Materialien zum Buch

20

Vorwort

21

1 Überblick

25

1.1 Berufswunsch Softwareentwickler

25

1.1.1 Sind Softwareentwickler besondere Informatiker?

27

1.1.2 Arbeitsmarktsituation und Verdienstmöglichkeiten

30

1.2 Über dieses Buch

32

1.3 Quellen der zitierten Statistiken

37

2 Programmierung als Kern der Softwareentwicklung

39

2.1 Die Programmierung

39

2.2 Paradigmen der Softwareentwicklung

43

2.3 Objektorientierte Programmentwicklung

44

2.3.1 Objektorientierung im Überblick

45

2.3.2 Objektorientierte Konzepte im Detail

49

2.3.3 Objektorientierung und Wiederverwendung

56

2.3.4 Visualisierung: Objektorientierung und UML

60

2.4 Programmiersprachen

66

2.4.1 Historische Entwicklung und sprachliche Vielfalt

66

2.4.2 Die Systematik der Programmiersprachen

70

2.5 Essenzielle Sprachmerkmale

76

2.5.1 Kommentare

77

2.5.2 Operatoren und Vergleiche

81

2.5.3 Kontrollstrukturen

82

2.5.4 Objektorientierung

93

2.6 Fazit und Ausblick

106

2.7 Literatur und Links

107

2.7.1 Lehrbücher zum Einstieg

107

2.7.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

108

2.7.3 Interessante Onlinequellen

108

3 Algorithmen und Datenstrukturen

109

3.1 Algorithmen als Kernelemente des Programms

110

3.1.1 Wichtige Klassen von Algorithmen

113

3.1.2 Komplexität von Algorithmen

113

3.2 Entwurf von Algorithmen

115

3.2.1 Vorgehensweise

116

3.2.2 Visualisierung des Ablaufs von Algorithmen

118

3.2.3 Fallbeispiele

124

3.3 Sortieren und Suchen als Basisalgorithmen

128

3.3.1 Sortieren – das Wichtigste im Überblick

129

3.3.2 Suchalgorithmen im Überblick

138

3.4 Elementare Datenstrukturen

148

3.4.1 Datenobjekte

149

3.4.2 Systematik von Datenobjekten und Datentypen

151

3.5 Zusammenfassung und Ausblick

170

3.6 Literatur und Links

172

3.6.1 Lehrbücher zum Einstieg

172

3.6.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

173

3.6.3 Interessante Onlinequellen

173

4 Softwareprojekte professionell planen

177

4.1 Der Wasserfall

178

4.1.1 Analyse

179

4.1.2 Entwurf

181

4.1.3 Implementierung

181

4.1.4 Test

182

4.1.5 Betrieb und Wartung

183

4.1.6 Kritische Betrachtung

183

4.2 Iterative Entwicklung – schrittweise zum Ziel

183

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

185

4.4 Bessere Risikobeherrschung durch das Spiralmodell

186

4.5 Agile Ansätze – der Komplexität und Unsicherheit mit Flexibilität begegnen

187

4.5.1 Die Idee der agilen Projektdurchführung

190

4.5.2 Extreme Programming

192

4.5.3 Scrum

193

4.6 Softwareentwicklung und die Schnittstellen zum Projektmanagement

199

4.6.1 Personen und Rollen in IT-Projekten

203

4.7 Ist Agilität heute alternativlos?

207

4.8 Literatur und Links

209

4.8.1 Lehrbücher zum Einstieg

210

4.8.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

210

4.8.3 Interessante Onlinequellen

210

5 Die Anforderungsanalyse – Startpunkt der Entwicklung

211

5.1 Überblick und Zielstellung

211

5.2 Ausgangssituation und Notwendigkeit

214

5.3 Anforderungen ermitteln

218

5.3.1 Quellen von Anforderungen

219

5.3.2 Anforderungen erforschen

220

5.3.3 Arten von Anforderungen

226

5.3.4 Verbindlichkeit und Priorität von Anforderungen

229

5.4 Klassische Anforderungsanalyse

237

5.4.1 Lastenheft

239

5.4.2 Pflichtenheft

244

5.4.3 Grafische Notation als Hilfsmittel

245

5.5 Agile Anforderungsanalyse

248

5.5.1 Epic – User Story – Task

249

5.5.2 Agil vs. klassisch

250

5.6 Toolunterstützung

252

5.7 Fazit

256

5.8 Literatur und Links

256

5.8.1 Lehrbücher zum Einstieg

257

5.8.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

257

5.8.3 Interessante Onlinequellen

257

6 Der Entwurf des Softwaresystems

259

6.1 Die Softwarearchitektur als Basis für Erfolg und Wartbarkeit eines Softwaresystems

260

6.1.1 Ziele und Auswahlkriterien für eine Architektur

261

6.1.2 Architekturprinzipien

263

6.2 Architekturparadigmen

266

6.2.1 Monolithisches IT-System

266

6.2.2 Verteilte Architektur

268

6.2.3 Client-Server-Architektur

270

6.2.4 Serviceorientierte Architektur

271

6.2.5 Microservices

275

6.2.6 Webarchitektur

286

6.2.7 Middleware

290

6.3 Entwurfsmuster als Baupläne

291

6.3.1 Fassaden-Muster

293

6.3.2 Model-View-Controller-Muster

294

6.4 Entwurfsunterstützung durch grafische Modellierung

297

6.4.1 Das Komponentendiagramm

298

6.4.2 Das Paketdiagramm

299

6.4.3 Das Verteilungsdiagramm

300

6.5 Weitere Entwurfsentscheidungen

301

6.5.1 Softwaretyp

301

6.5.2 Technologie

303

6.6 Erfolgreiche Entwürfe mithilfe von Prototypen

304

6.6.1 Arten von Prototypen

305

6.6.2 Wege und Tools zum Prototyp

307

6.7 Zusammenfassung und Fazit

312

6.8 Literatur und Links

313

6.8.1 Lehrbücher zum Einstieg

313

6.8.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

313

6.8.3 Interessante Onlinequellen

313

7 Die Implementierung schafft den Kern der Anwendung

315

7.1 Die Entwicklung der Benutzerschnittstelle

316

7.1.1 Benutzeroberflächen in Java

317

7.1.2 Benutzeroberflächen auf Basis der Beschreibungssprache XAML

334

7.1.3 Im Turbogang zum User Interface: Rapid Application Development

344

7.2 Die Businesslogik umsetzen

346

7.3 Die Datenwelt anbinden

348

7.3.1 Java Database Connectivity

349

7.3.2 Entity Framework

349

7.4 Zusammenfassung und Fazit

351

7.5 Literatur und Links

351

7.5.1 Lehrbücher zum Einstieg

351

7.5.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

352

7.5.3 Interessante Onlinequellen

352

8 Testen als Voraussetzung für fehlerarme Software

353

8.1 Zur Notwendigkeit von Softwaretests

354

8.2 Testgetriebene Entwicklung

355

8.3 Ein Überblick über wichtige Testarten

357

8.4 Testmethoden

361

8.4.1 Statische Tests

361

8.4.2 Dynamische Tests

364

8.5 Testebenen

369

8.5.1 Komponententests

371

8.5.2 Integrationstests

375

8.5.3 Systemtests

376

8.5.4 Abnahme- und Nutzertests

377

8.6 Technik des Testens

387

8.6.1 Tools

387

8.6.2 Testautomation

389

8.7 Fazit und Zusammenfassung

391

8.8 Literatur und Links

391

9 Distribution – das Produkt muss zum Kunden

393

9.1 Die Softwaredistribution im Überblick

394

9.1.1 Die Merkmale von Software und ihre Auswirkungen auf den Vertrieb

394

9.1.2 Vertragliche und lizenzrechtliche Bestimmungen

395

9.1.3 Vertriebswege

397

9.1.4 Erlösmodelle

399

9.2 Automatisierte Softwareverteilung

405

9.3 Verbesserte Zusammenarbeit durch DevOps

408

9.3.1 Probleme durch eine künstliche Trennung der Zuständigkeiten

408

9.3.2 Verbesserte Zusammenarbeit

410

9.4 Die Nutzung der App Stores

411

9.4.1 Vor- und Nachteile eines App Store

412

9.4.2 Programminterne Stores

414

9.4.3 Vermarkungsstrategien

415

9.4.4 Präsentation im Store

416

9.5 Die Technik der Softwarebereitstellung

417

9.5.1 Software für den Desktop

418

9.5.2 Apps für mobile Systeme

422

9.5.3 Softwarebereitstellung für Webapplikationen mithilfe der Cloud

424

9.5.4 Weitere Technologien – Container

434

9.6 Fazit

437

9.7 Literatur und Links

437

9.7.1 Lehrbücher zum Einstieg

437

9.7.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

438

9.7.3 Zeitschriftenbeiträge

438

9.7.4 Interessante Onlinequellen

438

10 Vom Altsystem zur zeitgemäßen Anwendung

439

10.1 Technologien im Wandel

440

10.2 Notwendigkeit einer Softwaremigration

442

10.3 Ziele einer Softwaremigration

444

10.4 Planung der Migration

444

10.5 Migrationsstrategien

447

10.6 Arten der Migration

451

10.7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

453

10.8 Stolpersteine

454

10.9 Eine Fallstudie

455

10.9.1 Der Status quo

456

10.9.2 Das Migrationsziel: eine moderne Webanwendung

457

10.9.3 Einen Migrationsansatz auswählen

459

10.9.4 Webapplikationen mit Wisej

461

10.9.5 Die technische Migration

467

10.10 Literatur und Links

473

10.10.1 Lehrbücher zum Einstieg

473

10.10.2 Zeitschriftenbeiträge für die weitere Vertiefung

473

10.10.3 Interessante Onlinequellen

473

11 Webtechnologien

477

11.1 Einführung

477

11.2 Zusammenspiel von HTML, CSS und JavaScript

478

11.3 Die Struktur einer Webseite mit HTML

480

11.4 HTML Basics

481

11.5 Das Layout und das Design einer Webseite mit CSS

487

11.5.1 Selektoren

490

11.5.2 Vererbung

494

11.5.3 Das Box-Modell

496

11.5.4 Positionierung und Layout

499

11.6 Logik und Interaktion mit JavaScript

504

11.6.1 Die Sprachfeatures von JavaScript im Überblick

507

11.6.2 Manipulation des DOM

512

11.6.3 Die Nutzung von APIs

516

11.7 Klassenbibliotheken und Frameworks

519

11.7.1 Bibliothek vs. Framework

519

11.7.2 Vorteile von Webframeworks

520

11.7.3 Nachteile von Webframeworks

521

11.7.4 Designprinzipien und Funktionsweise von Webframeworks

522

11.7.5 Arten von Webframeworks

525

11.7.6 Bekannte Webbibliotheken und Frameworks

525

11.8 Fazit

529

11.9 Literatur und Links

529

11.9.1 Lehrbücher zum Einstieg

529

11.9.2 Interessante Onlinequellen

530

11.9.3 Sonstige Quellen

530

12 Apps für mobile Systeme

531

12.1 Arten von Apps

533

12.2 Native Apps

535

12.2.1 Apps für Android programmieren

537

12.2.2 Apps für iOS programmieren

552

12.3 Web-Apps

553

12.4 Hybride Apps

555

12.5 Plattformübergreifende Ansätze

557

12.5.1 Mobile Apps mit Xamarin

559

12.5.2 Mobile Apps mit RAD Studio

564

12.6 Auswahlkriterien

571

12.6.1 Kriterien und Anforderungen

571

12.6.2 Entscheidungsfindung

576

12.7 Sensoren

577

12.7.1 Kamera

578

12.7.2 Fingerabdrucksensor

578

12.7.3 GPS-Sensor

580

12.7.4 Rotationssensor

582

12.7.5 Näherungssensor

583

12.7.6 Beschleunigungssensor

583

12.8 Emulation und Simulation

584

12.8.1 Emulation von Android

587

12.8.2 Simulation von iOS

590

12.9 Backend as Service

591

12.9.1 BaaS-Dienstleister

593

12.9.2 Backend für eine App bereitstellen

595

12.9.3 App ruft Backend – ein Beispiel

596

12.10 Fazit

599

12.11 Literatur und Links

599

12.11.1 Lehrbücher zum Einstieg

599

12.11.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

600

12.11.3 Interessante Onlinequellen

600

13 Plattform- und geräteübergreifende Entwicklung

601

13.1 Nutzerinnen und Nutzer im Fokus

602

13.2 Ansätze für die plattformübergreifende Entwicklung

604

13.2.1 Java

605

13.2.2 RAD Studio, Delphi, C++ Builder mit FireMonkey

608

13.2.3 Qt

609

13.2.4 Ansätze auf der Basis von .NET

611

13.2.5 Web-Apps auf den Desktop

611

13.2.6 Auswahlkriterien

612

13.3 Ein Beispiel mit RAD Studio

614

13.4 Fazit

617

13.5 Literatur und Links

618

13.5.1 Lehrbücher zum Einstieg

618

13.5.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

618

13.5.3 Interessante Onlinequellen

618

14 Parallelprogrammierung

619

14.1 Systemtechnische Ebene

620

14.1.1 Prozesse und Threads

623

14.1.2 Zustände von Prozessen

625

14.2 Anwendungsebene

626

14.2.1 Probleme und Erfolgsbestimmung

632

14.3 Programmiertechnische Ebene

634

14.3.1 Konzepte der Task Parallel Library

635

14.3.2 Reaktionsfähigkeit mithilfe von async und await

637

14.4 Zusammenfassung

638

14.5 Literatur und Links

638

14.5.1 Lehrbücher zum Einstieg

639

14.5.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

639

14.5.3 Interessante Onlinequellen

639

15 Kundenzufriedenheit durch Nutzerorientierung

641

15.1 Die Nutzer im Fokus

644

15.1.1 Development versus Design

645

15.1.2 Personas – was sind sie?

647

15.2 Benutzerschnittstellen im Wandel

648

15.2.1 Command-Line Interface

649

15.2.2 Graphical User Interface

650

15.2.3 Natural User Interface

657

15.2.4 Voice User Interface

658

15.2.5 Organic User Interface

659

15.3 Gestaltung von Benutzeroberflächen

660

15.3.1 Objektive Merkmale und subjektives Empfinden

662

15.3.2 Softwareergonomie

665

15.3.3 Designrichtlinien als Handlungsrahmen

666

15.4 Literatur und Links

668

15.4.1 Lehrbücher zum Einstieg

668

15.4.2 Weitere Buchquellen

669

15.4.3 Zeitschriftenartikel

669

15.4.4 Interessante Onlinequellen

669

16 Datensicherheit und Datenschutz

671

16.1 Begriffe und Angrenzungen

674

16.2 Überblick über die Datenschutz-Grundverordnung

676

16.3 Datenschutz und Cloud-Computing

679

16.4 Technischer Datenschutz

681

16.4.1 Sichere Kommunikation durch Verschlüsselung

681

16.4.2 Identifikation, Authentifikation und Autorisierung

688

16.5 Fazit

697

16.6 Literatur und Links

697

16.6.1 Lehrbücher

698

16.6.2 Zeitschriftenartikel

698

16.6.3 Interessante Onlinequellen

698

17 Grundlagen der Datenhaltung

699

17.1 Datenbank – ein Ort, um Ordnung zu halten

699

17.1.1 Anforderungen an eine Datenbank

702

17.1.2 Überblick über Datenbanksysteme

703

17.2 Phasen der Datenbankentwicklung

708

17.3 Relationale Datenbanken

711

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

711

17.3.2 Alles eine Frage des Schlüssels

715

17.3.3 Normalisierung der Datenbankstruktur

721

17.4 NoSQL-Datenbanken

726

17.4.1 Key-Value-Datenbanksysteme

727

17.4.2 Dokumentenorientierte Datenbanksysteme

729

17.4.3 Column-Family-Datenbanksysteme

731

17.4.4 Graph-Datenbanken

732

17.5 Fazit und Ausblick

735

17.6 Literatur und Links

735

17.6.1 Lehrbücher zum Einstieg

735

17.6.2 Bücher und Quellen zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

735

17.6.3 Interessante Onlinequellen

736

18 Werkzeugunterstützung

737

18.1 Die Rolle von Werkzeugen

738

18.2 Integrierte Entwicklungsumgebungen als Multifunktionswerkzeuge

739

18.2.1 Bestandteile einer integrierten Entwicklungsumgebung

739

18.2.2 Wichtige integrierte Entwicklungsumgebungen im Überblick

742

18.3 Versionsverwaltungen als Voraussetzung für eine erfolgreiche Entwicklung

744

18.3.1 Varianten der Versionsverwaltung

745

18.3.2 Vergleich zentrale und verteilte Versionsverwaltung

747

18.3.3 Git-Grundlagen

747

18.4 Weitere Softwaretools für die Entwicklung

754

18.4.1 Tools für die modellgetriebene Entwicklung

754

18.4.2 Tools für die Datenmodellierung

756

18.4.3 Einfache Texteditoren

757

18.4.4 Tools für die Koordination der Zusammenarbeit und fürs Projektmanagement

758

18.5 Fazit und Ausblick

758

18.6 Literatur und Links

759

18.6.1 Lehrbücher zum Einstieg

759

18.6.2 Zeitschriftenartikel

759

18.6.3 Interessante Onlinequellen

759

19 Qualitätssicherung und Clean Code Development

761

19.1 Das Verständnis von Softwarequalität

761

19.2 Ansätze zur Bestimmung der Softwarequalität

764

19.2.1 Qualitätseigenschaften nach Boehm

764

19.2.2 Quantifizierung der Qualität nach Gilb

765

19.2.3 Goal Question Metric

766

19.3 Softwarequalität zwischen Nutzen und Kosten

769

19.4 Qualität verbessern

771

19.4.1 Sich stetig weiterentwickeln: kontinuierliche Verbesserung

771

19.4.2 Prozessqualität über alle Entwicklungsschritte

775

19.4.3 Regeln als Handlungsleitfaden

777

19.4.4 Clean Code Development

782

19.4.5 Lästig und unverzichtbar – die Entwicklungsdokumentation

785

19.5 Eine gesunde Fehlerkultur

786

19.5.1 Der Begriff des Fehlers

787

19.5.2 Umgang mit Fehlern

789

19.5.3 Fehlermetriken

791

19.6 Fazit und Zusammenfassung

793

19.7 Literatur und Links

793

19.7.1 Lehrbücher zum Einstieg

794

19.7.2 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

794

19.7.3 Zeitschriftenartikel

794

19.7.4 Interessante Onlinequellen

794

20 Enterprise Mobile Computing

797

20.1 Einsatzszenarien

798

20.1.1 Mobilisierung bestehender digitaler Geschäftsprozesse

799

20.1.2 Digitale Transformation

800

20.2 Bring Your Own Device

807

20.2.1 Bedeutung und Nutzen einer BYOD-Strategie

808

20.2.2 Problemlage und Anforderungen bei einer BYOD-Strategie

809

20.2.3 Mögliche Szenarien aus Unternehmenssicht

814

20.2.4 Umsetzungsstrategie

815

20.3 Technische Aspekte für Enterprise Mobile Computing

817

20.3.1 Geräteauswahl

817

20.3.2 Enterprise Mobile Device Management

817

20.3.3 Backend as a Service for Enterprise

819

20.4 Fazit und Ausblick

829

20.5 Literatur und Links

829

20.5.1 Bücher zur weiteren Vertiefung und zum Nachschlagen

829

20.5.2 Zeitschriftenbeiträge

830

20.5.3 Interessante Onlinequellen

830

21 Internet of Things

831

21.1 Stand heute und Zukunftsszenarien

832

21.1.1 Exkurs: Wie intelligent ist KI?

836

21.1.2 Vom Eigenbau zum Standard

838

21.2 IoT-Infrastruktur

841

21.2.1 Architektur

841

21.2.2 Netzwerktopologien

842

21.2.3 IoT-Cloud-Services

844

21.2.4 Smart Home – Anwendungsbeispiel einer IoT-Infrastruktur

847

21.3 Hardware auf kleinstem Raum

850

21.3.1 Arduino

850

21.3.2 Raspberry Pi

852

21.4 Fallbeispiel: Windows 10 auf dem Raspberry Pi

854

21.4.1 Anforderungen und Anwendungsarchitektur

855

21.4.2 Überlegungen zur Hardware

857

21.4.3 Überlegungen zum Betriebssystem

858

21.4.4 Windows 10 IoT einrichten

860

21.4.5 Administrieren und konfigurieren

861

21.4.6 Anwendungsarchitektur

862

21.4.7 Entwurf der Software

864

21.5 Fazit und Ausblick

866

21.6 Literatur und Links

867

21.6.1 Lehrbücher zum Einstieg

867

21.6.2 Zeitschriftenbeiträge

867

21.6.3 Interessante Onlinequellen

867

22 Cloud-Computing

869

22.1 Grundlagen des Cloud-Computings

870

22.1.1 Merkmale und Eigenschaften des Cloud-Computings

870

22.1.2 Modelle des Cloud-Computings

872

22.1.3 Nutzungsmodelle des Cloud-Computings

874

22.2 Ökonomische Gesichtspunkte

876

22.2.1 On-Premises- versus Cloud-Computing

877

22.2.2 Kostenbasierter Vergleich

879

22.3 Cloud-Computing als Werkzeug der Softwareentwicklung

881

22.3.1 Cloud-Lösungen für Kommunikation und Datenaustausch

882

22.3.2 Projekt- und Quellcodeverwaltung

882

22.3.3 Monitoring und Bugtracking

884

22.4 Fazit

885

22.5 Literatur und Links

885

22.5.1 Fachbücher

885

22.5.2 Interessante Onlinequellen

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