Perché parlare di pattern e framework?
La programmazione in LabVIEW, specie nei contesti industriali e di sviluppo software avanzato, esce rapidamente dalla fase sperimentale in cui semplici VI non organizzati vanno bene, per entrare in quella di produzione stabile, scalabile e manutenibile (Software professionale, Test Bench automatizzati e complessi).
L’adozione di pattern e framework non è solo una questione “tecnica” o di moda: rappresenta la risposta strutturata a sfide fondamentali come:
Performance e affidabilità: framework collaudati permettono di gestire in modo efficiente l’esecuzione concorrente, il consumo di risorse e il recupero da errori.
Gestione della complessità: i progetti di test e misura spesso includono interfacce hardware multiple, logiche di controllo articolate e requisiti di affidabilità.
Senza una solida architettura, il codice diventa fragile e difficile da comprendere o modificare.
Manutenibilità: software scritto senza una chiara struttura diventa nel tempo un “mostro” da manutenere, specie quando a lavorarci sono team diversi o quando si devono integrare nuove funzionalità.
Riutilizzabilità: pattern e framework incoraggiano la scrittura di moduli generici e ben definiti, che possono essere usati in progetti diversi riducendo tempi e costi di sviluppo.
Standardizzazione: garantiscono una base comune di sviluppo all’interno di un team, facilitando la collaborazione e l’onboarding di nuovi sviluppatori.
Qualità e testabilità: strutture coerenti e ben progettate si prestano naturalmente all’implementazione di test automatici, alla verifica della correttezza e al debugging.
Framework LabVIEW: cosa sono e perché usarli
I framework sono “scatole” di codice già predisposte che implementano pattern consolidati, includendo strumenti per la comunicazione, la gestione degli errori, la configurazione, la documentazione, e molto altro.
Vantaggi:
- Accelerano lo sviluppo, fornendo una base solida;
- Garantisco una struttura uniforme;
- Offrono moduli riutilizzabili;
- Spesso includono tool di debugging e logging integrati.
Obiettivi principali nell’utilizzo di pattern e framework in LabVIEW
- Organizzare il codice in modo modulare e gerarchico
Separare le responsabilità del software in moduli ben definiti, ciascuno con compiti chiari e interfacce semplici. - Separare la logica di controllo dalla logica di presentazione (UI)
Permette di modificare interfacce utente senza impattare la logica di fondo e viceversa. - Gestire in modo efficace gli eventi e la concorrenza
Utilizzare pattern asincroni come Producer/Consumer o Actor Framework per migliorare reattività e affidabilità. - Favorire il riuso e la scalabilità
Scrivere codice generico, estendibile e facilmente adattabile a contesti diversi, evitando duplicazioni. - Facilitare il debug e la manutenzione
Implementare meccanismi di logging, gestione degli errori e test unitari integrati. - Promuovere la documentazione e standardizzazione interna
Favorire l’adozione di convenzioni di codifica, naming e organizzazione del progetto.
Integrazione con la panoramica dei framework
Come anticipato nella panoramica precedente, la scelta del framework si basa sugli stessi principi e obiettivi. Ad esempio:
JKI State Machine
Semplifica la gestione della UI e degli stati, facilitando la separazione logica e la manutenibilità.
Delacor DQMH
Aggiunge modularità e supporto per test automatizzati, ideali per team e progetti complessi
Actor Framework
Permette la massima scalabilità e gestione concorrente, ma richiede un investimento formativo maggiore.
Worker for LabVIEW
Offre un buon compromesso tra modularità e complessità.
QMH
è un ottimo punto di partenza per sistemi semplici e medi.
Customized Framework
In Bytelabs, abbiamo sviluppato framework personalizzati che adottano queste best practice, unendo liobrerie e metodi che abbiamo creato negli anni , focalizzandoci sull’estendibilità, la standardizzazione e il supporto agli strumenti di test.
Best Practice per l’adozione di pattern e framework
Analisi preliminare
- Valutare la complessità e dimensione del progetto;
- Identificare i requisiti funzionali e non funzionali;
- Stimare l’orizzonte temporale e le risorse disponibili.
Selezione consapevole del pattern/framework
- Non adottare framework complessi se non necessari;
- Considerare la curva di apprendimento e la formazione del team;
- Preferire framework con supporto e documentazione solida.
Architettura modulare e OOP
- Usare classi LabVIEW per incapsulare dati e funzioni;
- Separare UI, logica di controllo e gestione dati.
Gestione asincrona e messaggistica
- Usare code e messaggi per disaccoppiare moduli;
- Evitare dipendenze rigide.
Centralizzare gestione errori e logging
- Implementare un sistema uniforme di rilevazione, propagazione e risoluzione degli errori;
- Loggare eventi importanti per debug e audit.
Documentazione e naming
- Mantenere standard di nomenclatura chiari;
- Commentare il codice per facilitare la comprensione.
Testing e Debug
- Integrare test unitari e di sistema;
- Usare strumenti di profiling per ottimizzare performance.
Formazione continua
- Aggiornare le competenze del team;
- Condividere esperienze e best practice.
Casi concreti e raccomandazioni per Bytelabs
Nel contesto industriale e di test & misura, Bytelabs consiglia:
- Progetti semplici: SSM Simple State Machine o ESM
- Per progetti medio-piccoli: JKI State Machine o QSM;
- Per progetti di medio-grande scala, distribuiti o con elevata concorrenza: QMH, Actor Framework, Delacor DQMH;
- Investire in formazione dedicata per Team;
- Implementare una libreria interna di componenti riutilizzabili e pattern standard;
- Integrare sempre i processi di test unit, logging e gestione errori.
4. Principi dell’ingegneria del software
Pattern, architetture e framework incarnano principi quali SOLID, separazione delle responsabilità e riusabilità, consentendo:
- Prefabbricazione di componenti per velocizzare lo sviluppo .
- Modularità ed estendibilità con OOP e generation tool.
- Focus sul problem solving, non sui dettagli implementativi .
6. SPOT: il nostro framework custom
In Bytelabs utilizziamo spesso QMH come architettura di base e librerie sviluppate internamente che lo rendono una architettura customizzata e in cui ci troviamo comodi per una buona parte di progetti.
Avendo due architect nel nostro staff, abbiamo la tendenza do sviluppare nostri framework e architetture, sicuramente partendo dallo studio di altri e cercando di prendere spunto.
Facciamo questo perché la complessità non è semplice da gestire e usare qualcosa che non conosciamo profondamente, ci porta ad errori e debug acrobatici solo per la complessità del codice del framework stesso.
Tuttavia abbiamo lavorato spesso con la macchina a stati di JKI, ci piace e lo abbiamo usato il DQMH o anche su Actor Framework che però inizia ad avere una profondità che porta complessità e articolazioni troppo elevate e qualche volta in contraddizione con il nostro modello di sviluppo.
Anche Worker è sicuramente molto interessante ma ancora non è capitata l’occasione di utilizzarlo.
In Bytelabs nel tempo abbiamo sviluppato progetti template, librerie e framework di partenza nostri, Come ByteQMH una QMH interamente custom con librerie incluse, ByteAF un nostro Actor Model per progetti che richiedono scalabilità e in generale una progettazione Object Oriented.
Come consulenti proponiamo Framework e aiutiamo ad implementare all’interno dei progetti, sia con la formazione Learning By Doing, sia con corsi a tema, con scaletta organizzata sui vostri obiettivi.
SPOT (System Plugin Optimize Test) è il framework di Bytelabs, concepito per:
- Interfacciamento database: supporto nativo per SQLite e SQL/ODBC.
- Editing no-code: configurazione visuale di flussi di test e misure.
- Classi di interfaccia: estendibilità rapida scrivendo soltanto azioni specifiche.
- Prefabbricazione delle funzionalità di base, riducendo tempi e costi di sviluppo, aumentando efficacia, competitività e soddisfazione dei clienti.
SPOT rappresenta la nostra visione di framework custom: architetture pensate su misura per team e applicazioni, integrate in un ecosistema multilinguaggio e modulare.
Considerazioni finali
L’adozione consapevole di pattern e framework non è una spesa, ma un investimento strategico che porta benefici evidenti nel medio-lungo termine, in termini di:
- riduzione dei tempi di sviluppo;
- miglior qualità e affidabilità del software;
- facilità di manutenzione e aggiornamenti;
- aumento della soddisfazione del cliente e del team.
