Design Patterns in EPOC Software Development

Työssä tutkittiin oliosuunnittelumalleja EPOC-käyttöjärjestelmässä. Työssä tutkittiin sekä yleisiä suunnittelumalleja että EPOC-ympäristössä esiintyviä oliorakenteita, niiden aiheuttamia vaatimuksia sovelluksille sekä niiden käyttämisestä saatavia hyötyjä. Työssä toteutettiin EPOC-ohjelmiston suunnittelu hyödyntäen suunnittelumalleja ja periaatteita. Oliosuunnittelumallit ovat yleistyneet huomattavasti viime vuosina. Suunnittelumallien lähtökohtana ovat sekä yleiset että ympäristökohtaiset suunnitteluperiaatteet ja säännöt. Suunnittelumallit ovat osa isompaa rakennekokonaisuutta, joka käsittää sekä prosessi-, analyysi-, arkkitehtuuri- ym. malleja. Oliosuunnittelumallit nopeuttavat ja helpottavat suunnittelua sekä parantavat uudelleenkäytettävyyttä korkeammalla abstraktiotasolla. EPOC on tulevaisuuden mobiililaitteiden yleisimpiä käyttöjärjestelmiä. EPOC on kokonaisuudessaan oliopohjainen ja sisältää lukuisia oliorakenteita, joiden ymmärtäminen on sovelluskehityksen kannalta elintärkeää. Koska ympäristöt, joissa EPOC-käyttöjärjestelmää käytetään, ovat yleensä resurssien puolesta rajoittuneita, on yleisten suunnittelumallien käytössä oltava tarkkana. EPOC vaatii yleisiin suunnittelumalleihin muutoksia ja estää joidenkin käytön kokonaan.

MVC-arkkitehtuurin toteuttaminen suunnittelumalleja käyttäen

Tässä insinöörityössä tutkittiin alan kirjallisuuden kautta MVC-arkkitehtuuria ja suunnittelumalleja. Työn tavoitteena oli toteuttaa käytännön esimerkki, joka yhdistää MVC-arkkitehtuurin ja suunnittelumallit. Työssä lähdettiin liikkeelle perehtymällä ohjelmistoarkkitehtuuriin ja sen eri muotoihin. Keskeiseksi näistä nousi kerrosarkkitehtuuri, joka on myös MVC-arkkitehtuurin rakenne. Itse MVC ei ole käsitteenä eikä konseptina uusi. Norjalainen Trygve Reenskaug on julkaissut ensimmäiset tutkielmat siitä jo 1970-luvulla. Kirjallisuutta tutkittaessa selvisikin, että MVC on kuitenkin pysynyt suhteellisen muuttumattomana. Lisäksi se on edelleen käytössä etenkin interaktiivisten sovellusten suunnittelutyökaluna. Myös useimmat webtason sovelluskehykset käyttävät MVC-mallia. Toinen tutkimuksen kohteena ollut alue oli suunnittelumallit. Ne ovat hyvin abstraktin tason ratkaisuja yleisimpiin suunnitteluongelmiin. Suunnittelumalleja tutkittaessa huomattiin, että niiden käyttöä suunnittelutyössä rajoittaa niiden rajallinen tuntemus. Lisäksi abstraktin esitystavan niitä voi olla hankala soveltaa. Niiden hyödyntäminen käytännön työskentelyssä vaatiikin hyvin syvällistä ohjelmoinnin ja ohjelmointitekniikoiden tuntemusta. Tämän työn kirjallisuustutkimusta käytettiin hyväksi painoindeksisovelluksessa, joka toteutettiin MVC-arkkitehtuurin rakenteen mukaan suunnittelumalleja apuna käyttäen. Sovelluksen toteuttamista helpotti huomattavasti MVC-rakenteen yleisyys. Käytetyt suunnittelumallitkin löytyivät suositusten perusteella. Käytettyjen ratkaisujen vuoksi ohjelman rakenteesta tuli selkeä ja se on helposti laajennettavissa. Läpikäydyn kirjallisuuden ja toteutetun käytännön esimerkin perusteella voidaan todeta, että arkkitehtuurien ja suunnittelumallien käyttämiseen pitäisi pyrkiä. Niiden avulla saavutetaan ylläpidettäviä, muutossietoisia ja laajennettavia sovelluksia.

Application Size Optimisation in Mobile Environment

Työssä tutkitaan menetelmiä, käytäntöjä ja oliosuunnittelumalleja jotka johtavat ohjelmistojen koon pienentymiseen. Työssä tutkitaan konkreettisia keinoja ohjelmistojen koon optimointiin Symbian-alustalla. Työ keskityy C++ ohjelmistoihin jotka on suunniteltu toimimaan matkapuhelimissa ja muissa langattomissa laitteissa. Työssä esitellään, analysoidaan ja optimoidaan todellinen, loppukäyttäjille suunnattu, langaton sovellus. Käytetyt optimointimenetelmät sekä saadut tulokset esitellään ja analysoidaan. Esimerkkisovelluksen toteuttamisesta kertyvien kokemusten perusteella esitetään suosituksia langattomaan sovelluskehitykseen. Hyvän teknisen arkkitehtuurisuunnitelman todettiin olevan merkittävässä roolissa. C++ -kielen luokkaperinnän huomattiin yllättäen olevan suurin ohjelmatiedostojen kokoon vaikuttava tekijä Symbian-käyttöjärjestelmässä. Pienten ohjelmien tuottamisessa vaaditaan taitoa ja kurinalaisuutta. Ohjelmistokehittäjien asenteet ovat yleensä suurin este sille. Monet ihmiset eivät vain välitä kirjoittaminen ohjelmiensa koosta.

Verkkokäyttöliittymäohjelmiston toteuttaminen TradeXpress-tietojärjestelmään.

Työssä perehdytään verkkokäyttöliittymien suunnitteluun ja toteutukseen. Erityisen huomion kohteena ovat Java-ohjelmointikieli ja ohjelmistosuunnittelussa suurta huomiota herättäneet suunnittelumallit. Java on kehittynyt lyhyen elinikänsä aikana huomattavasti, ja viimeaikaiset vakioluokkakirjastot ovat mahdollistaneet monipuolisten ja siirrettävien ohjelmistojen toteuttamisen. Vaikka Java ei sovellukaan kaikkiin tarkoituksiin, on se luotettavuutensa, siirrettävyytensä ja luokkakirjastojensa ilmaisuvoiman ansiosta hyvin houkutteleva kieli käyttöliittymien tekemiseen. Suunnittelumallit ovat merkittävä osa ammattimaista oliosuunnittelua. Ne tarjoavat valmiita ratkaisuja yleisiin suunnitteluongelmiin ja säästävät siten aikaa suunnittelu- ja toteutusvaiheissa. Suunnittelumallit voidaan jakaa kolmeen ryhmään: luontimallit, rakennemallit ja toiminnalliset mallit. Käytännön osuudessa tarkastellaan Java-käyttöliittymän toteutusta olemassa olevaan Soneran TradeXpress-tietojärjestelmään. Tässä tehtävässä Java ja suunnittelumallit ovat olleet keskeisellä sijalla. Java-käyttöliittymä, JavaGUI, koostuu kahdesta osasta: asiakasappletista ja Jrls-palvelimesta. Näiden kahden väliseen tiedonsiirtoon käytetään pääasiassa Javan RMI-yhteyskäytäntöä. Jrls-palvelin toimii asiakkaana RLS-palvelimelle erityisen RLS-yhteyskäytännön avulla.

A Generic Framework Architecture for Portal Front End

A modem software development requires quick results and excellent quality, which leads to high demand for reusability in design and implementation of software components. The purpose of this thesis was to design and implement a reusable framework for portal front ends, including common portal features, such as authentication and authorization. The aim was also to evaluate frameworks as components of reuse and compare them to other reuse techniques. As the result of this thesis, a goo'd picture of framework's life cycle, problem domain and the actual implementation process of the framework, was obtained. It was also found out that frameworks fit well to solve recurrent and similar problems in a restricted problem domain. The outcome of this thesis was a prototype of a generic framework and an example application built on it. The implemented framework offered an abstract base for the portal front ends, using object-oriented methods and wellknown design patterns. The example application demonstrated the speed and ease of the application development based on the application frameworks.

Comparison of application frameworks designed to support application extensibility

Reusability has become more popular factor in modern software engineering. This is mainly because object-orientation has brought methods that allow reusing more easily. Today more and more application developer thinks how they can reuse already existing applications in their work. If the developer wants to use existing components outside the current project, he can use design patterns, class libraries or frameworks. These provide solution for specific or general problems that has been already encountered. Application frameworks are collection of classes that provides base for the developer. Application frameworks are mostly implementation phase tools, but can also be used in application design. The main purpose of the frameworks is separate domain specific functionalities from the application specific. Usually the frameworks are divided into two categories: black and white box. Difference between those categories is the way the reuse is done. The application frameworks provide properties that can be examined and compared between different frameworks. These properties are: extensibility, reusability, modularity and scalability. These examine how framework will handle different platforms, changes in framework, increasing demand for resources, etc. Generally application frameworks do have these properties in good level. When comparing general purpose framework and more specific purpose framework, the main difference can be located in reusability of frameworks. It is mainly because the framework designed to specific domain can have constraints from external systems and resources. With general purpose framework these are set by the application developed based on the framework.

Raskaan kaluston tiedonkeruujärjestelmä sulautettuna Java-ohjelmistona

Tämä insinöörityö tehtiin Sesca Logistics IT Oy:lle osana Tekesin VAMOS-hanketta. Logistiikan alan yritysten resursseja on kuluttanut puutteellinen ja hidas tietojen kulku toimiston ja ajoneuvon välillä. Perinteisesti ajoneuvosta tarvittujen tietojen kerääminen on tapahtunut kynällä paperille, ja tiedonkulku on perustunut puhelinyhteyteen toimiston ja ajoneuvon kuljettajan välillä. Työn tavoitteena oli toteuttaa automaattinen tietojenkeruu ajoneuvosta sekä ajoneuvon sisältämistä laitteista. Reaaliaikainen raskaan kaluston tiedonkeruujärjestelmä mahdollistaa ajoneuvoista automaattisesti kerättyjen tietojen helpon seurannan Internetin välityksellä. Työssä suunniteltiin raskaan kaluston ajoneuvotietokoneen sulautettu ohjelmisto sekä palvelinpään ohjelmisto ajoneuvosta lähetettyjen tietojen vastaanottamiseen. Työ aloitettiin arkkitehtuurisuunnittelulla, jonka tuloksena hahmotettiin järjestelmän olellisimmat komponentit sekä valittiin sopivimmat protokollat komponenttien väliseen tiedonsiirtoon Internet-verkossa. Ajoneuvotietokoneen ohjelmisto toteutettiin sulautettuna ohjelmistona Java ME -teknologialla, jossa hyödynnettiin UML-mallinnusta sekä tunnettuja suunnittelumalleja (design patterns). Palvelinpään tietojen vastaanottoohjelmisto toteutettiin Java SE -teknologialla. Työn lopputuloksena syntyi reaaliaikanen ja hajautettu tietojärjestelmä logistiikan alan tarpeisiin. Tietojärjestelmä kykenee tuottamaan reaalaikaista tietoa ajoneuvon sijainnista sekä ajoneuvon CAN-väylän sisältämistä tiedoista. Lisäksi tietojärjestelmä mahdollistaa tienhoitoajoneuvojen aurojen ja suolasirottimen seurannan. Tietojärjestelmän avulla yritykset voivat seurata kustannustehokkuuttaan ja saada nopeammin yksityiskohtaisempia tietoja ajoneuvojen tilasta.

HTML-teknologian hyödyntäminen Web-sovelluksen prototypoinnissa

Käyttöliittymä on rajapinta käyttäjän ja järjestelmän tarjoamien toimintojen välillä ja sen toimivuus vaikuttaa toimintojen suorittamiseen joko positiivisesti tai negatiivisesti. Täten sovelluksen suunnitteluvaiheessa on hyvä arvioida käyttöliittymän ja sen toimintojen laatua ja kokeilla ideoiden toimivuutta rakentamalla asiasta prototyyppejä. Prototypoinnilla voidaan tunnistaa ja korjata mahdolliset ongelmat jo suunnittelupöydällä. Tämä diplomityö käsittelee Web-sovelluksen kehityksen aikana toteutettua käyttöliittymän ja sen toimintojen prototypointia. Käyttöliittymien mallintamista voidaan toteuttaa erilaisilla menetelmillä, joita työssä käydään läpi teknologisista näkökulmista eli miten prototypointimenetelmiä voidaan soveltaa projektin eri vaiheissa. Prototypoinnin apuna käytettäviin työkaluihin luodaan lyhyt katsaus esitellen yleisellä tasolla muutamia eri sovelluskategorian ohjelmistoja ja lisäksi käsitellään suunnittelumallien hyödyntämistä. Työ osoittaa, että yleisiä prototypointimenetelmiä ja -periaatteita voidaan soveltaa Web-sovellusten prototypoinnissa. Prototypointi on hyödyllistä aloittaa luonnostelemalla ja jatkaa aikaisessa vaiheessa HTML-malleihin, joilla päästään lähelle toteutuksen teknologioita ja mallintamaan sovelluksen luonnetta, ilmettä, tuntumaa ja vuorovaikutusta. HTML-prototyypeistä voidaan jalostaa sekoitetun tarkkuuden malleja ja ne toimivat toteutuksen perustana. Jatkokehityksessä ideoita voidaan esittää useilla eri tarkkuuden tekniikoilla.

Building object-oriented software with the D-Bus messaging system

Object-oriented programming is a widely adopted paradigm for desktop software development. This paradigm partitions software into separate entities, objects, which consist of data and related procedures used to modify and inspect it. The paradigm has evolved during the last few decades to emphasize decoupling between object implementations, via means such as explicit interface inheritance and event-based implicit invocation. Inter-process communication (IPC) technologies allow applications to interact with each other. This enables making software distributed across multiple processes, resulting in a modular architecture with benefits in resource sharing, robustness, code reuse and security. The support for object-oriented programming concepts varies between IPC systems. This thesis is focused on the D-Bus system, which has recently gained a lot of users, but is still scantily researched. D-Bus has support for asynchronous remote procedure calls with return values and a content-based publish/subscribe event delivery mechanism. In this thesis, several patterns for method invocation in D-Bus and similar systems are compared. The patterns that simulate synchronous local calls are shown to be dangerous. Later, we present a state-caching proxy construct, which avoids the complexity of properly asynchronous calls for object inspection. The proxy and certain supplementary constructs are presented conceptually as generic object-oriented design patterns. The e ect of these patterns on non-functional qualities of software, such as complexity, performance and power consumption, is reasoned about based on the properties of the D-Bus system. The use of the patterns reduces complexity, but maintains the other qualities at a good level. Finally, we present currently existing means of specifying D-Bus object interfaces for the purposes of code and documentation generation. The interface description language used by the Telepathy modular IM/VoIP framework is found to be an useful extension of the basic D-Bus introspection format.

Yrityksen tuoterakenteen määrittäminen olioparadigmalla

Tässä työssä tutkitaan yrityksen tuoterakenteen toteuttamista olioparadigmalla osana vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän uudistamista. Työssä on tunnistettu olioparadigman keskeiset rakenteet sekä tarkasteltu suunnittelumalleja, joita hyödyntämällä voidaan määrittää ja toteuttaa monimutkaisia sekä laajennettavia tuoterakenteita. Työn tavoitteena oli muodostaa tuoterakenteen runko, jota muokkaamalla on mahdollista toteuttaa erityyppisiä tuoterakenteita. Työ on rajattu siten, että todellista tuoterakennetta ei toteuteta. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että oliokeskeisyydellä voidaan toteuttaa tuoterakenteita, joita on mahdollista tulevaisuudessa muokata yrityksen tarpeisiin mukauttaen siten, että tuoterakenteen runkoon ei tarvitse tehdä suuria muutoksia. Olioperusteisella lähestymisellä voidaan mallintaa hyvin erityyppisiä ja ymmärrettäviä käsitteitä. Oliokeskeisellä lähestymistavalla voidaan toteuttaa myös muut vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän osa-alueet.

Cohesion Metrics for Improving Software Quality

Abstract Software product metrics aim at measuring the quality of software. Modu- larity is an essential factor in software quality. In this work, metrics related to modularity and especially cohesion of the modules, are considered. The existing metrics are evaluated, and several new alternatives are proposed. The idea of cohesion of modules is that a module or a class should consist of related parts. The closely related principle of coupling says that the relationships between modules should be minimized. First, internal cohesion metrics are considered. The relations that are internal to classes are shown to be useless for quality measurement. Second, we consider external relationships for cohesion. A detailed analysis using design patterns and refactorings confirms that external cohesion is a better quality indicator than internal. Third, motivated by the successes (and problems) of external cohesion metrics, another kind of metric is proposed that represents the quality of modularity of software. This metric can be applied to refactorings related to classes, resulting in a refactoring suggestion system. To describe the metrics formally, a notation for programs is developed. Because of the recursive nature of programming languages, the properties of programs are most compactly represented using grammars and formal lan- guages. Also the tools that were used for metrics calculation are described.

Embedding sustainability into the new computer science curriculum for English schools

The primary goals of this study are to: embed sustainable concepts of energy consumption into certain part of existing Computer Science curriculum for English schools; investigate how to motivate 7-to-11 years old kids to learn these concepts; promote responsive ICT (Information and Communications Technology) use by these kids in their daily life; raise their awareness of today’s ecological challenges. Sustainability-related ICT lessons developed aim to provoke computational thinking and creativity to foster understanding of environmental impact of ICT and positive environmental impact of small changes in user energy consumption behaviour. The importance of including sustainability into the Computer Science curriculum is due to the fact that ICT is both a solution and one of the causes of current world ecological problems. This research follows Agile software development methodology. In order to achieve the aforementioned goals, sustainability requirements, curriculum requirements and technical requirements are firstly analysed. Secondly, the web-based user interface is designed. In parallel, a set of three online lessons (video, slideshow and game) is created for the website GreenICTKids.com taking into account several green design patterns. Finally, the evaluation phase involves the collection of adults’ and kids’ feedback on the following: user interface; contents; user interaction; impacts on the kids’ sustainability awareness and on the kids’ behaviour with technologies. In conclusion, a list of research outcomes is as follows: 92% of the adults learnt more about energy consumption; 80% of the kids are motivated to learn about energy consumption and found the website easy to use; 100% of the kids understood the contents and liked website’s visual aspect; 100% of the kids will try to apply in their daily life what they learnt through the online lessons.

User Experience Patterns for/of Innovation by Design: A Survey on Design Practices in the Software Development and Innovation Lifecycle

The User Experience (UX) designers are undoubtedly aware of how many UX design methods currently exist and that sometimes it becomes a problem to choose an appropriate one. What are all of methods that designers have in their “arsenal”? When can they use them? This thesis presents the research on the design methods in the contemporary context of User Experience (UX) and Innovations by using a survey approach. The study is limited to cover the domain of consumer mobile services development and provider companies around the world. The study follows 2 clear objectives: (1) to understand what design methods are currently used in that context and to what extent they are used (2) to identify at what stage according to the UX design thinking process for creating innovations they are placed. The study contributes to the research in the field of UX design and Innovations and extends the knowledge in that field together with communities’ (UXPA, SIGCHI, SIGSOFT) members’ cooperation. The research is vital due to lack of information on design practices and their application in the chosen context.

High-Speed Solid-Rotor Induction Machine – Electromagnetic Calculation and Design

Within the latest decade high-speed motor technology has been increasingly commonly applied within the range of medium and large power. More particularly, applications like such involved with gas movement and compression seem to be the most important area in which high-speed machines are used. In manufacturing the induction motor rotor core of one single piece of steel it is possible to achieve an extremely rigid rotor construction for the high-speed motor. In a mechanical sense, the solid rotor may be the best possible rotor construction. Unfortunately, the electromagnetic properties of a solid rotor are poorer than the properties of the traditional laminated rotor of an induction motor. This thesis analyses methods for improving the electromagnetic properties of a solid-rotor induction machine. The slip of the solid rotor is reduced notably if the solid rotor is axially slitted. The slitting patterns of the solid rotor are examined. It is shown how the slitting parameters affect the produced torque. Methods for decreasing the harmonic eddy currents on the surface of the rotor are also examined. The motivation for this is to improve the efficiency of the motor to reach the efficiency standard of a laminated rotor induction motor. To carry out these research tasks the finite element analysis is used. An analytical calculation of solid rotors based on the multi-layer transfer-matrix method is developed especially for the calculation of axially slitted solid rotors equipped with wellconducting end rings. The calculation results are verified by using the finite element analysis and laboratory measurements. The prototype motors of 250 – 300 kW and 140 Hz were tested to verify the results. Utilization factor data are given for several other prototypes the largest of which delivers 1000 kW at 12000 min-1.