Kurze Zeitreise

Die Geschichte von C# beginnt im Jahr 1999. Als Microsoft-Entwickler Anders Hejlsberg und sein Team an einer neuen Programmiersprache namens „Cool“ (kurz für „C-like Object Oriented Language“) arbeiteten. Das Projekt, Teil von Microsofts größerer .NET-Initiative, eine einheitliche Plattform für die Entwicklung von Webdiensten, Desktop-Anwendungen und verteilter Systeme zu schaffen. Cool sollte leistungsstark und einfach zu erlernen sein. Die Elemente von C, C++, Java und Delphi in einer Programmiersprache vereint.

Die ersten Schritte (2000-2002)

Im Juni 2000 kam die offizielle Vorstellung von Microsoft C#. Es war von Anfang an eng mit dem .NET-Framework verknüpft. Die Veröffentlichung der ersten Version von C# und dem .NET-Framework (Version 1.0) folgte im Jahr 2002. Sie bot grundlegende Funktionen für objektorientierte Programmierung, wie Klassen, Objekte, Vererbung und Polymorphismus. Auch wenn diese Version noch nicht über einige der leistungsfähigen Funktionen verfügte, die man in späteren Versionen hinzugefügte. War es dennoch eine attraktive Option für Entwickler, die eine Alternative zu Java oder C++ suchten.

Weiterentwicklung und Verbesserungen (2002-2010)

In den folgenden Jahren entwickelte sich C# kontinuierlich weiter, zahlreiche neue Funktionen und Verbesserungen kamen nach und nach hinzu. C# 2.0, dessen Veröffentlichung im Jahr 2005 stattfand, führte Generics, partielle Klassen, anonyme Methoden und Nullable-Werttypen ein. Diese Verbesserungen erleichterten die Programmierung und erweiterten die Möglichkeiten von C# erheblich.

C# 3.0 dann im Jahr 2007. Es brachte eine der bahnbrechendsten Neuerungen der Sprache: Language Integrated Query (LINQ) ins Spiel. LINQ ist eine Sammlung von Funktionen, die es ermöglichen, Daten aus verschiedenen Quellen (wie SQL-Datenbanken, XML-Dokumenten und in-memory Kollektionen) zu verarbeiten. Direkt in C#, und außerdem, zu manipulieren. Diese Version führte auch anonyme Typen, Erweiterungsmethoden und Lambda-Ausdrücke ein, was die Sprache noch flexibler und ausdrucksstärker machte.

Mit C# 4.0, das 2010 erschien, kamen einige wichtige Funktionen hinzu. Diese verbesserten die Interoperabilität von C# mit anderen Technologien und Programmiersprachen. Dazu gehörten dynamische Typen, benannte und optionale Parameter sowie verbesserte COM-Interoperabilität.

Aktuelle Entwicklungen (2010-heute)

C# 5.0, im Jahr 2012. Es fokussierte sich hauptsächlich auf die Verbesserung der asynchronen Programmierung durch die Einführung von Async und Await Keywords. Diese Funktionen ermöglichen es Entwicklern, heute noch, asynchronen Code auf einfache und saubere Weise zu schreiben. So kann man Anwendungen erstellen, die dadurch heute schneller und reaktionsfähiger sind.

Seitdem kamen weitere Versionen von C#, die jeweils neue Funktionen und Verbesserungen enthielten. C# 6.0 (2015) brachte einige Syntaktische Vereinfachungen wie Auto-Property-Initialisierer, Expression-bodied-Mitglieder, Nullbedingungsoperator (?.) und String-Interpolation.

Gefolgt von C# 7.0 (2017). Es kamen Tuples, Pattern Matching, lokale Funktionen und erweiterte Möglichkeiten für das Arbeiten mit Werttypen durch die Einführung von ref locals und ref returns mit rein.

Und C# 8.0 (2019) legte einen Schwerpunkt auf die Verbesserung von Sicherheit und Produktivität, indem es Funktionen wie Nullable Reference Types, Asynchronous Streams, Pattern Matching Enhancements, Indices und Ranges sowie Default Interface Members einführte.

Zuletzt C# 9.0 im Jahr 2020, dass sich auf die Verbesserung von Programmiersprachfunktionen konzentrierte. Dadurch konnte man den Umgang mit Daten und den Ausdruck von Algorithmen vereinfachen. Dazu gehörten beispielsweise Init-only-Properties, Records, Pattern Matching Enhancements, Top-Level-Statements und Target-typed New Expressions.

Parallel zur Entwicklung von C# hat Microsoft auch an der .NET-Plattform gearbeitet. Im Jahr 2016 veröffentlichte das Unternehmen .NET Core, eine plattformübergreifende, modulare und leichte Version von .NET, die für moderne Web- und Cloud-Anwendungen optimiert ist. Seit der Veröffentlichung von .NET 5 im Jahr 2020 hat Microsoft die traditionellen .NET-Frameworks und .NET Core vereint und setzt nun auf eine einzige .NET-Laufzeit und -Plattform.

Vorteile von C#

• Vielseitigkeit: Es eignet sich für eine breite Palette von Anwendungen und Projekten. Es wird häufig für die Entwicklung von Webanwendungen, Windows-Anwendungen, Cloud-basierten Diensten, Spielen, mobilen Anwendungen und sogar KI-Projekten verwendet.
• Objektorientierung: Es ist eine vollständig objektorientierte Sprache, was bedeutet, dass sie auf dem Prinzip der Kapselung von Daten und Verhalten innerhalb von Objekten basiert. Dies ermöglicht eine saubere Trennung von Anliegen und fördert Wiederverwendbarkeit und Erweiterbarkeit des Codes.
• Einfache und klare Syntax: Die Syntax von C# ist einfach und leicht verständlich, wodurch Programmierer schneller lernen und produktiver sein können. Die Sprache ist weniger fehleranfällig und erlaubt Entwicklern, effizienter und mit weniger Fehlern zu arbeiten.
• Leistungsstarke Entwicklungsumgebungen: C# wird von einer Vielzahl von Entwicklungsumgebungen unterstützt, insbesondere von Visual Studio Code, einer leistungsstarken integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) von Microsoft. Dies ermöglicht Programmierern, schnell und effizient zu arbeiten, Code zu schreiben, zu testen und zu debuggen.
• Unterstützung und Gemeinschaft: Da C# von Microsoft entwickelt und unterstützt wird, profitiert die Sprache von einer starken Gemeinschaft und einer breiten Palette von Ressourcen, einschließlich Online-Tutorials, Dokumentationen und Foren. Die C#-Community ist bekannt für ihre Hilfsbereitschaft und ihr Engagement, neue Programmierer willkommen zu heißen und bei Problemen zu unterstützen.
• Interoperabilität: C# bietet eine hervorragende Interoperabilität mit anderen .NET-Sprachen und -Technologien. Durch die Nutzung der .NET-Bibliotheken und –Frameworks können Entwickler eine Vielzahl von Funktionalitäten in ihren Anwendungen leicht implementieren und erweitern.
• Skalierbarkeit und Leistung: C#-Anwendungen sind für ihre Leistung und Skalierbarkeit bekannt. Durch die Verwendung des Just-In-Time (JIT)-Compilers und anderer Optimierungstechniken bietet C# schnelle Ausführungszeiten und geringe Latenzzeiten, was für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit unerlässlich ist.
• Plattformübergreifende Entwicklung: Mit der Einführung von .NET Core und Xamarin ermöglicht C# die plattformübergreifende Entwicklung von Anwendungen für Windows, MacOS, Linux, iOS und Android. Dies eröffnet Entwicklern eine Vielzahl neuer Möglichkeiten und macht die Sprache noch attraktiver für Unternehmen und Entwickler.

Nachteile von C#

Obwohl es eine leistungsstarke und vielseitige Programmiersprache ist, gibt es einige Nachteile, die man beachten sollte, bevor man sich für diese Sprache entscheidet. Hier sind einige der wichtigsten:

• Leistung: Trotz der Verbesserungen in der Laufzeitumgebung und den Optimierungstechniken von .NET ist die Leistung von C#-Anwendungen möglicherweise nicht so gut wie die von Anwendungen, die in niedrigeren Programmiersprachen wie C oder C++ geschrieben sind. Die Verwendung von Just-In-Time (JIT)-Kompilierung und Garbage Collection kann zu einem gewissen Laufzeit-Overhead führen.
• Plattformabhängigkeit: Historisch gesehen war C# stark an das Windows-Ökosystem und die .NET-Plattform gebunden. Obwohl die Einführung von .NET Core und Xamarin die plattformübergreifende Entwicklung ermöglicht hat, ist die Unterstützung und Integration von C# in Nicht-Windows-Umgebungen möglicherweise nicht so nahtlos wie bei einigen anderen Programmiersprachen, insbesondere Java. Mir ist dies besonders aufgefallen, als ich zeitgleich für Android und iOS Devices kompiliert habe. Man muss einige Dinge beachten und Drittanbieter-Software installieren, um überhaupt vom Fleck zu kommen.
• Lernkurve: Obwohl es im Vergleich zu einigen anderen Programmiersprachen relativ einfach zu erlernen ist, kann es dennoch eine gewisse Zeit dauern, sich mit allen Funktionen und Konzepten der Sprache vertraut zu machen, insbesondere wenn man noch keine Erfahrung mit objektorientierter Programmierung hat.
• Größe des Ökosystems: Während das .NET-Ökosystem umfangreich ist und viele Bibliotheken und Frameworks bietet, kann es sein, dass bestimmte Drittanbieter-Bibliotheken oder -Tools nicht verfügbar sind oder nicht so umfangreich wie in einigen anderen Programmiersprachen.
• Proprietäre Natur: C# von Microsoft ist eine proprietäre Sprache. Obwohl es Open-Source-Implementierungen gibt (z.B. .NET Core und Xamarin), hängt die Entwicklung der Sprache und der zugehörigen Tools stark von Microsofts Strategie und Vision ab. Einige Entwickler ziehen es vor, sich auf Open-Source-Programmiersprachen wie Python oder Java zu konzentrieren, die nicht ein einzelnes Unternehmen kontrolliert.

Anwendungsbeispiele für C#

• Webanwendungen: Es ist eine beliebte Wahl für die Entwicklung von Webanwendungen, insbesondere mit dem ASP.NET-Framework. ASP.NET Core ist ein Open-Source-Webframework, das auf .NET Core basiert und die Entwicklung von modernen, leistungsstarken Webanwendungen ermöglicht.
• Windows-Anwendungen: Es eignet sich hervorragend für die Entwicklung von Windows-Desktop-Anwendungen. Mit dem Windows Presentation Foundation (WPF) Framework können Entwickler ansprechende Benutzeroberflächen und robuste Anwendungen erstellen.
• Mobile Anwendungen: Mit Hilfe von Xamarin, einer plattformübergreifenden App-Entwicklungsumgebung, können Entwickler C# verwenden, um native Anwendungen für iOS, Android und Windows Mobile zu erstellen.
• Spieleentwicklung: Die Unity-Engine, eine der weltweit führenden Spieleentwicklungsplattformen, unterstützt C# als Skriptsprache. Dies ermöglicht es Entwicklern, anspruchsvolle und leistungsfähige Spiele für verschiedene Plattformen zu entwickeln.

Fazit:

C# hat sich seit seiner Einführung zu einer der bevorzugten Programmiersprachen für Entwickler und Unternehmen entwickelt. Mit seiner Vielseitigkeit, leistungsstarken Entwicklungsumgebungen, der starken Unterstützung durch Microsoft und einer engagierten Community bietet C# eine hervorragende Grundlage für die Entwicklung einer Vielzahl von Anwendungen. Wenn man in Betracht zieht, eine neue Programmiersprache zu erlernen oder ein neues Projekt zu starten, sollte man auf jeden Fall die vielen Vorteile von C# in Betracht ziehen.

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Kurze Zeitreise

Eclipse ist im Grunde genommen der Nachfolger von IBM Visual Age for Java 4.0. Der Quellcode dafür wurde im Jahr 2001 von IBM freigegeben. Im Jahr 2004 beschloss das von IBM geführte Eclipse-Konsortium die Ausgründung der rechtlich eigenständigen Eclipse Foundation, die seitdem für die Entwicklung von Eclipse verantwortlich ist. Es unterstützt die Java-Version 5 ab Version 3.1 und Java 6 ab Version 3.2. Ab dem Jahr 2006 wurden die Veröffentlichungstermine neuer Versionen der wichtigsten Eclipse-Komponenten harmonisiert, um Versionskonflikte zu vermeiden und Eclipse-Anwendern die Nutzung zu erleichtern. Man hat den Veröffentlichungszyklus ab der Version 2018-09 auf Quartalsaktualisierungen verkürzt, da ab Java 9 nicht mehr alle 3 Jahre, sondern alle 6 Monate eine neue Java Version erscheint. Es folgt nun einem Rolling Release Modell.

Rolling Release

(„rollen“ und „veröffentlichen“. Sinngemäß handelt es sich dabei um die kontinuierliche Aktualisierung der Software und ist ein Begriff aus der Softwareentwicklung. Bei einem Betriebssystem, dass das Rolling-Release-Prinzip anwendet, gibt es keine Betriebssystem-Versionen, bei denen bei einem Versions-Upgrade eine große Menge an Software auf einmal aktualisiert wird. Die einzelnen Software-Pakete werden vielmehr immerfort aktualisiert. Dies schließt sogenannte Releases, also Veröffentlichungen des Betriebssystems, aber nicht aus. Im Gegensatz zu einem Betriebssystem ohne Rolling Releases sind die Veröffentlichungen jedoch keine Versionen, sondern sogenannte Snapshots. Dies bedeutet, eine Kopie aller im Moment im Repository liegenden Software-Versionen. Diese Snapshots dienen meistens auch als Installations-Medien.

Die Projektnamen waren bisher nach den Jupitermonden (Callisto, Europa und Ganymede), den Raumsonden Galileo und Helios, die Version 3.7 nach der für Eclipse typischen Farbe Indigo benannt. Die Anfangsbuchstaben der Projektnamen werden ab Version 3.5 in alphabetischer Reihenfolge vergeben. Die Version 3.8 erschien gleichzeitig mit der Version 4.2. Um mit dem schnelleren Release-Zyklus von Java mitzuhalten, hat man 2018 von einem jährlichen Release auf vier Releases pro Jahr umgestellt. Damit hat man auch das Namensschema der Release-Versionen auf „{Jahreszahl}-{Monat}“ vereinfacht, also beispielsweise „2018-09“. Die einzelnen Versionen werden jeweils als Grundversion oder als Zusammenstellung aus verschiedenen Programmpaketen veröffentlicht. Einzelne Programmpakete kann man jedoch auch später noch nachinstallieren. Die Benutzeroberfläche von Eclipse ist standardmäßig englischsprachig. Es gibt jedoch zu jeder Version Babel-Language-Packs, die man sich in den entsprechenden Sprachen als Plugin installieren kann.

Darauf gehe ich so explizit ein, da ich mich in den letzten Tagen mit Kollegen über Eclipse ausgetauscht und in einem Quellcode verweise auf „Jupiter“ entdeckt habe. In der jüngsten Vergangenheit habe ich mich mit Jupyter beschäftigt. Daher auch hier ein Verweis auf den Beitrag damit es zu keiner Verwechslung der Themen kommt. Beides von Grund auf verschiedene Themen bzw. Dinge 😉

Architektur

Bis einschließlich zur Version 2.1 ist Eclipse als erweiterbare IDE konzipiert gewesen. Ab Version 3.0 ist es selbst nur der Kern, der die einzelnen Plug-ins lädt, die dann die eigentliche Funktionalität zur Verfügung stellt. Diese Funktionalität basiert, wie bereits erwähnt, auf Equinox. Sowohl Eclipse als auch die Plugins sind vollständig in Java implementiert. Zur Erstellung der GUI (grafischen Benutzeroberfläche) wurde SWT verwendet. Zur Darstellung der GUI-Komponenten basiert SWT ähnlich wie AWT auf den nativen GUI-Komponenten des jeweiligen Betriebssystems. Eclipse steht für 14 verschiedene Systeme und Architekturen zur Verfügung und gilt somit als plattformunabhängig. Die Plugins lassen sich direkt von einem Update-Server, über den „Market Place“, oder durch Entpacken einer Installationsdatei installieren.

Das frei verfügbare Eclipse SDK umfasst die Eclipse-Plattform, Werkzeuge zur Java-Entwicklung (Java Development Tools, JDT) und die Umgebung zur Entwicklung von Eclipse-Plugins (Plugin Development Environment, PDE).

Rich Client Platform

Eclipse bietet eine Rich Client Platform, welche es Anwendungsentwicklern ermöglicht, basierend auf dem Eclipse-Framework, von der Eclipse-IDE unabhängige Anwendungen zu schreiben. Die folgenden Komponenten (Plugins) werden typischerweise mindestens für eine Eclipse-Rich-Client-Platform-Anwendung verwendet:

• Eclipse Core Platform – steuert den Lebenszyklus einer Eclipse-Anwendung
• Eclipse Platform UI – stellt die Workbench mit den Konzepten Sichten, Editoren, Perspektiven, Menüs und Toolbars zur Verfügung
• Standard Widget Toolkit (SWT)
• JFace

Weitere Eclipse-Komponenten, wie das Hilfesystem oder das automatische Aktualisierungssystem, kann man ebenfalls einsetzen. In der Regel nutzt man das Eclipse-OSGi-Framework Equinox zum Kombinieren (bundling) der Komponenten.

Das UI (User Interface)

Eclipse ist in Komponenten (parts) gegliedert, die in Sichten (views) und Editoren (editors) gegliedert sind. Wobei die Unterscheidung in view und editor sich an der Nutzung orientiert und nicht technischer Natur ist. Diese Fenster kann man durch Drag and Drop beliebig anordnen oder minimieren.

Sichten

Mit Hilfe der views kann man Daten direkt bearbeitet und darunterliegende Datenstrukturen verändern.

Beispiele für views sind die auch aus den meisten anderen Editoren bekannte Navigator-View, die im Projektverzeichnis enthaltene Dokumente anzeigt, der Klassenexplorer, der baumartig strukturiert Symbole für die Klassen, Funktionen, Variablen und Importe eines geöffneten Quelltextes anzeigt oder das Suchfenster, dass die Ergebnisse einer Suche auflisten kann.

Editoren

Editoren sind Komponenten, die nur das jeweils geöffnete Datenelement bearbeiten und in denen der Nutzer explizit speichern muss, um Daten zu verändern. Beispiele sind Fenster, die meist den Quelltext mit Syntaxhervorhebung anzeigen, wobei es für viele Programmiersprachen einen eigenen Editor gibt. Beispielsweise für Java, C, PHP, Python, HTML, aber auch einen einfachen Texteditor. Genauso gibt es auch visuelle Editoren (beispielsweise UML-Editoren, GUI-Builder) oder solche, die Baumstrukturen anzeigen (etwa der XML-Editor). Editoren nehmen normalerweise den meisten Raum des Programmfensters in Anspruch. Mehrere geöffnete Quelltexte kann man als Reiter öffnen, die man dann über Tabs am oberen Rand in den Vordergrund bringen kann. Außerdem kann man Tabs fixieren, damit man beispielsweise den zugehörigen Quelltext nicht versehentlich schließt. Auch kann man die Editoren weitestgehend frei per Drag and Drop anordnen. Davon abgesehen ist es möglich, eine Datei in mehreren Editoren gleichzeitig zu öffnen.

Perspektiven

Perspektiven sind vollständige Anordnungen von parts. Ein editor bleibt beim Perspektivwechsel erhalten. Perspektiven sind weitestgehend frei konfigurierbar und man kann benutzerdefinierte Konstellationen speichern sowie laden. Meistens stellen Plugins, die man nachinstalliert, vorkonfigurierte Perspektiven zur Verfügung, diese passt man dann meisten den eigenen Wünschen und Vorlieben an.

Plugins und Erweiterungen

Es gibt zahlreiche Erweiterungen für Eclipse. Teils proprietär, teils frei verwendbar bzw. Open Source. Primär verwendet man es als Java IDE. Dabei kommen vor allem die in den Java Development Tools zusammengefassten Plugins zum Einsatz. Es existieren aber etliche Plugins für andere Sprachen, die ich bereits unter Editoren erwähnt habe. Hinzu kommt noch die Entwicklung von OSGi-Bundles. Dazu zählt vor allem das CDT-Projekt, welches C und C++ unterstützt und unter Anderem die GNU Compiler Collection sowie die LLVM (-Clang und -GCC) abdeckt. Darüber hinaus gibt es auch Plugins für Perl, PHP, ColdFusion, Ruby, Python, C#, Fortran, Ada2005, Scala usw. Diese kann man über ein Menü in Eclipse einbinden. Neben Plugins für konkrete Programmiersprachen gibt es auch solche, die allgemeine Entwicklungsprozesse unterstützen, wie beispielsweise Mylyn für „aufgabenorientierte Entwicklung“ oder Saros für Verteilte Paarprogrammierung auch Distributed Pair Programming, DPP oder Pair Programming, PP genannt. Oft sind diese Ergänzungen – anders als das Kernprogramm – ausschließlich in der englischen Sprache erhältlich.

Neben den Java Development Tools gibt es viele weitere Projekte, die man ebenfalls auf der Eclipse-Website koordiniert. Ein solches Projekt ist das Eclipse Tools Project, dass verschiedene Hilfsmittel entwickelt, die Entwickler erweitern können. Weitere Projekte sind das Eclipse Modeling Framework (EMF), das Graphical Editing Framework (GEF) und die eingestellte Eclipse Riena Platform (Riena). Mit EMF lässt sich ein Datenmodell erstellen, das zum Beispiel auf UML basieren kann. GEF ist ein Projekt, dass es Entwicklern erlaubt, mit Hilfe eines existierenden Datenmodells schnell einen grafischen Editor zu erstellen. Riena unterstützt Entwickler bei der Ausstattung einer Anwendung mit einem benutzerfreundlichen Interaktionskonzept und ansprechenden Oberflächenelementen.

Basierend auf diesen Erweiterungen und dem modularen Aufbau von Eclipse selbst, lassen sich für Projekte spezifische Eclipse-Bundles erstellen. Diese enthalten alle für ein bestimmtes Projekt notwendigen Teile und Erweiterungen von Eclipse, ohne mit unnötigen Teilen Hauptspeicher und Rechenleistung zu verbrauchen.

Inzwischen gibt es auch Open Source-Erweiterungen, die eine automatisierte Bereitstellung und Konfiguration erheblich erleichtern. Dazu zählen oasp4j-ide, Oomph und Yatta Profiles, von denen ich einige in zukünftigen Beiträgen thematisiere.

Fazit

Durch den quelloffenen Ansatz und der kostenfreien Nutzungsmöglichkeit ist Eclipse neben IntelliJ eines der beliebteren IDEs. Man kann durch Plugins und Erweiterungen viele Programmiersprachen bedienen. Der Programmkern von Eclipse stellt in dem Zusammenhang die einzige versionsübergreifende Konstante dar. Jede Aktualisierung führt Neuerungen in den Kern ein und die integrierten Plugins bzw. Erweiterungen erfordern dadurch meist eine Anpassung an die neue Version.

Die grafische Oberfläche von Eclipse ist auf eine effiziente Arbeitsweise ausgerichtet. Der konzeptionelle Aufbau durch Views, Editoren und Perspektiven sorgt für eine anpassbare Optik und eine bequeme Arbeitsweise mit und in der IDE. Man kann sowohl die Funktionalitäten als auch die GUI von Eclipse durch die manuelle oder automatische Installation von Plugins bzw. Erweiterungen anpassen. Entsprechende Möglichkeiten finden sich in dem standardmäßig integrierten Market Place von Eclipse.

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Wie funktioniert SonarQube?

SonarQube besteht aus drei Komponenten

1. Einem Modul für Build-Management-Tools wie Apache Maven oder Apache Ant. (Hauptsächlich für die Analyse des Quelltextes hinsichtlich verschiedener Qualitätsmerkmale.)
2. Einer Datenbank, für Speicherung der Ergebnisse der Qualitätsanalyse.
3. Einer Website für die visuelle Darstellung, Auswertung und das Management der Qualitätsanalyse-Ergebnisse.

Durch diese Architektur kann man sowohl eine Prüfung des Quelltextes auf dem Entwicklungsrechner ermöglichen als auch eine Einbindung von SonarQube in den Entwicklungsprozess gewährleisten. Dies unterstützt die Ermittlung der Qualitätsmetriken auf einem Build-Server für die kontinuierliche Integration.

SonarQube analysiert den Quelltext hinsichtlich der Abdeckung durch Modultests, checkt den Quellcode nach doppeltem Code und in Bezug auf die Komplexität. Auch werden unter anderem potenzielle Fehler im Code, Kodier-Richtlinien als auch Kommentare überprüft.

Modularer Aufbau und Erweiterungen

SonarQube ist modular aufgebaut und integriert selbst einige bekannte Entwicklungswerkzeuge zur Analyse der Codequalität, darunter PMD und Checkstyle für die Erkennung von doppeltem Code für die Prüfung von Kodier-Richtlinien. Damit wird unter anderem auch nach ineffizientem Code gesuche. FindBugs dient beispielsweise zum Aufdecken potenzieller Fehler sowie Surefire und Cobertura zur Messung der Qualität der Modultests.

Diese Werkzeuge nutzen entsprechend ihrer Natur und Einsatzgebiete Metriken, um die jeweiligen Auswertungen bzw. Statistiken zu erzeugen. Der Name „Metrik“ trägt jedoch wenig Bedeutung von dem in sich, was eine Metrik ausmacht. Schlägt man nämlich nach woher der Name kommt, landet man im Lateinischen: „ars metrica„, die Lehre von den Maßen. Fragt man jedoch das Institute of Electrical and Electronics Engineers, was eine Softwaremetrik ist, erhält man folgende Antwort:

„software quality metric: A function whose inputs are software data and whose output is a single numerical value that can be interpreted as the degree to which software possesses a given attribute that affects its quality.“ „Eine Softwarequalitätsmetrik ist eine Funktion, die eine Software-Einheit in einen Zahlenwert abbildet, der als Erfüllungsgrad einer Qualitätseigenschaft der Software-Einheit interpretierbar ist.“ – IEEE Standard 1061, 1998

Folglich bedeutet dies, dass es sich bei einer Metrik am Ende des Tages um eine Funktion handelt, die für beliebige Eingaben Zahlen erzeugt. Die Beschaffenheit ist so, dass sie, nur so 

lange sie von derselben Funktion erzeugt wurden, vergleichbar sind. Dadurch kann man Rückschlüsse auf die Eingabe mit Hinblick auf die Funktion erzielen.

Ein Beispiel dafür ist die McCabe-Metrik, auch zyklomatische Komplexität genannt. Diese sehr grundlegende Metrik berechnet die Anzahl der unterschiedlichen Pfade durch ein Stück Code. Die Formel ist relativ einfach: Es wird die Anzahl an Kontrollstrukturen wie if, while, case und boolescher Operatoren wie && und || summiert und nochmals mit 1 addiert. Möchte man diese Information nochmals anhand eines Beispiels betrachten, sieht es folgendermaßen aus:

String nameDesWochenTags(int nr) {
  switch(nr) {
    case 1: return "Montag";
    case 2: return "Dienstag";
    case 3: return "Mittwoch";
    case 4: return "Donnerstag";
    case 5: return "Freitag";
    case 6: return "Samstag";
    case 7: return "Sonntag";
  }
  return "";
}

Diese relativ einfache Methode gibt den Namen eines Wochentages entsprechend seiner 1-indizierten Position innerhalb der Woche zurück. Ihre zyklomatische Komplexität beträgt 8. Zumal 1 + 7 x case. Dies ist ein verhältnismäßig hoher Wert. Ein Maximalwert von 10 gilt als allgemein akzeptiert und ausreichend erprobt. Um also die Komplexität dieser Methode zu verringern, findet eine Refaktorisierung statt, die folgendermaßen aussehen kann:

String nameDesWochenTags(int nr) {
  String[] names = new String[] {
    "Montag", "Dienstag", "Mittwoch",
    "Donnerstag", "Freitag", "Samstag",
    "Sonntag"
  };
  if(nr) > 0 && <= names.length) {
    return names[nr - 1];
  }
  return "";
}

Die zyklomatische Komplexität dieser Methode beträgt 3. Zumal 1 + 1 x if + 1 x &&. Durch den unterschiedlichen Ansatz kann man die Komplexität verringern. Dennoch ist es relativ unstrittig, dass die erste Version leichter zu verstehen ist.

Will man nun also alle Tools gemeinsam benutzen, muss man alle konfigurieren und ihre Ergebnisse zusammenführen, damit sich ein Gesamtbild darstellen lässt. Außerdem kommt es dabei zwangsweise zu Dopplungen in ausgewerteten Metriken oder anderen Kennzahlen. PMD beispielsweise besitzt durch seinen relativ vagen Aufgabenbereich Überschneidungen im Hinblick auf Codestil mit checkstyle, während es aber auch genauso wie FindBugs auf toten Code achtet. An solchen und weiteren Stellen kann SonarQube Verbesserungen herbeiführen.

Neben der visuellen Anzeige der Ergebnisse der einzelnen Bereiche, ermöglicht SonarQube das Drill-Down der Ergebnisse bis auf die einzelne Metrik und Codezeile sowie die Verknüpfung der einzelnen Metriken sowie die Darstellung ihrer historischen Entwicklung in einer recht übersichtlichen grafischen Oberfläche.

Über einen ausgeklügelten Plugin-Mechanismus ist eine relativ einfache Integration von Erweiterungen möglich. Neben den Erweiterungen für die Analyse zusätzlicher Programmiersprachen gibt es Plugins für ergänzende Metriken, Governance, Schnittstellen zu Entwicklungsumgebungen, Visualisierungen, Integration sowie zur Berechnung der technischen Schuld(en).

Fazit

Ich arbeite noch nicht so lange mit SonarQube. Um genau zu sein, habe ich es mir erst heute das erste Mal angeschaut. Zusammenfassend kann ich folgendes sagen:

Statistiken sind zwar interessant und es kann Spaß machen, sich diese anzuschauen, doch ist eine statische Codeanalyse erst dann wirklich vollständig, wenn ein Mindestmaß an Interpretation hineingeflossen ist.

Die Codeanalyse liefert ein gutes Gefühl für die Codebasis. Erst so kann man fundierte Aussagen darüber treffen, welche Bereiche des Projekts besonders gefährdet, instabil oder verbesserungsfähig sind.

Regelmäßige Analysen können die Teammotivation erhöhen. Eine positive Issuebilanz am Ende eines Sprints und aufwärtszeigende Historiengraphen sollten gute Treiber für eine Gruppe Entwickler und ein Beweis für die eigene Leistung sein.

Alles in allem sind Analyseergebnisse immer gut als Argumentationsgrundlage. Mit Hilfe der Projekthistorie, die eine Auswahl gut darstellbarer Kennzahlen beinhaltet, kann man vor Kunden oder Entscheidern besser über ein eventuell nötiges technisches Release diskutieren.

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Cucumber wurde ursprünglich in der Programmiersprache Ruby für Ruby-Anwendungen geschrieben. In der Zwischenzeit unterstützt es aber auch andere Programmiersprachen wie Java und alle anderen auf der Java Virtual Machine gängigen Programmiersprachen sowie C++ und JavaScript. Darüber hinaus gibt es Projekte, die Cucumber noch für weitere Programmiersprachen zur Verfügung stellen und sich als Teil der Cucumber-Familie sehen. Darunter beispielsweise SpecFlow, eine Implementierung für C#.

Wie funktioniert Cucumber?

Wie auch bei den meisten anderen BDD-Frameworks werden in Cucumber Funktionalitäten mittels der Beschreibungssprache „Gherkin“ beschrieben. Gherkin verwendet natürliche Schriftsprache als Grundlage. Lediglich bestimmte Schlüsselwörter werden besonders behandelt.

Gherkin

Gherkin ist die Sprache, die Cucumber verwendet, um Testfälle zu definieren. Sie ist so konzipiert, dass sie sich nicht-technisch und für den Menschen lesbar gestaltet. Es beschreibt Anwendungsfälle in Bezug auf ein Softwaresystem. Der Zweck hinter der Gherkin-Syntax ist die Förderung verhaltensorientierter Entwicklungspraktiken in einem Entwicklungsteam, einschließlich Geschäftsanalysten und Managern. Sie zielt darauf ab, bereits in den ersten Phasen der Anforderungsdefinition durch die Geschäftsleitung und in anderen Phasen des Entwicklungslebenszyklus einer Anwendung feste, eindeutige Anforderungen durchzusetzen.

Syntax

Die Syntax ist ähnlich wie bei Python zeilenorientiert aufgebaut. Die Struktur einer Datei wird durch Leerzeichen und andere Steuerzeichen definiert. # wird als Zeilen bzw. Kommentarzeichen verwendet und kann an jeder beliebigen Stelle in einer Datei stehen. Anweisungen sind jede nicht leere und nicht kommentierte Zeile. Sie bestehen aus einem konkreten Gherkin-Schlüsselwort, gefolgt von einer Zeichenkette.

Alle Gherkin-Dateien haben die Dateierweiterung .feature. Sie enthalten eine einzelne Feature-Definition für das zu testende System und sind ein ausführbares Testskript.

Neben der Bereitstellung eines Skripts für automatisierte Tests ist die Syntax von Gherkin so konzipiert, dass sie eine einfache Dokumentation des zu testenden Codes ermöglicht. Gherkin unterstützt derzeit Schlüsselwörter in Dutzenden von Sprachen.

Schlüsselwörter der Gherkin Sprache

• Feature: Name bzw. die Bezeichnung des Features
• Rule: Regeln des Features
• Example oder Scenario: Die Bezeichnung des Szenarios (Beispielsweise „Die erfolgreiche Anmeldung mit gültigen Anmeldeinformationen.“)
• Given, When, Then, And, But für die steps (oder *)- Vorbedingungen (Gegeben sei), die Aktion, die ausgeführt wird bzw. die Erweiterung durch andere Schlüsselwörter um die Aktion die ausgeführt wird zu ergänzen bzw. zu erweitern. (Der User gibt beispielsweise seine Zugangsdaten, Username and Password ein), gefolgt von der erwarteten Reaktion des Systems (Beispielsweise die Nachricht, bei einem erfolgreichen Login.)
• Background – Ein Background ermöglicht es einem, den nachfolgenden Scenarios einen gewissen Kontext hinzuzufügen. Es kann einen oder mehrere Vorgegebene Schritte enthalten, die vor jedem Scenario aber nach jedem Before hook ausgeführt werden.
• Scenario Outline oder Scenario Template – Damit lässt sich dasselbe Szenario mehrmals mit unterschiedlichen Wertekombinationen ausführen.
• Examples oder Scenarios – Eine Scenario Outline muss einen oder mehrere Abschnitte mit Examples bzw. Scenarios enthalten. Sie dienen als Steps bzw. Interpretationsvorlage, die nie direkt ausgeführt werden. Stattdessen wird die Szenariogliederung einmal für jede Zeile mit den darunter liegenden Abschnitten von Examples ausgeführt.

Gherkin in deutscher Sprache

Um eine Funktionalität auf Deutsch zu schreiben, muss am Beginn des Features # language: de angegeben werden. Damit sind u.A. folgende deutsche Schlüsselwörter verfügbar:

• Funktionalität
• Grundlage
• Szenario
• Szenariogrundriss
• Beispiele
• Angenommen
• Gegeben sei
• Wenn
• Dann
• Und und Aber, sowie *

Die Command line (CL)

Cucumber verfügt über eine integrierte Kommandozeilenschnittstelle, die eine umfassende Liste von Anweisungen enthält. Wie die meisten Kommandozeilen-Tools bietet Cucumber die Option –help an, die eine Zusammenfassung der Befehle liefert, die diese Command Line akzeptiert.

$ cucumber --help
        -r, --require LIBRARY|DIR        Require files before executing the features.
        --i18n LANG                      List keywords for in a particular language.
                                         Run with "--i18n help" to see all languages.
        -f, --format FORMAT              How to format features (Default: pretty).
        -o, --out [FILE|DIR]             Write output to a file/directory instead of
        ...

Fazit

Gherkin ist nicht nur zum Schreiben von automatisierten Tests geeignet. Man kann Gherkin grundsätzlich auch dazu verwenden, um strukturierte Tests zu erstellen, die man später als Projektdokumentation verwendet kann. Erst die Eigenschaft, strukturiert zu sein, gibt uns die Möglichkeit zu automatisieren.

Sowohl die Sprache Gherkin wie auch das Tool Cucumber, bieten weitaus mehr Funktionalitäten, die ich hier nicht thematisiert habe. Zumal ich auch recht frisch in dieses Thema eingestiegen bin. So ist beispielsweise ein Datengetriebenes Szenario mithilfe von Tabellen möglich. Fernab können verschiedene Schritte, die im Prinzip das Gleiche tun, über Platzhalter definiert werden.

Um solche und weitere Vorteile zu nutzen, ist neben Cucumber oder anderen Testtools vor allem Disziplin beim Verfassen der Dokumentation bzw. der Gherkin Dokumente gefragt. Gleichzeitig müssen die formulierten Schritte präzise genug sein, um die gewünschten Verhaltensweisen ausreichend genau zu beschreiben. Ansonsten zerfällt die Abstraktion und Gherkin Dokumente werden lediglich zu etwas besser lesbaren Testskripten statt dem Ansatz des BDD zu folgen.

Cucumber lässt sich auch mit IntelliJ nutzen. Aber darüber gibt es dann in naher Zukunft einen weiteren Beitrag.

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Hintergrund von Visual Studio Code

Visual Studio Code (VS Code) ist ein plattformübergreifender Open-Source-Code-Editor von Microsoft. Er wurde erstmals im Jahr 2015 veröffentlicht und hat sich seitdem kontinuierlich weiterentwickelt. Der Editor unterstützt Windows, macOS und Linux. Es bietet Entwicklern eine nahtlose und einheitliche Erfahrung über verschiedene Plattformen hinweg.

Eine kurze Zeitreise

Visual Studio Code entstand als Teil von Microsofts Bemühungen, Entwicklern leichtgewichtige, leistungsfähige und plattformübergreifende Werkzeuge zur Verfügung zu stellen. Die Geschichte von Visual Studio Code reicht zurück bis ins Jahr 2011. Als Erich Gamma, einer der Erfinder des berühmten Design-Patterns-Buchs und der Eclipse-Plattform, bei Microsoft anfing. Zusammen mit anderen Entwicklern arbeitete er an einem Projekt namens „Project Monaco“. Es begann als Experiment, um browserbasierte Entwicklungs-Umgebungen zu erforschen.

Project Monaco fokussierte sich darauf, eine leistungsfähige, webbasierte Code-Editing-Umgebung zu schaffen. Genutzt von mehreren Microsoft-Produkten wie Azure DevOps (früher Visual Studio Online) und OneDrive. Im Laufe der Zeit vergrößerte sich das Projekt immer weiter. Das Team erkannte schon bald, dass die wachsende Codebasis und die leistungsstarken Funktionen das Zeug zu einem eigenständigen Produkt hatten.

Am 29. April 2015 stellte Microsoft Visual Studio Code erstmals während der Build-Konferenz in San Francisco vor. Es war von Anfang an als Open-Source-Projekt konzipiert und steht unter der MIT-Lizenz der Masse zur Verfügung. Seit der ersten Veröffentlichung hat VS Code eine große Entwickler-Community angezogen, die ständig zur Verbesserung des Produkts beiträgt.

Mit der Veröffentlichung von Visual Studio Code verfolgte Microsoft eine neue Strategie. Sie öffneten die Pforten zu der Technologie und zu den Werkzeugen für Entwickler aller Plattformen und Programmiersprachen. VS Code war eines der ersten Produkte, das diese neue Richtung widerspiegelte. Heute ist VS Code einer der am häufigsten verwendeten Code-Editoren. Darüber hinaus hat es dazu beigetragen, das Bild von Microsoft als Unternehmen zu verändern. Ein Bild der Offenheit und Zusammenarbeit in der Entwicklergemeinschaft.

Hauptmerkmale von Visual Studio Code

• Syntax-Hervorhebung und IntelliSense: VS Code unterstützt Syntax-Hervorhebung für eine Vielzahl von Programmiersprachen. Es bietet Entwicklern eine klar strukturierte und leicht verständliche Darstellung des Codes. IntelliSense ist eine intelligente Code-Vervollständigungsfunktion. KI-Algorithmen helfen dabei, den Code effizienter und schneller zu schreiben. Dies passiert, indem es automatisch Vorschläge für Variablen, Funktionen und andere Code-Elemente anzeigt.

• Git-Integration: Die Integration von Git ermöglicht es Entwicklern, direkt aus dem Editor heraus Änderungen am Code vorzunehmen. Sowohl das committen und mit Remote-Repositories zu synchronisieren sind möglich. Darüber hinaus erfolgt die Anzeige der Änderungen im Code direkt im Editor. Dadurch kann man leichter erkennen, was, wer, wann verändert hat.

• Debugging: VS Code bietet umfangreiche Debugging-Möglichkeiten für viele Programmiersprachen und Plattformen. Es ermöglicht das Anlegen von Breakpoints, das Verfolgen von Variablenwerten und das Ausführen von Code schrittweise. Dies hilft Entwicklern, Fehler effizienter zu finden und zu beheben.

• Anpassung und Erweiterbarkeit: VS Code ermöglicht es den Nutzern, den Editor individuell anzupassen und mit zusätzlichen Funktionen zu erweitern. Es gibt eine Vielzahl von Plugins und Erweiterungen, die man im Visual Studio Code Marketplace finden und installieren kann.

• Terminal-Integration: VS Code integriert das Terminal direkt in den Editor. Dadurch kann man problemlos Terminal Befehle direkt im Editor ausführen. Auch die Build-Tools lassen sich direkt darüber verwenden. Folglich muss man den Editor nicht verlassen, um auf die Befehlszeile zuzugreifen.

• Code-Navigation und -Refactoring: Mithilfe von Funktionen wie „Go to Definition“, „Find All References“ und „Rename Symbol“ können Entwickler ihren Code effizienter navigieren und organisieren. Diese Funktionen machen das Code-Refactoring leichter und fördern die Erstellung von sauberem, gut strukturiertem Code. Nachdem ich erst kürzlich diese Funktion in IntelliJ auch recht vorteilhaft fand noch der Verweis auf den Beitrag.

• Unterstützung von Programmiersprachen und Frameworks: VS Code unterstützt eine Vielzahl von Programmiersprachen und Frameworks. Darunter JavaScript, TypeScript, Python, C#, C++, Java, PHP, Ruby, Go, Rust und viele mehr. Dank der Unterstützung von zahlreichen Frameworks wie Angular, React, Vue.js, Django und .NET Core sind Entwickler in der Lage, in ihren bevorzugten Sprachen und Umgebungen zu arbeiten.

• Arbeitsbereiche und Multifunktionsfenster: VS Code ermöglicht das Öffnen mehrerer Projekte und Arbeitsbereiche gleichzeitig und unterstützt auch das Teilen von Fenstern, sodass man problemlos mehrere Dateien nebeneinander anzeigen und bearbeiten kann. Dies erleichtert die Zusammenarbeit an komplexen Projekten erheblich.

• Live Share: Mit der Live Share-Funktion können Entwickler ihre Arbeitsbereiche in Echtzeit mit anderen teilen und gemeinsam am Code arbeiten. Dies ist besonders hilfreich für Teamarbeit, Pair-Programming und das Lösen von Problemen gemeinsam mit Kollegen.

Fazit

Visual Studio Code ist ein mächtiges und vielseitiges Tool für Entwickler, das sich in den letzten Jahren zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Softwareentwicklung entwickelt hat. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung und die Anpassungsfähigkeit des Editors befindet sich VS Code mit an der Spitze der IDE’s bzw. Code Editoren und hilft Entwicklern dabei, produktiver und effizienter zu arbeiten. Obwohl es viele großartige Funktionen in Visual Studio Code gibt, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass kein Tool oder Editor perfekt ist. Davon abgesehen hat jeder Entwickler seine eigenen Präferenzen und Arbeitsweisen. Wenn man jedoch auf der Suche nach einem leistungsstarken, anpassungsfähigen und umfangreichen Code-Editor ist, kann man Visual Studio Code auf jeden Fall in Betracht ziehen.

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