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Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas 1ª edição 2019 Autoria Parecerista Validador Samira Santos da Silva Sandra Gavioli Puga / José Leão *Todos os gráficos, tabelas e esquemas são creditados à autoria, salvo quando indicada a referência. Informamos que é de inteira responsabilidade da autoria a emissão de conceitos. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem autorização. A violação dos direitos autorais é crime estabelecido pela Lei n.º 9.610/98 e punido pelo artigo 184 do Código Penal. 4 Sumário Sumário Unidade 1 1. Histórico do Desenvolvimento de Software ...........8 Unidade 2 2. Fundamentos de Desenvolvimento de Software ..22 Unidade 3 3. Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software .................................................35 Unidade 4 4. Modelos MDS ............................................................50 Unidade 5 5. Processos de MDS .....................................................63 Unidade 6 6. Tipos MDS .................................................................77 5 Sumário Unidade 7 7. Qualidade em MDS ...................................................91 Unidade 8 8. Estudos de Casos com Uso de Software CASE .. 105 6 Palavras do professor Seja bem-vindo à disciplina de Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas. A proposta principal deste estudo é abordar os diversos conceitos referentes às metodologias existentes para o desenvolvimento de softwares, de forma a levá-lo à plena compreensão e utilização dessas metodologias em possíveis projetos durante sua carreira acadêmica e profissional. Assim, você estará preparado para atender às demandas do mercado. Ao longo das unidades, serão apresentados os fundamentos do desenvolvimento de sistemas, tendo como foco as etapas que constituem o desenvolvimento e a introdução ao conceito de metodologia de desenvolvimento. Serão evidenciados também os modelos existentes para o ciclo de vida de projetos e para o desenvolvimento de softwares, assim como os processos, tipos e métricas de qualidade referentes às metodologias de desenvolvimento de software. Com o domínio desses conceitos, você poderá tomar decisões mais acertadas em seus projetos futuros. Por fim, será mostrado como o uso de um software CASE pode auxiliar o estudo de caso no desenvolvimento de sistemas. Sua compreensão é fundamental para que seja possível usufruir de todos os benefícios dessa ferramenta, que facilita desde a análise de requisitos até a execução de testes. Bons estudos! 7 Objetivos da disciplina • Identificar os fundamentos de metodologia de desenvolvimento de sistemas. • Descrever a história e evolução das metodologias de desenvolvimento de sistemas. • Apontar as diferentes metodologias para desenvolvimento de sistemas. • Descrever e aplicar os processos e tipos de metodologias de desenvolvimento de sistemas. • Definir o conceito de ciclo de vida de projetos de desenvolvimento de sistemas. • Aplicar softwares CASE a estudos de caso e situações-problema no desenvolvimento de sistemas. 8 1Unidade 11. Histórico do Desenvolvimento de Software Para iniciar seus estudos Nesta unidade, será apresentado o conceito de metodologia de desenvolvimento de software, assim como as diversas metodologias de desenvolvimento que foram surgindo ao longo dos anos. Além disso, será contextualizado o surgimento de cada metodologia, de forma a justificar sua existência. Compreender a evolução das metodologias no decorrer do tempo ajudará você a assimilar melhor a aplicação das mesmas ao desenvolvimento de softwares em seu cotidiano. Objetivos de Aprendizagem • Definir o conceito de metodologia de desenvolvimento de sistemas. • Descrever a história e evolução no decorrer dos anos do conceito de metodologia de desenvolvimento de sistemas. 9 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software Introdução da unidade A compreensão do conceito de metodologia de desenvolvimento de sistemas é fundamental para qualquer profissional na área de TI atualmente. Mesmo quando o profissional não trabalha diretamente com a codificação de sistemas, isso se faz importante. Todas as outras áreas em uma empresa que desenvolve softwares participam desse processo e, portanto, devem conhecê-lo. Por esse motivo, nesta unidade será definido tal conceito. Por fim, será apresentado como a evolução das metodologias de desenvolvimento resultou nas técnicas mais utilizadas nos dias atuais. Assim sendo, compreender a história do desenvolvimento de sistemas possibilita assimilar melhor como as metodologias recentes surgiram. Também será possível perceber que o aprimoramento no modo como o software vinha sendo desenvolvido resultou em uma gama de métodos que atendem a diversos tipos de aplicações. 1.1 Histórico do desenvolvimento de software Ao longo dos anos, a utilização de softwares foi se tornando essencial no dia a dia das pessoas. Estão presentes em todos os segmentos, desde o gerenciamento de caixas de supermercado, no auxílio a médicos durante a execução de uma cirurgia em pacientes e até mesmo no controle de pouso e decolagem de uma aeronave. Por isso, o funcionamento correto de um software é de extrema importância, visto que erros desse sistema de processamento de dados podem causar tanto prejuízos financeiros como danos fatais. Devido ao fato de que o desenvolvimento de sistemas pode ser visto como algo complexo, diferentes metodologias foram sendo propostas no decorrer dos anos. Elas foram se adaptando ao ambiente em que o software seria construído, para garantir a qualidade do que estava sendo produzido. Nesta unidade, será abordada a definição do conceito de metodologia de desenvolvimento de software. Em seguida, será apresentada a forma como as metodologias de desenvolvimento de software evoluíram ao longo dos anos, até chegarem aos métodos mais recorrentes dos dias atuais. 1.1.1 Metodologia de desenvolvimento de software Define-se como metodologias de desenvolvimento de softwares a estrutura básica para se controlar o modo como um sistema deve ser construído. Uma metodologia contém regras, padrões, práticas e conceitos necessários para o desenvolvimento de um software, de forma que o mesmo atinja os padrões necessários de qualidade, minimizando-se os riscos e custos No decorrer dos anos, o uso de softwares foi se difundindo por vários segmentos, tanto técnicos como de negócios, fazendo com que as metodologias se adaptassem e evoluíssem. Sabendo-se que uma metodologia é um conjunto de métodos, deve-se, também, entender o que é um método e qual é a sua função. Um método pode ser definido como uma abordagem técnica detalhada passo a passo, a fim de executar uma ou mais tarefas estabelecidas pela metodologia. Em outras palavras, a principal função do método é basear-se em procedimentos para atingir um objetivo. 10 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software A metodologia a ser utilizada no desenvolvimento de um sistema deve ser escolhida de forma cautelosa, baseando-se na natureza do projeto e no produto final a ser desenvolvido, bem como dos métodos e ferramentas que serão empregados e dos controles e produtos parciais desejados. 1.2 Evolução das metodologias de desenvolvimento de software Desenvolver softwares nem sempre é uma tarefa fácil. Existe cada vez mais demanda por softwares que sejam eficazes, ou seja, que realizam de fato sua função e que sejam ao mesmo tempo eficientes, consumindo pouca memória e pouco poder de processamento computacional. Além disso, devem ser de fácil utilização pelo usuário final. Apesar dos grandes avanços em termos de tecnologia, pode-se perceber que muitas equipes de desenvolvimento ainda entregam softwares que acabam falhando com o usuário em algum momento da operação. Quandoisso acontece, raramente é uma falha técnica. Pode-se dizer que, na maioria das vezes, a falha de um sistema é resultado da ausência ou utilização de forma errada de metodologias de desenvolvimento. Nos primórdios do desenvolvimento de software, o modelo básico utilizado foi o “codificar e corrigir”, que consistia nas seguintes etapas: 1. Escrever um código. 2. Corrigir os problemas deste código. O modelo básico de desenvolvimento de software consistia em uma espécie de “tentativa e erro”. Era um processo considerado artesanal, em que a produção consistia em gerar versões que seriam refinadas sucessivamente com o objetivo de eliminar falhas até que o cliente se mostrasse satisfeito. Também não existia uma documentação informando os requisitos do software. Tal levantamento era feito de maneira informal e dificilmente o problema era modelado, diferentemente do método ágil, em que aplicamos os conceitos de iteração. Além da ausência das boas práticas de engenharia de software, o trabalho era todo centrado no programador. Nesse cenário, não se fazia o uso de documentações. O software era visto como uma obra de arte e como produto central, portanto, não sendo planejado. Não obstante os problemas mencionados, o modelo dos primórdios trazia consigo ainda outras desvantagens. Após um grande número de correções, a estrutura do código se tornava fraca, levando a um alto custo nas próximas correções. Isso ressaltava a necessidade de projetar o software antes de codificá-lo. Outro problema é que esse tipo de software não contemplava todas as expectativas do usuário após a entrega. Isso evidenciava a necessidade do levantamento dos requisitos do software antes de sua codificação. Por fim, o código produzido nesse modelo era difícil de ser testado e de ser modificado, caso houvesse necessidade. Isso salientou a necessidade de haver uma fase de testes e modificações já planejadas desde o princípio. Partindo do cenário citado nos parágrafos anteriores, a necessidade de desenvolver softwares de maneira mais profissional e organizada se fez clara. A crise do software na década de 1970 foi o que impulsionou a discussão sobre formas metodizadas para o desenvolvimento de softwares. O termo “crise de software” diz respeito aos problemas enfrentados pelos desenvolvedores da época, devido à grande demanda por sistemas cada vez mais complexos, além da ausência de técnicas de desenvolvimento que facilitassem todo o processo. 11 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software Naquela época, a Conferência da Organização do Tratado do Atlântico Norte (OTAN), que reunia países ocidentais e capitalistas, liderados pelos Estados Unidos, marcava o surgimento da engenharia de software. A reunião tinha como objetivo a definição de práticas que levassem a melhorias na construção de sistemas. Figura 1 – Donald Trump dando um discurso durante a OTAN do ano de 2018 Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018. Para saber mais acerca das metodologias de desenvolvimento de software, acesse a Internet e pesquise alguns temas sobre a crise do software da década de 1970. Saiba mais 12 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software A construção dos primeiros aviões passou pelas mãos dos irmãos Wright. Entretanto, até que a ideia funcionasse, houve muito desperdício de recursos, devido às inúmeras tentativas sem sucesso. O procedimento funcionava da seguinte forma: a aeronave era construída por completo e, ao final, era empurrada de um penhasco. Caso o teste falhasse, a aeronave seria destruída e começariam tudo outra vez. Imagine se o desenvolvimento de softwares também fosse assim?! Tendo como motivação inicial a crise de software dos anos 1970, diversos modelos de desenvolvimento foram propostos. O primeiro modelo de desenvolvimento proposto é denominado modelo em cascata (ROYCE, 1970), também chamado de clássico ou linear, foi um dos primeiros modelos de desenvolvimento de sistemas. Sua primeira descrição formal pode ser encontrada em um artigo publicado por Winston W. Royce no ano de 1970. Apesar disso, Royce não utilizava o termo “waterfall” ou cascata em seu artigo. Essa metodologia surgiu como uma nova forma de desenvolver software que pudesse minimizar os problemas da utilização do modelo artesanal da produção de sistemas. Figura 2 – Winston W. Royce, autor da primeira descrição formal do modelo cascata Fonte: WINSTON..., 2017. 13 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software Nesse modelo, o desenvolvimento de software é visto de forma sequencial, com um fluir constante para frente, como uma cascata, contendo as seguintes fases: levantamento e análise de requisitos, projeto (design), desenvolvimento, testes (validação) e operação (manutenção). Cada etapa é fechada em relação às suas próximas tarefas, permitindo que uma fase se inicie apenas após a finalização da fase anterior. Entretanto, existe a possibilidade de voltar à fase anterior da cascata, caso seja necessário, o que acontece principalmente em sistemas mais complexos. Nessa abordagem, é importante que todos da equipe compreendam bem todos os pontos que o software deve contemplar. A Figura 3 ilustra o processo proposto pelo modelo em cascata. Figura 3 – Modelo em cascata proposto por Royce em 1970 Requisitos Design Análise Desenvolvimento Testes Operação Fonte: Adaptada de ROYCE, 1970. Existe também outro modelo intitulado de desenvolvimento iterativo e incremental. Esse modelo surgiu em sequência ao modelo cascata. Muitos exemplos de sua utilização podem ser encontrados no artigo de Craig Larman e Victor Basili, chamado “Iterative and incremental development: a brief history”. O projeto Mercury, desenvolvido pela NASA, agência especial norte-americana, foi um dos primeiros a utilizá-lo. Alguns dos engenheiros do Mercury, mais tarde, formaram uma nova divisão dentro da International Business Machines (IBM), que utilizou o desenvolvimento iterativo e incremental para a construção do software de um ônibus espacial, entre os anos de 1977 e 1980. O software resultou em grande sucesso e contava com 17 iterações que duraram 31 meses, o que equivale a aproximadamente oito semanas por iteração. A motivação deles para evitar o modelo cascata foi que os requisito do software do ônibus mudavam constantemente durante o processo de desenvolvimento do software. A ideia principal do modelo iterativo e incremental é desenvolver um sistema por meio de repetidos ciclos (iterativo) pelas fases, que são semelhantes às fases do modelo cascata, porém, desenvolvendo pequenas partes (novas funcionalidades) por vez (incremental). Dessa forma, à cada iteração, novas informações em relação ao domínio do problema podem ser adquiridas, possibilitando que novas versões tenham funções adicionais sem causar grandes prejuízos ao desenvolvimento. 14 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software As fases básicas desse tipo de modelo são: análise, projeto, implementação e testes. Essa abordagem contrasta com o modelo cascata, visto que as fases são realizadas apenas uma vez. A Figura 4 ilustra o funcionamento desse modelo. Figura 4 – Modelo iterativo e incremental inicialmente utilizado em projetos da NASA entre 1977 e 1980 Fonte: Adaptada de PRESSMAN, 2016. O principal processo de desenvolvimento que contempla a metodologia iterativa e incremental é o Rational Unified Process - Processo Unificado Racional (RUP), que foi patenteado pela empresa Rational. De forma semelhante ao modelo iterativo e incremental, a abordagem de desenvolvimento de software denominada prototipação também visa resolver problemas recorrentes das alterações constantes em um software. Ela permite que versões iniciais do sistema sejam verificadas antes de prosseguir com o desenvolvimento. Sua prática foium dos pontos que Frederick P. Brooks aborda em seu livro de 1975, chamado “The mythical man-month”, e o artigo do seu aniversário de 10 anos, denominado “No silver bullet”. Um dos primeiros exemplos de aplicação da prototipagem em softwares de grande escala foi na implementação do tradutor Ada/ED, da Universidade de Nova York, utilizado na linguagem de programação Ada. O tradutor foi implementado na linguagem SETL, privilegiando clareza de design e interface de usuário em detrimento à velocidade e eficiência. O sistema Ada/ED foi a primeira implementação Ada, certificada no dia 11 de abril de 1983. Figura 5 – Frederick P. Brooks, um dos precursores na consolidação da prototipagem como modelo de desenvolvimento de software Fonte: FRED..., 2016. 15 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software Existem três formas de criar uma aplicação protótipo para ser validada. • A primeira é criar o protótipo no papel ou mesmo no computador que retrate a interação homem- máquina. Nesse caso, pode-se entregar ao usuário um protótipo de uma interface gráfica de usuário, por exemplo, e pedir que ele interaja com o protótipo realizando sugestões sempre que necessário. • A segunda é implementar uma funcionalidade dentre as que estão no escopo do software que está sendo desenvolvido. • A terceira é utilizar-se de um software já pronto que tenha parte ou todas as funcionalidades necessárias. Essa última é mais utilizada em softwares que estão parcialmente prontos, mas que precisam de funções adicionais ou até mesmo melhorias. Na maioria dos casos, a prototipagem ajuda a encontrar requisitos ainda não descobertos, bem como garantir que funcionalidades individuais funcionem corretamente. Um ponto negativo desse modelo é que, em alguns casos, desenvolvedores realizam concessões temporárias, a fim de colocarem o protótipo do software em funcionamento, mas que acabam ficando até a versão final. Para sua utilização com eficiência, é necessário que usuário e desenvolvedor entendam que o protótipo é apenas uma versão que ajuda na definição dos requisitos de um software. A Figura 6 ilustra o funcionamento do modelo prototipagem. Figura 6 – Modelo prototipagem utilizado amplamente nos anos 80 Requisitos Definição Projeto de sistema Codificação, teste, ... Investigação inicial Implementação Manutenção Fonte: Adaptada de PRESSMAN, 2016. O modelo espiral (BOEHM, 1988) foi descrito por Barry Boehm em seu artigo de 1988, denominado “A spiral model of software development and enhancement”. Esse modelo busca acomodar as fases do modelo cascata em um ciclo mais dinâmico, que passa pelas mesmas fases diversas vezes, aumentando gradualmente os níveis de complexidade. Nessa abordagem, começa-se com entradas pequenas, calculando que alterações de funcionalidades específicas sejam realizadas antes do sistema todo estar pronto, visto que o custo da alteração da aplicação nesse ponto seria maior. 16 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software Figura 7 – Barry Boehm, criador do modelo espiral Fonte: O LENDÁRIO..., 2018. O modelo espiral consiste em uma sequência de iterações, em que cada iteração é uma volta em um espiral, e cada fase ou atividade no desenvolvimento é um setor ou quadrante da volta. A metodologia espiral engloba as melhores práticas dos métodos acima citados, inovando ao trazer também uma nova etapa, chamada “análise de riscos”. Conforme ilustra a Figura 8, essa abordagem contém quatro estágios definidos pelos quatro quadrantes sobrepondo o espiral. Figura 8 – Modelo espiral proposto por Barry Boehm em 1988 Fonte: Adaptada de PRESSMAN, 2016. Ao analisar a figura, é possível observar que: 17 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software • O primeiro estágio (quadrante superior esquerdo) consiste na determinação dos objetivos, soluções alternativas e restrições do software. • No segundo estágio (quadrante superior direito), são analisados os riscos que as decisões tomadas no estágio anterior trazem. Nessa etapa, decide-se se a próxima etapa será executada ou não. Geralmente, pode-se construir protótipos e realizar simulações do software. • Já no terceiro estágio (quadrante inferior direito), realiza-se o desenvolvimento do software, englobando as etapas de design, especificação, codificação e verificação. Todas as especificações realizadas devem ser verificadas de forma apropriada. • Por fim, o quarto estágio (quadrante inferior esquerdo) consiste na revisão das etapas anteriores, bem como o planejamento da próxima fase. Baseando-se nos resultados obtidos nas fases anteriores, pode-se planejar como será a próxima fase. Após a finalização de um ciclo, compreendendo as quatro fases, recomeça-se checando se os requisitos da iteração anterior ainda são válidos, incluindo novas funcionalidades, se necessário. Na etapa em que os testes são realizados, pode-se contar com a ajuda do cliente para verificar se aquele sistema realmente é o que ele está buscando. Assim, uma alteração realizada nas iterações iniciais não teria um custo tão alto quanto nas iterações finais. Apesar de o modelo espiral apresentar diversas vantagens, é necessário um nível adequado de experiência com essa metodologia para determinar a avaliação dos riscos de forma correta. Se um grande risco não for detectado, problemas surgirão nas iterações seguintes. O fechamento da era de modelos baseados em cascata é realizado com o surgimento do vorgehensmodell ou modelo em “V”, proposto por Paul Rook no fim da década de 1980. Nesse modelo, a dependência entre as fases de desenvolvimento e verificação são mostradas de forma explícita. Na Figura 9, pode-se verificar as fases do modelo em V. Do lado esquerdo, temos as tarefas de desenvolvimento. Do lado direito, as tarefas de testes. As setas em cinza claro indicam qual teste uma tarefa de desenvolvimento deve planejar. Os testes são planejados de cima para baixo, conforme as atividades de desenvolvimento vão sendo executadas. Após a etapa de implementação, cada teste planejado é executado de baixo para cima. Figura 9 – Modelo em V proposto por Paul Rook no final da década de 80 Requisitos do cliente Requisitos funcionais Design (alto nível) Design (detalhado) Teste de Unidade Teste de Integração Teste do sistema Teste de aceitação Implementação Fonte: Adaptada de PRESSMAN, 2016. 18 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software Apesar de ser simples, fácil de usar e de deixar explícitas as atividades de teste durante o processo, esse modelo funciona bem apenas para sistemas mais simples, visto que exige plena compreensão dos requisitos do sistema. Além disso, há uma certa dificuldade em se seguir o fluxo sequencial do modelo, já que para passar à próxima fase é necessário que a anterior esteja plenamente concluída. O termo Desenvolvimento Rápido de Aplicação (MARTIN, 1991) ou Rapid Application Dev (RAD), foi registrado por James Martin, em 1991. Esse modelo também pode ser considerado iterativo e incremental, porém enfatiza um ciclo de desenvolvimento bastante curto, com duração média entre 30 e 90 dias, e sugere a divisão de trabalho em equipes distintas. O número de fases no RAD pode variar entre quatro a seis fases, dependendo de qual abordagem da literatura será considerada. Nesta unidade, abordaremos um modelo com cinco fases, conforme mostra a Figura 10. Figura 10 – Fases do desenvolvimento Rápido de Aplicação (RAD) Análise Inicial Modelagem de dados Modelagem de Processo Geração da aplicaçãoTestes e correções Entrega Modelagem de negócio Fonte: Adaptada de MARTIN, 1991. As cinco fases aqui consideradas serão: modelagem de negócio, modelagem de dados, modelagem do processo, geração da aplicação e testes e modificações. A fase modelagem de negócio modela o fluxo de informações entrefunções ou módulos. A modelagem de dados define as classes e suas relações de acordo com a necessidade da aplicação. A modelagem do processo baseia-se na fase anterior para criar o fluxo de dados por meio de diagramas de classes, casos de uso, etc. Na geração da aplicação, o software é de fato desenvolvido. Por fim, testes e modificações dos módulos são realizados a fim de corrigir possíveis falhas existentes na fase de testes e modificações. O RAD é útil quando existe a possibilidade de se modularizar o projeto (o que muitas vezes não é possível). Além disso, as tarefas devem ser possíveis de serem divididas em equipes. Por fim, essa metodologia também não se aplica a sistemas que não podem ser finalizados no prazo de 90 dias. No período entre 1990 e 2005, houve uma ascensão do que chamamos de métodos ágeis. Esses métodos envolvem um conjunto de metodologias, com o intuito de acelerar o ritmo do desenvolvimento de softwares, visto que os modelos tradicionais de desenvolvimento acabavam sendo apontados como lentos e burocráticos. 19 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software Se antes o desenvolvimento de um software poderia demorar até anos, o objetivo era conseguir fazê-lo em meses ou até mesmo semanas. Com a origem desse conceito datada por volta de 1990, o conceito de agile não demorou a ser difundido, resultando na criação de diversos modelos que suportam essa metodologia. A Tabela 1 exibe alguns dos métodos propostos no período acima citado e suas principais características. Tabela 1 – Ano de surgimento e principais características de algumas metodologias ágeis Ano de Surgimento Metodologia Principais características 1995 Dynamic Systems Development Method (DSDM) Define qualidade e esforço em termos de custo e tempo no princípio do desenvolvimento e ajusta as entregas do projeto para atender aos critérios definidos através da categorização dos “entregáveis” em: “deve ter”, “deveria ter”, “poderia ter” e “não terá”. 1995 Scrum Projetos são divididos em ciclos (tipicamente mensais) chamados de Sprints. Funcionalidades do sistema são mantidas no Product Backlog. Existem três papéis na equipe do Scrum: Scrum Master, Product Owner e DevTeam. 1996 Crystal Seus métodos possuem quatro funções: patrocinador executivo, designer principal, desenvolvedores e usuários experientes. Muitas estratégias e técnicas são empregadas para alcançar a agilidade. 1996 Extreme Programming Torna possível evitar com que o custo do software tenha um aumento extremo com o tempo. Seus principais atributos são: desenvolvimento incremental, escalonamento flexível, códigos de teste automatizados, comunicação verbal, etc. 1997 Feature-driven Development (FDD) Opera com o princípio de concluir um projeto dividindo-o em funções pequenas, com valor para o cliente, e que podem ser entregues em menos de duas semanas. Possui dois princípios fundamentais: o desenvolvimento de software é uma atividade humana e o desenvolvimento de software é uma funcionalidade valiosa para o cliente. 2005 Agile Unified Process (AUP) É a evolução do Rational Unified Process (RUP) e combina técnicas existentes como Test Driven Development (TDD) e Agile Modeling para entregar um produto de melhor qualidade. Fonte: Adaptada de PRESSMAN, 2016. Em 2001, o Manifesto Ágil foi escrito explicando exatamente como um método ágil deveria ser, seu conceito, além dos 12 princípios de um método ágil. A partir desse momento, o surgimento e, principalmente, a utilização de metodologias ágeis, não parou mais. Ao contrário, em grande parte das empresas atualmente, as técnicas de desenvolvimento tradicionais já foram substituídas por metodologias ágeis, levando-nos a crer que estamos vivendo a “era agile”. 20 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 1 - Histórico do Desenvolvimento de Software A Figura 11 apresenta a relação dos métodos citados nesta unidade e sua localização na linha do tempo de acordo com o ano de seu surgimento. Nela, é possível notar a grande concentração de métodos ágeis surgindo entre os anos de 1995 e 2000, devido a um grande interesse no aumento da produtividade naquela época. Figura 11 – Linha do tempo dos métodos de desenvolvimento de software Fonte: Adaptada de PRESSMAN, 2016. Os modelos para o desenvolvimento de software não terminam por aí. De 2005 até os dias atuais, diversos modelos vêm sendo propostos para suprir diferentes necessidades vindas de diferentes aplicações. Entretanto, os modelos descritos nesta unidade ainda são os mais utilizados. Síntese da unidade Nesta unidade, foi tratada a definição do conceito de metodologia de desenvolvimento de softwares. Além disso, foi apresentado como se deu o surgimento de algumas das principais metodologias existentes, que são utilizadas até os dias atuais. 21 Considerações finais Atualmente, todas as empresas que desenvolvem softwares, independentemente do segmento a que são direcionados, utilizam uma metodologia de desenvolvimento, por vezes mais de uma metodologia pode ou deve ser utilizada para garantir o nível de qualidade. Muitas empresas, principalmente que desenvolvem softwares para a área governamental, têm suas metodologias auditadas pela ISO, sendo esta uma exigência de vários órgãos governamentais. 22 2Unidade 22. Fundamentos de Desenvolvimento de Software Para iniciar seus estudos Nesta unidade, apresentaremos os conceitos básicos para a compreensão de metodologias de desenvolvimento de software. Daremos a definição de software enquanto produto, visto que essa definição é a que se aplica ao desenvolvimento de softwares para o mercado. Além disso, abordaremos as etapas no desenvolvimento de software, a definição de modelo de ciclo de vida, bem como o conceito de metodologia de desenvolvimento de software. Todos esses conceitos são importantes para o desenvolvimento de softwares mais robustos e com mais qualidade. Objetivos de Aprendizagem • Identificar os princípios que envolvem o desenvolvimento de software. • Descrever os conceitos de software enquanto produto, modelos de ciclo de vida e metodologias para o desenvolvimento de software. 23 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software Introdução da unidade O objetivo desta unidade é contextualizar os fundamentos do desenvolvimento de software e suas etapas, bem como apresentar as metodologias de desenvolvimento de software mais utilizadas no momento. Esse conhecimento possibilitará ao aluno compreender outros níveis de complexidade de metodologia de desenvolvimento de software, do básico ao complexo, facilitando reconhecer no ambiente corporativo das empresas situações em que a escolha e aplicação de métodos sejam necessárias. Nesta unidade, será apresentado o conceito de software como produto, que é o interesse de equipes que desenvolvem para atender o mercado corporativo. Também serão expostas algumas metodologias de desenvolvimento de software existentes. Por fim, serão abordados os modelos de ciclo de vida para que o aluno possa entender os seus conceitos e aplicação simultânea com as metodologias de desenvolvimento de software. 2.1 Fundamentos de desenvolvimento de Software Nesta unidade, abordaremos os princípios para a compreensão do desenvolvimento de software. Primeiramente, apresentaremos a definição de software enquanto produto categorizando-o em produtos genéricos e sob encomenda. Em seguida, definiremos o conceito de desenvolvimento de software apresentando cada uma das suas etapas. Então elucidaremos o conceito de modelo de ciclo de vida, exemplificando com a apresentação de dois tipos de modelo, em cascata e iterativo e incremental. Por fim, apresentaremos a definição de metodologias de desenvolvimento de softwares, ilustrando seu conceito com a descrição de algumas das principais metodologias. 2.1.1 O que é um software? Programas de computador são escritospor diversas pessoas. Profissionais em empresas escrevem programas que simplificam seu trabalho. Pesquisadores escrevem programas que realizam seus experimentos. E alguns programadores escrevem programas apenas por hobby. Entretanto, a maior parte do desenvolvimento de software é realizada com o intuito profissional, a fim de construí-los para um propósito de negócio. Em geral, softwares desse tipo são produzidos por equipes em vez de apenas uma pessoa. Devido a seu alto custo, tanto em termos de dinheiro quanto em termos de tempo, geralmente um software é desenvolvido uma vez e mantido durante um longo tempo, tendo apenas algumas alterações nesse período. Atualmente, em função do dinamismo dos negócios e da disponibilidade de novas tecnologias, métodos voltados ao rápido desenvolvimento e entrega têm sido fortemente utilizados, atendendo a um escopo reduzido, porém com forte interação com os usuários. Na engenharia de software, tem-se como objetivo apoiar o desenvolvimento de softwares profissionais, visto que se integrarão com outros softwares e, assim, farão parte de um sistema completo, requerendo, portanto, diversos cuidados, diferentemente de outros tipos de softwares. As técnicas existentes nela apoiam todos os passos no desenvolvimento de um software, desde a especificação, passando pelo projeto até a evolução do software. Softwares pessoais geralmente não requerem esse tipo de preocupação. Quando pensamos no conceito de software, geralmente nos referimos a um programa de computador. Entretanto, a engenharia de software não diz respeito apenas ao programa de computador, mas também à toda documentação e dados de configuração que são necessários para que o programa funcione de forma correta. Um sistema de software que foi desenvolvido com intuito profissional é, na maioria das vezes, mais do que apenas o programa em si. Inclui a integração de diversos programas e arquivos de configuração. Pode incluir, também, uma documentação do sistema para que outra equipe consiga entendê-lo, uma documentação de usuário para que usuários consigam interagir com o sistema e até mesmo sites em que o programa possa ser atualizado. Uma diferença fundamental entre o desenvolvimento de forma profissional e de forma amadora é a necessidade de um manual existente no primeiro. Se quem está escrevendo o software é a própria pessoa que vai utilizá-lo, 24 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software não há necessidade de especificar manuais do programa. Entretanto, caso seja um software profissional, isto se torna fundamental, visto que alterações futuras, por exemplo, podem ser realizadas por uma equipe diferente daquela que o escreveu. Esses pontos são fundamentais para longevidade do software. Engenheiros de software, de forma geral, se preocupam em desenvolver o que chamamos de produto de software, ou seja, um software que pode ser vendido para um cliente. Existem dois tipos de produtos de software: produtos genéricos e produtos sob encomenda. 2.1.2 Produtos genéricos Produtos genéricos são softwares do tipo stand alone (capazes de operar independentemente de outro hardware/ software) produzidos por empresas de desenvolvimento e vendidos para quaisquer clientes que queiram comprá- los. Exemplos mais comuns desse tipo de software são os softwares para PCs, como ferramentas de banco de dados, editores de texto, editores gráficos e ferramentas para gestão de projetos. Além desses exemplos, podemos citar o que chamamos de aplicações verticais. Essas aplicações são desenvolvidas para atender a determinado nicho. Exemplos disso são os softwares para controle de estoque, sistema de gestão de biblioteca e sistemas de contabilidade, desde que desenvolvidos especificamente para serem executados de forma individual, pois sistemas de contabilidade e controle de estoques hoje fazem parte de produtos Enterprise Resource Planning (ERP). Figura 12 – Editor de texto: exemplo de um produto genérico Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018. 2.1.3 Produtos sob encomenda Produtos sob encomenda são softwares encomendados por um cliente em particular. Por essa razão, esse software acaba tendo as características específicas exigidas pelo cliente. Alguns exemplos desse tipo de software são os sistemas de controle de dispositivos eletrônicos, sistemas para dar apoio a uma parte específica do negócio ou até mesmo sistemas de controle de tráfego aéreo. 25 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software Figura 13 – Sistema de controle de tráfego aéreo: exemplo de um produto sob encomenda Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018. 2.2 O que é o desenvolvimento de software? Desenvolver um software é uma atividade complexa, exige inúmeros passos até a operação correta do mesmo. O resultado disso é que muitos projetos de desenvolvimento de softwares são abandonados no meio do caminho, seja por falta de tempo, seja de dinheiro. Um estudo realizado pelo Standish Group em 1994 relata que 10% dos projetos não terminavam dentro do prazo estabelecido. Além disso, cerca de 60% dos projetos obtinham um custo maior do que o esperado. A situação atualmente não está nada diferente. Tentativas para minimizar as dificuldades de se desenvolver softwares, como as citadas no parágrafo anterior, envolvem a definição de um processo de desenvolvimento de software. Um processo de desenvolvimento de software consiste em todas as atividades para definir, desenvolver, testar e manipular um software. Entre os principais objetivos de um processo no desenvolvimento de software, estão: definir as atividades a serem executadas; definir quando, como e quem vai executá-las; estabelecer formas de verificar o andamento do desenvolvimento; padronizar a forma como o software é desenvolvido em uma empresa. Existem vários processos de desenvolvimentos de software. Alguns exemplos de processos já existentes são o ICONIX, o Rational Unified Process (RUP) e o Enterprise Unified Process (EUP). Um processo de desenvolvimento agrupa as tarefas necessárias para a construção de softwares em atividades. Existem diversos processos de softwares propostos. Apesar disso, é um consenso na comunidade de engenharia de software que não existe um processo único ideal para todas as situações. Existem processos que se adaptam melhor em diferentes situações. Entretanto, podemos definir algumas atividades que estão presentes na maioria dos processos, com uma ou outra modificação. Nessa seção, descreveremos as atividades típicas de um processo de desenvolvimento de softwares, que são: levantamento de requisitos, análise, projeto, implementação, testes e implantação. 26 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software 2.2.1 Levantamento de requisitos A etapa de levantamento de requisitos consiste na compreensão do problema no qual o desenvolvimento do software está imerso. O principal objetivo dessa etapa é fazer com que usuário e desenvolvedores tenham a mesma visão do sistema que deve ser construído. Para isso, clientes e desenvolvedores realizam um levantamento das necessidades dos futuros usuários do sistema que será desenvolvido. Denominamos tais necessidades como requisitos. Por vezes, o termo levantamento de requisitos é encontrado na literatura como elicitação de requisitos ou até mesmo análise de requisitos. Fique atento! Geralmente, os requisitos são condições, capacidades e funcionalidades que estão relacionadas ao domínio do problema e que devem ser trazidas para o sistema. Durante essa etapa, é necessário também que a equipe de desenvolvimento procure entender o domínio que deve ser compreendido pelo sistema. Existem diversas técnicas para isso, como: leitura de material de referência; imersão no ambiente do usuário para observação; entrevista com usuários e especialistas; workshops; entre outras. O resultado da etapa de levantamento de requisitos é o documento derequisitos, contendo diversos tipos de requisitos para o sistema a ser desenvolvido. Esse documento pode vir até mesmo escrito em linguagem informal. Um documento como esse, normalmente, contém: 1. Requisitos funcionais: definem as funcionalidades que devem existir no sistema. Um exemplo desse requisito seria: “O sistema deve permitir que cada recepcionista cadastre um novo paciente”. 2. Requisitos não-funcionais: definem as restrições existentes em relação às funcionalidades do sistema. Alguns dos tipos de requisitos não funcionais serão listados a seguir. a. Confiabilidade: consiste em medidas quantitativas que dizem respeito à confiabilidade exigida do sistema. Exemplo disso seria definir um requisito que determina qual deve ser o tempo médio mínimo entre falhas. Dessa forma, conseguimos “exigir” que o sistema tenha o mínimo de confiabilidade. b. Desempenho: corresponde a requisitos que vão estabelecer o tempo de resposta esperado para determinadas funcionalidades ou até mesmo a quantidade máxima de memória requerida pelo sistema. c. Portabilidade: requisitos que vão restringir os componentes de hardware ou software com os quais o sistema terá de interagir. Geralmente, estão ligados aos sistemas operacionais e plataformas sob os quais o software deverá ser executado. d. Segurança: esse tipo de requisito diz respeito a limitar acessos não autorizados a determinadas partes do sistema (ou a todo o sistema), seja por acessos internos, seja externos, a fim de garantir o mínimo de segurança. Temos de considerar que, atualmente, temos a Lei Geral de Proteção de Dados do Brasil (LGPD), uma política internacional de proteção ao dado que está sendo implantada no Brasil, de forma que essas leis devem ser consideradas. 27 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software e. Usabilidade: requisitos que vão afetar a usabilidade do sistema. O impacto se dá, principalmente, na facilidade de uso e na necessidade de realizar treinamentos com usuários ou não. 3. Requisitos normativos: são restrições que limitam o desenvolvimento do sistema. Podem dizer respeito, por exemplo, ao custo e prazo máximo de entrega do sistema ou até mesmo a aspectos legais (necessidade de licença), componentes de hardware ou software que necessitam ser adquiridos, além de atender a aspectos específicos da legislação brasileira, etc. Também podem ser regras de negócio, restrições ou políticas do domínio do problema que afetam o desenvolvimento. Requisitos devem ser estabelecidos de modo que seja possível sua verificação. Além disso, clientes devem ser capazes de compreendê-los, bem como todos da equipe. Ele não deve conter as soluções técnicas a serem adotadas, mas sim responder à pergunta: “O que o usuário precisa neste sistema?”. Nesse documento, é interessante que os requisitos apareçam ordenados de acordo com a prioridade que é definida pelo valor que sua implementação traz ao cliente. Essa prioridade ajudará a equipe técnica a tomar decisões ao longo do desenvolvimento. Essa etapa é a mais importante em termos financeiros, visto que uma especificação incorreta leva a sistemas inconsistentes, que não serão utilizados de fato, resultando em desperdício de dinheiro e tempo. Além disso, esse documento pode ser visto como um termo de consentimento entre a equipe técnica e o cliente. Nesse sentido, ele é a garantia para a equipe de desenvolvimento de que aquilo que foi implementado realmente era o que o cliente concordou ao assinar o documento de requisitos. 2.2.2 Análise Por vezes, a etapa de levantamento de requisitos (definida anteriormente) em conjunto com a etapa de análise recebem o nome de engenharia de requisitos. Nesta seção, abordaremos a fase de análise. Num contexto geral, o termo “analisar” significa dividir um sistema em componentes e verificar como interagem, a fim de entender o funcionamento do sistema. No contexto de sistemas de softwares, essa etapa consiste em um estudo detalhado dos requisitos que foram levantados na etapa anterior. Com base nesse estudo, modelos que representem o sistema são construídos. Eventualmente, o termo análise é encontrado na literatura como análise de requisitos. Fique atento! Assim como o levantamento de requisitos, a análise de requisitos não leva em consideração o ambiente tecnológico a ser utilizado. Esta não é uma preocupação da análise de requisitos. É necessário primeiro especificar de forma bem clara o que deve ser feito, para só então definir como fazê-lo. Portanto, deve-se dedicar tempo para que o problema seja definido por completo para só então implementá-lo. Muitas equipes pecam por ignorarem essa etapa, o que resulta em problemas em etapas futuras. 28 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software Os modelos construídos na etapa de análise devem ser validados e verificados. A validação tem como objetivo garantir que as necessidades que o cliente possui estão sendo atendidas pelo sistema. A pergunta que deve-se fazer é: “Estamos construindo o sistema correto?”. Para ter certeza da resposta, modelos são apresentados a futuros usuários para que possam ser validados. A validação evita que se descubra em etapas tardias que o sistema em construção não é o que o cliente queria. Já a verificação tem por objetivo verificar se modelos construídos condizem com os requisitos definidos. A pergunta que se deve fazer é: “Estamos construído o sistema corretamente?”. Modelos nessa etapa são analisados separadamente, bem como a consistência da sua integração. A validação é tipicamente uma atividade de análise, enquanto a verificação é uma atividade típica da fase de projeto (que veremos a seguir). Um dos resultados da etapa de análise é o modelo de objetos representando as classes que compõem o sistema. Outro resultado é um modelo funcional do sistema a ser desenvolvido. Ao longo dos anos, diversas ferramentas foram propostas para auxiliar na etapa de modelagem. Cada uma é útil para modelar determinado aspecto do sistema. Pode-se, também, utilizar mais de uma ferramenta para capturar diferentes aspectos. A modelagem de dados consiste em criar modelos que expliquem ou descrevam o comportamento de um sistema. No caso da modelagem para o projeto de software, esse modelo descreve o sistema a ser construído. As principais ferramentas para realizar análise na Unified Modeling Language (UML) são o diagrama de casos de uso e o diagrama de classes. Outros diagramas da UML também podem ser utilizados. 2.2.3 Projeto Na análise, a preocupação está em aspectos que são independentes da implementação do sistema. Já na fase de projeto, estabelece-se “como” o sistema funcionará para que atenda aos requisitos, considerando os recursos tecnológicos existentes. No projeto, adicionam-se restrições de tecnologia aos modelos construídos na fase de análise. Tais restrições podem estar ligadas à arquitetura do sistema, ao padrão de interface gráfica, à linguagem de programação, entre outros. Você também pode encontrar o termo projeto na literatura como “design” ou “desenho”. Fique atento! O resultado dessa etapa é uma descrição computacional de o que o software deve fazer, que precisa condizer com a descrição produzida pela etapa de análise. Em alguns casos, restrições de tecnologia já ficam subentendidas da etapa de análise. Em outros casos, devem ser especificadas nessa etapa. Mas, independentemente disso, essa etapa é direcionada pelos modelos produzidos na etapa anterior e pelo planejamento do sistema. 29 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software Apesar de apresentarmos a análise e o projeto de forma separada nesta unidade, nem sempre há uma distinção bem clara entre as duas etapas. Pelo contrário, frequentemente essas duas etapas se misturam. Fique atento! As duas atividades principais nessa etapa são o projeto da arquitetura e oprojeto detalhado. O projeto da arquitetura reside na distribuição das classes de objetos relacionadas do sistema em subsistemas e seus componentes. Pode-se, também, distribuir esses componentes de forma física pelos recursos de hardware disponíveis. Geralmente, os diagramas de implementação UML são utilizados nessa atividade do projeto. O projeto de arquitetura também é chamado de “projeto de alto nível”. Já o projeto detalhado pode vir com a nomenclatura “projeto de baixo nível”. Saiba mais Já no projeto detalhado, modelam-se as colaborações entre objetos de cada módulo, a fim de realizar as funcionalidades deste. Nessa atividade, também são realizados projetos da interface com o usuário, do banco de dados, dos algoritmos a serem utilizados e é considerada a distribuição do sistema. Geralmente, são utilizados diagrama de classes, diagrama de casos de uso, diagrama de interação e diagrama de atividades nessa atividade do projeto. 2.2.4 Implementação A etapa de implementação consiste em codificar o sistema, ou seja, traduzir a descrição computacional resultante da etapa de projeto em um código executável por meio do uso de linguagens de programação. Em processos que seguem o paradigma da orientação a objetos, a implementação consiste na criação do código-fonte das classes do sistema usando linguagens, como C++, C#, Java, etc. Essa etapa pode consistir na programação desde o início ou pode também fazer reuso de componentes de softwares, bibliotecas e frameworks, a fim de tornar mais rápida sua execução. 2.2.5 Testes A especificação realizada na fase de projeto passa por diversos testes, com o propósito de realizar a verificação do sistema. O principal resultado dessa etapa é o relatório de testes, que contém informações sobre possíveis erros 30 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software que forem identificados no software. Após a execução dos testes, partes individuais do sistema são integrados para, assim, formar o produto de software. Há uma tendência nos desenvolvedores de simplificar em demasia as atividades de testes, seja por problemas de prazo, pela ansiedade da própria equipe de desenvolvimento ou, principalmente, pelos usuários. Porém, as etapas de teste não podem de forma alguma serem minimizadas. Ao contrário, devem ser criadas estratégias, selecionar profissionais do cliente e analistas de teste que executarão tais atividades. Considera-se que a equipe de desenvolvimento deve ter no seu quadro perfis específicos para as atividades de teste. 2.2.6 Implantação A implantação consiste no empacotamento, distribuição e instalação do sistema no ambiente do usuário. Aqui os manuais do sistema são escritos, arquivos são carregados, dados são importados para o sistema e usuários são capacitados para usar o sistema de forma correta. Por fim, pode ocorrer também a migração não só de sistemas de softwares, mas também de dados preexistentes. 2.3 O que são modelos de ciclo de vida? O desenvolvimento de softwares pode envolver diversas fases (descritas na seção anterior). Denominamos modelo de ciclo de vida um encadeamento específico dessas fases na construção de um software. Existe uma diversidade de modelos de ciclo de vida. Alguns deles foram apresentados na unidade anterior. A principal diferença entre eles está na maneira como as diversas fases são encadeadas. Nesta seção, descreveremos dois modelos de ciclo de vida: modelo em cascata; modelo iterativo e incremental. 2.3.1 Modelo em cascata O modelo de ciclo de vida em cascata é também chamado de clássico ou linear e tem como característica principal uma tendência na progressão sequencial entre uma fase e a seguinte. Ocasionalmente, pode haver uma retroalimentação entre uma fase e a fase anterior. Mas, de forma geral, as fases seguem em sequência. A Figura 14 ilustra o modelo em cascata. Figura 14 – Modelo em cascata Requisitos Design Análise Desenvolvimento Testes Operação Fonte: Elaborada pela autora. 31 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software Existem diversos problemas provenientes da utilização desse modelo. A maioria deles provém da sequencialidade das fases. O primeiro problema é que projetos no mundo real dificilmente seguem o fluxo sequencial. Existem diversas atividades que podem ser desenvolvidas em paralelo. Além disso, o fato de que essa abordagem define que todos os requisitos devem ser levantados no começo do desenvolvido limita a possibilidade da descoberta de novos requisitos posteriormente, após testes com o usuário. Por fim, só há uma versão pronta do sistema ao chegar ao final do ciclo. Em algumas situações, o usuário não quer esperar todo esse tempo para ter uma versão inicial que ele já possa utilizar. Mesmo com todos esses problemas, o modelo em cascata foi utilizado durante bastante tempo. Atualmente, sua utilização não é mais viável, devido à grande complexidade dos sistemas. 2.3.2 Modelo iterativo e incremental O modelo de ciclo de vida incremental e iterativo foi proposto na tentativa de solucionar os problemas impostos pelo modelo em cascata. Um processo de desenvolvimento segundo essa abordagem considera o desenvolvimento em ciclos. Cada ciclo contém as seguintes fases: análise; projeto; implementação; testes. Diferentemente da abordagem em cascata, em que essas etapas são realizadas uma única vez, nesta abordagem, em cada ciclo, todas essas etapas são executadas novamente. A Figura 15 exibe o modelo iterativo e incremental. Figura 15 – Modelo de ciclo de vida iterativo e incremental Fonte: Elaborada pela autora. O que muda de um ciclo para o outro é o subconjunto de requisitos considerado. Portanto, a cada ciclo, um subconjunto de requisitos diferente é desenvolvido. No ciclo seguinte, um novo subconjunto de requisitos é considerado criando um novo incremento do sistema, com mais funcionalidades implementadas a cada ciclo. Podemos entender esse método como uma generalização do método em cascata. Considerando cada ciclo individualmente, podemos dizer que ali existe um desenvolvimento em camada. Essa abordagem só funciona se é possível particionar os requisitos em subconjuntos para que cada subconjunto seja implementado em um ciclo diferente. Para decidir quais subconjuntos de requisitos serão desenvolvidos primeiro, considera-se a prioridade que cada requisito tem para o cliente e seu risco. Com a abordagem incremental, o usuário participa de forma ativa do desenvolvimento do software, o que diminui as chances da construção de um sistema diferente do que ele deseja. 32 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software O modelo de ciclo de vida incremental e iterativo tem por característica o desenvolvimento de software em vários passos similares (iterativo), com cada passo estendendo o sistema e deixando-o com mais funcionalidades (incremental). Uma desvantagem frequentemente elucidada dessa abordagem é o fato da possibilidade do usuário já se entusiasmar em demasia com a primeira versão do sistema e pensar que esta já corresponde ao sistema final. Entretanto, existem várias atividades não sistêmicas que podem e devem ser desenvolvidas com os usuários, para que eles conheçam o ciclo de vida do projeto e a estratégia na aplicação de cada ciclo, acrescendo, ainda, as vantagens, como o fato de que riscos do projeto nessa abordagem podem ser melhor gerenciados e mitigados, fazendo com que mesmo sim valha a pena sua utilização. 2.4 O que são metodologias de desenvolvimento de software? Podemos definir uma metodologia de desenvolvimento de software como sendo um conjunto de modelos de processo ou métodos que possuem alguma característica em comum. Elas são utilizadas para o estabelecimento de ordem, definição de padrões e para utilização de técnicas já provadas no desenvolvimento de sistemas, que agilizam o processo e garantem o máximo de qualidadeno software. As principais abordagens de metodologias de desenvolvimento de software são: metodologia estruturada; metodologia orientada a objetos; metodologia ágil. As principais diferenças entre elas estão nas técnicas de construção do processo de negócio, nas definições dos dados e nos modelos de eventos. 2.4.1 Metodologia estruturada Em metodologias do tipo estruturada definem-se uma sucessão de processos detalhados desde o nível macro até o nível mais baixo. Em outras palavras, estabelece-se uma visão top-down de sistemas. Entre as metodologias existentes, a metodologia estruturada é a mais antiga, estando ainda em uso em algumas instituições. A representação dos elementos do sistema nessa metodologia é dada pelo uso do Data Flow Diagram (DFD) ou Diagrama de Fluxo de Dados. Esse diagrama descreve o fluxo dos dados no sistema. Já o Entity Relation Diagram (DER) ou Diagrama Entidade Relacionamento descreve o relacionamento entre entidades, que podem ser, por exemplo, objetos ou pessoas. Ele normaliza os dados do ambiente e define os dados para a aplicação. Nele, determinam-se os registros estruturados para serem definidos nas bases de dado. Em outras palavras, especifica-se como dados devem entrar e sair dos processos a serem armazenados no sistema. Para armazenar as descrições em um repositório, pode-se fazer uso de ferramentas CASE. O resultado é um modelo lógico do negócio que representa uma abstração do mundo real. Existem outros métodos que fazem parte dessa metodologia, mas não foram abordados aqui. 33 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 2 - Fundamentos de Desenvolvimento de Software 2.4.2 Metodologia Orientada a Objetos A metodologia de desenvolvimento orientada a objetos entende cada processo como uma coleção de objetos. A metodologia utiliza os termos da orientação a objetos como sua base, tais como encapsulamento, requerimento, herança e classe. Tendo também seu próprio conjunto de diagramas, a metodologia faz uso de diagramas similares à metodologia estruturada. Por vezes, essa metodologia é descrita como contendo quatro fases: análise; projeto do sistema; projeto dos objetos; implementação. Atualmente, a metodologia orientada a objetos tem sido bastante aceita pelo mercado, em comparação com a metodologia estruturada. É possível a transição da metodologia estruturada para a orientada a objetos. Cerca de 47 metodologias “pontes” têm sido utilizadas com essa função. 2.4.3 Metodologia ágil O desenvolvimento de software ágil, que começou a partir da metade de 1990, pode ser visto como uma reação contra métodos chamados “pesados”, que continham regulamentação bastante restrita e burocrática, como o modelo em cascata, por exemplo. A metodologia ágil surgiu para superar os problemas do modelo em cascata trazidos pela sua lentidão, burocracia e contradição à forma usual com que os engenheiros de software sempre realizaram seu trabalho com eficiência. Primitivamente, métodos ágeis eram denominamos “métodos leves”. Durante uma reunião no ano de 2001, membros ativos da comunidade se reuniram em Snowbird, nos Estados Unidos, adotando, assim, o nome métodos ágeis. Posteriormente, formou-se a Agile Alliance, organização sem fins lucrativos com o objetivo de promover o desenvolvimento ágil. Os métodos ágeis iniciais são os seguintes: Scrum, Crystal Clear, Programação Extrema, Adaptive Software Development, Feature Driven Development e Dynamic Systems Development Method. Mais tarde, outros métodos foram surgindo e, atualmente, métodos ágeis são bastante utilizados no processo de desenvolvimento de muitas empresas. A utilização dos métodos ágeis tem crescido exponencialmente, em função das empresas startups que desenvolvem novas soluções aproveitando a oferta de oportunidades geradas pelas novas tecnologias, como Internet das Coisas (IoT), e também por empresas tradicionais que, em função do dinamismo do mercado, necessitam rapidamente de se adaptarem ao mundo digital. Síntese da unidade Esta unidade teve como objetivo definir alguns conceitos básicos para a compreensão do desenvolvimento de softwares. Foram apresentados os conceitos de software com produto, bem como a definição de desenvolvimento de software, modelos de ciclo de vida e metodologia de desenvolvimento de software. 34 Considerações finais Compreender os conceitos básicos no desenvolvimento de software possibilita que conceitos complexos sejam assimilados de maneira mais fácil no futuro. 35 3Unidade 33. Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software Para iniciar seus estudos Nesta unidade, você compreenderá os principais conceitos relacionados ao ciclo de vida de projetos de software. Conhecer esses conceitos é essencial para a tomada correta de decisões relacionadas ao desenvolvimento de software em ambientes de desenvolvimento, como empresas, por exemplo. Objetivos de Aprendizagem • Compreender os princípios que envolvem o ciclo de vida de projetos de software. • Compreender os conceitos de arquitetura de software e da aplicação do conteúdo abordado através de um estudo de caso. 36 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software Introdução da unidade Esta unidade possui como foco apresentar diversos conceitos relacionados ao ciclo de vida de projetos de software. Além de detalharmos as etapas típicas de um ciclo de vida, apresentaremos também alguns dos principais modelos de ciclo de vida que podem ser utilizados no desenvolvimento de diferentes tipos de software. São eles os modelos sequenciais, incrementais e iterativos. Conhecê-los faz com que a decisão sobre quando aplicá-los se torne mais fácil. Apresentaremos também o conceito de arquitetura de software, ilustrando o conceito com três dos padrões de arquitetura mais utilizados: Arquitetura em Camadas, Cliente-Servidor, MVC, sendo o último um dos mais populares em empresas atualmente. Por fim, ilustraremos como é o processo de decisão sobre um modelo de ciclo de vida através da apresentação de um estudo de caso. 3.1 Modelos do ciclo de vida de projetos de desenvolvimento de software Quando pensamos no desenvolvimento de software, queremos ir logo para a parte da codificação em si. Entretanto, existem algumas etapas que necessitam ser realizadas antes de colocar, de fato, a mão na massa. Decisões relacionadas aos modelos de ciclo de vida de projetos de desenvolvimento de softwares são algumas delas. Nesta unidade, abordaremos o conceito de Ciclo de Vida de Projetos de Softwares, bem como alguns dos principais modelos existentes. Além disso, apresentaremos e discutiremos o conceito de arquitetura de software juntamente com alguns dos padrões existentes. Por fim, apresentaremos um estudo de caso que ilustra a aplicação de modelos de ciclo de vida no desenvolvimento de softwares. 3.1.1 Ciclo de vida de projetos de software Para compreender a definição de ciclo de vida de projetos, primeiramente é necessário compreender a definição de projeto. De acordo com o PMBOK (Project Management Body of Knowledge), um conjunto de práticas na gestão de projetos desenvolvido pelo instituto PMI, a definição de projeto é dada pelo seguinte trecho: Um projeto é um esforço temporário, empreendido para criar um produto, serviço ou resultado exclusivo. Os projetos e as operações diferem, principalmente, no fato de que os projetos são temporários e exclusivos, enquanto as operações são contínuas e repetitivas. De forma geral, o objetivo de um projeto é entregar um produto ou serviço. Quando estamos nos referindo ao desenvolvimento de software, o produto do projeto não é algo produzido com ferro derretido que sai moldado de uma forma, mas sim algo mais complexo. O processo de produção de um software deve ser mais elaborado, o que resulta em um processo mais complexo. Ele demanda uma série de atividades que devem ser realizadas de acordo com critérios estabelecidos previamente.Essas atividades são agrupadas por questão de organização e afinidade entre fases, que são então colocadas em sequência, considerando uma ordem lógica, de forma que sejam executadas na linha do tempo, que vai do início ao fim do projeto. O sequenciamento das fases do projeto de acordo com os critérios adotados é chamado de ciclo de vida do projeto (STAIR, 2016). 37 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software Os critérios adotados em um ciclo de vida do projeto são os métodos ou processos escolhidos para ele. Saiba mais Outra forma de definição de ciclo de vida de um projeto de software é dada pela norma NBR ISO/IEC 12207:1998 que o define oficialmente como sendo uma: Estrutura contendo processos, atividades e tarefas envolvidas no desenvolvimento, operação e manutenção de um produto de software, abrangendo a vida do sistema, desde a definição de seus requisitos até o término de seu uso. Em outras palavras, os modelos de ciclo de vida são o esqueleto ou as estruturas predefinidas nas quais encaixamos as fases do processo. A primeira escolha a ser feita no processo de desenvolvimento de um software é sobre o modelo de ciclo de vida. Partindo dessa escolha, a melhor forma de obter as necessidades do cliente será definida, além da provável data em que o mesmo receberá uma primeira versão do sistema em funcionamento. A duração do ciclo de vida de um software vai do começo da sua produção até o momento em que seu uso é extinguido. Em geral, os ciclos de vida envolvem as seguintes fases que serão detalhadas a seguir: Planejamento, Análise e Especificação de Requisitos, Projeto, Implementação, Testes, Entrega e Implantação, Operação e Manutenção. 3.1.2 Planejamento Na etapa de planejamento, o escopo do software é determinado. Deve-se também fornecer uma estrutura de modo que possibilite ao gerente a realização de estimativas iniciais tanto de recursos quanto de custos e prazos. É normal, na fase de planejamento, o gerente de projetos construir cronogramas de atividades considerando recursos necessários e custo de horas, assim também como recursos dos clientes. Além disso, deve-se elaborar um plano de projeto que deve ser definido a partir do processo a ser utilizado. 3.1.3 Análise e especificação de requisitos Na etapa de análise e especificação de requisitos, o escopo do software é refinado, sendo necessário, conforme as boas práticas do PMI (Project Management Institute), gerar um documento de change management, ou mudança de documento, para documentar as possíveis incongruências entre o escopo original e o refinado, considerando também as mudanças que podem impactar o prazo e o custo do projeto. O objetivo aqui é analisar o domínio do problema e da solução e definir exatamente o que o software deve fazer, ou seja, quais as funcionalidades que deverão existir e de que modo o software deve se comportar. Um documento com os requisitos do software deve ser gerado de forma que não haja ambiguidades ou inconsistência entre os mesmos. 38 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software 3.1.4 Projeto A etapa de projeto envolve duas grandes etapas: o projeto da arquitetura do software, bem como o projeto detalhado. O resultado da etapa anterior é utilizado como insumo. Aqui pode-se definir, por exemplo, tipos de dados a serem utilizados e mecanismo de acesso a eles. Além disso, são fornecidos detalhes essenciais à implementação. 3.1.5 Implementação Na etapa de implementação, o projeto que está no papel é traduzido para uma forma que seja passível de execução por um computador. Em outras palavras, o código é de fato escrito, implementando funcionalidades que foram identificadas no início do processo. 3.1.6 Testes Nesta etapa, são executados testes unitários de diversos componentes e anotando os resultados. Além disso, a integração de componentes e o sistema como um todo também são testados. O objetivo é encontrar bugs ou defeitos. Alguns modelos de processo já preveem testes nas etapas iniciais do ciclo de vida, assim como definem estratégias e roteiro, considerando a participação do usuário e do perfil do Analista de Teste. Fique atento! 3.1.7 Entrega e implantação Na etapa de entrega e implantação, o software é instalado no ambiente de produção. Portanto, envolve a capacitação de usuários, a configuração do ambiente de produção e conversão de bases de dados, caso seja necessário. O objetivo maior desta etapa é realizar o Teste de Aceitação com o usuário. Em outras palavras, verifica-se se o software satisfaz os requisitos que foram impostos pelos usuários. Alguns métodos de ciclo de vida denominam esta fase como Homologação. 3.1.8 Operação 39 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software A etapa de operação consiste na real utilização do software pelo usuário no seu ambiente de trabalho. Esta etapa é executada após o teste de aceitação da etapa anterior ser concluído com sucesso. 3.1.9 Manutenção A manutenção consiste em fazer alterações no software por algum motivo específico. As manutenções podem ser Adaptativas, Evolutivas e Corretivas. A manutenção adaptativa tem por objetivo a adequação do software a seu ambiente. A manutenção evolutiva tem o intuito de melhorar a qualidade do software geralmente acrescentando novas funcionalidades. Por fim, a manutenção corretiva visa corrigir erros que não foram detectados na etapa de teste. Normalmente, nesta fase do projeto, as empresas optam por capacitar e manter uma equipe específica para dar sustentação ao sistema. 3.2 Principais modelos do ciclo de vida A primeira escolha software a ser feita no processo de software é a decisão em relação a qual modelo de ciclo de vida utilizar. Essa escolha será influenciada pela forma mais adequada de atender às necessidades do cliente, da cultura da equipe de TI atual, bem como quando ele deseja receber uma versão inicial do mesmo em funcionamento. A Figura 16 ilustra o funcionamento de três das principais abordagens para definir o ciclo de vida. Figura 16 – Diferença entre os modelos de ciclo de vida: sequencial, incremental e iterativo Software desejado = + + Sequencial Versão 1 Versão 2 Versão 3 Incremental Iterativo Fonte: Elaborada pelo autor. 40 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software Para decidir sobre qual modelo utilizar, é necessário ter em mente que não existe um modelo ideal. Características como perfil e complexidade do problema do cliente, tempo e custo máximo, equipe envolvida e ambiente onde o software irá executar são fatores que influenciarão diretamente na escolha de um modelo de ciclo de vida a ser utilizado. Do mesmo modo, é raro que uma empresa utilize um único ciclo de vida. Na maior parte das vezes, o processo se dá com mais de um ciclo de vida envolvido. Ciclos de vida podem se comportar de maneira sequencial (uma fase segue a outra em ordem), iterativa (fases possuem retroalimentação) ou até mesmo incremental (software é aprimorado a cada fase) (PRESSMAN, 2016). A seguir, veremos essas três formas de gerar ciclos de vida no desenvolvimento de softwares. 3.2.1 Modelos sequenciais Modelos sequenciais organizam o processo de desenvolvimento de software em uma sequência linear de fases. Este modelo se aplica em situações onde requisitos estão bem definidos visto que cada fase somente acontece uma vez, dificultando a descoberta e implementação de requisitos na fase desenvolvimento, por exemplo. Softwares mais simples podem ser desenvolvidos utilizando este modelo. Um exemplo deste tipo de modelo é o Cascata, exemplificado na Figura 17. Figura 17 – Modelo de ciclo de vida em cascata Requisitos Design Análise Desenvolvimento Testes Operação Fonte:Elaborada pela autora. 3.2.2 Modelos incrementais Modelos sequenciais propõem o desenvolvimento de softwares em incrementos ou módulos. Dessa forma, seu desenvolvimento segue o fluxo sequencial sendo, por exemplo, um requisito implementado por vez, passando por todas as etapas do desenvolvimento. Dessa forma, o cliente já possui uma versão inicial do sistema bem antes que o modelo sequencial. Outra vantagem é que o cliente vai avaliando o avanço do desenvolvimento dos incrementos/módulos e checando se o software que está sendo construído é o que ele realmente quer. Em relação 41 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software a suas desvantagens, podemos citar o fato de que requisitos instáveis ou incompletos geram muitas mudanças nos incrementos. Além disso, a gestão do projeto se torna mais complexa utilizando este modelo. Um exemplo disso deste modelo é o RAD (Rapid Application Development) que preza pelo ciclo de desenvolvimento curto, mostrado na Figura 18. Figura 18 – Fases do desenvolvimento rápido de aplicação (RAD) Análise Inicial Modelagem de negócio Testes e correções Entrega Modelagem de dados Modelagem de Processo Geração da aplicação Fonte: Elaborada pela autora. 3.2.3 Modelos iterativos Nos modelos iterativos, não se tem a preocupação em entregar versões que o usuário já consiga operar já no primeiro ciclo de vida. O que geralmente são produzidos são protótipos ou modelos para checar se o que está sendo desenvolvido é o que o usuário precisa. À medida que os requisitos vão ficando mais claros e constantes, versões que o usuário já consiga manipular vão surgindo. Esta abordagem permite aos usuários finais refinarem cada vez mais o propósito do software, abrangências e funcionalidades. Modelos iterativos podem ser empregados para solução de problemas mais complexos, bem como quando requisitos mudam a todo momento ou quando não se sabe elucidar ao certo todos os requisitos no início do processo. Exemplos de modelos iterativos são o RUP (Rational Unified Process) e o Modelo Espiral, que é ilustrado na Figura 19. 42 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software Figura 19 – Modelo de ciclo de vida espiral Fonte: Elaborada pela autora. 3.3 Arquitetura de software A arquitetura de software é uma descrição em alto nível de abstração que mostra uma visão completa da estrutura do sistema (PRESSMAN, 2016). Essa descrição deve dar suporte às funcionalidades existentes no sistema, portanto seu comportamento dinâmico deve ser levado em consideração. Além disso, também deve estar em conformidade com a qualidade, fazendo com que os requisitos não funcionais sejam de fato aplicados. No nível da arquitetura, detalhes de implementação devem ser ocultados. Não fazem parte da arquitetura de software o design detalhado (ou de baixo nível) que mostra o projeto dos componentes internos, modelos de dados e implementação. Além disso, a arquitetura do sistema físico, que inclui processador, topologia de rede, arquitetura de elementos de hardwares, entre outros, também não está incluída em arquitetura de software. 43 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software Figura 20 – O papel da arquitetura de software no desenvolvimento de software Requisitos Requisitos Arquitetura de Software Código Código ? Fonte: Elaborada pela autora. Ao longo dos anos, softwares passaram a ter grande importância. Se no início eram aplicações mais simples, atualmente estão se tornando cada vez mais complexos, chegando ao ponto de controlar decolagem e pouso de aeronaves. Suas funcionalidades simples no princípio de sua popularização, como na utilização de planilhas, não chegam próximas da complexidade dos softwares mais recentes contendo um número enorme de funcionalidades, como no controle de usinas, por exemplo. Para que isso pudesse acontecer, houve modificações na arquitetura dos softwares daquela época para que pudessem suportar tamanha complexidade. Softwares que são bem arquitetados possuem diversas vantagens. A primeira delas é o fato de que suportam um aumento de carga considerável sem perda de desempenho. Além disso, podem ser facilmente escalados. Por fim, a arquitetura de um software pode também servir para gerar uma estimativa de custo e gerência de determinado projeto. Normalmente, características de arquitetura e custos são computados durante a análise de viabilidade e pré-projeto, pois influenciam escopo, prazo e custo do projeto de software. Os padrões de arquitetura de software surgiram como formas de apresentar, compartilhar e reutilizar conhecimento sobre sistemas de software. Propostos na década de 90, são amplamente utilizados até os dias de hoje. Para compreender a definição de um padrão de arquitetura de software, é necessário pensar em uma descrição abstrata, estilizada, de boas práticas já experimentadas e testadas em diversas aplicações e ambientes. Portanto, um padrão de arquitetura deve conter a descrição de uma organização de um sistema que obteve sucesso anteriormente. Além disso, deve informar também sobre quando é melhor sua utilização, bem como seus pontos fortes e fracos. A seguir, descreveremos três dos principais tipos de padrões de arquitetura (SOMMERVILLE, 2007): em Camadas, MVC e Cliente-Servidor. 44 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software 3.3.1 Arquitetura de software em camadas O padrão de arquitetura em camadas é uma forma de obter separação e independência entre os componentes do software. Neste padrão, as diversas funcionalidades do sistema são distribuídas em camadas separadas, onde cada camada só depende dos recursos e serviços que são oferecidos pela camada imediatamente inferior. O Quadro 1 mostra algumas das características deste padrão. Quadro 1 – Descrição da arquitetura de software em camadas Nome Arquitetura em camadas Descrição Organiza o sistema em camadas com funcionalidades distribuídas entre elas. Uma camada fornece serviços à superior. Exemplo Sistema de compartilhamento de documentos com direitos autorais, em bibliotecas diferentes. Quando é usado Usado na construção de novos recursos em cima de sistemas existentes, quando o desenvolvimento está espalhado por várias equipes. Vantagens Substituição de camadas inteiras (mantendo interface). Desvantagens É difícil a separação clara entre camadas. Desempenho pode ser prejudicado. Fonte: Elaborado pela autora. Esta abordagem suporta o desenvolvimento incremental de sistemas. Ao se desenvolver uma camada, alguns dos seus serviços já podem ser disponibilizados ao usuário. A arquitetura é passível de mudança e portável. Contanto que sua interface não seja alterada, uma camada pode ser trocada por outra equivalente. E, caso uma camada seja alterada, somente a camada adjacente é afetada. Na Figura 21 a seguir, exemplificamos uma arquitetura em quatro camadas. Figura 21 – Exemplo de arquitetura em camadas Interface de usuário Gerenciamento de interface de usuário Autenticação e autorização Lógica de negócio principal/funcionalidade de aplicação Recursos de sistema Apoio de sistema (SO, banco de dados, etc.) Fonte: Elaborada pela autora. 45 Metodologia de Desenvolvimento de Sistemas | Unidade 3 - Modelos do Ciclo de Vida de Projetos de Desenvolvimento de Software No exemplo da figura anterior, a camada mais baixa contém softwares de apoio ao sistema, como banco de dados ou sistema operacional. A segunda camada é a camada de aplicação, incluindo componentes que estejam relacionados com o funcionamento da aplicação e componentes utilitários que sejam utilizados por componentes da aplicação. A terceira camada se preocupa com o gerenciamento de interface de usuário, bem
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