Lehrbuch der Softwaretechnik: Basiskonzepte und Requirements Engineering PDF
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Lehrbuch der Softwaretechnik: Basiskonzepte und Requirements Engineering Lehrbu¨cher der Informatik Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. habil. Helmut Balzert Heide Balzert Lehrbuch der Objektmodellierung AnalyseundEntwurf mitderUML 2,2.Auflage Helmut Balzert Lehrbuch Grundlagen der Informatik KonzepteundNotationen inUML 2,Java 5,C# undC++, AlgorithmikundSoftwaretechnik, Anwendungen, 2.Auflage Klaus Zeppenfeld Lehrbuch der Grafikprogrammierung Grundlagen, Programmierung, Anwendung Helmut Balzert Objektorientierte Programmierung mit Java 5 Helmut Balzert Lehrbuch der Softwaretechnik: Softwaremanagement 2.Auflage Helmut Balzert Lehrbuch der Softwaretechnik: Basiskonzepte und Requirements Engineering 3. Auflage Unter Mitwirkung von Heide Balzert Rainer Koschke Uwe L¨ammel Peter Liggesmeyer Jochen Quante Autor Prof.Dr.HelmutBalzert E-Mail:[email protected] WichtigerHinweisfu¨rdenBenutzer DerVerlagundderAutorhabenalleSorgfaltwaltenlassen,umvollst¨andige undakkurateInformationenindiesemBuchzupublizieren.DerVerlag u¨bernimmtwederGarantienochdiejuristischeVerantwortungoderirgendeine Haftungfu¨rdieNutzungdieserInformationen,fu¨rderenWirtschaftlichkeit oderfehlerfreieFunktionfu¨reinenbestimmtenZweck.FernerkannderVerlag fu¨rSch¨aden,dieaufeinerFehlfunktionvonProgrammenoder¨ahnliches zuru¨ckzufu¨hrensind,nichthaftbargemachtwerden.Auchnichtfu¨rdie VerletzungvonPatent-undanderenRechtenDritter,diedarausresultieren. EinetelefonischeoderschriftlicheBeratungdurchdenVerlagu¨berdenEinsatz derProgrammeistnichtm¨oglich.DerVerlagu¨bernimmtkeineGew¨ahrdafu¨r, dassdiebeschriebenenVerfahren,Programmeusw.freivonSchutzrechten Drittersind.DieWiedergabevonGebrauchsnamen,Handelsnamen, Warenbezeichnungenusw.indiesemBuchberechtigtauchohnebesondere KennzeichnungnichtzuderAnnahme,dasssolcheNamenimSinneder Warenzeichen-undMarkenschutz-Gesetzgebungalsfreizubetrachtenw¨aren unddahervonjedermannbenutztwerdendu¨rften.DerVerlaghatsich bemu¨ht,s¨amtlicheRechteinhabervonAbbildungenzuermitteln.Solltedem Verlaggegenu¨berdennochderNachweisderRechtsinhaberschaftgefu¨hrt werden,wirddasbranchenu¨blicheHonorargezahlt. BibliografischeInformationderDeutschenNationalbibliothek DieDeutscheNationalbibliothekverzeichnetdiesePublikationinder DeutschenNationalbibliografie;detailliertebibliografischeDatensindim Internetu¨berhttp://dnb.d-nb.deabrufbar. SpringeristeinUnternehmenvonSpringerScience+BusinessMedia springer.de 3.Auflage2009 FSpektrumAkademischerVerlagHeidelberg2009 SpektrumAkademischerVerlagisteinImprintvonSpringer 09 10 11 12 13 5 4 3 2 1 DasWerkeinschließlichallerseinerTeileisturheberrechtlichgeschu¨tzt. JedeVerwertungaußerhalbderengenGrenzendesUrheberrechtsgesetzes istohneZustimmungdesVerlagesunzul¨assigundstrafbar.Dasgilt insbesonderefu¨rVervielf¨altigungen,U¨bersetzungen,Mikroverfilmungen unddieEinspeicherungundVerarbeitunginelektronischenSystemen. PlanungundLektorat:Dr.AndreasRu¨dinger RedaktionundGestaltung:M.Sc.KerstinKohl,Witten;DagmarFraude,Witten Umschlaggestaltung:SpieszDesign,Neu-Ulm Titelbild:AnnaSolecka-Zach:„OhneTitel“(1995) Satz:W3LGmbH,Witten–automatischerSatzausderW3L-Plattform. ISBN978-3-8274-1705-3 Vorwort zur 3. Auflage Die Softwaretechnik bildet einen Grundpfeiler der Informatik. Sie hatsichzueinemumfassendenWissenschaftsgebiet entwickelt.Um Ihnen, liebe Leserin, lieber Leser, ein optimales Erlernen dieses Ge- bietes zu ermöglichen, habe ich – zusammen mit Koautoren – ein dreibändigesLehr-undLernbuchüberdieSoftwaretechnikgeschrie- ben.EsbehandeltdieKerngebiete»BasiskonzepteundRequirements Engineering« (Band 1), »Entwurf und Architekturen« (Band 2) und »Softwaremanagement«(Band3)sowiedieAbhängigkeitenzwischen diesenGebieten. Ich habe das Gebiet der Softwaretechnik in mehrere große Berei- Aufbau& che gegliedert – der Tempel der Softwaretechnik (Abb. 0.0-1) veran- Gliederung schaulicht diese Gliederung. Ziel jeder Softwareentwicklung ist es, einlauffähigesSoftwareproduktzuerstellen,zuwartenundzupfle- gen.ImMittelpunktderGliederungstehtdaherdieSoftwareentwick- lung (mittlere Säule). Jede der Aktivitäten der Softwareentwicklung trägtdazubei,Teilproduktezuerstellen,diedannineinGesamtpro- duktmünden. Eine Softwareentwicklung läuft aber nicht von alleine ab. Sie ba- siert auf und nutzt Basistechniken, das sind Prinzipien, Methoden, Werkzeuge,BestPractices. Die eigentliche Softwareentwicklung wird durch die zwei Säulen »Softwaremanagement« und »Prozess- und Qualitätsmodelle« und das Dach »Allgemeines Management« eingerahmt. Bei den Aktivitä- ten des Managements und der Prozess- & Qualitätssicherung han- deltessichumbegleitendeAktivitäten,derenErgebnisseaberselbst nicht Bestandteil des Endprodukts sind. Dennoch sind sie eminent wichtig – was die große Anzahl fehlgeschlagener Softwareprojekte deutlichzeigt. IndiesemBuchwerdendieBasistechniken,dieBasiskonzepteund das Requirements Engineering behandelt. Dieses Buch besteht aus folgendenTeilen: I DieWissenschaftsdisziplin Softwaretechnik II Basistechniken IIIBasiskonzepte IVRequirements Engineering v Vorwortzur 3. Auflage Abb.0.0-1: Gliederungder Wissenschaftsdisziplin Softwaretechnik. Softwaretechnik AllgemeinesManagement Charakteristika Prinzipien Führungsaufgaben Werkzeuge SW-Management SW-Entwicklung Prozess-& Q-Modelle Industrialisierung Prozessmodelle Basiskonzepte: Statik Strategie&Taktik Qualitätsmodelle Ökonomie Basiskonzepte: Q-Management Dynamik Innovationen Prüfmethoden Outsourcing Basiskonzepte: Basismodelle Logik Globale Rahmenmodelle Entwicklung IT-Recht Requirements Monumentale Engineering Modelle Risiken AgileModelle Projekte Trends Maße Konfigurationen Basistechniken Prinzipien Methoden Werkzeuge Legende: =ÜbergabevonTeilprodukten =Einfluss =Unterstützung =Informationsaustausch IndiesemBuchbehandelt Zu einem dreibändigen Lehrbuch der Softwaretechnik gehört na- türlichaucheineReflexionüberdieWissenschaftsdisziplin: (cid:2) »DieWissenschaftsdisziplin Softwaretechnik«, S.1 WieinanderendynamischenDisziplinenauch,sogibtesauchinder Softwaretechnik Trends und »Hypes«. Nacheiner Euphoriephase er- folgtdannoftdieErnüchterung.FürdieLehreunddasLernenistes vi Vorwortzur 3. Auflage daher wichtig, das Konstante in der Softwaretechnik zu identifizie- ren–dasunabhängig vonaktuellen Trends gilt.Ich habeallgemein- gültigePrinzipien,MethodenundWerkzeugeunterdemOberbegriff Basistechniken zusammengefasst: (cid:2) »Basistechniken«, S.23 Analog habe ich versucht, bei den heute in der Softwaretechnik an- gewandtenKonzeptendiegrundlegendenKonzeptezuisolierenund indiedreiKategorienStatik, DynamikundLogikeinzuordnen: (cid:2) »Basiskonzepte«, S.99 Softwaresysteme lassen sich grob in Informationssysteme und softwareintensive Systeme gliedern. Bei softwareintensiven Syste- men ist die Software nur ein – wenn auch wichtiger – Bestandteil des Systems. Je nachdem, um was für eine Art von Softwaresystem es sich handelt, werden die Basiskonzepte unterschiedlich intensiv undinverschiedenenKombinationeneingesetzt. UmdieseUnterschiedezuverdeutlichen,werdenzweiFallstudien 2Fallstudien verwendet, auf die sich in den Beispielen zu den Basiskonzepten immer wiederbezogenwird: (cid:2) »Fallstudie: SemOrg–DieSpezifikation«, S.107 (cid:2) »Fallstudie: Fensterheber–DieSpezifikation«, S.117 Zu wissen, was der Kunde will, und dies zu ermitteln, zu beschrei- ben, zu spezifizieren, zu analysieren und in Form einer fachlichen Lösung zu modellieren ist die Aufgabe des Requirements Engineer- ing – im Deutschen auch als Systemanalyse bezeichnet. Da im Re- quirements Engineering viele Basistechniken und Basiskonzepte be- nötigt und eingesetzt werden, habe ich die Basistechniken und Ba- siskonzepte an den Anfang des Buches gestellt. Das Requirements Engineering wird oft noch unterschätzt – hier werden jedoch die Grundlagen für den Erfolg oder Misserfolg einer Softwareentwick- lunggelegt: (cid:2) »Requirements Engineering«,S.433 Die Inhalte der 2. Auflage wurden in zwei Bände aufgeteilt, um die Zur3.Auflage Bücher handlicher und zielgruppenorientierter zu gestalten. Im Ge- gensatzzur2.Auflageistdie3.AuflageunabhängigvoneinemVor- gehensmodell. Die Basistechniken und Basiskonzepte sind prozess- neutralbeschriebenundnachsachlogischenGesichtspunktenstruk- turiert–dasgiltauchfürdasRequirements Engineering. DieMethodenSA(StructuredAnalysis)undSA/RT(RealTimeAna- lysis) werden nicht mehr behandelt, da ihr Einsatz in der Praxis ab- nimmt. Das gesamte Gebiet der Software-Ergonomie wird aus Um- fangsgründennichtmehrbehandelt–obwohleszunehmendwichti- ger wird. Das Gebiet ist jedoch inzwischen so umfangreich, dass es dazu eigene Lehrbücher gibt und an Hochschulen oft auch in eige- nenLehrveranstaltungenunterrichtetwird. vii Vorwortzur 3. Auflage Kapitelausder2.Auflage,dienichtmehrindieserneuenAuflage berücksichtigt werdenkonnten, findenSiealsOpen Content aufder Website www.W3L.de/OpenContent. Buchaufbau Das Buch besteht aus 28 Kapiteln. Jedes Kapitel besteht aus Un- terkapiteln. Am Endeder meisten Kapitelbefindetsich eineZusam- menfassung des behandelten Lehrstoffs. Am Ende des Buches sind das umfangreiche Glossar sowie das Literaturverzeichnis angeord- net.DadurchkanndasBuchauchidealalsNachschlagewerkbenutzt werden. Didaktik& Ziel der Didaktik ist es, einen Lehrstoff so zu strukturieren und Methodik aufzubereiten, dass der Lernende sich leicht ein mentales Modell von dem Lehrstoff aufbauen kann und genügend Übungsmöglich- keiten erhält, um zu überprüfen, ob er den Lehrstoff – nach der Beschäftigung mit ihm – entsprechend den vorgegebenen Lernzie- len beherrscht. Dieses didaktische Ziel habeich versucht in diesem Lehrbuch umzusetzen. Die Übungsmöglichkeiten befinden sich je- doch nicht im Lehrbuch, sondern in dem ebenfalls verfügbaren E- Learning-Kurs(sieheunten). In den meisten Lehrbüchernwird dieWelt so erklärt, wie sie ist – ohnedemLernendenvorherdieMöglichkeitgegebenzuhaben,über dieWeltnachzudenken.IchstelledaherinvielenKapitelnamAnfang anSieeineFrage.DieseFragesollSiedazuanregen,übereinThema nachzudenken. Erst nach dem Nachdenken sollten Sie weiter lesen. (VielleichtsolltenSiedieAntwortnachderFragezunächstdurchein Papierabdecken). Querverweise Die Softwaretechnik ist komplex. Es gibt viele gegenseitigen Ab- hängigkeiten. Um diese Abhängigkeiten zu verdeutlichen, enthält dieses Buch viele (absolute) Querverweise auf andere Kapitel, da- mit Sie sich mit verschiedenen Perspektiven auf ein Themengebiet befassenkönnen. Einsatzdes Dieses Buch kann zur Vorlesungsbegleitung, zum Selbststudi- Buches um und zum Nachschlagen verwendet werden. Um den Umfang und die Kosten des Buches zu begrenzen, enthält dieses Buch kei- ne Tests und Aufgaben. Für diejenigen Leser unter Ihnen, die Ihr Wissen durch Tests und Aufgaben aktiv überprüfen möchten, gibt es einen (kostenpflichtigen) E-Learning-Online-Kurs. Mentoren und Tutoren betreuen Sie bei der Bearbeitung von Tests und Aufga- ben. Das Bestehen eines Abschlusstests und einer Abschlussklau- sur wird durch Zertifikate dokumentiert. Dieser Online-Kurs ist Be- standteil desOnline-Bachelor-Studiengangs »Web- und Medieninfor- matik«derFHDortmund.SiefindendenKursaufderW3L-Plattform (http://www.W3L.de). Kostenloser Ergänzend zu diesem Buch gibt es den kostenlosen E-Learning- E-Learning-Kurs Kurs »Prinzipien der Softwaretechnik«, der zusätzlich zahlreiche Tests enthält, mit denen Sie Ihr Wissen überprüfen können. Sie fin- viii Vorwortzur 3. Auflage den den Kurs auf der E-Learning-Plattform www.W3L.de. Bitte wählen Sie auf dem Reiter »Online-Kurse« den Link »Zur TAN-Einlösung«. RegistrierenSiesichalsneuerBenutzerundgebenSieanschließend folgendeTransaktionsnummer (TAN)ein:3645112138. DiesesBuchistfürfolgendeZielgruppengeschrieben: Zielgruppen (cid:2) StudierendederInformatikundSoftwaretechnikanUniversitäten, FachhochschulenundBerufsakademien. (cid:2) Software-Ingenieure, Softwaremanager und Software-Qualitätssi- chererinderPraxis. Vorausgesetzt werden Kenntnisse, wie sie normalerweise in einer Vorkenntnisse Einführungsvorlesung zurInformatikvermitteltwerden. ZurVermittlungderLerninhaltewerdenBeispieleundFallstudien Beispiele, verwendet. Um Ihnen diese unmittelbar kenntlich zu machen, sind Fallstudien sieinblauerSchriftgesetzt. Da ein Bild oft mehr aussagt als 1000 Worte, habe ich versucht, Visualisierung möglichstvieleSachverhaltezuveranschaulichen. IndiesemLehrbuchwurdesorgfältigüberlegt,welcheBegriffeein- Begriffe,Glossar geführt und definiert werden. Ziel ist es, die Anzahl der Begriffe halbfett,blau möglichstgeringzuhalten.AllewichtigenBegriffesindimTexthalb- fett und blau gesetzt. Die so markierten Begriffe sind am Ende des BuchesineinemGlossaralphabetischangeordnetunddefiniert.Da- bei wurde oft versucht, die Definition etwas anders abzufassen, als es im Text der Fall war, um Ihnen noch eine andere Sichtweise zu vermitteln. UmineinemBuchdeutlichzumachen,dassLeserundLeserinnen Weiblichevs. gemeintsind,gibtesverschiedeneMöglichkeitenfürdenAutor: männlicheAnrede 1 Man formuliert Bezeichnungen in der 3. Person Singular in ihrer männlichen Form. In jüngeren Veröffentlichungen verweist man in den Vorbemerkungen dann häufig darauf, dass das weibliche Geschlecht mit gemeint ist, auch wenn es nicht im Schriftbild er- scheint. 2 Man redet beide Geschlechter direkt an, z.B. Leserinnen und Le- ser,man/frau. 3 Man kombiniert die beiden Geschlechter in einem Wort, z.B. Stu- dentInnen. 4 ManwechseltdasGeschlechtvonKapitelzuKapitel. Aus Gründen der Lesbarkeit und Lesegewohnheit habe ich mich für die 1. Variante entschieden. Die Variante 4 ist mir an und für sich sehrsympathisch,jedochsteigtderAufwandfürdenAutorbeträcht- lich, da man beim Schreiben noch nicht die genaue Reihenfolge der Kapitelkennt. ix
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