Softwarearchitekturen

Question 1

Was ist eine Softwarearchitektur?

Answer 1

Eine Softwarearchitektur unterteilt ein System in Teile (z.B. Komponenten, Module, Objekte)

Diese Unterteilungen müssen bestimmte Anforderungen erfüllen

Komponenten des Systems erhalten dann Verantwortlichkeiten und die Zusammenarbeit aller Komponenten ergibt die geforderte Funktionalität

Question 2

Was ist das Ziel von Softwarearchitektur?

Answer 2

Die Verringerung von Abhängigkeiten zwischen Komponenten

Question 3

Was ist Komponentenkommunikation?

Answer 3

Austausch von Daten und Kontrollinformationen zwischen Komponenten

Question 4

Wie beschreibt die Architektur die Kommunikation zwischen Komponenten?

Answer 4

Architekturpatterns beschreiben erfolgreiche Strukturen, die verschiedene Arten von Komponentenkommunikation unterstützen

Question 5

Was sind nicht-funktionale Anforderungen?

Answer 5

Anforderungen die keine direkten Use-Cases haben z.B.
-technische Bedingungen (Programmiersprache, Datenbank…)
-Geschäftsbedingungen (Schnittstellen, Übergang zu anderen Systemen…)
-Qualitätsattribute (Skalierbarkeit, Verfügbarkeit…)

Question 6

Was sind Qualitätsattribute?

Answer 6

-Teil der nicht-funktionalen Anforderungen
-müssen präzise formuliert sein (nicht “Die Anwendung muss skalierbar sein”)
-meistens schwer testbar

Question 7

Qualitätsattribute: Was ist Performanz?

Answer 7

Ausführen von vielen Transaktionen in kurzer Zeit
Performanz ist durch folgende Maße definiert:
-Durchsatz: Arbeitsumfang (z.B. Transaktionen) pro Zeiteinheit
-Antwortzeit: Zeit die eine Anwendung braucht um eine Transaktion durchzuführen
-Terminbindung: Fähigkeit einer Anwendung zeitliche Vorgaben einzuhalten

Question 8

Was ist bei der Messung der Performanz zu beachten?

Answer 8

-unterscheiden zwischen Durchschnitts- und spitzenwert
-es muss genau definiert sein, wie hoch der Arbeitsumfang bei der Messung ist

Question 9

Qualitätsattribute: Was ist Skalierbarkeit?

Answer 9

gibt an wie gut das Problem gelöst werden kann, wenn die Größe des Problems zunimmt

Folgende Maße existieren
-Anfragelast: eine Erhöhung der Anfragen bei gleichbleibendem Durchsatz und linearer Steigerung der Antwortzeit ohne Änderungen an der Architektur
-Gleichzeitige Verbindungen: wie viele gleichzeitige Nutzer können verarbeitet werden
-Datenumfang: Reaktion der Anwendung auf Erhöhen der Größe der zu verarbeitenden Daten
-Inbetriebnahme: Reaktion der Anwendung auf mehr Nutzerzugriffe

Question 10

Erkläre Scale-Up und Scale-Out

Answer 10

Scale up bedeutet, dass die Leistung des Systems durch mehr Ressourcen erhöht wird durch zusätzliche CPUs oder Speicher

Bei Scale-Out hingegen werden weitere Rechner hinzugefügt ohne Änderungen an der darunter liegenden Architektur

Question 11

Qualitätsattribute: Was ist Änderbarkeit und wie wird der Aufwand bestimmt?

Answer 11

wie einfach kann eine Anwendung an neue funktionale und nichtfunktionale Anforderungen angepasst werden

Aufwand bzw. Kosten einer Änderung können hier nur geschätzt werden

zur Schätzung werden Änderungsszenarien konzipiert

Question 12

Qualitätsattribute: Was sind Sicherheitsanforderungen?

Answer 12

-Authentifikation: Anwendung kann die Identität eines Nutzers oder einer Anwendung verifizieren
-Authorisierung: authentifizierte Nutzer und Anwendungen haben das Recht, auf definierte Ressourcen zuzugreifen
-Verschlüsselung: ausgetauschte Nachrichten werden verschlüsselt
-Integrität: Nachweis, dass Inhalte von Nachrichten während der Übertragung nicht geändert wurden
-Nachweisbarkeit: Absender weiß um korrekte Zustellung und Empfänger um korrekte Identität des Absenders

Question 13

Qualitätsattribute: Was sind Verfügbarkeitsanforderungen?

Answer 13

-Verfügbarkeit: Durchschnittszeit zwischen zwei Ausfällen
-Länge einer Ausfallphase: Zeit bis die Anwendung wieder verfügbar ist
-Wiederaufsetzbarkeit: Fähigkeit eines Systems, nach einem Systemausfall betroffene Daten und Prozesse wiederherzustellen

Question 14

Wie wird eine höhere Verfügbarkeit erreicht?

Answer 14

-minimieren der Ausfälle durch Mechanismen die automatisch Ausfälle entdecken und Systemkomponenten neu starten können
-Replikation von Systemteilen

Question 15

Qualitätsattribute: Was ist Integration?

Answer 15

-Einfachheit mit der eine Anwendung in einen weiteren Anwendungskontext eingebettet werden kann

Question 16

Was sind verbreitete Strategien zur Erhöhung der Integration?

Answer 16

Datenintegration: Daten werden so gespeichert, dass andere Anwendungen darauf zugreifen können
-Speicherung in einer relationalen Datenbank
-Extraktion der Daten in XML oder CS-Format

Zuverfügungstellen einer API:
interne Daten werden durch Funktionen von außen zugreifbar gemacht

Question 17

Was sind die Hauptprinzipien zur Erstellung von Softwarearchitektur?

Answer 17

-Reduktion der Komplexität
-Erhöhung der Flexibilität/Änderbarkeit

Question 18

Was ist eine lose Kopplung?

Answer 18

Die Beziehung von Bausteinen in einer Software-Architektur

Question 19

Wie kann eine lose Kopplung gemessen werden?

Answer 19

Durch Anzahl der Verbindungen zwischen z.B. Klassen und die Stärke der Verbindung: gemeinsame Nutzer globaler daten, Methodenaufruf, gegenseitiger Zugriff auf eigenen Daten

Question 20

Was sind Prinzipien der losen Kopplung?

Answer 20

Die Kopplung in der Architektur sollte möglichst gering gehalten werden, da so Bausteine besser verstanden und geändert werden können

Law of Demeter: ein Systembaustein sollte nur ein verwandte Bausteine benutzen

Vermeidung zirkulärer Abhängigkeiten: Ursache vieler Probleme (Deadlocks, schwierige Änderbarkeit) arbeitsteilige Entwicklung nahezu ausgeschlossen

Question 21

Was bedeutet hohe Kohäsion/Bindung und in welcher Beziehung steht es zu Kopplung?

Answer 21

bezeichnet die Abhängigkeiten innerhalb eines Systembausteins
Kopplung und Kohäsion stehen in einer Wechselbeziehung: Je höher die Kopplung, desto geringer die Kohäsion

so sollten verwandte Anforderungen Teil desselben Systembausteins sein, da sie sonst zu hohem Kommunikationsbedarf tendieren

Question 22

Was bedeutet Information Hiding?

Answer 22

-nur der für eine Aufgabe notwendige Teil von Informationen wird nach außen gezeigt

Question 23

Wozu wird Information Hiding verwendet?

Answer 23

-von hoher Bedeutung für die Verständlichkeit einer Architektur
-öffentliche Schnittstellen verbergen Implementierungen und verwendete Daten innerhalb eines Systembausteins
-Information Hiding kann durch ein Facadeentwurfsmuster ein Subsystem vor direktem Zugriff schützen

Question 24

Was ist Separation of Concerns und wozu wird es verwendet?

Answer 24

• ein Prinzip bei dem Aspekte eines Systems (z. B. Datenzugriff, Benutzeroberfläche, Geschäftslogik) voneinander getrennt und unabhängig voneinander behandelt werden

Ziel: Wartbarkeit, Lesbarkeit und Wiederverwendbarkeit zu erhöhen

Question 25

Was ist Abstraktion?

Answer 25

-wichtige Aspekte identifizieren isolieren im Gegenzug unwichtige Details vernachlässigen
Ziel: Komplexität minimieren

Question 26

Nenne die Prinzipien der Schnittstellenabstraktion

Answer 26

-Explizite Schnittstellen: ein Baustein sollte seine eigenen und die verwendeten Schnittstellen bekannt geben
-Trennung von Schnittstelle und Implementierung: Schnittstellen sollten separat von den Implementierungen beschrieben werden
-Liskov-Substitutionsprinzip: eine Schnittstelle einer Klasse sollte sowohl syntaktisch, als auch semantisch an die abgeleiteten Klassen weitergegeben werden
-Schnittstellen-Segregationsprinzip: Klienten sollten nie Schnittstellen integrieren, die nicht benutzt werden; große Schnittstellen sollten somit aufgeteilt werden
-Sprachunterstützung für Abstraktionen: Unterstützung des Schnittstellenbegriffs im Entwurf sowie der Programmiersprache
-Design by Contract: Vor- und Nachbedingungen können eine Schnittstelle zusätzlich semantisch näher spezifizieren

Question 27

Was ist Modularität?

Answer 27

-klare Abgrenzung der funktionalen Verantwortlichkeiten von Systembausteinen

-Kombination der Prinzipien Abstraktion, Separation of Concerns und Information Hiding

Question 28

Was sind Prinzipien der Modularität?

Answer 28

-Rückverfolgbarkeit: Dokumentation der Struktur des Quellcodes
-Selbstdokumentation: jede Information über einen Systembaustein sollte Teil des selbigen sein (Kommentare)
-Inkrementalität: inkrementelle Vorgehensweisen bei Veränderung durch z.B. Prototyping
-Anwendungsfallbezug: orientieren an den Anwendungsfällen
-Vermeidung überflüssiger Komplexität
-Konsistenz: eine Architektur, sollte durchgängig einem einheitlichen Satz von Regeln folgen (Namensgebung, Schnittstellenstruktur, Kommunikation etc.)