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gaia
lead
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katex
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Programmiermethoden und Programmierwerkzeuge

HS Fulda WS 2021/22

Jörn Auerbach joern.auerbach@informatik.hs-fulda.de

Kommt vorbei

bg contain right:50%

Woche 1

bg left:40% 80%

Orga, vim, VCS

Organisation

Hilfreich: Grundkenntnisse Terminal/Shell

z.B. via YouTube Playlist Ready2Code Terminal/Shell Lektion

Semesterplan (1/3)

Vorlesung Übung
10/21 Orga, vim, VCS Lerntagebuch, vimtutor
10/28 Git Grundlagen GitLab, SSH-Key, Repository
11/04 Workflows mit Git Merge, Pull Request
11/11 Git Sonstiges Gruppeneinteilung, Projekt-Diskussion
11/18 Shell Scripting bash

Semesterplan (2/3)

Vorlesung Übung
11/25 Agile Entwicklung GitHub Team Repository
12/02 Scrum Projekt Board
12/09 DevOps GitHub Action (Linter)
12/16 Reguläre Ausdrücke grep, sed, awk
01/13 Debugging & Testing Test Driven Development

Semesterplan (3/3)

Vorlesung Übung
01/20 Clean Code Refactoring
01/27 Rückfragen Projekt Rückfragen Projekt
02/03 Open Source / Puffer (optional) Projektpräsentationen
02/10 Open Source / Puffer (optional) Projektpräsentationen
02/17 Preisverleihung Projektpräsentationen

Qualifikationsziele

  • IDE und Debugger
  • Versionskontrollsystem (Git)
  • Kommandozeile
  • Software-Entwicklungszyklus
  • Dokumentation
  • Team- und Projektarbeit

Bewertung / Prüfungsleistung

  • 20% Lerntagebuch
  • 80% Teamprojekt

Die Details auf den folgenden Folien nehmen viel vorweg, was wir uns erst im Laufe des Semesters erarbeiten. Es dient zunächst nur dazu, die Anforderungen klar zu machen.

Lerntagebuch Inhalt

  1. Was waren die wesentlichen Inhalte? (stichpunktartig)
  2. Was kann ich für das Teamprojekt anwenden? (2-3 Sätze)
  3. Einen Begriff/Ein Thema in eigenen Worten erklären (2-3 Sätze)
  4. Optional: Was möchte ich den Dozierenden mitteilen?
    • Verbesserungsvorschläge, Gefühle, Kritik, Lob (0-2 Sätze)

Lerntagebuch Format

  • Markdown-Datei (z.B. README.md)
  • über die Konsole bearbeiten (z.B. vim, nano)
  • Sprache entweder Deutsch oder Englisch
  • verfügbar machen auf https://gitlab.cs.hs-fulda.de
    • fdai0178 & fdai0209 mit Rolle Developer hinzufügen

Ein Beispiel Lerntagebuch: https://gitlab.cs.hs-fulda.de/fdai0178/lerntagebuch-beispiel

Lerntagebuch Bewertungskriterien

  • jeder Eintrag startet mit 100% (~2 Punkte)
  • Abzüge:
    • -100% Abgabe (push) erst nach der nächsten Vorlesung
    • -50% Formatierung mit Markdown mangelhaft
    • -33.3% pro fehlender Antwort zu 1-3
    • -20% Rechtschreibung/Grammatik ungenügend
  • pro Eintrag minimal 0 Punkte (keine Negativpunkte)

Teamprojekt

  • selbstorganisiert zusammenfinden (Forum, Campus,...)
  • 4-5 Studierende pro Team (keine Ausnahmen!)
  • Anmelden des Teams über Moodle bis 17.11.2021

Teamprojekt: Programmieren

  • Konsolenanwendung in Java oder C
    • z.B. Spiel, Quiz, Story, Animation,...
  • fehlende Programmier-Erfahrung wirkt sich nicht negativ aus! Wählt Programm und Umfang anhand Eurer Kenntnisse. Wendet an, was Ihr in anderen Modulen lernt, z.B. in Programmierung 1.
  • je Team ein Repository auf https://github.com
    • User jo3rn und franzibmnn hinzufügen
  • zur Weihnachtspause wird es eine kleine "Feature-Anfrage" geben, die Ihr in das Projekt einbauen müsst

Teamprojekt: Organisieren

  • 1x Product Owner & 1x Scrum Master (programmieren nicht!)
  • 2x/3x Developer
  • GitHub:
    • Product & Sprint Backlog (Product Owner)
    • Issues (Product Owner, Developer)
    • Pull Requests (Developer)
  • zwei Sprints durchführen (Scrum Master)
    • Planning, Daily, Review, Retrospective

Teamprojekt: Präsentation

  • am Ende des Semesters während der SU-/Übungszeit
    • Termine buchbar nach der Weihnachtspause
  • in 10 Minuten z.B.:
    • Programm / Code vorstellen
    • Organisation und Arbeitsweise erläutern
    • Erkenntnisse und Gelerntes zusammenfassen
  • danach 10 Minuten Rückfragen

Teamprojekt: Dokumentieren

  • gesamter (ausführbarer) Code auf GitHub
  • Sprint-Ziel
  • Screenshot(s) Product & Sprint Backlogs (Product Owner)
    • Beginn des ersten Sprints
    • Beginn des zweiten Sprints
    • Ende des zweiten Sprints
  • Ergebnisprotokoll Retrospective (Scrum Master)

Teamprojekt: Fair bleiben

  • springt nach der Anmeldung nicht mehr aus banalem Grund ab
  • unterstützt euch gegenseitig
  • eine nicht selbst erstellte Abgabe führt zu Nichtbestehen!
    • kleine Code-Schnipsel, einzelne Algorithmen etc. sind unter Angabe der Quelle (z.B. stackoverflow-Link) erlaubt

Notenschlüssel

ab ... Punkten Note
0 5
50 4
55 3.7
60 3.3
65 3
.. ..
90 1.3
95 1

Bonuspunkte?

Punkte Challenge (abzuschließen bis 26.01.2022)
2 ein Programmier-Meme/Comic/etc. in der Übung präsentieren und erklären, warum das lustig ist (darf noch nicht gezeigt worden sein, max. 4 pro Übung)
2 einen sinnvollen Pull Request zu einem Open Source Projekt erstellen (Mail mit Link zum PR an mich)
1 einen (auch sinnlosen) Pull Request zu diesem Veranstaltungs-Repository erstellen (+1 Punkt: falls gemergt)

Organisation Ende

Ab hier geht's los.

Version Control System (VCS)

Wikipedia Versionsverwaltung (zentral)

Screenshot Wikipedia Versionsverwaltung

Linux kernel (dezentral)

nutzt Git als VCS

bg right:70% 90%

Git: wichtige Funktionen

  1. Protokollieren
    • was wurde wann von wem und wie geändert?
  2. Absichern
    • einen protokollierten Stand wiederherstellen
  3. Kollaborieren
    • dezentrale Datenhaltung
    • gleichzeitig bearbeiten und später zusammenführen

Git: Erste Schritte (1/3)

Download oder vorinstalliert git --version

Eigene Informationen festlegen:

git config --global user.name "Vorname Nachname"
git config --global user.email vorname.nachname@informatik.hs-fulda.de

Git: Erste Schritte (2/3)

Befehle um ein Lerntagebuch-Repository anzulegen:

  • mkdir Lerntagebuch && cd Lerntagebuch
  • git init
  • echo "# Woche 1" >> lerntagebuch.md
  • vim links.md (vim direkt mit :wq wieder verlassen)

Was zeigt git status an? Was befindet sich im versteckten Verzeichnis .git?

Git: Erste Schritte (3/3)

Untersuche nach jedem Befehl, wie sich die Ausgabe von git status verändert und was im .git-Verzeichnis passiert:

  • git add lerntagebuch.md
  • git commit -m "Create lerntagebuch.md"
  • git add links.md
  • git commit -m "Create empty file for links"

Was gibt git log am Ende aus? Was soll das Ganze?

Git: optionale Literatur

vim

Wir kennen ls, cd, mkdir, etc. Mit vim bearbeiten wir Dateien im Terminal über die Tastatur.

Download oder vorinstalliert vim --version

Dokumentation oder man vi

vim öffnen: vimDateiname

vim: Normal Mode (1/2)

Standardmodus beim Start von vim

Cursor bewegen:

h/l     links/rechts
j/k     runter/hoch
b/w     vorheriger/folgender Wortanfang
e       Wortende
0/$     Zeilenanfang/-ende
gg/G    Dateianfang/-ende

vim: Normal Mode (2/2)

rudimentäres Bearbeiten:

u       letzte Änderung rückgängig
r       Zeichen ersetzen
x       Zeichen löschen
yy      Zeile kopieren
dd      Zeile ausschneiden/löschen
p       nach dem Cursor einfügen
P       vor dem Cursor einfügen

Zahlen-Präfix für mehrfache Ausführung:

5j      5 Zeilen nach unten
4x      4 Zeichen löschen
3p      3 Mal einfügen

vim: Insert Mode

zum Schreiben von Text

von Normal Mode in Insert Mode wechseln:

i       an der Stelle des Cursors
I       am Zeilenanfang
a       eine Stelle nach dem Cursor
A       am Zeilenende
o       neue Zeile unter dem Cursor
O       neue Zeile über dem Cursor

Mit Esc zurück in Normal Mode

vim: Command-Line Mode

Kommandos im Normal Mode mit : einleiten, Enter zum Bestätigen

:w      speichern
:q      beenden
:q!     beenden und Änderungen verwerfen
:wq     speichern und beenden

Suchen:

:/Wort  Vorwärtssuche nach Wort
:?Wort  Rückwärtssuche nach Wort
n       nächster Treffer (während Suche)

vim: Replace Mode

Vom Normal Mode mit R in Replace Mode: Text wird Zeichen für Zeichen ersetzt

Mit Esc zurück in Normal Mode

vim: sonstige Ressourcen

Woche 2

bg left:40% 80%

Git Grundlagen

3 Zustände

Woher weiß Git, welche Dateien in einen Zwischenstand gehören?

  +--------------+            +-----------------+             +------------+
  | Working Tree |            | Staging / Index |             |    .git    |
  +--------------+            +-----------------+             +------------+

  alle Dateien im             für die nächste                 in der Daten-
  aktuellen Verzeichnis:      Version vorgemerkt:             bank gesichert
  - modified                  - modified
  - unmodified                - tracked / staged
  - untracked

                    git add                       git commit
                --------------->               ---------------->

git status unter der Lupe

Ausgabe Befehl beteiligte Bereiche
Untracked files Working Tree
add Working Tree -> Staging
Changes to be commited Staging
commit Staging -> Repository
nothing to commit Repository

Commit

  • inhaltlich zusammengehörende Änderungen
  • über einen Hash-Wert identifizierbar
  • commit message: git commit -m "kurze, aussagekräftige Beschreibung" bei Bedarf weitere Zeilen mit Details
  • add und commit in einem: commit -a

Commit History

git log listet alle Commits.

Viele Optionen, um die Ausgabe anzupassen, z.B. --oneline:

A commit history with 3 commits

Organisationen/Teams sollten sich auf ein Commit Message Schema einigen, z.B. Conventional Commits.

HEAD

HEAD zeigt auf den Punkt, an dem man sich gerade im Repository befindet:

  • Branch (meistens)
  • Commit (wenn man es herausfordert)

Speicherort: .git/HEAD

detaillierte Inspektion

git diff zeigt welche Änderungen genau vorgenommen wurden.

git diff: Änderungen zwischen Staging Area und Working Tree (allerdings nicht für neu hinzugefügte Dateien)

git diff --staged: Änderungen zwischen Staging Area und Repository

git diffoldCommit newCommit: Änderungen zwischen zwei Commits

Git außerhalb des Terminals

Es gibt viele GUI Clients oder IDE-Integrationen für häufig auftretende Git-Arbeitsabläufe (add, commit, diff view, remote,...), z.B.:

  • gitk in der Git Bash eingeben
  • Git Integration von VS Code

Aber: die Grundkonzepte sollten auch ohne GUI verinnerlicht werden. Außerdem sind schicke Oberflächen wesentlich anfälliger für Veränderungen als Konsolenbefehle.

Interactive Staging

Situation: viele bearbeitete Dateien im Working Tree sollen in mehrere Commits aufgeteilt werden

Mit git add -i die zu committenden Dateien fein justieren:

  • [u]pdate: Datei stagen
  • [r]evert: Datei unstagen
  • [p]atch: einzelne Bereiche (hunks) einer Datei stagen

.gitignore

Die .gitignore-Datei spezifiziert Dateien und Verzeichnisse, die Git ignorieren soll.

.DS_Store
/build/

server_log.txt

*.zip

.gitignore-Templates gibt's im Netz, z.B. für C oder Java

Tags

  • ein Tag referenziert einen Commit
  • zum Markieren von Release-Versionen, "Lesezeichen" o.ä.
  • erstellen mit git tagTagname, z.B. git tag v1.0.0
    • git tag -a (annotated Tag) sichert zusätzliche Metadaten
  • alle auflisten mit git tag
  • löschen mit git tag -dTagname

Messing with commits

git revertoldCommit hebt die Änderungen aus oldCommit auf, indem ein gegensätzlicher Commit hinzugefügt wird (ungefährlich)

git commit --amend ergänzt den letzten Commit (verändert Hash/Historie)

git resetoldCommit setzt das Repository auf den Stand von oldCommit zurück (mit --hard potentiell gefährlich: Verlust von Änderungen ohne Commit!)

git rebase -ioldCommit ermöglicht verschiedene Operationen auf alle Commits nach oldCommit (Löschen, Tauschen,...)

git config

git config --list listet die aktuelle Konfiguration auf, z.B. die gesetzte Identität (user.name und user.email)

Auswahl an weiteren Konfigurationsmöglichkeiten:

Lerntagebuch: GitLab Projekt anlegen

Lerntagebuch: Remote hinzufügen

Das zuvor erstellte lokale Repository verknüpfen wir nun mit dem remote Repository, um es für die Dozierenden verfügbar zu machen.

Im Verzeichnis eures lokalen Repos:

  • git remote add origin git@gitlab.cs.hs-fulda.de:fdNummer/lerntagebuch.git (fdNummer und Projektnamen entsprechend anpassen)
  • mit git remote -v prüfen, ob die origin gesetzt wurde
  • mit git push -u origin --all das Lerntagebuch zu GitLab laden

Git: origin

  • git fetch liest alle Änderungen von origin
  • git pull bringt alle Änderungen von origin ins lokale Repository
  • git push sendet alle Änderungen zu origin

"origin" als Referenzname der remote-URL ist nur eine Konvention. Es können auch weitere (anders benannte) remotes hinzugefügt werden.

Git Grundlagen: sonstige Ressourcen

Woche 3

bg left:40% 60%

Branching & Workflows mit Git

Lerntagebuch: Markdown Formatierung

❌ ✅
Leerzeichen nach Symbol #Überschrift
1.Erstens
-Stichwort		 # Überschrift
1. Erstens
- Stichwort
Backticks ` für Code git init `git init`

Einrückungen haben eine Bedeutung. Nur gezielt einsetzen!

Achtet auf die korrekte Darstellung von Umlauten/Sonderzeichen!

weitere Doku: https://www.markdownguide.org/basic-syntax/

Lerntagebuch: Inhalt

  • Eintrag für Woche 1 + 2 nicht vergessen!
  • "2-3 Sätze" bedeutet: weniger als 2-3 Sätze gibt Abzug! (mehr ist immer möglich)
  • Einträge aktiv selbst schreiben, nicht von irgendwo kopieren
  • beginnend mit nächster SU (11.11.2021) müssen die Einträge immer vor der SU commitet und zu GitLab gepusht sein
    • d.h. für Woche 3 bis 11.11.2021 11:40 Uhr usw.

Ein Beispiel Lerntagebuch: https://gitlab.cs.hs-fulda.de/fdai0178/lerntagebuch-beispiel

Lerntagebuch: Missverständnisse

  1. Git push wird dafür verwendet um die veränderten Dateien die sich im Staging befinden auf git hochzuladen.

  2. Öffnen über Git durch ... vim Name.md

  3. Der Befehl git diff zeigt [...] Änderungen zwischen dem Repository und dem Working Tree. Folglich wird das, was sich in dem Arbeitsverzeichnis befindet, mit dem, was sich in der Staging-Area befindet, verglichen.

  4. md: Wechselt den Location, jenachdem was für Ordner/File man eingibt. Mit md .. geht man auf 1 Location zurück

Klonen

bg right:30% 80%

git clonerepository kopiert ein (remote) repository in ein neues Verzeichnis.

fetch, pull und push stehen im geklonten Repository direkt zur Verfügung.

Beispiel: git clone git@gitlab.cs.hs-fulda.de:fdai0178/lerntagebuch-beispiel.git

Branch

Branch HEAD Tag
"zeigt" auf einen Commit x x x
wandert mit neuem Commit weiter (x) x
kann mehrere geben x x
  • man commitet immer auf maximal einem Branch (bislang main bzw. master)
  • Branch an der aktuellen Stelle erzeugen: git branchbranchName
  • auf anderen Branch wechseln: git checkoutbranchName

Warum Branches?

  • Release / verschiedene Varianten
    • Long Term Support
    • Premium-Version
    • A/B-Test
    • Designs
  • parallel Arbeiten ohne andere zu beeinträchtigen
    • (un)fertiges Feature
    • Bugfix

Merge

Situation: mehrere Varianten sollen zu einem Stand zusammengeführt werden

git mergebranchName holt die Commits aus branchName in den aktuellen Branch.

Merge: Fast Forward

reibungsloser Merge durch "vorspulen"

A --- B           (* main -> B)
       \
        C --- D   (feature -> D)

git merge feature

A --- B --- C --- D   (* main -> D) (feature -> D)
Merge: 3-Way
A --- B -- D -- F   (* main -> F)
       \
        C ----- E   (feature -> E)

git merge feature erzeugt neuen Commit G

A --- B -- D -- F - G   (* main -> G)
       \           /
        C ----- E -     (feature -> E)

G hat zwei Vorgänger und vereinheitlicht die Änderungen der Commits C, D, E und F.

Merge Konflikte

bg right:40% 80%

Situation: eine Datei wurde auf mehreren Branches an der gleichen Stelle verändert

# README.md
<<<<<< HEAD/main
main will das hier schreiben
======
feature will lieber das hier schreiben
>>>>>> feature

git merge --abort bricht Merge ab

Merge Konflikte lösen

Für jeden <<< === >>>-Block muss entschieden werden, wie er zusammengeführt werden kann.

# README.md
main will das hier schreiben
feature fügt das hier an

Um den Merge abzuschließen wird die Datei nach dem Editieren wie gewohnt versioniert. git add README.md git commit -m "Merge feature into main"

Branch löschen

Nicht mehr benötigte Branches sollten gelöscht werden.

  • git branch -dbranchName: wenn Branch gemergt ist
  • git branch -DbranchName: wenn Branch noch nicht gemergt ist

Rebase (1/2)

A --- B -- D -- F   (main -> F)
       \
        C1 ----- E1 (* feature -> E1)

git rebase main

A --- B -- D -- F   (main -> F)
                 \
                  C2 ----- E2   (* feature -> E2)

Rebase (2/2)

  • setzt den aktuellen Branch hinten dran
  • verändert die Commits des aktuellen Branchs (im Beispiel: C1&E1 wird zu C2&E2)
  • wenn Merge Konflikte entstehen:
    • Konfliktdatei öffnen, Konflikt lösen, Trennzeichen entfernen
    • git addKonfliktdatei
    • git rebase --continue
    • ...oder git rebase --abort

Pull Request

Ich möchte diesen Branch in diesen anderen Branch mergen.

Vor dem Merge können sich andere Developer die Änderungen anschauen und Feedback geben.

PR wird akzeptiert PR wird nicht akzeptiert
Branch wird gemergt TODOs sind entstanden

Workflow: Trunk Based Development (1/2)

main ist "trunk", in den direkt committet (z.B. D, F) oder kurzlebige feature-Branches gemergt werden.

        (release1.0 -> B)       ---------- (release1.1 -> K)
       /                       /         /
A --- B -- D -- F - G -- H -- I -- J -- K -- L   (* main -> L)
       \           / \                      /
        B1 -- B2 --   G1 --- G2 --- G3 -- G4

              (feature1 -> B2)       (feature2 -> G4)

Releases sind Tags auf dem trunk-Branch (release1.0) oder abgespaltete release-Branches (release1.1) mit Hotfixes (K).

Workflow: Trunk Based Development (2/2)

  • Developer:
    • pullen mehrmals täglich vom trunk
    • pushen möglichst täglich in den trunk
  • es kann zu (fast) jeder Zeit releast werden
  • "never break the build"
    • Commits vor dem push testen / reviewen / pair-programmieren
    • falls dennoch kaputt: revert/reset (möglichst automatisiert)

Workflow: Feature-Branch (1/2)

A --- B --------- C ------------------------ D   (* main -> D)
      |\         /                       \  /
      | B1 --- B2  (cc-payment -> B2)     C1     (bugfix -> C1)
       \
        BA --- BB --- BC --- BD --- BE --- BF    (coupon-code -> BF)
  • alle Änderungen werden auf einem dedizierten Branch entwickelt
  • auf main wird nicht direkt committet, nur gemergt
  • main hat immer funktionierenden Code (so die Hoffnung)
  • wird in Verbindung mit Pull Requests auch GitHub Flow genannt

Workflow: Feature-Branch (2/2)

feature Branches:

  • fördern Reviews und Kollaboration durch Pull Requests
  • isolieren Experimente, die auch mal schief gehen oder frühzeitig beendet werden können
  • lassen erkennen, woran gerade gearbeitet wird

Workflow: GitFlow (1/2)

bg contain right 60% top 80%

  • master: Release-History
  • develop: features für nächstes Release
  • feature: work in progress
  • release: letzte Vorkehrungen vor Release
  • hotfix: Behebung kritischer Fehler in bereits releaster Version

Workflow: GitFlow (2/2)

  • relativ komplexe Branch-Struktur
  • explizite Regeln führen zu Sicherheit, aber auch Limitationen
  • mehrere langlebige Branches müssen aktuell gehalten werden
  • develop und feature entsprechen im Grunde dem Feature-Branch Workflow
  • gut geeignet, wenn nur selten releast wird oder mehrere Releases parallel existieren

"truth" Repository

  • (Remote) Repository auf das alle Zugriff haben, z.B. auf GitHub
  • alle pushen regelmäßig, um ihre lokalen Commits allen zur Verfügung zu stellen (und als Backup)
  • alle pullen regelmäßig, um die Änderungen der anderen zu prüfen und in ihre Arbeit zu integrieren

Projekt: Workflow wählen

Jeder Workflow hat Vor- und Nachteile.

Wichtig ist, dass sich die Developer in eurem Team auf einen Prozess einigen, mit dem sie sich wohl fühlen.

Ihr könnt auch einen der vorgestellten Workflows modifizieren oder einen anderen Weg gehen. Das solltet ihr in der Präsentation aber begründen können.

Tipp: einen simplen Workflow ausprobieren und nur bei Bedarf zu einem komplexeren wechseln.

Workflows mit Git: sonstige Ressourcen

Woche 4

bg left:40% 80%

Git Sonstiges

Lerntagebuch: Missverständnisse (Woche 3)

  1. Es können pro 'merge' immer nur zwei Branches zusammengeführt werden.

  2. HEAD = ist der "Branch" auf dem man sich gerade befindet

  3. Falls Fehler aufgetreten sind, kann man mit dem Interactive Staging Commits umstagen und korrigieren.

Zwischenspeichern

git stash lagert Dateien aus Index und getrackte Dateien aus Working Tree in einen "Stash" aus.

Stash zurück holen mit

  • stash pop: löscht diesen Stash
  • stash apply: belässt den Stash in stash list

Datei sezieren

  • git blamefile zeigt die Commits an, durch die der aktuelle Zustand von file entstanden ist.
$ git blame README.md
16497eb4 (alice 2015-01-11 13:43:02 -0800  1) # How to authenticate via SSH
16497eb4 (alice 2015-01-11 13:43:02 -0800  2)
aab42501 (bob   2015-01-12 00:08:51 +0100  3) ## Prerequisites
59b51cde (alice 2015-01-11 15:09:44 -0800  4) 1. You need an SSH key pair.
  • git log -p --followfile zeigt alle Commits, die das File verändert haben.

weitere Kleinigkeiten

  • git showcommit zeigt die Änderungen, die durch commit entstanden sind.
  • git rmfile löscht file und staged die Löschung.
  • git mvoldFile newFile verschiebt / benennt um und staged die Änderung.

Rosinenpicken

git cherry-pickcommit hängt commit an den aktuellen Branch an.

Working Tree muss clean sein.

Auch hier können Konflikte entstehen:

  • git add -> git cherry-pick --continue
  • oder git cherry-pick --abort

Interactive Rebase

Mit git rebase -iparentCommit kann man die Commits editieren, die auf parentCommit folgen. Die gängigsten Aktionen:

pick: Commit unverändert lassen reword: Commit Message ändern edit: Änderungen zum Commit hinzufügen squash: mehrere Commits zu einem Commit verschmelzen drop: Commit entfernen

Beispiel: git rebase -i HEAD~3 für die letzten 3 Commits.

Relative Referenz mit ~ und ^

A --- B -- C -- D -- E -- F -- G -- H   (* main -> H)
                 \       /
                  D1 - D2     (feature -> D2)

HEAD   -> main

HEAD^  -> G      HEAD^^ -> F      HEAD^^^  -> E

HEAD~  -> G                       HEAD^^^2 -> D2

HEAD~1 -> G      HEAD~2 -> F      HEAD~3   -> E      HEAD~4 -> D

Jagd auf unerwünschte Änderungen

  1. git bisect start: Suchprozess starten
  2. git bisect goodcommit: einen commit ohne die unerwünschte Änderung angeben
  3. git bisect badcommit: einen commit mit der unerwünschten Änderung angeben
  4. mit git bisect good oder git bisect bad angeben, ob der aktuelle Stand "good" oder "bad" ist
  5. nach ein paar Durchläufen ist der Übeltäter-commit entlarvt

Projekt Ideen: BSD games

Git: sonstige Ressourcen

Woche 5

bg left:40% 80%

Shell Scripting

(entfällt krankheitsbedingt)

Woche 6

bg left:40% 80%

Agile Entwicklung

Lerntagebuch: Missverständnisse (Woche 4)

  1. git diff: Änderungen zwischen Repository und Working Tree

dem Wasserfall entkommen

bg contain right 90%

mögliche Probleme im Wasserfall

  • Kommunikation: kaum, nur in Silos
  • Plan: zu detailliert, nicht realistisch, unflexibel
  • Fristen: zu starr, nicht einhaltbar, strategisch/politisch festgesetzt
  • Software: erst nach langer Zeit einsatzbereit

bg h:90%

Agile Werte

Agilität ist eine Reihe von Werten und Prinzipien, die als Agile Manifesto und 12 Principles zusammengefasst sind.

Laut der Verfasser verbessern diese Werte den Softwareentwicklungsprozess und die Kundenzufriedenheit.

Was Agilität nicht ist

  • eine spezifische Methodologie
  • ein Rahmenwerk
  • ein Prozess

Agile Manifesto (2001)

mehr Wert beimessen weniger Wert beimessen
individuals and interactions processes and tools
working software comprehensive documentation
customer collaboration contract negotiation
responding to change following a plan

Das Agile Manifesto zielt nicht darauf ab, die Elemente der rechten Spalte abzuschaffen. In Entscheidungsprozessen sollen aber die Elemente der linken Spalte vorrangig einbezogen werden.

Individuals and interactions (DOs)

bg h:60% opacity:.05

  • Prozesse/Tools nach dem Team ausrichten
  • auch mal unkonventionelle Dinge ausprobieren
  • Fehlerkultur entwickeln
  • Autonomität und Eigenverantwortung ermöglichen

... over processes and tools (DON'Ts)

bg h:60% opacity:.05

  • Prozessgläubigkeit und Beharren auf bestimmte Vorgehensweise
    • bei jedem PR müssen alle eine E-Mail bekommen
    • "Schick mir das als Excel-Formular"
    • Meeting planen, wenn man auch schnell aushelfen kann
    • alle müssen zwischen 9 und 16 Uhr im Büro sein
    • Passierschein A38
  • Beharren auf Hierarchien
  • ungeeignete Metriken für Beurteilung des Outputs

Working software (DOs)

bg h:60% opacity:.05

  • jedes Inkrement (besser: jeder Commit) produziert funktionierende Software
  • Qualität über Quantität
  • gerade so viel dokumentieren, dass alle wissen, was zu tun ist

Vorteile:

  • Kundenfeedback jederzeit möglich
  • fehlerhafte Änderungen können sofort erkannt werden

... over comprehensive documentation (DON'Ts)

bg h:60% opacity:.05

  • temporäre Dinge ausführlich dokumentieren
  • alles im Vorfeld ins kleinste Detail ausplanen

Projekt: User Stories als Anforderungs-Doku

As a ... I want ... so that ... (was soll erreicht werden?)

h:400 (nicht ernst gemeinte User Story)

Customer collaboration (DOs)

bg h:60% opacity:.05

  • gegenseitiges Vertrauen schaffen
  • direkte und regelmäßige Kommunikation
  • Erfahrung, Wissen und Feedback des Kunden nutzen, um:
    • Aufgaben zu priorisieren
    • neue Aufgaben zu erstellen
    • Aufgaben zu verwerfen

... over contract negotiation (DON'Ts)

bg h:60% opacity:.05

  • alle Anforderungen im Voraus genau festlegen
    • Aufwandsschätzungen auf falschen Annahmen
  • auf langfristig geplanten Aufgaben beharren
  • Kommunikation mit Kunden nur
    • über Projektmanager*innen
    • alle paar Wochen in mehrstündigen Meetings

Projekt: Feedback einholen (Product Owner)

Auch ohne "Kunden" könnt ihr Feedback zu Eurem Programm einholen, z.B. indem Ihr es unbeteiligte Personen testen lasst:

  • versteht der User Zweck und Bedienung des Programms
  • treten unbedachte Grenzfälle/Fehler auf
  • hat der User Verbesserungsvorschläge / Wünsche
  • User "laut denken" lassen für sonstige Anmerkungen

Responding to change (DOs)

bg h:60% opacity:.05

  • Mindset:
    • die Zukunft ist nicht vorhersehbar
    • Veränderungen verbessern das Projekt
  • Priorisierung regelmäßig auf den Prüfstand stellen
  • Nutzen der zu entwickelnden Software regelmäßig validieren
  • komplexe Aufgaben in kleinere Pakete herunterbrechen, um flexibel zu bleiben

... over following a plan (DON'Ts)

bg h:60% opacity:.05

  • annehmen, dass die Anforderungen zu Beginn vollständig sind
  • annehmen, dass sich die Anforderungen nachträglich nicht ändern
  • sich nur nach dem Plan richten:

The project manager’s thinking, as represented by the project plan, constrains the creativity and intelligence of everyone else on the project to that of the plan, rather than engaging everyone’s intelligence to best solve the problems.

Ken Schwaber (2011)

Projekt: planlos?

  • grobe Planung für gesamten Projektzeitraum
  • detaillierte Planung nur für nahe Zukunft (2 Wochen)
  • simpel & funktionierend > ausgefeilt & halbfertig
  • regelmäßiger Austausch

Agil oder nicht agil?

When "Agile" ideas are applied poorly, they often lead to more interference with developers, less time to do the work, higher pressure, and demands to "go faster".

Ron Jeffries (2018)

However, the values and principles of the Manifesto for Agile Software Development still offer the best way I know to build software.

Ron Jeffries (2018)

Agilität: sonstige Ressourcen

http://www.extremeprogramming.org/

Woche 7

bg left:40% 80%

Scrum

Lerntagebücher: Diskussion (Woche 6)

  1. User Story: (…) eine art "Geschichte des Benutzers" wobei der Benutzer verschiedene Rollen einnehmen kann (der Benutzer kan auch der Product Owner(Scrum) sein.)

Scrum

eine (mögliche) praktische Ausprägung von Agilität

Ziel: komplexe Aufgaben in einer sich verändernden Umgebung lösen

Methode: einfach und offen gehaltene Rahmenbedingungen einer iterativen Arbeitsweise mit inkrementellen Ergebnissen

Scrum als Kompromiss?

Scrum was invented to function in hostile environments, it's a really interesting contract between hard-pushing execs and devs needing time to think. Alistair Cockburn (2021)

Management Entwickelnde
möchte Richtung vorgeben, langfristig planen und fordert Ergebnisse benötigen Freiheit und Zeit zum Denken, Untersuchen, Erforschen...

bg contain

Scrum Team

  1. Product Owner
  2. Scrum Master
  3. Developer
  • überschaubar (<= 10 Personen) und interdisziplinär
  • selbstorganisiert ohne Hierarchien
  • respektiert und unterstützt sich
  • offen und anpassungsfähig
  • kommunikativ

Scrum Team: Product Owner

  • brennt für das Produkt (will das Beste rausholen)
  • macht verständlich, was das Produkt leisten soll (Product Goal)
  • pflegt und priorisiert den langfristigen Plan (Product Backlog)
  • urteilt, ob ein Arbeitsergebnis abgeschlossen ist

Scrum Team: Scrum Master

  • verantwortlich für die Einführung von Scrum
  • vermittelt die Scrum-Werte und macht sie verständlich
  • unterstützt bei der Umsetzung der Scrum-Events
  • löst Blockaden und beseitigt Hindernisse des Teams
  • darf coachen, aber keine Anweisungen erteilen

Scrum Team: Developer(s)

  • erstellen einen kurzfristigen Plan (Sprint Backlog)
  • legen fest, was "fertig" bedeutet (Definition of Done)
  • ziehen sich gegenseitig zur Verantwortung
  • arbeiten i.d.R. nicht an mehreren Dingen gleichzeitig

Scrum Events

  1. Sprint
  2. Sprint Planning
  3. Daily Scrum
  4. Sprint Review
  5. Sprint Retrospective
  • sorgen für regelmäßige Transparenz
  • minimieren Notwendigkeit für sonstige Meetings

Scrum Artefakt: Product Backlog

  • enthält
    • das Produkt-Ziel (zukünftiger Zustand des Produkts)
    • beschreibende Einträge, wie das Produkt-Ziel erreicht wird
  • Einträge sind danach geordnet, was das Produkt am meisten verbessert
  • durch "Backlog Refinements" werden einzelne Einträge kontinuierlich präzisiert, angepasst, zerlegt und besser verstanden

bg right:40% 70%

Projekt: Product Backlog
  • Verantwortung: Product Owner
  • Spalte im GitHub Project Board
  • User Stories beschreiben den gewünschten Zustand der Software
  • zur Präsentation sollten noch User Stories offen sein (= mehr planen als implementiert werden kann)
  • PO & Devs leiten anhand der User Stories konkrete Aufgaben ab (dokumentiert z.B. als Issues)

Scrum Event: Sprint

  • ein Zeitraum mit fester Länge (i.d.R. 2-4 Wochen), in dem die anderen Scrum Events stattfinden
  • Team verpflichtet sich auf ein konkretes Ziel
  • am Ende entsteht mind. eine Produktverbesserung ("Increment")
Scrum Artefakt: Increment
  • konkreter Schritt in Richtung Produkt-Ziel
  • fertig, nutzbar und wertvoll
  • befolgt die "Definition of Done"
    • formale Beschreibung aller erforderlichen Qualitätsmerkmale, z.B. Styleguide eingehalten, alle Tests bestanden, Dokumentation vorhanden, von Fachleuten begutachtet
    • DoD wird vom Scrum Team oder der Organisation festgelegt

Scrum Event: Sprint Planning

Timebox: max. 8h (4-Wochen-Sprint) Teilnehmende: Scrum Team + wer sonst Input liefern kann

  1. das Sprint-Ziel gemeinsam erarbeiten

    • Wofür machen wir den Sprint?

  2. Einträge aus dem Product Backlog auswählen und verfeinern

    • Was erreichen wir in diesem Sprint?

  3. die Entwickler*innen zerlegen die Einträge in kleine Aufgaben

    • Wie erledigen wir die Arbeit in diesem Sprint?
Scrum Artefakt: Sprint Backlog
  • enthält
    • das Sprint-Ziel
    • die ausgewählten Einträge des Product Backlogs
    • weitere abgeleitete Aufgaben
  • sollte während des Sprints nur im Ausnahmefall verändert werden
  • wird nach jedem Sprint gelöscht/zurückgesetzt

bg contain 63%

Projekt: Sprint Backlog (Developer)

Scrum Event: Daily Scrum

Timebox: max. 15min Teilnehmende: alle, die an etwas im Sprint Backlog arbeiten

  • findet wenn möglich täglich zur selben Zeit am selben Ort statt
  • den Fortschritt hin zum Sprint-Ziel eruieren
    • Gibt es Hindernisse oder offene Entscheidungen?
  • einen umsetzbaren Plan für den kommenden Arbeitstag erstellen
    • ggf. das Sprint Backlog anpassen

Scrum Event: Sprint Review

Timebox: max. 4h (4-Wochen-Sprint) Teilnehmende: Scrum Team + wichtige Stakeholder

  • das Ergebnis des Sprints vorstellen
  • Fortschritt in Richtung Produkt-Ziel evaluieren
  • Entscheidungen für das weitere Vorgehen treffen
    • Haben sich äußere Umstände geändert?
    • Sind Anpassungen nötig?
    • Was ist als Nächstes zu tun?
    • Wie sollte das Product Backlog angepasst werden?

Scrum Event: Sprint Retrospective

Timebox: max. 3h (4-Wochen-Sprint) Teilnehmende: Scrum Team

  • Wie kann die Qualität und Effektivität des Teams in Bezug auf Individuen, Interaktionen, Prozesse und Werkzeuge verbessert werden?
  • Was lief im letzten Sprint gut?
  • Gab es Probleme und wie könnte man sie lösen / wurden sie gelöst?
  • umsetzbare Erkenntnisse können ins Sprint Backlog des nächsten Sprints übernommen werden
Projekt: 2 Retrospektiven durchführen
  • Organisation & Durchführung durch Scrum Master
  • ein Beispiel wie eine Retro ablaufen kann
  • jede Retro durch mind. eine kurze Übung oder ein Spiel anreichern (Anregungen online, z.B. hier und hier)
  • kurzes Protokoll umfasst:
    • angesprochene Probleme / Erfolge
    • durchgeführte Übung(en) (Ablauf & Ergebnis)
    • abgeleitete Änderungen / Aufgaben

Iterativer Prozess

Das sich wiederholende Schema des Sprints ist darauf ausgerichtet Veränderungen zu bewirken.

Transparenz ermöglicht Überprüfung ermöglicht Anpassung.

Scrum: sonstige Ressourcen

https://scrumguides.org/index.html Scrum Guide online lesen oder herunterladen

https://www.scrum.org/open-assessments kurze Tests zum Scrum-Verständnis

Woche 8

bg left:40% 80%

DevOps

Projekt: Was macht der PO?

  • formuliert und verfeinert User Stories, Aufgaben & Vision
  • gibt Akzeptanzkritieren vor und überprüft deren Einhaltung
  • entwickelt eine passende Methode der Priorisierung
  • analysiert Markt und Stand der Technik
  • prüft das Produkt selbst
  • holt Feedback ein (z.B. User Tests)
  • Kommunikationskanal zu Stakeholdern (z.B. Auerbach)
  • bereitet Product Pitch vor und kann ihn jederzeit abfeuern

Lerntagebücher: Diskussion (Woche 7)

  1. [Im] Product Backlog (...) definiert der Product Owner seine Ziele und Wünsche für das Projekt (...). Diese werden dann von dem Scrum Master (...) in das Sprint Backlog (...) übertragen.

  2. Der Developer erstellt einen Plan für das Projekt und entscheidet auch mit wann ein Meilenstein als erledigt gilt.

  3. Am Ende eines Projekts ist es hilfreich nocheinmal über das Product Backlog drüber zu gehen, um nachzuschauen ob alles umgesetzt wurde, was gewünscht war.

bg contain

10+ Deploys Per Day: Dev and Ops Cooperation at Flickr (Erste Erwähnung von "Dev Ops")

Gute Zusammenarbeit zwischen Development und Operations durch

  • automatisierte Infrastruktur (möglichst wenig manuelle Prozesse)
  • gemeinsame Versionskontrolle
  • Build in einem Schritt
  • Deploy/Release in einem Schritt
  • Feature Flags

Kultur der Kollaboration

  • Vertrauen zwischen Development und Operations
  • keine Stereotypen unterstellen
  • keine Angst vor Veränderungen
  • Expertise öffentlich machen
  • Probleme und Fehler ohne Schuldzuweisung gemeinsam angehen
  • gemeinsame, sichtbare Metriken
  • Messaging Tools (Slack, MS Teams,...)

Continuous Integration

Zeitpunkt: z.B. bei Merge auf Haupt-Branch

  • den Build-Prozess soweit wie möglich automatisieren
    • statische Code-Analyse
    • Kompilieren
    • deploybare Artefakte erzeugen
  • den Build soweit wie möglich automatisch testen lassen
    • Tests müssen geschrieben werden
    • Tests müssen auf einem CI-Server ausgeführt werden

CI-Ergebnis sichtbar machen

= Verfall schnell bemerken und früh stoppen

w:900 bg right:30% 50%

CI und Scrum

  • Wiederholung: Transparenz ermöglicht Überprüfung ermöglicht Anpassung. Transparenz erfordert Mut und Offenheit.
  • "grüner Build"
    • als Teil der Definition of Done
    • signalisiert "brauchbaren" Stand für das Sprint Review
  • CI-Ergebnisse als Input für Daily und Retrospektive: Gibt es Prozessprobleme oder Blockaden?

Wenn CI fehlt

bg right

Airbus engineers in Germany (...) were using (...) computer-aided design software-version 4. Engineers in Toulouse (...) were using a newer version of the software (...) Those errors are going to cost Airbus billions.

Continuous Integration: Vorteile

  • ersichtlich, ob sich Änderungen nahtlos in Bestehendes integrieren
    • Releases erfordern keinen großen Aufwand
  • sofortige Warnung wenn der Build fehlschlägt
    • Signal an alle, dass sie dem Build nicht vertrauen können
    • Entwickler*innen können sich drum kümmern, wenn das Wissen um die Änderung noch "frisch" ist
    • weniger Bugs in der Produktiv-Version
  • QA-Team wird weniger mit "kleinen" Fehlern aufgehalten

Continuous Delivery

w:100

den Auslieferungs-Prozess soweit wie möglich automatisieren ("mit Klick auf einen Button"):

  • Weiterentwicklungen in eine Testumgebung bringen
  • Releases in eine Produktivumgebung bringen
  • User sieht nur fertig entwickelte Features

w:100

Continuous Delivery: Vorteile

  • häufigere Auslieferung
    • höhere Kundenzufriedenheit
    • schnelleres Feedback
  • kleinere Releasepakete
    • bessere Fehlereingrenzung
    • geringere Komplexität
  • alle Beteiligten können (theoretisch) die Software selbst zum Laufen bringen

Continuous Deployment

...passiert wenn Continuous Delivery ohne manuelles Zutun abläuft.

Unveröffentlichte Features sind im Release...

Statische Analyse von Code

  • vom Team festgelegte & automatisiert überprüfbare Regeln
  • bei Regelverstoß: Hinweis oder automatische Korrektur
  • in IDEs integriert oder als CI-Schritt ausgeführt

h:300

Statische Analyse: Code Smells

qualitative Schwachstellen, Bugs, unnötig komplizierte Konstrukte,...

Beispiele:

Statische Analyse: Code Style

Vorgaben an die Syntax von Code

Beispiele:

  • einheitliche Einrückung
  • Namenskonventionen
  • Reihenfolge von Importen, Schlüsselwörtern
  • Zeilenlänge
  • Klammerung von Blöcken
  • dokumentiert, z.B. via Javadoc oder Doxygen
Code Style: Linter
  1. Zu überprüfenden Regeln werden in einer Konfigurationsdatei (z.B. .xml oder .json) festgelegt.
  2. Ein Programm (Linter) sucht die Dateien nach Regelbrüchen ab.

Warum Code Style Check automatisieren:

Computer Mensch
Fehler schnell erkennen x
verlässlich alle Fehler erkennen x
hat eine Meinung x

GitHub Actions

Idee: Ein Event auf GitHub löst eine automatisierte Aktion aus, z.B.:

  • Push/Merge auf main Branch -> neue Release-Version erstellen
  • ein Issue wird erstellt -> formale Kriterien überprüfen
  • ein Pull Request wird eröffnet -> Code kompilieren und testen

Was wann passieren soll wird in einer YAML-Datei formuliert, welche im Repo im Verzeichnis .github/workflows liegt.

Projekt: Linting mit GitHub Action

Videos zur Einrichtung aus letztem Jahr: 1 & 2 (nicht ganz up to date)

DevOps: sonstige Ressourcen

https://www.oreilly.com/library/view/the-phoenix-project/9781457191350/ Buch: The Phoenix Project (Gene Kim, Kevin Behr, George Spafford)

https://www.atlassian.com/devops DevOps Übersicht (Firma Atlassian bietet DevOps-Tools an)

https://docs.github.com/en/actions GitHub Actions Dokumentation

Woche 9

bg left:40% 80%

Reguläre Ausdrücke

Wiederholung: Pattern Matching mit Git

Konsole: git add *.txt

.gitignore:

*.class
[abc].txt
/root/**/leaf/

Definition: Regulärer Ausdruck

An expression that describes a set of strings Oxford Handbook of Computational Linguistic

patterns used to match character combinations in strings MDN Web Docs

Eine formalere Definition findet sich in: "Representation of events in nerve nets and finite automata" (S.C. Kleene) und dessen Nachfolgern

Suche nach Mustern in Texten

Beispiel-Muster: eine 1 gefolgt von einer weiteren Zahl

Regex Treffer kein Treffer
1[0-9] 123456789 987654321

grep (global regular expression print)

grep prints lines that contain a match for one or more patterns.

Beispiele:

  • grep Jörn names.txt sucht nach Jörn in names.txt
  • grep 1[0-9] nums.txt sucht nach 10, 11, ..., 19 in nums.txt
  • echo 123456 | grep '1\|2' sucht nach 1 oder 2 in 123456

grep unterstützt verschiedene RegEx Syntaxen

-G: default - "basic regular expression" (BRE) -E: "extended regular expression" (ERE) -P: "Perl-compatible regular expression" (PCRE)

Übersicht der Unterschiede zwischen diesen (und weiteren): https://www.regular-expressions.info/refflavors.html

RegEx-Notation: einfache Zeichen (1/2)

  • ein a
  • die Buchstabenreihenfolge ber
Regex Treffer kein Treffer
a Rhabarberbarbara Erdbeeremil
ber Rhabarberbarbara Erdbeeremil

RegEx-Notation: einfache Zeichen (2/2)

Diese Sonderzeichen können eine besondere Bedeutung in einer RegEx-Syntax haben. Sie müssen ggf. escaped werden (z.B. mit \):

\   Backslash           *   Stern
^   Dach                +   Plus
$   Dollar              ()  runde Klammern
.   Punkt               []  eckige Klammern
|   Pipe                {}  geschweifte Klammern

RegEx-Notation: "Spaß" mit Sonderzeichen

grep Befehl Treffer kein Treffer
grep '1$' 1$ + 1$ = 2$
grep '1$ +' 1$ + 1$ = 2$
grep -E '1$ +' 1$ + 1$ = 2$
grep -E '1\$ +' 1$ + 1$ 1$+1$=2$
grep -E '1\$ \+' 1$ + 1$ = 2$
grep '1\$' 1$ + 1$ = 2$
grep '2$$' 1$ + 1$ = 2$ 1$ + 1$ = 2$$

RegEx-Notation: [Character Class]

  • ein a oder ein R
  • Großbuchstaben zwischen I und Z
  • kein (^) Kleinbuchstabe zwischen a und g oder i und z sowie kein Großbuchstabe zwischen A und Z
Regex Treffer kein Treffer
[aR] Rhabarberbarbara Erdbeeremil
[I-Z] Rhabarberbarbara Erdbeeremil
[^a-gi-zA-Z] Rhabarberbarbara Erdbeeremil

RegEx-Notation: [Character Class] Abkürzungen

  • \d Ziffer
  • \w Buchstabe oder Underscore
  • \s Whitespace Zeichen
  • . egal was
Regex Treffer kein Treffer
\d Rha6ar6er6ar6ara Erdbeeremil
\s Rhabarberbarbaras Bar Erdbeeremileck
. Erdbeeremil

RegEx-Notation: Wiederholungen

?     0 oder 1 Mal                  +     ein oder mehrmals
*     0 der mehrmals               {n}    n-mal
Regex Treffer kein Treffer
arb? Rhabarberbarbara Erdbeeremil
rbe* Rhabarberbarbara Erdbeeremil
ba+ Rhabarberbarbara Erdbeeremil
(bar){2} Rhabarberbarbara Erdbeeremil

RegEx-Notation: Alternierung

  • | logisches Oder
Regex Treffer kein Treffer
ba|ber Rhabarberbarbara Erdbeeremil
r(a|b) Rhabarberbarbara Erdbeeremil

RegEx-Notation: Position (Anker)

  • ^ Beginn der Zeichenkette
  • $ Ende der Zeichenkette
  • \b nach einem Wort (zwischen \w und nicht-\w)
Regex Treffer kein Treffer
^r rhabarberbarbara erdbeeremil
a$ Rhabarberbarbara Erdbeeremil
s\b Rhabarberbarbaras Bars Erdbeeremil

Kleine Übungspause

  1. bb|[^b]{2} bzw. grep 'bb\|[^b]\{2\}' Welches Zitat versteckt sich hinter diesem regulären Ausdruck? Tipp: Es hat etwas mit Shakespeare zu tun.

  2. Sucht auf angio.net/pi nach eurem Geburtsdatum in $\pi$ (Pi)

Suchen mit vim

  • /pattern: nach pattern suchen (vorwärts)
  • ?pattern: nach pattern suchen (rückwärts)
  • n: zum nächsten Ergebnis springen
  • N: zum nächsten Ergebnis in umgekehrter Richtung springen
  • :%s/old/new/g: alles, auf das old zutrifft mit new ersetzen
  • :%s/old/new/gc: wie oben, aber Ersetzen muss bestätigt werden (confirm)

Suchen mit Git

  • git greppattern sucht in den Dateien im Arbeitsverzeichnis nach pattern.
    • ähnlich wie grep -r --color=alwayspattern.
    • ignoriert das .git-Verzeichnis und hat tlw. andere Optionen
    • auch git greppatternHEAD~6 usw. möglich
  • git log -i --grep="add" filtert das Commit-Log nach add (mit -i case-insensitive)
  • git log -Gpattern listet die Commits, in denen sich die Vorkommen von pattern geändert haben

Kommandozeilen-Tools sed & awk

sed & awk sind Programme, die

  1. Daten einlesen
  2. Daten (zeilenweise) filtern und/oder manipulieren
  3. Daten (ggf. neu formatiert) ausgeben

RegEx mit sed und awk: /pattern/

Beispiele für sed & awk

sed 's/0\+\([1-9]\)/\1/' nums.txt

  • entfernt alle Nullen am Anfang einer Zahlenfolge (substitute)
  • Klammern (...) bilden eine "capturing group", die mit \1 wiederverwendbar ist

awk '/[ab]/ {print $1}' names.txt

  • gibt das erste Wort aller Einträge aus, die ein a oder b enthalten

hangman cheating (1/2)

Das FreeBSD Spiel hangman speist sich aus der Datei /usr/share/dict/words, welche sich natürlich auch filtern lässt, z.B.:

  • Anzahl Buchstaben gesamt, z.B. 7:
    • grep '^.\{7\}$'file oder grep '^.......$'file
    • sed -n '/^.\{7\}$/p'file
    • awk 'length($0)==7'file

hangman cheating (2/2)

  • Position erratener Buchstaben, z.B. t an dritter Stelle:
    • grep???
    • sed???
    • awk???
  • nicht vorkommende Buchstaben, z.B. kein b und kein m:
    • grep???
    • sed???
    • awk???

Projekt: Feature Request: Easter Egg einbauen

Ein Easter Egg ist ein verstecktes Ereignis in Software, Film, Musik,...

Beispiele:

RegEx: sonstige Ressourcen

Woche 10

bg left:40% 80%

Testing & Debugging

Testing

  • deckt nicht erwünschtes Verhalten auf
  • dokumentiert erwünschtes Verhalten (Spezifikation)
  • schafft Vertrauen für Änderungen am Code
  • beeinflusst Softwaredesign ("testability")

Unit Test

  • Unit = kleine, für sich stehende Komponente im Code
    • Funktion(en), Method(en)
    • Klasse(n), Datei(en), Modul(e)
  • Unit Tests sind schnell, häufig und automatisiert ausführbar

in Bezug auf Agile Development:

  • Autor*in des Codes und der zugehörigen Tests identisch
  • Teil von Continuous Integration und Definition of Done
Unit Test: vereinfachtes Beispiel

zu testende Einheit (Unit):

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

Tests:

void main() {
  printf("%s\n", add(2, 3) == 5 ? "ok" : "Fehler!");
  printf("%s\n", add(-2, 3) == 1 ? "ok" : "Fehler!");
}
Unit Test: welche Testfälle?
  • gültige und ungültige Eingaben von Äquivalenzklassen
    • z.B. Wertebereiche, leere Elemente, Datentypen, null
  • Grenzfälle
    • größte/kleinste/längste/... Eingaben
    • z.B. add(INT_MAX, 1)
  • Zustandsdiagramme, endliche Automaten, Business-Logik
    • z.B. je nach Kontostand Zahlung erlauben oder verweigern
Unit Tests genügen nicht

bg right 96%

Weitere Tests

  • Integration: das Zusammenspiel mehrerer Units/Komponenten
  • System: Usability, Sicherheit, Lasttest, Interaktion mit Hardware
  • Akzeptanz: Spezifikationen (User Stories) werden erfüllt

h:310

...und noch mehr Tests

Was passiert, wenn...

  • das Backend nicht erreichbar ist oder ein Sensor ausfällt?
  • externe Services ihre Schnittstelle ändern?
  • das Gerät in den Energiesparmodus wechselt oder der Stromkreis unterbrochen wird?
  • die Software über einen langen Zeitraum läuft?
  • User körperlich beeinträchtigt sind?
  • sich rechtliche Rahmenbedingungen ändern?

Testing Framework

  • Hilfsfunktionen, um Annahmen zu überprüfen (assert)
  • Verhalten anderer Programmteile nachahmen (mock)
  • mehrere Tests gruppieren und getrennt ausführen
    • Suites: gemeinsame Funktion
    • Fixtures: gemeinsame Daten
  • Tests unterbrechungsfrei durchführen
  • anpassbares, anschauliches und exportierbares Logging

Beispiele: JUnit/Mockito (Java) und GoogleTest (C)

Test Driven Development

...am Anfang war der Test...
Red Was soll der Code tun? Passenden Test entwerfen und ausführen -> Test sollte fehlschlagen
Green Code schreiben, bis der zugehörige Test das gewünschte Verhalten bestätigt
Refactor den Code vereinfachen, optimieren, etc. und nach jeder Veränderung den Test erneut ausführen

-> diesen Ablauf für jede weitere Anforderung wiederholen

bg contain 85%

Live-Übung: Palindrom-Checker mit TDD

int isPalindrome(char str[]) {
  // TODO: implementation
  return 0;
}
TEST(PalindromeTestSuite, EmptyString) {
  char str[] = "";
  int actual = isPalindrome(str);

  ASSERT_EQ(actual, 1);
}

// TODO: more tests

Debugging

bg contain

Print statements

printf("Bis hierhin gekommen.");

The most effective debugging tool is still careful thought, coupled with judiciously placed print statements.

Brian Kernighan (Unix for Beginners, 1978)

Logging

FILE *fp;
fp = fopen("/tmp/logs.txt", "a");
fprintf(fp, "2022-01-13 11:32:09,458 - basket - ERROR - couldn't add item");
fclose(fp);
  • Wichtigkeitsgrade, z.B. debug, info, warn, error (SysLog Severity)
  • Zeitstempel
  • farbliche Hervorhebungen
  • viele Libraries und Cloud-Services verfügbar

Debugger

bg right 90% 200%

  • ein Programm unter kontrollierten Bedingungen ausführen
  • Ziel: Fehlverhalten ergründen
  • für C z.B. GDB
Debugger: Breakpoint
  • pausiert das Programm an einer Stelle, um den aktuellen Zustand zu inspizieren (oder zu ändern)
  • lässt sich dynamisch an/ausschalten oder loggen

Debugger: während Pausierung
  • Variablen: Werte ändern, zur Deklaration springen
  • Ausdrücke auswerten
  • Ausdrücke/Variablen beobachten
  • Speicher inspizieren

Live-Übung: Debugging

Testing & Debugging: sonstige Ressourcen

Woche 11

bg left:40% 80%

Clean Code

Mögliche Probleme mit Code

  1. nicht lesbar
    • Überraschungsmomente und Verständnisprobleme
  2. nicht wartbar
    • Änderungen erfordern Anpassungen an vielen Stellen
  3. nicht testbar
    • alles hängt mit allem zusammen

Gründe für Probleme mit Code

  • keine Zeit
    • "Das Feature brauch ich bis Freitag!"
    • "Der Code ist durcheinander, aber da kann ich mich jetzt nicht drum kümmern."
  • nicht in die Architektur passende Änderungen
  • veraltete Praktiken oder Sprachen
  • nicht länger gepflegte Libraries / Frameworks

Boy Scout Rule

bg right:40% 80%

"Leave the campground cleaner than you found it."

Die folgenden Beispiele sind Anregungen. Ausnahmen bestätigen die Regel.

Namen

Variablen, Methoden, Klassen, Pakete, Parameter,...

  • eindeutig beschreibend
  • unterscheidbar
  • aussprechbar
  • suchbar

Beispiel: Fortschritt des Downloads in Prozent downloadProgressInPercent vs. goal, progress, dpip, d, 50...

Moderne IDEs helfen mit Rename-Funktion.

Kommentare

  • selbsterklärender Code benötigt keine Kommentare
    • keine Wiederholungen
    • kein Palaver
  • auskommentierten Code nicht einchecken
  • sinnvolle Kommentare:
    • warnen vor Nicht-Offensichtlichem
    • erklären die Absicht
    • verdeutlichen Unklarheiten

Funktionsargumente

  • Anzahl gering halten
  • wenn möglich nicht in place verändern (keine "output arguments")
    • Rückgabewerte oder Memberfunktionen nutzen
  • nicht als Flag benutzen: getPrice(boolean discount)
    • separate Funktionen erstellen: getPrice() getPriceWithDiscount()

Formatierung

  • semantischer Zusammenhang durch räumliche Nähe
  • Hierarchie durch Einrückung
  • Lesbarkeit durch horizontale Grenzen
  • Verständlichkeit durch Stringenz/Konventionen

Magische Werte

double price = 50 * 1.19;

besser so:

double VAT_GERMANY = 0.19;
double netValue = 50;

double price = netValue * (1 + VAT_GERMANY);

Erklärende Variablen

return PI * r * r * h / 3.0;

besser so:

double baseArea = PI * radius * radius;

return baseArea * height / 3.0;

Bedingungen

// nicht kryptisch
while (a > b && !(c || d) || a != f) { ... }
// sondern erklärend
while (has2GPlusStatus()) { ... }

Negation und doppelte Verneinung vermeiden:

if (!notVaccinated) { ... }
// besser so:
if (vaccinated) { ... }

Laufvariablen vermeiden

RPS choice = STONE;
if (opponent == STONE) {
  choice = PAPER;
} else if (opponent == PAPER) {
   choice = SCISSORS;
}
return choice;
// besser: keine koppelnde Laufvariable "choice"
if (opponent == STONE) {
  return PAPER;
if (opponent == PAPER) {
  return SCISSORS;
}
return STONE;

Single Responsibility

Für Funktionen, Module, Klassen,... gilt: "only one reason to change" (nicht immer trivial festzustellen)

Kann ich...

  • Teile der Funktion auslagern?
  • Informationen mit Parametern übergeben?
  • unerwartete Seiteneffekte verhindern?
Single Responsibility: Suche nach Übeltätern
git log --format=format: --name-only | egrep -v '^$' | sort | uniq -c | sort -rg | head -10

-> zeige Dateien, die in den meisten Commits auftauchen

Hat der Code in diesen Dateien evtl. mehr als "one reason to change"?

DRY-Prinzip (Don't repeat yourself)

Code, der sich wiederholt, lässt sich schwieriger und fehleranfälliger verändern und warten.

kann subtiler auftreten als simples Copy-Paste:

if (choice == 1) {
  difficulty += 2;
} else if (choice == 2) {
  difficulty += 4;
}

// besser so:
difficulty += choice * 2;
DRY-Prinzip: Beispiel: lokale Variable extrahieren
for (int i = 0; i < sizeof(items) / sizeof(items[0]); i++) {
  printf("%llu items\n", sizeof(items) / sizeof(items[0]));
  if (i >= sizeof(items) / sizeof(items[0]) / 2) {
    // ...
  }
}
// besser: Ausdruck zur Bestimmung der Länge als lokale Variable
size_t length = sizeof(items) / sizeof(items[0];
for (int i = 0; i < length); i++) {
  printf("%llu items\n", length);
  if (i >= length / 2) {
    // ...
  }
}

Technical Debt

bg right:40% 80%

  • fehlerhafte / veraltete Dokumentation
  • keine Infrastruktur (z.B. VCS, Backups)
  • keine Coding/Style Standards
  • // TODO all over the place
  • keine (grünen) Tests
  • ignorieren von Warnings/Errors
  • allgemein: "Quick/Cheap Fixes" (siehe Abbildung)

weitere "Code Smells"

  • träge: eine Änderung erfordert viele Folgeänderungen
  • anfällig: eine Änderung verursacht Fehler an anderen Stellen
  • unbeweglich: Teile des Codes können nicht in anderen Projekten wiederverwendet werden

Refactoring: Code sauber waschen

Refactoring bedeutet bestehenden Code so zu verändern, dass mind. eine Eigenschaft verbessert wird:

  • Lesbarkeit / Verständlichkeit
  • Wartbarkeit
  • Fähigkeit für Erweiterungen / Veränderungen
  • Effizienz / Performance

Refactoring: Funktionalität erhalten

Durch Refactoring verändert man den Code, aber nicht das beobachtbare Verhalten des Programms.

  • vorhandene Tests bleiben grün
  • den Zustand vor dem Refactoring sichern (und ggf. zurückrollen)

Refactoring: Premature Optimization

bg right:40% 80%

  • Wie groß ist die Auswirkung der Optimierung an dieser Stelle? (siehe Amdahlsches Gesetz)
  • Wird die Optimierung bald obsolet?
  • Ist der Aufwand der Optimierung höher als der Ertrag?

Refactoring: You ain't gonna need it (YAGNI)

Every new line of code you willingly bring into the world is code that has to be debugged, code that has to be read and understood, code that has to be supported. Jeff Atwood

Entwicklungsumgebung härten

Clean Code: sonstige Ressourcen

Woche 12

bg left:40% 80%

Wiederholung / Projekt

Woche 13

bg left:40% 80%

Free and Open Source Software

h:500

Public Money? Public Code!

Definition: Open Source (1/2)

  1. freie Weiterverbreitung der Software
  2. frei verfügbarer Quellcode
  3. frei modifizierbar
  4. Integrität des Original-Quellcodes
  5. keine Diskriminierung von Personen/Gruppen

Definition: Open Source (2/2)

  1. keine Diskriminierung von Tätigkeitsbereichen
  2. keine zusätzliche Lizenz notwendig machen
  3. nicht produktspezifisch
  4. andere Software nicht einschränken
  5. technologieneutral

Definition: Free Software

Vier essentielle Freiheiten:

  1. Software zu jedem beliebigen Zweck ausführen können
  2. frei verfügbarer Quellcode
  3. freie Weiterverbreitung der Software
  4. freie Weiterverbreitung von Veränderungen der Software

Open Source vs. Free Software (1/2)

  • Definitionen sind fast deckungsgleich

  • unterschiedliche Philosophie und Motivation:

    • freie Software: Freiheiten der Benutzer verteidigen
    • Open Source: praktische Vorteile

Open Source vs. Free Software (2/2)

Richard Stallman über proprietäre Software:

A pure open source enthusiast (...) will say, "I am surprised you were able to make the program work so well without using our development model, but you did. How can I get a copy?"

The free software activist will say, "Your program is very attractive, but I value my freedom more. So I reject your program. I will get my work done some other way, and support a project to develop a free replacement."

Bekannte Lizenzen

  • Apache-2.0
  • BSD-2-Clause / BSD-3-Clause
  • GNU GPL-2.0 / GNU GPL-3.0
  • MIT (Expat License)
  • MPL-2.0

weitere Lizenzen gelistet auf gnu.org und opensource.org

Veranstaltungs-Repository: Lizenz (1/2)

aktuell: MIT

aber: Repo beinhaltet auch Copyleft Material

Beispiel 1: Funktion remove_spaces kopiert von stackoverflow Beispiel 2: Schema aus Wikimedia

(beide CC BY-SA 4.0)

Veranstaltungs-Repository: Lizenz (2/2)

verschiedene Möglichkeiten:

  1. lizensiertes Material entfernen
  2. Lizenz ändern (Kompatibilität beachten, z.B. CC BY-SA 4.0, GPL)
  3. mehrere Lizenzen verwenden
  4. nichts tun

Negativbeispiel Luca App

30.03.2021: Eingeschränkte Lizenz

Backlash der Software Community, siehe z.B. zerforschung, netzpolitik.org

31.03.2021: Aktualisierte Lizenz

bg left 75%

Beispiele:

Was schief gehen kann

  1. package nicht mehr verfügbar (left-pad)

  2. package (absichtlich) kompromittiert (colors.js) Screenshot of bugged colors.js output

Was tun bei Sicherheitslücken

Meldung der Schwachstelle...

  • Private Disclosure ... nur an Hersteller
  • Responsible Disclosure ... zunächst an Hersteller, zeitversetzt an die Öffentlichkeit
  • Full Disclosure ... zeitgleich an Hersteller und Öffentlichkeit

Open Data

öffentlich verfügbare Daten unter offenen Lizenzen

Das Ziel ist daher der Aufbau eines Daten-Ökosystems, in dem Wirtschaft, Verwaltung und Zivilgesellschaft gegenseitig von einer guten Datenbasis und breiten Nutzungsmöglichkeiten profitieren können. BMI

Beispiele: OpenStreetMap, Open Food Facts, World Health Organization, Deutsche Bahn

weitere entdecken z.B. via Google Dataset oder Open Data Monitor