Koskinen, J., Sakkinen, M. & Paakki, J. (2001). Ohjelmistotekniikka (234 s.). Tietojenkäsittelytieteen julkaisuja, Opetusmonisteita OM-10. Jyväskylän yliopisto, Tietojenkäsittelytieteiden laitos (jakelu: CopyShop, MaA).

SISÄLLYSLUETTELO

1	JOHDANTO	7
1.1	Historiallinen kehitys	7
1.2	Yleiset myytit	10
1.2.1	Johdon myyttejä	10
1.2.2	Asiakkaan myyttejä	10
1.2.3	Ohjelmistoammattilaisen myyttejä	10
1.3	Keskeiset ongelmat	11
1.4	Keskeiset tuottavuus- ja riskitekijät	13
1.5	Ohjelmistojen luokittelua	15
1.5.1	Kehittämisen vaativuus	15
1.5.2	Ohjelmistotyypit	16
1.5.2.1	Systeemi (eli varus) ohjelmistot	17
1.5.2.2	Tosiaika- eli reaaliaikaohjelmistot	17
1.5.2.3	Tieteelliset ohjelmistot	17
1.5.2.4	Hallinnolliset ohjelmistot	17
1.5.2.5	Sulautetut ohjelmistot	17
1.5.2.6	Henkilökohtaiset ohjelmistot	18
1.5.2.7	Asiantuntijajärjestelmät	18
1.5.3	Tehtävätyypit	18
1.5.4	Sovellusalue	18
2	OLEELLISET ONGELMAT JA EDISTYSASKELEET	21
2.1	Oleellisia vaikeuksia	21
2.1.1	Monimutkaisuus	21
2.1.2	Yhteensopivuus, mukautuvuus	21
2.1.3	Muuttuvuus	22
2.1.4	Näkymättömyys	22
2.2	Edistysaskeleita	22
2.2.1	Korkean tason kielet	22
2.2.2	Osituskäyttö	22
2.2.3	Yhtenäiset ohjelmointiympäristöt	23
2.3	Toivottuja ”taikaluoteja”	23
2.3.1	Ada ja muu korkean tason kielten kehitys	23
2.3.2	Olio-ohjelmointi	23
2.3.3	Tekoäly ja asiantuntijajärjestelmät	23
2.3.4	”Automaattinen” ohjelmointi	24
2.3.5	Graafinen ohjelmointi	24
2.3.6	Ohjelmien formaali todentaminen	24
2.3.7	Ympäristöt ja työkalut	25
2.3.8	Työasemat	25
2.3.9	Oleellisten tehtävien tukeen keskittyminen	25
2.3.10	Ostaminen ja ulkoistaminen	25
2.3.11	Vaatimusten tarkentaminen ja nopea protoilu	26
2.3.12	Vähittäinen kehittäminen	26
2.3.13	”Suurten suunnittelijoiden” kouluttaminen	26
3	OHJELMISTOTUOTANNON MALLIT	27
3.1	Vesiputousmalli	27
3.2	Prototyyppimalli	29
3.3	Inkrementaalinen malli	30
3.4	Spiraalimalli	30
3.4.1	Spiraalimallin standardilomake	31
3.5	Muita malleja	32
3.5.1	”B-malli”	32
3.5.2	Rekursiivis-rinnakkainen malli	32
3.5.3	Asiantuntijajärjestelmien kehittämisen vaihejakomalli	33
3.5.4	Vaihtoehtoisia luokittelutapoja	33
4	MALLINNUS-, KUVAUS- JA SPESIFIOINTITAVAT	34
4.1	Informaalit ja puoliformaalit menetelmät	35
4.1.1	Rakenteiset menetelmät	35
4.1.2	Oliomenetelmät ja oliolähestymistapa	35
4.1.2.1	Oliolähestymistavan keskeiset periaatteet	36
4.1.2.2	UML (Unified Modeling Language)	38
4.2	Formaalit menetelmät	53
4.2.1	Esi- ja jälkiehdot	53
4.2.2	Logiikka ja mallit	53
4.2.3	Reaktiiviset spesifikaatiot	54
5	ANALYYSI	55
5.1	Ohjelmisto tietojärjestelmän osana	55
5.2	Vaatimusanalyysi	56
5.2.1	Vaatimusanalyysin vaiheet	57
5.2.1.1	Yleinen tapaus	57
5.2.1.2	Oliokeskeinen tapaus	57
5.2.2	Vaatimusdokumentin rakenne	57
5.2.3	Vaatimusanalyysin ongelmat	58
5.2.4	Haastattelutekniikat	59
5.2.4.1	Alustus	59
5.2.4.2	Vaatimusmäärittelyn luonnostelu	59
5.2.4.3	Vaatimusmäärittelyn katselmointi	60
6	SUUNNITTELU	61
6.1	Suunnitteludokumentti	61
6.2	Suunnitteluprosessin luonne	62
6.2.1	“Viisasten kiven” etsintä	63
6.2.2	Suunnitteluprosessin idealisoitu luonne	63
6.2.3	Ideaalisen prosessin kuvauksen hyödyllisyys	63
6.2.4	Kehitysprosessin kuvauksen osat	63
6.2.5	Rationaalisen suunnitteluprosessin luonne	63
6.2.6	Dokumenttien merkitys rationaalisessa suunnitteluprosessissa	64
6.2.7	Ideaalisen prosessin teeskentelemisen merkitys	65
6.3	Järjestelmän yleisrakenteen suunnittelu	65
6.4	Moduulien suunnittelu	66
6.4.1	Tiedon piilottaminen	68
6.4.2	Kiinteys	68
6.4.3	Kytkentä	68
6.5	Tietorakenteiden suunnittelu	69
6.6	Algoritmien suunnittelu	70
6.6.1	Vuokaavio	71
6.6.2	Ohjelmansuunnittelukieli ja pseudokoodi	71
6.6.3	Nassi-Shneiderman-kaavio	72
6.6.4	Päätöstaulu	72
6.7.	Oliosuunnittelu	73
6.7.1	Luokkien suunnittelu	73
6.7.1.1	Mallien yhdistäminen operaatioiden löytämiseksi	73
6.7.1.2	Algoritmien suunnittelu operaatioiden toteuttamiseksi	74
6.7.1.3	Tiedonsaantipolkujen optimointi	74
6.7.1.4	Ohjelmakontrollin toteutus	74
6.7.1.5	Perinnän tehostaminen	74
6.7.1.6	Assosiaatioiden suunnittelu	75
6.7.1.7	Olioiden toteutus arvoina	75
6.7.1.8	Moduulien valinta	76
6.8	Spekulatiivinen suunnittelu	77
6.9	Käyttöliittymien suunnittelu	77
6.9.1	Yleisiä suunnitteluperiaatteita	78
6.9.2	Syntaktis-semanttinen malli	79
6.9.3	Vuorovaikutustyylit	79
6.9.3.1	Valikkopohjainen tyyli	80
6.9.3.2	Lomakepohjainen tyyli	80
6.9.3.3	Komentokieli	81
6.9.3.4	Suorakäsittely	82
6.9.3.5	Luonnollinen kieli	83
6.9.4	Graafisten liittymien standardointi	83
6.9.5	Näyttöjen suunnittelu	85
7	TOTEUTUS	87
7.1	Ohjelmointikielet	87
7.1.1	Ohjelmointikielen valinta	87
7.1.2	Ohjelmointikielten luokittelua	88
7.1.2.1	Imperatiiviset kielet	89
7.1.2.2	Rakenteiset kielet	89
7.1.2.3	Modulaariset kielet	89
7.1.2.4	Oliokielet	89
7.1.2.5	Funktionaaliset ja deklaratiiviset kielet	89
7.1.2.6	Logiikkakielet	90
7.1.2.7	Rinnakkaiset kielet	90
7.1.2.8	Ortogonaalisia kielten ominaisuuksia	91
7.2	Olio-ohjelmointi	91
7.2.1	Oliokielten eroja	92
7.2.1.1	C++	92
7.2.1.2	Java	93
7.2.1.3	Smalltalk	93
7.2.1.4	Muita oliosuuntautuneita kieliä	93
7.2.2	Olio-ohjelmoinnin periaatteita	94
7.2.2.1	Luokkien määrittely	94
7.2.2.2	Olioiden luominen ja tuhoaminen	95
7.2.2.3	Operaattorien kuormitus	96
7.2.2.4	Monimuotoisuus eli polymorfismi	98
7.2.2.5	Perintä	99
7.2.2.6	Assosiaatiot ja koosteet	101
7.2.2.7	Tiedon piilotus	101
7.2.2.8	Geneerisyys ja luokkamallit	101
7.3	Oliomallin (OMT) toteuttaminen	102
7.3.1	Toteutusvaihtoehdot	102
7.3.1.1	Oliosuuntautuneen kielen käyttö	102
7.3.1.2	Yleisen ohjelmointikielen käyttö	103
7.3.1.3	Olio- tai relaatiotietokantajärjestelmän käyttö	103
7.3.2	OMT-suunnittelumallin toteuttaminen C++:lla tai Javalla	103
7.3.2.1	Oliomallin perusasiat	103
7.3.2.2	Assosiaatiot	104
7.3.2.3	Koosteet	106
7.3.2.4	Periytyminen	107
7.3.2.5	Dynaamisuus	107
8	TESTAUS	109
8.1	Testausstrategia	110
8.2	Sisäinen testaus	111
8.2.1	Silmukoiden testaus	114
8.2.2	Oliokeskeisten ohjelmien testauksen erityispiirteitä	114
8.3	Ulkoinen testaus	114
8.4	Virheenjäljitys	116
9	YLLÄPITO JA TUOTTEENHALLINTA	118
9.1	Ylläpidon luonne ja merkitys	118
9.1.1	Ylläpidon ongelmat	119
9.1.1.1	Tutkimukselliset ongelmat	119
9.1.1.2	Asenteelliset ja tekniset ongelmat	120
9.1.2	Ylläpidon periaatteita	121
9.1.3	Ylläpidon geneeriset osatehtävät	122
9.1.3.1	Ohjelmamuutokset	122
9.1.3.2	Vaikutusanalyysi	123
9.1.4	Ylläpitäjän tietotarpeet	123
9.1.5	Ehkäisevä ylläpito	124
9.1.6	Korjaavan ylläpidon erityispiirteet	125
9.1.6.1	Yleiset ongelmien aiheuttajat	125
9.1.6.2	Ongelmien yksityiskohtaiset syyt	125
9.1.6.3	Ongelmien ratkaisumenetelmät	126
9.1.6.4	Ongelmalliset ohjelmointikielen rakenteet	126
9.1.6.5	Vuosi 2000 –ongelma (Y2K)	127
9.1.7	Ohjelmien lukeminen, tulkitseminen ja ymmärtäminen	128
9.1.7.1	Ymmärtämismallit	129
9.1.8	Ylläpidettävyys	131
9.1.8.1	Vaikuttavat tekijät	131
9.1.8.2	Laatutekijät	132
9.1.8.3.	Metriikat	132
9.1.9	Ylläpidon kustannukset	133
9.1.10	Yleisiä neuvoja ylläpidon tueksi	134
9.2	Ylläpidon tuen tekniikat	135
9.2.1	Tietokyselyt	136
9.2.2	Ohjelmien visualisointi	137
9.2.3	Ohjelmien viipalointi	140
9.2.3.1	Taaksepäin viipalointi	142
9.2.3.2	Eteenpäin viipalointi	144
9.2.3.3	Interproseduraalinen viipalointi	145
9.2.4	Systemaattinen korjaava ylläpito	146
9.3	Tuotteenhallinta ja konfiguraationhallinta	149
10	OHJELMISTOTYÖN TUKIVÄLINEET (CASE)	153
10.1	CASE-järjestelmien luokitteluja	154
10.1.1	Analyysin ja suunnittelun työkalupaketit	157
10.1.2	Ohjelmoinnin työkalupaketit	158
10.1.3	Testauksen työkalupaketit	159
10.1.4	Meta-CASE työkalupaketit	161
10.1.5	Laajat integroidut CASE-ympäristöt	161
10.1.5.1	PCTE (Portable Common Tool Environment)	162
10.2	Integraation lajit	163
10.2.1	Alustaintegraatio	163
10.2.2	Tietointegraatio	163
10.2.3	Esitysmuotointegraatio	164
10.2.4	Kontrolli-integraatio	164
10.2.5	Prosessi-integraatio	165
10.3	CASE-järjestelmien elinkaari	165
11	LAADUNVARMISTUS	167
11.1	CMM (Capability Maturity Model)	168
11.2	SPICE (Software Process Improvement and Capability dEtermination)	171
11.3	Tarkastukset	173
12	LUOTETTAVUUS	177
12.1	Ohjelmointikielten rakenteet	177
12.2	Vikasietoisuus	180
12.2.1	Poikkeustenkäsittely	180
12.2.2	Defensiivinen ohjelmointi	182
12.2.3	Virheestä toipuminen	183
13	UUDELLEENKÄYTTÖ	185
13.1	Edellytykset, ongelmat ja keinot	186
13.2	Uudelleenkäytettävän ohjelmiston kehittäminen	187
13.3	Uudelleenkäytettävän ohjelmiston hyödyntäminen	188
13.4	Siirrettävyys ja standardit	190
13.4.1	Standardit	191
13.5	Uudelleenkäytön oliomekanismit	191
13.5.1	Muuntava uudelleenkäyttö	191
13.5.2	Kokoava uudelleenkäyttö	192
13.6	Suunnittelumallit	192
13.6.1	Luontimallit	193
13.7	Sovelluskehykset	194
13.7.1	Sovelluskehysten suunnittelu	196
14	OHJELMISTOMITTARIT	198
14.1	Ohjelmiston koon arviointi (FPA; Function Point Analysis)	199
14.2	Projektin kustannusten ja työmäärän arviointi	202
14.2.1	Ositustekniikat	203
14.2.2	Empiiriset estimointimallit	204
14.2.2.1	COCOMO (Constructive Cost Model)	204
14.2.2.2	Putnamin malli	208
KIRJALLISUUTTA		209
HAKEMISTO		221

Updated: 10^th Jan. 2001 by Jussi Koskinen.