1 Überblick

21

1.1 Berufswunsch Softwareentwickler

21

1.1.1 Der Softwareentwickler - ein ganz besonderer Informatiker

23

1.1.2 Aktuelle Arbeitsmarktsituation und Verdienstmöglichkeiten

26

1.2 Über dieses Buch

28

1.3 Literatur und Links

34

2 Programmierung als Kern der Softwareentwicklung

35

2.1 Die Programmierung

35

2.2 Paradigmen der Softwareentwicklung

39

2.3 Objektorientierte Programmentwicklung

40

2.3.1 Objektorientierung im Überblick

41

2.3.2 Objektorientierte Konzepte im Detail

45

2.3.3 Objektorientierung und Wiederverwendung

52

2.3.4 Visualisierung: Objektorientierung und UML

56

2.4 Programmiersprachen

62

2.4.1 Historische Entwicklung und sprachliche Vielfalt

62

2.4.2 Die Systematik der Programmiersprachen

66

2.5 Essenzielle Sprachmerkmale

72

2.5.1 Kommentare

72

2.5.2 Operatoren und Vergleiche

76

2.5.3 Kontrollstrukturen

78

2.5.4 Objektorientierung

89

2.6 Fazit und Ausblick

103

2.7 Literatur und Links

104

3 Algorithmen und Datenstrukturen

105

3.1 Algorithmen als Kernelemente des Programms

106

3.1.1 Wichtige Klassen von Algorithmen

109

3.1.2 Komplexität von Algorithmen

109

3.2 Entwurf von Algorithmen

111

3.2.1 Vorgehensweise

112

3.2.2 Visualisierung des Ablaufs von Algorithmen

114

3.2.3 Fallbeispiele

119

3.3 Sortieren und Suchen als Basis-Algorithmen

123

3.3.1 Sortieren - das Wichtigste im Überblick

124

3.3.2 Such-Algorithmen im Überblick

129

3.4 Elementare Datenstrukturen

138

3.4.1 Datenobjekte

139

3.4.2 Systematik von Datenobjekten und Datentypen

142

3.5 Zusammenfassung und Ausblick

160

3.6 Literatur und Links

162

4 Softwareprojekte professionell planen

167

4.1 Der Wasserfall - mehr als nur historische Bedeutung

168

4.1.1 Analyse

169

4.1.2 Entwurf

171

4.1.3 Implementierung

171

4.1.4 Test

172

4.1.5 Betrieb und Wartung

173

4.1.6 Kritische Betrachtung

173

4.2 Iterative Entwicklung - schrittweise zum Ziel

173

4.3 Das V-Modell - eine Struktur hauptsächlich für Projekte der öffentlichen Hand

175

4.4 Bessere Risikobeherrschung durch das Spiralmodell

176

4.5 Agile Ansätze - der Komplexität und Unsicherheit mit Flexibilität begegnen

177

4.5.1 Extreme Programming

180

4.5.2 Scrum

181

4.6 Softwareentwicklung und die Schnittstellen zum Projektmanagement

187

4.6.1 Personen und Rollen in IT-Projekten

191

4.7 Ist Agilität heute alternativlos?

194

4.8 Literatur und Links

197

5 Die Anforderungsanalyse - Startpunkt der Entwicklung

199

5.1 Überblick und Zielstellung

199

5.2 Ausgangssituation und Notwendigkeit

202

5.3 Anforderungen ermitteln

207

5.3.1 Quellen von Anforderungen

207

5.3.2 Anforderungen erforschen

208

5.3.3 Arten von Anforderungen

209

5.3.4 Verbindlichkeit und Priorität von Anforderungen

211

5.4 Anforderungen formulieren und visualisieren

219

5.4.1 Lastenheft

221

5.4.2 Pflichtenheft

226

5.4.3 Grafische Notation als Hilfsmittel

227

5.5 Tool-Unterstützung

230

5.6 Diskussion im Kontext agilen Vorgehens

234

5.7 Fazit

237

5.8 Literatur und Links

237

6 Der Entwurf des Softwaresystems

239

6.1 Die Softwarearchitektur als Basis für Erfolg und Wartbarkeit eines Softwaresystems

240

6.1.1 Ziele und Auswahlkriterien für eine Architektur

241

6.1.2 Architekturprinzipien

243

6.2 Architekturparadigmen

246

6.2.1 Monolithisches IT-System

246

6.2.2 Verteilte Architektur

248

6.2.3 Client-Server-Architektur

250

6.2.4 Serviceorientierte Architektur

251

6.2.5 Web-Architektur

255

6.2.6 Middleware

258

6.3 Entwurfsmuster als Baupläne

259

6.3.1 Fassaden-Muster

261

6.3.2 Model-View-Controller-Muster

262

6.4 Entwurfsunterstützung durch grafische Modellierung

265

6.4.1 Das Komponentendiagramm

266

6.4.2 Das Paketdiagramm

267

6.4.3 Das Verteilungsdiagramm

268

6.5 Weitere Entwurfsentscheidungen

269

6.5.1 Softwaretyp

269

6.5.2 Technologie

269

6.6 Erfolgreiche Entwürfe mithilfe von Prototypen

270

6.6.1 Arten von Prototypen

271

6.6.2 Wege und Tools zum Prototyp

273

6.7 Zusammenfassung und Fazit

279

6.8 Literatur und Links

279

7 Die Implementierung schafft den Kern der Anwendung

281

7.1 Die Entwicklung der Benutzerschnittstelle

282

7.1.1 Benutzeroberflächen in Java

283

7.1.2 Benutzeroberflächen auf Basis der Beschreibungssprache XAML

299

7.1.3 Im Turbogang zum User Interface: Rapid Application Development

309

7.1.4 Web-Technologien

311

7.2 Die Businesslogik umsetzen

311

7.3 Die Datenwelt anbinden

313

7.3.1 Java Database Connectivity

314

7.3.2 Entity Framework

315

7.4 Zusammenfassung und Fazit

316

7.5 Literatur und Links

317

8 Testen als Voraussetzung für fehlerarme Software

319

8.1 Zur Notwendigkeit von Softwaretests

320

8.2 Testgetriebene Entwicklung

321

8.3 Ein Überblick über wichtige Testarten

323

8.4 Testmethoden

327

8.4.1 Statische Tests

327

8.4.2 Dynamische Tests

330

8.5 Testebenen

335

8.5.1 Komponententests

337

8.5.2 Integrationstests

341

8.5.3 Systemtests

342

8.5.4 Abnahme- und Nutzertests

343

8.6 Technik des Testens

353

8.6.1 Tools

353

8.6.2 Test-Automation

355

8.7 Fazit und Zusammenfassung

357

8.8 Literatur und Links

357

9 Distribution - das Produkt muss zum Kunden

359

9.1 Die Softwaredistribution im Überblick

360

9.1.1 Die Merkmale von Software und ihre Auswirkungen auf den Vertrieb

360

9.1.2 Vertragliche und lizenzrechtliche Bestimmungen

361

9.1.3 Vertriebswege

362

9.1.4 Erlösmodelle

365

9.2 Die App-Store-Revolution

370

9.2.1 Vor- und Nachteile eines App Stores

371

9.2.2 Programminterne Stores

372

9.2.3 Vermarkungsstrategien

374

9.2.4 Präsentation im Store

375

9.3 DevOps - der Kreis schließt sich

376

9.3.1 Probleme durch eine künstliche Trennung der Zuständigkeiten

377

9.3.2 Verbesserte Zusammenarbeit

378

9.4 Die Technik der Softwarebereitstellung

380

9.4.1 Software für den Desktop

380

9.4.2 Apps für mobile Systeme

387

9.4.3 Automatisierte Softwareverteilung in Unternehmen

390

9.5 Literatur und Links

392

10 Vom Altsystem zur zeitgemäßen Anwendung

393

10.1 Technologien im Wandel

394

10.2 Notwendigkeit einer Software-Migration

396

10.3 Ziele einer Software-Migration

398

10.4 Planung der Migration

398

10.5 Migrationsstrategien

401

10.6 Arten der Migration

405

10.7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

406

10.8 Eine Fallstudie

407

10.8.1 Der Status quo

408

10.8.2 Einen technischen Migrationsansatz auswählen

409

10.8.3 Web-Applikationen mit Wisej

410

10.9 Literatur und Links

416

11 Kundenzufriedenheit durch Nutzerorientierung

419

11.1 Der Nutzer im Fokus

421

11.1.1 Development versus Design

421

11.1.2 Personas - was sind sie?

423

11.2 Benutzerschnittstellen im Wandel

424

11.2.1 Command-line interface

425

11.2.2 Graphical User Interface

427

11.2.3 Natural User Interface

431

11.3 Gestaltung von Benutzeroberflächen

433

11.3.1 Objektive Merkmale und subjektives Empfinden

434

11.3.2 Software-Ergonomie

437

11.3.3 Designrichtlinien als Handlungsrahmen

439

11.4 Literatur und Links

441

12 Datensicherheit und Datenschutz

443

12.1 Begriffe und Angrenzungen

445

12.2 Dilemma: Globale Technik und lokale Gesetzgebung

447

12.3 Betrieblicher Datenschutz

449

12.4 Datenschutz und Mobile Computing

450

12.5 Datenschutz und Cloud-Computing

453

12.6 Sichere Kommunikation durch Verschlüsselung

454

12.6.1 Kryptografie

455

12.6.2 Digitale Signatur

457

12.6.3 Digitales Zertifikat

460

12.7 Fazit

461

12.8 Literatur und Links

462

13 Plattform- und geräteübergreifende Entwicklung

463

13.1 Systemumgebungen im Einsatz

463

13.1.1 Der Desktop

464

13.1.2 Der Webserver

467

13.1.3 Apps für mobile Geräte

468

13.1.4 Gerätetechnik - vom Smartphone bis zum Desktop

469

13.2 Ansätze für die geräte- und plattformübergreifende Entwicklung

471

13.2.1 Java

471

13.2.2 Universal Windows Platform

473

13.3 Mobile Computing als Motivationstreiber

475

13.3.1 App-Arten

475

13.3.2 Native Technologien

477

13.3.3 Hybride Technologien

479

13.3.4 Mit plattformübergreifender Programmierung zur nativen App

481

13.3.5 Weitere Ansätze

498

13.4 Fazit

500

13.5 Literatur und Links

500

14 Parallelprogrammierung

503

14.1 Systemtechnische Ebene

504

14.1.1 Prozesse und Threads

507

14.1.2 Zustände von Prozessen

509

14.2 Anwendungsebene

510

14.2.1 Parallelisierung von Algorithmen

512

14.2.2 Probleme und Erfolgsbestimmung

516

14.3 Programmiertechnische Ebene

518

14.3.1 Konzepte der Task Parallel Library

519

14.3.2 Reaktionsfähigkeit mithilfe von async und await

521

14.4 Zusammenfassung

522

14.5 Literatur und Links

523

15 Grundlagen der Datenhaltung

525

15.1 Datenbank - ein Ort, um Ordnung zu halten

525

15.1.1 Anforderungen an eine Datenbank

527

15.1.2 Überblick über Datenbanksysteme

529

15.2 Phasen der Datenbankentwicklung

534

15.2.1 Das Entity-Relationship-Modell (ER-Modell)

536

15.2.2 Alles eine Frage des Schlüssels

541

15.2.3 Normalisierung der Datenbankstruktur

546

15.3 NoSQL-Datenbanken und Fazit

551

15.4 Literatur und Links

553

16 Werkzeugunterstützung

555

16.1 Die Rolle von Werkzeugen

556

16.2 Integrierte Entwicklungsumgebungen als Multifunktionswerkzeuge

557

16.2.1 Bestandteile einer integrierten Entwicklungsumgebung

558

16.2.2 Wichtige integrierte Entwicklungsumgebungen im Überblick

562

16.3 Versionsverwaltungen als Voraussetzung für eine erfolgreiche Entwicklung

564

16.3.1 Varianten der Versionsverwaltung

565

16.3.2 Vergleich zentrale und verteilte Versionsverwaltung

567

16.3.3 Git-Grundlagen

568

16.4 Weitere Softwaretools für die Entwicklung

574

16.4.1 Tools für die modellgetriebene Entwicklung

575

16.4.2 Tools für die Datenmodellierung

576

16.4.3 Einfache Texteditoren

577

16.4.4 Tools für die Koordination der Zusammenarbeit und fürs Projektmanagement

578

16.5 Fazit und Ausblick

579

16.6 Literatur und Links

580

17 Qualitätssicherung und Clean Code Development

581

17.1 Das Verständnis von Softwarequalität

581

17.2 Ansätze zur Bestimmung der Softwarequalität

584

17.2.1 Qualitätseigenschaften nach Boehm

584

17.2.2 Quantifizierung der Qualität nach Gilb

585

17.2.3 Goal Question Metric

587

17.3 Softwarequalität zwischen Nutzen und Kosten

589

17.4 Qualität verbessern

591

17.4.1 Sich stetig weiterentwickeln: kontinuierliche Verbesserung

592

17.4.2 Prozessqualität über alle Entwicklungsschritte

596

17.4.3 Regeln als Handlungsleitfaden

597

17.4.4 Clean Code Development

602

17.4.5 Lästig und unverzichtbar - die Entwicklungsdokumentation

605

17.5 Eine gesunde Fehlerkultur

606

17.5.1 Der Begriff des Fehlers

608

17.5.2 Umgang mit Fehlern

610

17.5.3 Fehlermetriken

612

17.6 Fazit und Zusammenfassung

613

17.7 Literatur und Links

614

18 Enterprise Mobile Computing

617

18.1 Einsatzszenarien

618

18.1.1 Mobilisierung bestehender digitaler Geschäftsprozesse

619

18.1.2 Digitale Transformation

620

18.2 Bring Your Own Device

627

18.2.1 Bedeutung und Nutzen einer BYOD-Strategie

628

18.2.2 Problemlage und Anforderungen bei einer BYOD-Strategie

630

18.2.3 Mögliche Szenarien aus Unternehmenssicht

634

18.2.4 Umsetzungsstrategie

636

18.3 Technische Aspekte für Enterprise Mobile Computing

637

18.3.1 Geräteauswahl

637

18.3.2 Enterprise Mobile Device Management

638

18.3.3 Backend as a Service for Enterprise

639

18.4 Literatur und Links

647

19 Internet of Things

649

19.1 Stand heute und Zukunftsszenarien

650

19.1.1 Vom Eigenbau zum Standard

653

19.2 IoT-Architekturansätze

656

19.2.1 Netzwerktopologien

656

19.2.2 Anwendungsarchitekturen

657

19.3 Hardware auf kleinstem Raum

660

19.4 Fallbeispiel: Windows 10 auf dem Raspberry Pi

665

19.4.1 Anforderungen und Anwendungsarchitektur

665

19.4.2 Installation von Windows 10 IoT

668

19.4.3 Konfiguration aus der Ferne per Remote

670

19.4.4 Entwicklungsumgebung konfigurieren

671

19.5 Fazit und Ausblick

672

19.6 Literatur und Links

672

20 Cloud-Computing

675

20.1 Grundlagen des Cloud-Computings

677

20.1.1 Merkmale und Eigenschaften des Cloud-Computings

677

20.1.2 Modelle des Cloud-Computings

678

20.1.3 Nutzungsmodelle des Cloud-Computings

681

20.2 Ökonomische Gesichtspunkte

683

20.2.1 On-Premises- versus Cloud-Computing

684

20.2.2 Kostenbasierter Vergleich

685

20.3 Cloud-Computing als Werkzeug der Softwareentwicklung

688

20.3.1 Cloud-Lösungen für Kommunikation und Datenaustausch

688

20.3.2 Projekt- und Quellcodeverwaltung

689

20.3.3 Entwicklungsumgebungen, Build- und Testsysteme

690

20.3.4 Monitoring und Bugtracking

691

20.4 Fazit

692

20.5 Literatur und Links

692