación (typing), concurrencia, persistencia. [Booch 1986] dice que si un modelo que se dice OO no contiene alguno de los primeros cuatro elementos, entonces no es OO.
Abstracción. Es una descripción simplificada o especificación de un sistema que enfatiza algunos de los detalles o propiedades del sistema, mientras suprime otros.
Encapsulación. En el proceso de ocultar todos los detalles de un objetoque no contribuyen a sus características esenciales.
Concurrencia . Es la propiedad que distingue un objeto que está activo de uno que no lo está.
Actualmente las metodologías más importantes de análisis y diseño de sistemas han confluido en lo que se es el UML, bajo el respaldo del Object Management Group.
