Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы.pdf

Введение

В век всеобщей компьютеризации ни для кого не секрет, что без компьютерной техники и специализированного программного  обеспечения практически невозможно обойтись. Применение специализированных программ позволяет улучшить качество выполняемой работы, упростить человеческий труд, ускорить выполнение технологического процесса, облегчает хранение и передачу информации – перечислять все достоинства можно практически до бесконечности.

Современный уровень развития вычислительной техники и технологий и, как следствие, оправданно высокие ожидания пользователей от их внедрения предъявляют повышенные требования к возможностям и качеству разрабатываемых информационных систем. Организациям уже недостаточно, что у них на рабочих местах стоят компьютеры, объединенные в информационную сеть. Для дальнейшего развития им необходимы качественное планирование, управление, документооборот и, естественно, аналитика.

Достижение этих целей возможно за счет разработки систем, адаптированных под запросы и потребности конкретного заказчика. В настоящее время выделены два наиболее популярных подхода к анализу и проектированию информационных систем: структурный и объектно-ориентированный.

В данной курсовой работе рассмотрен объектно-ориентированный подход.

Глава 1. Сущность объектно-ориентированного подхода.

Принципиальное различие между структурным и объектно-ориентированным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира. Понятие "объект" впервые было использовано около 30 лет назад в технических средствах при попытках отойти от традиционной архитектуры фон Неймана и преодолеть барьер между высоким уровнем программных абстракций и низким уровнем абстрагирования на уровне компьютеров. С объектно-ориентированной архитектурой также тесно связаны объектно-ориентированные операционные системы. Однако наиболее значительный вклад в объектный подход был внесен объектными и объектно-ориентированными языками программирования: Simula, Smalltalk, C++, Object Pascal. На объектный подход оказали влияние также развивавшиеся достаточно независимо методы моделирования баз данных, в особенности подход "сущность-связь". Концептуальной основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель. Основными ее элементами являются:

---

• абстрагирование (abstraction);

• инкапсуляция (encapsulation);

• модульность (modularity);

• иерархия (hierarchy).

Кроме основных имеются еще три дополнительных элемента, не являющихся в отличие от основных строго обязательными:

• типизация (typing)',

• параллелизм (concurrency)',

• устойчивость (persistence).

Абстрагирование - это выделение существенных характеристик некоторого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют его концептуальные границы относительно дальнейшего рассмотрения и анализа. Абстрагирование концентрирует внимание на внешних особенностях объекта и позволяет отделить самые существенные особенности его поведения от деталей их реализации. Выбор правильного набора абстракций для заданной предметной области представляет собой главную задачу объектно-ориентированного проектирования.

Инкапсуляция - это процесс отделения друг от друга отдельных элементов объекта, определяющих его устройство и поведение. Инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать интерфейс объекта, отражающий его внешнее поведение, от внутренней реализации объекта. Объектный подход предполагает, что собственные ресурсы, которыми могут манипулировать только методы самого класса, скрыты от внешней среды. Абстрагирование и инкапсуляция являются взаимодополняющими операциями: абстрагирование фокусирует внимание на внешних особенностях объекта, а инкапсуляция (или, иначе, ограничение доступа) не позволяет объектам-пользователям различать внутреннее устройство объекта.

Иерархия - это ранжированная или упорядоченная система аб­стракций, расположение их по уровням. Основными видами иерархических структур применительно к сложным системам являются: структура классов (иерархия по номенклатуре) и структура объектов (иерархия по составу).

Типизация - это ограничение, накладываемое на класс объектов и препятствующее взаимозаменяемости различных классов (или сильно сужающее ее возможность).

Параллелизм - свойство объектов находиться в активном или пассивном состоянии и различать активные и пассивные объекты между собой.

Устойчивость - свойство объекта существовать во времени (вне зависимости от процесса, породившего данный объект) и/или в пространстве (при перемещении объекта из адресного пространства, в котором он был создан).

Основными понятиями объектно-ориентированного подхода являются объект и класс. Объект определяется как осязаемая реальность – предмет или явление, имеющие четко определяемое поведение. Объект обладает состоянием, поведением и индивидуальностью; структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Термины экземпляр класса и объект являются эквивалентными. Состояние объекта характеризуется перечнем всех возможных (статических) свойств данного объекта и текущими значениями (динамическими) каждого из этих свойств. Поведение характеризует воздействие объекта на другие объекты и, наоборот, относительно изменения состояния этих объектов и передачи сообщений. Иначе говоря, поведение объекта полностью определяется его действиями. Индивидуальность – это свойства объекта, отличающие его от всех других объектов.

---

Определенное воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию называется операцией. Как правило, в объектных и объектно-ориентированных языках операции, выполняемые над данным объектом, называются методами и являются составной частью определения класса.

Класс – это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Любой объект является экземпляром класса. Определение классов и объектов – одна из самых сложных задач объектно-ориентированного проектирования.

Также важными понятиями объектно-ориентированного подхода являются наследование и полиморфизм. Понятие полиморфизма может быть интерпретировано как способность класса принадлежать более чем одному типу. Наследование означает построение новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов. Объектно-ориентированная система изначально строится с учетом ее эволюции. Наследование и полиморфизм обеспечивают возможность определения новой функциональности классов с помощью создания производных классов - потомков базовых классов. Потомки наследуют характеристики родительских классов без изменения их первоначального описания и добавляют при необходимости собственные структуры данных и методы. Определение производных классов, при котором задаются только различия или уточнения, в огромной степени экономит время и усилия при производстве и использовании спецификаций и программного кода.

Важным качеством объектно-ориентированного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой системы от стадии формирования требований до стадии реализации. Требование согласованности моделей выполняется благодаря возможности применения абстрагирования, модульности, полиморфизма на всех стадиях разработки. Модели ранних стадий могут быть непосредственно подвергнуты сравнению с моделями реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей моделируемой предметной области (организации) в объекты и классы информационной системы.

Глава 2. Базовые составляющие объектно-ориентированного подхода

---

2.1 Унифицированный процесс

Унифицированный процесс это процесс разработки программного обеспечения (ПО), который обеспечивает упорядоченный подход к распределению задач и обязанностей в организации-разработчике. Он охватывает весь жизненный цикл ПО, начиная с определения требований и заканчивая сопровождением, и представляет собой обобщенный каркас (шаблон, скелет), который может быть применен (специализирован) для разработки и сопровождения широкого круга систем.

Унифицированный процесс представляет собой методологию, содержащую детальное описание работ по созданию и внедрению ПО. Она отвечает "на вопросы когда, как, кто, что и с помощью чего реализуется проект", а именно содержит описание:

- технологических процессов (когда) - последовательности видов деятельности (работ), дающих ощутимый результат. Технологический процесс, как правило, представляется в виде диаграммы, отображающей состав работ и их последовательность на той или иной стадии разработки ПО;

- видов деятельности (как) - работ, осуществляемых исполнителями;

- исполнителей (кто) - заинтересованных в реализации проекта отдельных лиц или групп. Исполнитель характеризуется строго определенным поведением и обязанностями (ролью). Поведение выражается через виды деятельности, осуществляемые исполнителем, а обязанности – через результаты, получаемые в процессе выполнения работ. В процессе реализации проекта один и тот же человек может выступать в разных ролях;

- артефактов (что) - информации, создаваемой, изменяемой или используемой исполнителями в проекте. Другими словами, артефакт это не только то, что создается в результате деятельности (технические артефакты – модели системы, исходные коды программ, готовый программный продукт, документация к нему и т. д.), но и то, что направляет эту деятельность (артефакты управления - календарный план, техническое задание, инструкции и т. д.);

- используемых утилит (с помощью чего) – программных продуктов, рекомендуемых при выполнении работ.

Унифицированный процесс придерживается спиральной модели (стратегии) жизненного цикла ПО, предложенной Барри Боэмом.

Рисунок 1. Спиральная стратегия

Каждый виток характеризуется приращением (инкрементом) функциональности системы и одинаковым набором технологических процессов и стадий. В рамках одной стадии также используется идея спиральной разработки. Перед началом выполнения каждой стадии планируется количество итераций, каждая из которых характеризуется некоторым приращением результатов. В рамках одной итерации выполняются основные процессы, начиная от формирования требований и заканчивая внедрением.

---

В Унифицированном процессе принято временное разбиение жизненного цикла на четыре стадии: начало, уточнение, конструирование и переход. Каждая стадия должна завершаться достижением конкретного результата (созданием артефактов), используемого далее в качестве управления последующими работами или завершающего реализацию проекта.

Рисунок 2. Интенсивность процессов при создании версии информационной системы

Начало (англ. inception). Основной целью фазы является фиксация требований к разрабатываемой информационной системе, т. е. достижения согласия всех заинтересованных сторон относительно вида и возможностей конечного продукта. Данная фаза начинается с системного анализа предметной области и заканчивается утверждением технического задания.

Уточнение (англ. elaboration). Целью фазы является разработка архитектуры и моделей проектируемой системы, основным
результатом – технический проект.

Конструирование (англ. construction). Целью фазы является разработка действующей версии системы, основным результатом – версия системы.

Переход (англ. transition). Целью фазы является внедрение версии у заказчика, т. е. переход на новую технологию выполнения работ в организации. С точки зрения разработчиков основной результат данной фазы – удовлетворение потребностей заказчика и акты приемки-сдачи, а заказчика – обученный персонал, документация к информационной системе и, естественно, сама работающая система.

Организация работ по содержанию разбита на две группы технологических процессов: основные и вспомогательные.

Основные технологические процессы по названиям совпадают со стадиями жизненного цикла, но в контексте унифицированного процесса они отражают, в первую очередь, не временной аспект реализации проекта, а их содержание, т. е. определяют, какие виды работ должны быть выполнены и какой результат (артефакты) должен быть получен.

Вспомогательные технологические процессы обеспечивают выполнение основных.

Интенсивность работ на рисунке 2 дана приближено и зависит от многих факторов (имеются ли аналоги у проекта, квалификация разработчиков, запросы заказчика, фаза жизненного цикла и т.д.). Как видно из рисунка 2, проектирование не заканчивается в фазе уточнения, к концу которой должен быть получен технический проект. В фазе конструирования выполняется не меньший, а порой и больший, объем работ, связанный с проектированием классов, компонентов и подсистем.

---