<html><head><meta name="color-scheme" content="light dark"></head><body><pre style="word-wrap: break-word; white-space: pre-wrap;">\documentclass[aspectratio=169]{beamer}

\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{microtype}

\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{tabularx}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{transparent}
\usepackage{csquotes}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{subfig}
\usepackage{tikz}
\usepackage{subfig}
\usepackage{longtable}
\usepackage{adjustbox}
\usepackage{array}
\usepackage{xparse}   % http://ctan.org/pkg/xparse
\NewDocumentCommand{\rot}{O{45} O{1em} m}{\makebox[#2][l]{\rotatebox{#1}{#3}}}%

\usepackage{beamerthemesplit}
\usepackage{amssymb}% http://ctan.org/pkg/amssymb
\usepackage{pifont}% http://ctan.org/pkg/pifont

\newcommand{\backupbegin}{
   \newcounter{finalframe}
   \setcounter{finalframe}{\value{framenumber}}
}
\newcommand{\backupend}{
   \setcounter{framenumber}{\value{finalframe}}
}


\usepackage[beamer,customcolors]{hf-tikz}
\tikzset{hl/.style={
    set fill color=red!80!black!40,
    set border color=red!80!black,
  },
}

\usepackage[natbib=true,style=alphabetic,dateabbrev=false]{biblatex}
\usepackage{booktabs}

\addbibresource{../bibliography.bib}
\usetikzlibrary{positioning}
\usetikzlibrary{matrix}
\usetikzlibrary{arrows}
\usetikzlibrary{fit}
\usetheme{metropolis}
 
\title{Evaluation von Zustandsverwaltungssystemen für das mobile Cross-Plattform-Framework Flutter}
\subtitle{Kolloquium}
\date{22.~April~2022}

\author{Jonas Franz}
\institute{Hochschule Darmstadt -- Fachbereich Informatik\\Kooperativer Studiengang Informatik\\Referent: Prof. Dr. Kai Renz\\Koreferent: Prof. Dr. Hans-Peter Wiedling}

\begin{document}

\maketitle
\section{Einführung}
\begin{frame}{Ziel der Arbeit}
    \begin{itemize}
        \item Die Zustandsverwaltung ist ein entscheidender Aspekt einer Flutter-Anwendung
        \item Fragestellung: Wie lässt sich der Zustand einer Flutter-Anwendung am besten verwalten?
        \item Welcher Lösungsansatz ist am beste für verschiedene Anwendungsfälle geeignet?
    \end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}{Vorgehen}
    \begin{enumerate}
        \item Recherche zu bestehenden Zustandsverwaltungssystemen
        \item Konstruktion von Anforderungen
        \item Ableitung von Bewertungskriterien
        \item Erstellung eines Versuchsaufbaus
        \item Durchführung und Bewertung
    \end{enumerate}
\end{frame}

\section{Grundlagen}
\begin{frame}{Grundlagen}
    \begin{itemize}
        \item Was ist die Aufgabe der Zustandsverwaltung in Flutter?
        \item Was ist Flutter?
        \item Wie funktioniert Flutter?
        \item Welche Zustandsverwaltungssystem werden evaluiert?
    \end{itemize}
\end{frame}


\begin{frame}{Aufgabe der Zustandsverwaltung}
    \foreignblockcquote{american}[Kap.8.1.2]{flutterInAction}{State management is a combination of passing data around the app, but also re-rendering pieces of your app at the right time.}

\foreignblockcquote{american}[Kap.1]{managingStateInFlutter}{State management is simply a technique, or multiple techniques, used to take care of the changes that occur in your application.}
\end{frame}

\begin{frame}{Aufgabe der Zustandsverwaltung}
    \begin{itemize}
        \item Verwaltung von Änderungen in der App
        \item Neu Rendern von Widgets zur richtigen Zeit
        \item Verteilung von Daten innerhalb der App
        \item Aufteilung in verschieden Zustandsebenen \autocite{appState}
    \end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}{Was ist Flutter?}
    \begin{itemize}
        \item Flutter ist ein Cross-Plattform-Framework zur Entwicklung von Anwendungen für diverse Plattformen wie iOS und Android \autocite{flutterSupportedPlatforms} 
        \item Ein Quelltext-Basis für alle Plattformen
        \item Ziel: Reduzierung des Aufwands bei der Entwicklung
    \end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}{Wie funktioniert Flutter?}
    \begin{columns}[onlytextwidth,T]
        \column{\dimexpr\linewidth-50mm-3mm}
        \begin{itemize}
            \item Flutter ist ein deklaratives UI-Toolkit
            \item $\Rightarrow$ Es wird nur eine \textquote{Bauanleitung} für verschiedene Zustände definiert
            \item Die Benutzeroberfläche wird anhand von sogenannten Widgets zusammengesetzt
            \item $\Rightarrow$ Es entsteht eine Baumstruktur aus verschiedenen Widgets
        \end{itemize}
        \column{50mm}
        \begin{figure}
            \includegraphics[width=50mm]{../chapters/basics/flutter_tree.png}
            \caption{Flutter Widget-Tree (eigene Darstellung)}
        \end{figure}
    \end{columns}
\end{frame}

\begin{frame}{Widgets in Flutter}
        \begin{itemize}
            \item \textcquote[Kap.1.9]{flutterInAction}{Everything is a widget}
            \item \texttt{StatelessWidget}
            \begin{itemize}
                \item kein eigener Zustand
                \item Zustand wird über Konstruktorparameter übergeben
            \end{itemize}
            \item \texttt{StatefulWidget}
            \begin{itemize}
                \item Verwaltet eigenen Zustand
                \item kann eigenen Zustand selbstständig verändern
            \end{itemize}
            \item \texttt{InheritedWidget}
            \begin{itemize}
                \item andere Widgets können auf den Zustand zugreifen
                \item zugreifende Widgets ändern sich, falls sich der Zustand
                \item eigener Zustand kann nicht selbstständig verändert werden
            \end{itemize}
        \end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}{Zustandsverwaltungssysteme}
\begin{itemize}
    \item Mitgelieferte Werkzeuge:
    \begin{itemize}
        \item setState
        \item InheritedWidget
    \end{itemize}
    \item Pattern:
    \begin{itemize}
        \item Business Logic Components (BLoC)
    \end{itemize}
    \item Bibliotheken aufbauend auf dem Provider-Prinzip
    \begin{itemize}
        \item Provider
        \item Riverpod
    \end{itemize}
    \item Ansätze aus dem React-Ökosystem
    \begin{itemize}
        \item Redux
        \item MobX
    \end{itemize}
\end{itemize}
\end{frame}


\section{Bewertungskriterien}
\begin{frame}{Anforderungen und Metriken}
    \begin{table}
        \centering
        \begin{tabular}{c|c}
            
           \hline
               \textbf{Anforderung} &amp; \textbf{Metrik} \\
           \hline
           \hline
            Änderbarkeit / Skalierbarkeit &amp; qualitativ \\
            \hline
            Testbarkeit &amp; qualitativ \\
            \hline
            Effizienz &amp; Anzahl der Neubauten \\
            \hline
            Komplexität / Wartbarkeit &amp; Maintainability-Index \\
            \hline
            Verständlichkeit / Lesbarkeit &amp; qualitativ\\
            \hline
            Dokumentierung &amp; qualitativ \\
            \hline
            Strukturbestimmung &amp; qualitativ\\
        \end{tabular}
    \end{table}
\end{frame}
\section{Versuchsaufbau}
\begin{frame}{Versuchsaufbau}
    \begin{itemize}
        \item Implementierung einer Beispiel-Anwendung
        \item Ziel: Grundlage für die Evaluation anhand der Bewertungskriterien
        \item Maintainability Index wird automatisiert erfasst
        \item Die Effizienz wird über eine automatisierte Teststrecke gemessen
        \begin{itemize}
            \item zwei Messstellen: Warenkorb-Button und Anmeldeschalter
        \end{itemize}
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Beispielanwendung}
\begin{figure}[h]%
    \centering
    \subfloat[\centering Produktliste]{{\includegraphics[width=.2\linewidth]{../chapters/realisation/product_list.png} }}%
    \qquad
    \subfloat[\centering Warenkorb]{{\includegraphics[width=.2\linewidth]{../chapters/realisation/cart.png} }}%
    \caption{Umsetzung der Wireframes in Flutter unter iOS}%
    \label{fig:realisation}%
\end{figure}

\end{frame}
\section{Ergebnisse}
\begin{frame}

    \newcommand{\cmark}{\ding{51}}%
    \newcommand{\xmark}{\ding{55}}%
    \begin{longtable}[]{@{}l|ccccccc@{}}
        Zustandsverwaltung &amp; \rot{Änderbarkeit/Skalierbarkeit} &amp; \rot{Testbarkeit} &amp;
        \rot{Effizienz} &amp; \rot{Komplexität/Wartbarkeit} &amp; \rot{Verständlichkeit/Lesbarkeit} &amp;
        \rot{Dokumentierung} &amp; \rot{Strukturbestimmung} \\
        \midrule
        \endhead
        ohne Zustandsverwaltung &amp; n. a. &amp; n. a. &amp; 1;2 &amp; 83 &amp; n. a. &amp; n. a. &amp; n.a.  \\
        \tikzmarkin&lt;2&gt;[hl]{a}setState &amp; \multicolumn{7}{c}{nicht umsetzbar}\tikzmarkend{a}  \\
        Inherited\-Widget &amp; / &amp; \tikzmarkin&lt;4&gt;[hl]{c}/\tikzmarkend{c} &amp; 8;6 &amp; 83 &amp; \tikzmarkin&lt;3-4,7&gt;[hl]{b}\xmark\tikzmarkend{b} &amp; / &amp; \xmark  \\
        BLoC &amp; \cmark &amp; \cmark &amp; 8;4 &amp; 82 &amp; \tikzmarkin&lt;5-6&gt;[hl]{d}\xmark\tikzmarkend{d} &amp; \cmark &amp; \tikzmarkin&lt;6&gt;[hl]{e}/\tikzmarkend{e}  \\
        Provider &amp; \tikzmarkin&lt;8&gt;[hl]{g}/\tikzmarkend{g} &amp; \cmark &amp; 3;4 &amp; 83 &amp; \tikzmarkin&lt;7&gt;[hl]{f}/\tikzmarkend{f} &amp; \cmark &amp; \xmark  \\
        Riverpod &amp; \tikzmarkin&lt;8&gt;[hl]{h}\cmark\tikzmarkend{h} &amp; \cmark &amp; 3;4 &amp; 80 &amp; \cmark &amp; \cmark &amp; \xmark  \\
        Redux &amp; \tikzmarkin&lt;9-10&gt;[hl]{i}\xmark\tikzmarkend{i} &amp; / &amp; 8;10 &amp; 82 &amp; / &amp; \cmark &amp; \tikzmarkin&lt;10&gt;[hl]{j}\cmark\tikzmarkend{j}  \\
        MobX &amp; \tikzmarkin&lt;11&gt;[hl]{k}\cmark\tikzmarkend{k} &amp; \cmark &amp; 4;4 &amp; 83 &amp; \cmark &amp; \cmark &amp; /  \\
    \end{longtable}
    

\end{frame}

\section{Fazit}
\begin{frame}{Zusammenfassung}
    \begin{itemize}
        \item Fast alle Systeme konnten evaluiert werden
        \item Metriken waren größtenteils aufschlussreich
        \item Riverpod und MobX  haben die besten Bewertungen erzielt
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Empfehlungen}
    \begin{itemize}
        \item Große Anwendungen: MobX
        \item Mittelgroße Anwendungen: Riverpod
        \item Kleine Anwendungen: InheritedWidget / Provider
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[noframenumbering,plain,allowframebreaks]{Quellen}
    \AtNextBibliography{\tiny}
    \printbibliography[heading=none]
\end{frame}





\backupbegin
\appendix
\begin{frame}{Änderbarkeit / Skalierbarkeit}
    \begin{itemize}
        \item Umgang mit wachsender Größe von Zuständen
        \item Effektive Vernüpfung verschiedener Zustände
        \item Metrik: qualitativ (nicht-/teilweise-/vollständig erfüllt)
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Testbarkeit}
    \begin{itemize}
        \item Testbarkeit der Geschäftslogik
        \item Widget-Tests von Widgets, die auf Zustände zugreifen
        \item Metrik: qualitativ (nicht-/teilweise-/vollständig erfüllt)
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Effizienz}
    \begin{itemize}
        \item Wie effizient orchestriert das System das Neubauen von Widgets?
        \item Einbau von Prüfstellen
        \item Zählen der Widget-Neubauten an den Prüfstellen
        \item Metrik: Anzahl der Neubauten (kleiner ist besser)
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Komplexität / Wartbarkeit}
    \begin{itemize}
        \item Messung anhand von Quelltext-Metriken
        \item Verwendung des Maintainability-Index
        \item Kombiniert verschiedene Metriken \autocite[133]{mi}
        \begin{itemize}
            \item Halstead-Volumen
            \item Zyklomatische Komplexität
            \item Anzahl der Quelltextzeilen
        \end{itemize}
        \item Ergebnis wird auf eine Skala von 0 bis 100 abgebildet (größer ist besser)
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Verständlichkeit / Lesbarkeit}
    \begin{itemize}
        \item Werden neue Flutter-fremde Konzepte eingeführt?
        \item Gibt es eine nachvollziehbare Struktur?
        \item Wird der tiefen Verschachtelung von Widgets entgegengewirkt? (Nesting)
        \item Metrik: qualitativ (nicht-/teilweise-/vollständig erfüllt)
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Dokumentierung}
    \begin{itemize}
        \item Gibt es eine Entwickler*innen-Dokumentation?
        \item Werden die Grundkonzepte erläutert?
        \item Gibt es umfangreiche Beispiele?
        \item Metrik: qualitativ (nicht-/teilweise-/vollständig erfüllt)
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Strukturbestimmung}
    \begin{itemize}
        \item Macht das System Vorgaben an die Struktur / Architektur der Anwendung?
        \item Werden diese technisch forciert?
        \item Metrik: qualitativ (nicht-/teilweise-/vollständig erfüllt)
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{setState}
    \begin{itemize}
        \item Verwendung des \texttt{StatefulWidget} zum Speichern des Zustands
        \item Umsetzung der Beispielanwendung war nicht möglich, da ein Zustand nicht über mehrere Seiten hinweg konsistent gehalten werden konnte
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{InheritedWidget}
    \begin{itemize}
        \item Verwendung des \texttt{InheritedWidget} zum Speichern des Zustands
        \item Verwendung von \texttt{StatefulWidget}s zum aktualiseren des \texttt{InheritedWidget} 
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Ergebnisse: InheritedWidget}
    \begin{table}
        \centering
        \begin{tabular}{cc}
            \hline
                Metrik &amp; Ergebnis \\
            \hline
            Änderbarkeit/Skalierbarkeit &amp; teilweise erfüllt \\
            Testbarkeit &amp; teilweise erfüllt \\
            Effizienz  &amp; Warenkorb-Button: 8; Anmeldeschalter: 6 \\
            Komplexität/Wartbarkeit &amp; 83 \\
            Verständlichkeit/Lesbarkeit &amp; nicht erfüllt \\
            Dokumentierung &amp; teilweise erfüllt \\
            Strukturbestimmung &amp; nicht erfüllt\\
            \hline
        \end{tabular}
    \end{table}
\end{frame}
\begin{frame}{Business Logic Components (BLoC)}
    \begin{itemize}
        \item Komplette Trennung von Geschäftslogik und Benutzeroberfläche \autocite[17]{Faust}
        \item Änderungen und Lesen eines Zustands nur über Streams und Sinks
        \item Keine Abhängigkeiten zur Benutzeroberfläche
        \item Kein Plattformabhängiger Quelltext in den Zuständen (BLoCs) \autocite{blocTalk}
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Ergebnisse: BLoC}
    \begin{table}
        \centering
        \begin{tabular}{cc}
            \hline
                Metrik &amp; Ergebnis \\
            \hline
            Änderbarkeit/Skalierbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Testbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Effizienz  &amp; Warenkorb-Button: 8; Anmeldeschalter: 4 \\
            Komplexität/Wartbarkeit &amp; 82 \\
            Verständlichkeit/Lesbarkeit &amp; nicht erfüllt \\
            Dokumentierung &amp; vollständig erfüllt \\
            Strukturbestimmung &amp; teilweise erfüllt\\
            \hline
        \end{tabular}
    \end{table}
\end{frame}
\begin{frame}{Provider}
    \begin{itemize}
        \item Bibliothek basierend auf InheritedWidgets
        \item Nutzung von u.a. ChangeNotifier für Zustandsklassen \autocite{stateManagementThesis}
        \item Vereinfachung der Erstellung und Benutzung von Zustandsklassen
        \item Zugriff auf Zustände via Generic (z.B. \texttt{Provider.of&lt;UserStore&gt;(context)})
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Ergebnisse: Provider}
    \begin{table}
        \centering
        \begin{tabular}{cc}
            \hline
                Metrik &amp; Ergebnis \\
            \hline
            Änderbarkeit/Skalierbarkeit &amp; teilweise erfüllt \\
            Testbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Effizienz  &amp; Warenkorb-Button: 3; Anmeldeschalter: 4 \\
            Komplexität/Wartbarkeit &amp; 83 \\
            Verständlichkeit/Lesbarkeit &amp; teilweise erfüllt \\
            Dokumentierung &amp; vollständig erfüllt \\
            Strukturbestimmung &amp; nicht erfüllt\\
            \hline
        \end{tabular}
    \end{table}
\end{frame}
\begin{frame}{Riverpod}
    \begin{itemize}
        \item Bibliothek erweitert den Provider-Ansatz
        \item Einführung des StateNotifier für die Zustandsklassen
        \begin{itemize}
            \item Trennung von Zustandsdaten und Zustandslogik
        \end{itemize}
        \item Zugriff auf Zustände über globale Variablen
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{Ergebnisse: Riverpod}
    \begin{table}
        \centering
        \begin{tabular}{cc}
            \hline
                Metrik &amp; Ergebnis \\
            \hline
            Änderbarkeit/Skalierbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Testbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Effizienz  &amp; Warenkorb-Button: 3; Anmeldeschalter: 4 \\
            Komplexität/Wartbarkeit &amp; 80 \\
            Verständlichkeit/Lesbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Dokumentierung &amp; vollständig erfüllt \\
            Strukturbestimmung &amp; nicht erfüllt\\
            \hline
        \end{tabular}
    \end{table}
\end{frame}
\begin{frame}{Redux}
    \begin{itemize}
        \item Ansatz stammt aus dem React-Ökosystem
        \item Ein Zustand für die gesamte Anwendung
        \item Der Gesamtzustand (Store) ist unveränderlich
        \item Der Store kann nur durch Reducer ersetzt werden \autocite[Kap.1.3.2f]{redux}
    \end{itemize}

    \begin{figure}
        \includegraphics[width=\textwidth]{../chapters/basics/reduxflow.jpg}
        \caption{Datenfluss in Redux \autocite[Kap.1.3.3]{redux}}
    \end{figure}
\end{frame}
\begin{frame}{Ergebnisse: Redux}
    \begin{table}
        \centering
        \begin{tabular}{cc}
            \hline
                Metrik &amp; Ergebnis \\
            \hline
            Änderbarkeit/Skalierbarkeit &amp; nicht erfüllt \\
            Testbarkeit &amp; teilweise erfüllt \\
            Effizienz  &amp; Warenkorb-Button: 8; Anmeldeschalter: 10 \\
            Komplexität/Wartbarkeit &amp; 82 \\
            Verständlichkeit/Lesbarkeit &amp; teilweise erfüllt \\
            Dokumentierung &amp; vollständig erfüllt \\
            Strukturbestimmung &amp; vollständig erfüllt\\ 
            \hline
        \end{tabular}
    \end{table}
\end{frame}
\begin{frame}{MobX}
    \begin{itemize}
        \item Ansatz stammt ebenfalls aus dem React-Ökosystem
        \item Ziel: Vereinfachung von Ableitungen von Informationen aus dem Anwendungs-Zustand 
    \end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}{MobX: Grundkonzepte}
    \begin{columns}
        \column{\dimexpr\linewidth-80mm-18mm}
        \blockcquote[130]{mobx}{\begin{itemize}\item Observables [...]
            \item Computed Values [...]
            \item Reactions [...]
            \item Actions [...]
        \end{itemize}}
        \column{80mm}
        \begin{figure}
            \includegraphics[width=80mm]{mobx.png}
            \caption{Ablaufdiagramm \autocite{mobxDocs}}
        \end{figure}
    \end{columns}
\end{frame}
\begin{frame}{Ergebnisse: MobX}
    \begin{table}
        \centering
        \begin{tabular}{cc}
            \hline
                Metrik &amp; Ergebnis \\
            \hline
            Änderbarkeit/Skalierbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Testbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Effizienz  &amp; Warenkorb-Button: 4; Anmeldeschalter: 4 \\
            Komplexität/Wartbarkeit &amp; 83 \\
            Verständlichkeit/Lesbarkeit &amp; vollständig erfüllt \\
            Dokumentierung &amp; vollständig erfüllt \\
            Strukturbestimmung &amp; teilweise erfüllt\\ 
            \hline
        \end{tabular}
    \end{table}
\end{frame}
\backupend
\end{document}

</pre></body></html>