Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Базовые понятия объектно-ориентированного программирования).pdf

Введение

В настоящее время проектирование информационных систем превратилось в сложную и трудоемкую работу, с выполнением которой под силу справиться лишь высококвалифицированным специалистам. Под понятием «проектирование» понимается, прежде всего, грамотный анализ требований заказчика, понимание функциональный требований к будущей системе, определение различных вариантов конфигурации и выбор оптимального из них, выбор аппаратной и программной платформ для работы приложений. Крайне важно также по возможности максимально точное планирование как временных, так и материальных ресурсов, необходимых для разработки, в частности необходимое число разработчиков и уровень их квалификации. Только после завершения всех этих этапов можно приступать непосредственно к созданию прикладного программного обеспечения и базы данных.

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 сообщений между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира. Концептуальной основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель.

Фактически стандартом объектно-ориентированного проектирования стал язык UML. На UML можно содержательно описывать классы, объекты и компоненты в различных предметных областях, часто сильно отличающихся друг от друга. Основой языка являются различные диаграммы, каждая из которых позволяет описывать деятельность системы с различных сторон.

Актуальность данного курсового проекта по созданию системы обработки заказов торговой посреднической компании заключается в том, что использование электронного вида всей функционируемой системы обработки заказов является очень удобным как для самой компании, так и для клиентов. Эта система сможет повысить функциональные возможности и конкурентоспособность компании, упростить процесс заказа и получения товара для клиентов. Работа становится более стабильной, управляемой, понятной и, как результат, более эффективной.

Цель работы: создание системы обработки заказов с помощью объектно-ориентированного подхода к проектированию информационных систем.

Объектом исследования проектирование информационной системы с точки зрения концептуального, логического и физического моделирования.

Предмет исследования – проектирование информационной системы обработки заказов на основе объектно-ориентированного подхода (ООП).

В соответствии с объектом и предметом исследования были поставлены следующие задачи: изучить базовые понятия объектно-ориентированного подхода к моделированию информационных систем (ИС) и основные части унифицированного языка моделирования (UML); проанализировать требования к информационной системе путем концептуального и логического моделирования; разработать проект информационной системы средствами объектно-ориентированного подхода; определить наиболее подходящую модель жизненного цикла разработки проектируемой информационной системы.

В результате проведенного анализа была разработана информационная система обработки заказов.

1 Объектно-ориентированный подход к анализу и проектированию информационной системы

1.1 Базовые понятия объектно-ориентированного программирования

В середине 80х годов в программировании возникло новое направление, основанное на понятии объекта. До этого момента основные ограничения на возможность создания больших систем накладывала разобщенность в программе данных и метода обработки. Объектно-ориентированное программирование по своей сути является методом создания приложений из объектов. Некоторые объекты приходится полностью создавать самостоятельно, а другие можно позаимствовать в готовом виде из различных библиотек.

Базовым понятием ООП является объект – объединение данных с кодом, предназначенным для их обработки. В общем случае объект – это нечто объемное, имеющее конечные размеры, внутреннее устройство с определенным поведением. Вторым понятием ООП является класс – совокупность объектов, характеризующаяся общностью применяемых методов обработки и их свойств. Каждый объект рассматривается как экземпляр соответствующего класса.

Наиболее существенным результатом развития ООП явилось осознание того, что процесс написания программного кода может быть отделен от процесса проектирования структуры программы. Создание информационных систем в большей степени определяется необходимостью формулирования требований к создаваемой программе, с анализом в конкретной предметной области. Все это нашло отражение в методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП).

Под предметной областью принято понимать часть реального мира, которая имеет существенное значение или непосредственное отношение к процессу функционирования программы. Другими словами, предметная область включает в себя только те объекты и взаимосвязи между ними, которые необходимы для описания требований и условий решения некоторой задачи.

Для выделения или идентификации компонентов предметной области было предложено несколько способов и правил. Сам этот процесс получил название концептуализации предметной области. При этом под компонентой понимают некоторую абстрактную единицу, которая обладает функциональностью, т. е. может выполнять определенные действия, связанные с решением поставленных задач.

Появление методологии ООАП потребовало, с одной стороны, разработки различных средств концептуализации предметной области, а с другой – соответствующих специалистов, которые владели бы этой методологией. Все начинается с построения концептуальной схемы будущей программы, которая затем преобразуется программистами в код. При этом отдельные компоненты выбираются таким образом, чтобы при последующей разработке их было удобно представить в форме классов и объектов. В этом случае немаловажное значение приобретает и сам язык представления информации о концептуальной схеме предметной области.

1.2 Унифицированный язык моделирования UML

Отдельные языки объектно-ориентированного моделирования стали появляться в период между серединой 1970-х и концом 1980-х годов, когда различные исследователи и программисты предлагали свои подходы к ООАП. В период между 1989-1994 гг. общее число наиболее известных языков моделирования возросло с 10 до более чем 50. Многие пользователи испытывали серьезные затруднения при выборе языка ООАП, поскольку ни один из них не удовлетворял всем требованиям, предъявляемым к построению моделей сложных систем. Принятие отдельных методик и графических нотаций в качестве стандартов (IDEF0, IDEF1X) не смогло изменить сложившуюся ситуацию непримиримой конкуренции между ними в начале 90-х годов, которая тоже получила название "войны методов".

К середине 1990-х некоторые из методов были существенно улучшены и приобрели самостоятельное значение при решении различных задач ООАП. Наиболее известными в этот период становятся:

• Метод Г. Буча (Grady Booch), получивший условное название Booch или Booch'91, Booch'93.
• Метод Дж. Рамбау (James Rumbaugh), получивший название Object Modeling Technique - ОМТ (позже - ОМТ-2).
• Метод А. Джекобсона (Ivar Jacobson), получивший название Object-Oriented Software Engineering - OOSE.

Каждый из этих методов был ориентирован на поддержку отдельных этапов ООАП.

История развития языка UML (Unified Modeling Language) берет начало с октября 1994 года, когда Г.Буч и Дж. Рамбау из Rational Software Corporation начали работу по унификации методов Booch и ОМТ. Хотя сами по себе эти методы были достаточно популярны, совместная работа была направлена на изучение всех известных объектно-ориентированных методов с целью объединения их достоинств. При этом Г. Буч и Дж. Рамбау сосредоточили усилия на полной унификации результатов своей работы. Позже к ним присоединился А. Джекобсон, главный технолог из компании Objectory AB (Швеция), с целью интеграции своего метода OOSE с двумя предыдущими.

Вначале авторы методов Booch, ОМТ и OOSE предполагали разработать унифицированный язык моделирования только для этих трех методик. С одной стороны, каждый из этих методов был проверен на практике и показал свою конструктивность при решении отдельных задач ООАП. Это давало основание для дальнейшей их модификации на основе устранения имеющегося несоответствия отдельных понятий и обозначений. С другой стороны, унификация семантики и нотации должна была обеспечить некоторую стабильность на рынке объектно-ориентированных CASE-средств, которая необходима для успешного продвижения соответствующих программных инструментариев. Наконец, совместная работа давала надежду на существенное улучшение всех трех методов.

Начиная работу по унификации своих методов, Г. Буч, Дж. Рамбау и А. Джекобсон сформулировали следующие требования к языку моделирования. Он должен:

• Позволять моделировать не только программное обеспечение, но и более широкие классы систем и бизнес-приложений, с использованием объектно-ориентированных понятий.
• Явным образом обеспечивать взаимосвязь между базовыми понятиями для моделей концептуального и физического уровней.
• Обеспечивать масштабируемость моделей, что является важной особенностью сложных многоцелевых систем.
• Быть понятен аналитикам и программистам, а также должен поддерживаться специальными инструментальными средствами, реализованными на различных компьютерных платформах.

Усилия Г. Буча, Дж. Рамбау и А. Джекобсона привели к появлению первых документов, содержащих описание собственно языка UML версии 0.9 (июнь 1996 г.) и версии 0.91 (октябрь 1996 г.). Имевшие статус запроса предложений RTP (Request For Proposals), эти документы послужили своеобразным катализатором для широкого обсуждения языка UML различными категориями специалистов. Первые отзывы и реакция на язык UML указывали на необходимость его дополнения отдельными понятиями и конструкциями.

В это же время стало ясно, что некоторые компании и организации видят в языке UML линию стратегических интересов для своего бизнеса. Компания Rational Software вместе с несколькими организациями, изъявившими желание выделить ресурсы для разработки строгого определения версии 1.0 языка UML, учредила консорциум партнеров UML, в который первоначально вошли такие компании, как Digital Equipment Corp., HP, i-Logics, Intellicorp, IBM, ICON Computing, MCI System house, Microsoft, Oracle, Rational Software, TI и Unisys. Эти компании обеспечили поддержку последующей работы по более точному и строгому определению нотации, что привело к появлению версии 1.0 языка UML. В январе 1997 года был опубликован документ с описанием языка UML 1.0, как начальный вариант ответа на запрос предложений RTP. Эта версия языка моделирования была достаточно хорошо определена, обеспечивала требуемую выразительность и мощность и предполагала решение широкого класса задач.

Инструментальные CASE-средства и диапазон их практического применения в большой степени зависят от удачного определения семантики и нотации соответствующего языка моделирования. Специфика языка UML заключается в том, что он определяет семантическую метамодель, а не модель конкретного интерфейса и способы представления или реализации компонентов.

Статус языка UML определен как открытый для всех предложений по его доработке и совершенствованию. Сам язык UML не является чьей-либо собственностью и не запатентован кем-либо, хотя указанный выше документ защищен законом об авторском праве. В то же время аббревиатура UML является торговой маркой их законных владельцев.

Язык UML ориентирован для применения в качестве языка моделирования различными пользователями и научными сообществами для решения широкого класса задач ООАП. Многие специалисты по методологии, организации и поставщики инструментальных средств обязались использовать язык в своих разработках. При этом термин "унифицированный" в названии UML не является случайным и имеет два аспекта. С одной стороны, он фактически устраняет многие из несущественных различий между известными ранее языками моделирования и методиками построения диаграмм. С другой стороны, создает предпосылки для унификации различных моделей и этапов их разработки для широкого класса систем, не только программного обеспечения, но и бизнес-процессов. Семантика языка UML определена таким образом, что она не является препятствием для последующих усовершенствований при появлении новых концепций моделирования.

На основе технологии UML Microsoft, Rational Software и другие поставщики средств разработки программных систем разработали единую информационную модель, которая получила название UML Information Model. Предполагается, что эта модель даст возможность различным программам, поддерживающим идеологию UML, обмениваться между собой компонентами и описаниями. Все это позволит создать стандартный интерфейс между средствами разработки приложений и средствами визуального моделирования.