Progettazione software e introduzione a Java

Il software di cui si parla

Il corso ha due parti: la programmazione a oggetti, con Java, e la progettazione del software. Sono legate: una delle applicazioni tipiche della programmazione a oggetti è migliorare la qualità di un programma dal punto di vista della progettazione. Java si usa perché è il linguaggio più diffuso, per numero di programmi e di installazioni.

Un esempio: un Comune vuole gestire le contravvenzioni. Ogni vigile ha un palmare con cui comunica al sistema il veicolo, il luogo e la natura dell'infrazione, e il sistema notifica la contravvenzione al cittadino.

È un software gestionale: tratta i dati di un ente (vigili, automobilisti) e i flussi di informazioni delle sue attività. Restano fuori:

• i videogiochi;
• le grandi applicazioni di rete, come Google e Amazon;
• i sistemi embedded, come Arduino.

Una centralina d'automobile comanda motore e luci e non interagisce con l'utente, che passa per il computer di bordo: per un sistema così l'usabilità non ha senso, manca l'utente finale.

Chi partecipa

• committente: l'ente o l'azienda che richiede il software, a un singolo programmatore o, più spesso, a un'azienda di produzione;
• esperti del dominio: gli impiegati del committente che sanno cosa va informatizzato, con quali funzionalità e quali dati;
• programmatori, con analista e progettista: nell'azienda che realizza il software, analizzano i requisiti e la loro fattibilità;
• utente finale: chi usa il programma;
• manutentore: chi corregge il software, lo aggiorna o lo adatta a nuove richieste.

La manutenzione pesa solo sui sistemi che durano: un programma che converte dati nel passaggio da una piattaforma a un'altra serve per poco tempo e ne richiede quasi nessuna.

Perché questo ambito è così diffuso

Il software gestionale è, in numero, quello che impiega più programmatori e progettisti. Ogni ente medio o grande ha caratteristiche proprie, quindi il suo software va fatto o adattato apposta. Le organizzazioni piccole usano di solito software preconfezionato, per esempio per il personale o la contabilità.

Il lavoro consiste più spesso nell'aggiungere funzioni a un software esistente o nel mantenerlo: partire da zero è rarissimo, perché di solito c'è già qualcosa di informatizzato. Un programma come Word è un'altra cosa: un prodotto unico per tutti gli utenti, non commissionato da un singolo ente.

Ciclo di vita

Le fasi sono:

1. raccolta dei requisiti;
2. analisi dei requisiti;
3. progetto generale;
4. testing, più importante di quanto di solito si pensi;
5. manutenzione: si correggono gli errori e si adatta il software alle modifiche richieste.

Non è una sequenza rigida, ma un ciclo: arrivano nuovi requisiti, si rifà l'analisi, si sviluppa, si valuta. E dentro il ciclo si torna indietro: durante il progetto può emergere che l'analisi è incompleta o che un requisito era ambiguo, e allora si riprende l'analisi.

Il sistema informatico di un'università ne è un esempio. Le prime versioni offrivano le sole funzionalità di base, senza piani di studio; piani di studio e altre regole sono arrivati dopo. Anche la verifica è continua: nella prima versione, su uno schermo piccolo, il comando «Exit» restava fuori vista e senza barre di scorrimento non si raggiungeva. La prima prova pratica lo ha mostrato e il problema è stato corretto. Altri errori compaiono anche dopo anni.

Dimensione e durata

Questo sistema deve servire studenti, insegnanti e segreterie didattiche. È di media grandezza, ma una sola persona non lo realizzerebbe in un tempo ragionevole: servono più programmatori, anche in team diversi che scrivono parti dello stesso programma. Le parti devono interagire, quindi la comunicazione fra chi le scrive è essenziale.

Il sistema dura da molti anni e si corregge e si estende di continuo. I programmatori però cambiano lavoro o progetto: una modifica richiesta dopo anni la fa spesso una persona diversa da chi ha scritto il codice, e anche l'autore, dopo qualche mese, ha bisogno di tempo per ritrovare il filo. Per questo il software deve essere:

• semplice da leggere;
• documentato, così che si trovi subito il punto che realizza una funzione;
• standardizzato: si preferiscono soluzioni comuni e già funzionanti a soluzioni nuove senza necessità.

Chi corregge, modifica o collega una parte deve sapere cosa aspettarsi, senza ricostruire ogni volta cosa è stato fatto: codice difficile da seguire e non documentato costa ore solo per capire come funziona.

Le qualità dipendono dal contesto

Correttezza, affidabilità, robustezza, efficienza, usabilità e modularità del codice non pesano ugualmente ovunque:

Contesto	Qualità che pesa di più	Perché
Gestionale, per esempio una banca	correttezza, affidabilità	un errore può trasformare un saldo di 50.000 euro in 50 milioni
Videogiochi	efficienza	audio e video devono scorrere senza interruzioni
Servizio web, per esempio un sito di e-commerce	efficienza	chi aspetta troppo cambia sito
Servizio con alternative, per esempio un motore di ricerca	usabilità	la semplicità dell'interfaccia può decidere la diffusione

Nei gestionali efficienza e usabilità contano spesso meno: un impiegato che deve usare il programma aspetta qualche secondo e impara le operazioni anche con un'interfaccia poco intuitiva.

Il caso opposto è un servizio che l'utente può lasciare per un altro. I primi motori di ricerca mostravano molti elementi accanto al campo di ricerca; Google ha una pagina con il solo campo, senza distrazioni. TikTok si è affermato nello scambio di video, che altre piattaforme offrono pure, per la sua usabilità.

Programmazione a oggetti e Java

La programmazione a oggetti è utile soprattutto quando i programmi sono grandi, come quelli della progettazione del software. Ne sono aspetti l'ereditarietà e la modularizzazione tramite classi. Il vantaggio si vede solo quando questi meccanismi sono all'opera, man mano che si presentano le caratteristiche di Java.

Esempio: persone e automobili

Si hanno i dati di persone e automobili, collegati fra loro: per ogni persona l'insieme delle automobili che possiede, e in ogni automobile un riferimento al proprietario, che si assume unico.

Realizzare questi riferimenti ha soluzioni standard. In Java il codice risulta lungo, ma lo schema è sempre lo stesso anche se cambiano i dati collegati. Il problema è la struttura e i collegamenti dei dati, come in un gestionale: non c'è un algoritmo da inventare per un problema numerico.