доклад. Доклад по теме Современные технологии и средства разработки программного обеспечения
 Скачать 303.46 Kb.
|
|
Сопоставление и взаимосвязь структурного и объектноориентированного подходов Гради Буч сформулировал главное достоинство объектно-ориентированного подхода (ООП) следующим образом: объектно-ориентированные системы более открыты и легче поддаются внесению изменений, поскольку их конструкция базируется на устойчивых формах. Это дает возможность системе развиваться постепенно и не приводит к полной ее переработке даже в случае существенных изменений исходных требований. Буч отметил также ряд следующих преимуществ ООП: объектная декомпозиция дает возможность создавать программные системы меньшего размера путем использования общих механизмов, обеспечивающих необходимую экономию выразительных средств. Использование ООП существенно повышает уровень унификации разработки и пригодность для повторного использования не только ПО, но и проектов, что в конце концов ведет к сборочному созданию ПО. Системы зачастую получаются более компактными, чем их не объектно-ориентированные эквиваленты, что означает не только уменьшение объема программного кода, но и удешевление проекта за счет использования предыдущих разработок; объектная декомпозиция уменьшает риск создания сложных систем ПО, так как она предполагает эволюционный путь развития системы на базе относительно небольших подсистем. Процесс интеграции системы растягивается на все время разработки, а не превращается в единовременное событие; объектная модель вполне естественна, поскольку в первую очередь ориентирована на человеческое восприятие мира, а не на компьютерную реализацию; объектная модель позволяет в полной мере использовать выразительные возможности объектных и объектно-ориентированных языков программирования. К недостаткам ООП относятся некоторое снижение производительности функционирования ПО (которое, однако, по мере роста производительности компьютеров становится все менее заметным) и высокие начальные затраты. Объектная декомпозиция существенно отличается от функциональной, поэтому переход на новую технологию связан как с преодолением психологических трудностей, так и дополнительными финансовыми затратами. При переходе от структурного подхода к объектному, как при всякой смене технологии, необходимо вкладывать деньги в приобретение новых инструментальных средств. Здесь следует учесть расходы на обучение методу, инструментальным средствам и языку программирования. Для некоторых организаций эти обстоятельства могут стать серьезными препятствиями. Объектно-ориентированный подход не дает немедленной отдачи. Эффект от его применения начинает сказываться после разработки двух-трех проектов и накопления повторно используемых компонентов, отражающих типовые проектные решения в данной области. Переход организации на объектно-ориентированную технологию – это смена мировоззрения, а не просто изучение новых CASE-средств и языков программирования. Таким образом, структурный подход попрежнему сохраняет свою значимость и достаточно широко используется на практике. На примере языка UML хорошо видно, что его авторы заимствовали то рациональное, что можно было взять из структурного подхода: элементы функциональной декомпозиции в диаграммах вариантов использования, диаграммы состояний, диаграммы деятельности и др. Очевидно, что в конкретном проекте сложной системы невозможно обойтись только одним способом декомпозиции. Можно начать декомпозицию каким-либо одним способом, а затем, используя полученные результаты, попытаться рассмотреть систему с другой точки зрения. Основой взаимосвязи между структурным и объектно-ориентированным подходами является общность ряда категорий и понятий обоих подходов (процесс и вариант использования, сущность и класс и др.). Эта взаимосвязь может проявляться в различных формах. Так, одним из возможных вариантов является использование структурного анализа как основы для объектно-ориентированного проектирования. При этом структурный анализ следует прекращать, как только структурные модели начнут отражать не только деятельность организации (бизнес-процессы), а и систему ПО. После выполнения структурного анализа можно различными способами приступить к определению классов и объектов. Так, если взять какую-либо отдельную диаграмму потоков данных, то кандидатами в классы могут быть элементы структур данных. Другой формой проявления взаимосвязи можно считать интеграцию объектной и реляционной технологий. Реляционные СУБД являются на сегодняшний день основным средством реализации крупномасштабных баз данных и хранилищ данных. Причины этого достаточно очевидны: реляционная технология используется достаточно долго, освоена огромным количеством пользователей и разработчиков, стала промышленным стандартом, в нее вложены значительные средства и создано множество корпоративных БД в самых различных отраслях, реляционная модель проста и имеет строгое математическое основание; существует большое разнообразие промышленных средств проектирования, реализации и эксплуатации реляционных БД. Вследствие этого реляционные БД в основном используются для хранения и поиска объектов в так называемых объектно-реляционных системах. Взаимосвязь между структурным и объектно-ориентированным подходами достаточно четко просматривается в различных ТС ПО. Методы моделирования бизнес-процессов и спецификации требований Моделирование бизнес-процессов является важной составной частью проектов по созданию крупномасштабных систем ПО. Отсутствие таких моделей является одной из главных причин неудач многих проектов. Назначением будущего ПО является, в первую очередь, решение проблем бизнеса. Требования к ПО формируются на основе бизнес-модели, а критерии проектирования систем прежде всего основываются на наиболее полном их удовлетворении. Модели бизнес-процессов являются не просто промежуточным результатом, используемым консультантом для выработки каких-либо рекомендаций и заключений. Они представляют собой самостоятельный результат, имеющий большое практическое значение. На сегодняшний день в моделировании бизнес-процессов преобладает процессный подход. Его основной принцип заключается в структурировании деятельности организации в соответствии с ее бизнес-процессами, а не организационно-штатной структурой. Модель, основанная на организационно-штатной структуре, может продемонстрировать лишь хаос, царящий в организации (о котором в принципе руководству и так известно, иначе оно бы не инициировало соответствующие работы), на ее основе можно только внести предложения об изменении этой структуры. С другой стороны, модель, основанная на бизнес-процессах, содержит в себе и организационно-штатную структуру предприятия. Процессный подход может использовать любые из перечисленных выше средств моделирования. Однако, в настоящее время наблюдается тенденция интеграции разнообразных методов моделирования и анализа систем, проявляющаяся в форме создания интегрированных средств моделирования. Одним из таких средств является продукт, носящий название ARIS – Architecture of Integrated Information System, разработанный германской фирмой IDS Scheer [Каменнова-01]. Система ARIS представляет собой комплекс средств анализа и моделирования деятельности предприятия. Ее методическую основу составляет совокупность различных методов моделирования, отражающих разные взгляды на исследуемую систему. Одна и та же модель может разрабатываться с использованием нескольких методов, что позволяет использовать ARIS специалистам с различными теоретическими знаниями и настраивать его на работу с системами, имеющими свою специфику. ARIS поддерживает четыре типа моделей, отражающих различные аспекты исследуемой системы: организационные модели, представляющие структуру системы – иерархию организационных подразделений, должностей и конкретных лиц, связи между ними, а также территориальную привязку структурных подразделений; функциональные модели, содержащие иерархию целей, стоящих перед аппаратом управления, с совокупностью деревьев функций, необходимых для достижения поставленных целей; информационные модели, отражающие структуру информации, необходимой для реализации всей совокупности функций системы; модели управления, представляющие комплексный взгляд на реализацию бизнеспроцессов в рамках системы. Для построения перечисленных типов моделей используются как собственные методы моделирования ARIS, так и различные известные методы и языки моделирования – ERM, UML, OMT и др. В процессе моделирования каждый аспект деятельности предприятия сначала рассматривается отдельно, а после детальной проработки всех аспектов строится интегрированная модель, отражающая все связи между различными аспектами. Модели в ARIS представляют собой диаграммы, элементами которых являются разнообразные объекты – «функция», «событие», «структурное подразделение», «документ» и т.п. Между объектами устанавливаются разнообразные связи. Каждому объекту соответствует определенный набор атрибутов, которые позволяют ввести дополнительную информацию о конкретном объекте. Значения атрибутов могут использоваться при имитационном моделировании или для проведения стоимостного анализа. Основная бизнес-модель ARIS – eEPC (extended Event Driven Process Chain – расширенная модель цепочки процессов, управляемых событиями). По существу, она расширяет возможности IDEF0, IDEF3 и DFD, обладая всеми их достоинствами и недостатками. Применение большого числа различных объектов, связанных различными типами связей, может значительно увеличить размер модели и сделать ее плохо читаемой. Бизнес-процесс в нотации eEPC представляет собой поток последовательно выполняемых работ (процедур, функций), расположенных в порядке их выполнения. Реальная длительность выполнения процедур в eEPC визуально не отражается. Это приводит к тому, что при создании моделей возможны ситуации, когда на одного исполнителя будет возложено выполнение двух задач одновременно. Используемые при построении модели символы логики позволяют отразить ветвление и слияние бизнес-процесса. Для получения информации о реальной длительности процессов необходимо использовать другие инструменты описания, например графики Ганта в системе MS Project. Ряд современных методов моделирования бизнес-процессов основан на использовании языка UML. Хотя UML изначально предназначался для моделирования систем ПО, его использование в другой области стало возможным благодаря наличию в UML механизмов расширения (стереотипов). Среди таких методов наиболее известными являются метод Ericsson-Penker и метод, реализованный в технологии Rational Unified Process (RUP). Метод Ericsson-Penker [Eriksson-2000] представляет интерес прежде всего в связи с попыткой применения UML в рамках процессного подхода к моделированию бизнес-процессов. Авторы метода создали свой профиль UML для моделирования бизнес-процессов, введя набор стереотипов, описывающих процессы, ресурсы, правила и цели деятельности организации. Метод использует четыре основные категории бизнес-модели: Ресурсы – различные объекты, используемые или участвующие в бизнес-процессах (люди, материалы, информация или продукты). Процессы – виды деятельности, изменяющие состояние ресурсов в соответствии с бизнес-правилами. Цели – назначение бизнес-процессов Цели могут быть разбиты на подцели и соотнесены с отдельными процессами. Бизнес-правила – условия или ограничения выполнения процессов (функциональные, поведенческие или структурные). Правила могут быть определены с использованием языка OCL. Основной диаграммой UML, используемой в данном методе, является диаграмма деятельности. Метод Eriksson-Penker представляет процесс в виде деятельности со стереотипом «process» (основой данного представления является расширение метода IDEF0). Полная бизнесмодель включает множество представлений, подобных представлениям архитектуры ПО. Каждое представление выражено в одной или более диаграммах UML. Диаграммы могут иметь различные типы и изображать процессы, правила, цели и ресурсы во взаимодействиях друг с другом. Метод использует четыре различных представления бизнес-модели: концептуальное представление – структура целей и проблем; представление процессов – взаимодействие между процессами и ресурсами (в виде набора диаграмм деятельности); структурное представление – структура организации и ресурсов (в виде диаграмм классов); представление поведения – поведение отдельных ресурсов и детализация процессов (в виде диаграмм деятельности, состояний и взаимодействия). Методика моделирования RUP [Крачтен02] предусматривает построение двух моделей: модели бизнес-процессов (Business Use Case Model); модели бизнес-анализа (Business Analysis Model). Модель бизнес-процессов представляет собой расширение модели вариантов использования UML за счет введения набора стереотипов – Business Actor (стереотип действующего лица) и Business Use Case (стереотип варианта использования). Business Actor (действующее лицо бизнес-процессов) – это некоторая роль, внешняя по отношению к бизнес-процессам организации. Business Use Case (вариант использования с точки зрения бизнес-процессов) определяется как описание последовательности действий (потока событий) в рамках некоторого бизнес-процесса, приносящей ощутимый результат конкретному действующему лицу. Это определение подобно общему определению бизнес-процесса, но имеет более точный смысл. В терминах объектной модели Business Use Case представляет собой класс, объектами которого являются конкретные потоки событий в рамках описываемого бизнес-процесса. Описание Business Use Case может сопровождаться целью процесса, которая, так же, как и в методе Eriksson-Penker, моделируется с помощью класса со стереотипом «goal», а дерево целей изображается в виде диаграммы классов. Для каждого Business Use Case строится модель бизнес-анализа – объектная модель, описывающая реализацию бизнес-процесса в терминах взаимодействующих объектов (бизнес-объектов – Business Object), принадлежащих к двум классам – Business Worker и Business Entity. Business Worker (исполнитель) – класс, представляющий собой абстракцию исполнителя, выполняющего некоторые действия в рамках бизнес-процесса. Исполнители взаимодействуют между собой и манипулируют различными сущностями, участвуя в реализациях сценариев Business Use Case. Business Entity (сущность) является объектом различных действий со стороны исполнителей. Кроме диаграммы данных классов, модель бизнес-анализа может включать: Диаграммы последовательности (и кооперативные диаграммы), описывающие сценарии Business Use Case в виде последовательности обмена сообщениями между объектами-действующими лицами и объектами-исполнителями. Такие диаграммы помогают явно определить в модели обязанности каждого исполнителя в виде набора его операций. Диаграммы деятельности, описывающие взаимосвязи между сценариями одного или различных Business Use Case. Диаграммы состояний, описывающие поведение отдельных бизнес-объектов. Методика моделирования Rational Unified Process обладает следующими достоинствами: модель бизнес-процессов строится вокруг участников процессов (заинтересованных лиц) и их целей, помогая выявить все потребности клиентов организации. Такой подход в наибольшей степени применим для организаций, работающих в сфере оказания услуг (торговые организации, банки, страховые компании и т.д.); моделирование на основе вариантов использования способствует хорошему пониманию бизнес-модели со стороны заказчиков. Однако следует отметить, что при моделировании деятельности крупной организации, занимающейся как производством продукции, так и оказанием услуг, необходимо применять различные методики моделирования, поскольку для моделирования производственных процессов более предпочтительным является процессный подход (например, метод ErikssonPenker). Спецификация требований к ПО является составной частью процесса управления требованиями [Леффингуэлл-02]. Выявленные в результате применения перечисленных методов требования к ПО оформляются в виде ряда документов и моделей. Так, в технологии RUP функциональные требования к системе моделируются и документируются с помощью вариантов использовании. Стиль их написания зависит от масштаба, количества участников и критичности проекта. Спецификация требований в RUP не требует обязательного моделирования бизнес-процессов организации, для которых создается ПО, однако, наличие бизнес-моделей существенно упрощает построение системной модели вариантов использования. Методы анализа и проектирования ПО Целью анализа требований является трансформация функциональных требований к ПО в предварительный системный проект и создание стабильной основы архитектуры системы. В процессе проектирования системный проект «погружается» в среду реализации с учетом всех нефункциональных требований. Все современные ТС ПО реализуют ту или иную методику анализа и проектирования ПО. Одна из типичных методик ООАП реализована в технологии RUP. Согласно этой методике, объектно-ориентированный анализ включает два вида деятельности: архитектурный анализ и анализ вариантов использования. Архитектурный анализ выполняется архитектором системы и включает в себя: утверждение общих стандартов (соглашений) моделирования и документирования системы; предварительное выявление архитектурных механизмов (надежности, безопасности и т.д.); формирование набора основных абстракций предметной области (классов анализа); формирование начального представления архитектурных уровней. Анализ вариантов использования выполняется проектировщиками и включает в себя: идентификацию классов, участвующих в реализации потоков событий варианта использования; распределение поведения, реализуемого вариантом использования, между классами (определение обязанностей классов); определение атрибутов и ассоциаций классов. В потоках событий варианта использования выявляются классы трех типов: Граничные классы (Boundary) – служат посредниками при взаимодействии внешних объектов с системой. Типы граничных классов: пользовательский интерфейс (обмен информацией с пользователем, без деталей интерфейса – кнопок, списков, окон), системный интерфейс и аппаратный интерфейс (используемые протоколы, без деталей их реализации). Классы-сущности (Entity) – представляют собой основные абстракции (понятия) разрабатываемой системы, рассматриваемые в рамках конкретного варианта использования. Управляющие классы (Control) – обеспечивают координацию поведения объектов в системе. Примеры управляющих классов: менеджер транзакций, координатор ресурсов, обработчик ошибок. Классы анализа отражают функциональные требования к системе и моделируют объекты предметной области. Совокупность классов анализа представляет собой начальную концептуальную модель системы Наиболее важной частью объектно-ориентированного анализа является распределение обязанностей между классами (в виде операций классов). Оно выполняется с помощью диаграмм взаимодействия. При построении диаграмм взаимодействия возникают проблемы правильного распределения обязанностей между классами. Для их решения существует ряд образцов [Ларман-02]. Атрибуты классов анализа определяются, исходя из знаний о предметной области и требований к системе. Связи между классами (ассоциации) определяются на основе анализа кооперативных диаграмм, затем анализируются и уточняются. Целью объектно-ориентированного проектирования является адаптация предварительного системного проекта (набора классов «анализа»), составляющего стабильную основу архитектуры системы, к среде реализации с учетом всех нефункциональных требований. Объектно-ориентированное проектирование включает два вида деятельности: проектирование архитектуры системы; проектирование элементов системы. Проектирование архитектуры системы выполняется архитектором системы и включает в себя: идентификацию архитектурных решений и механизмов, необходимых для проектирования системы; анализ взаимодействий между классами анализа, выявление подсистем и интерфейсов; формирование архитектурных уровней; проектирование конфигурации системы. Проектирование элементов системы включает в себя: проектирование классов (детализация классов, уточнение операций и атрибутов, моделирование состояний, уточнение связей между классами); проектирование баз данных (в зависимости от типа используемой для хранения данных СУБД – объектной или реляционной). |