Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Методы и средства создания информационной системы).pdf

Введение

Объектно-ориентированная технология развивается в различных областях вычислительной техники как средство решения проблем, связанных со сложностью создаваемых систем. Объектный подход применяется не только в программировании, но также в проектировании интерфейса, баз данных, баз знаний, компьютерной архитектуры и даже систем управления.

Смысл такого широкого подхода заключается в том, что он позволяет применить объектную ориентацию для решения всего круга проблем, связанных со сложными системами.

Учитывая, что система управления является сложной системой, можем применить объектно - ориентированную технологию для исследования и проектирования таких систем. В основе объектно - ориентированного проектирования лежит представление о том, что систему необходимо проектировать как совокупность взаимодействующих друг с другом объектов, рассматривая каждый объект как экземпляр определенного класса, причем классы образуют иерархию [1].

Повышение интереса разработчиков к этой методологии обусловлено тем, что методы структурного анализа и проектирования не обеспечивают дальнейшего снижения трудоемкости разработки. Объектно-ориентированный подход наиболее естественно отвечает реальному процессу разработки систем и не только программных, который является итеративным и может потребовать внести изменения в уже разработанные и настроенные компоненты системы. Составными частями объектно ориентированной методологии (ООМ) являются: объектно-ориентированный анализ; объектно-ориентированное проектирование; объектно-ориентированное программирование.

Объектно-ориентированный анализ. На объектный подход повлияли предыдущие этапы развития программных средств. Традиционные приемы структурного анализа основаны на потоках данных в системе. Объектно-ориентированный анализ (ООА) направлен на создание моделей, более близких к реальности, с использованием объектно-ориентированного подхода. Это методология, при которой требования формируются на основе понятий классов и объектов, представляющих словарь предметной области [2]. На результатах ООА формируются модели, в которых основывается объектно-ориентированное проектирование. Объектно-ориентированное проектирование в свою очередь создает основу для окончательной реализации системы с использованием методологии объектно-ориентированного программирования.

Главными преимуществами ООМ по сравнению со структурными методами являются:

---

- возможность преодолеть ограничения, связанные со сложностью разрабатываемых систем; использования на стадии анализа моделей близких к реальности;

- применение при анализе и проектировании как информационных систем, так и систем реального времени и аппаратно-программных комплексов;

- обеспечение возможности повторного использования разработанного программного обеспечения, что позволяет существенно сократить сроки и снизить затраты на разработку каждой последующей системы; поддержка итеративного, а не лавинообразного, как в структурном подходе, процесса проектирования;

- естественная работа с разнородной информацией, используется в мультимедийных системах;

- создание более открытых систем;

- полное использование описательных возможностей объектно-ориентированных языков программирования.

1. Методы и средства создания информационной системы

Применение эффективных методов и средств создания информационной системы, правильное построение технологии ее создания позволяют существенно снизить затраты и сократить сроки разработки, обеспечивая качественное создание системы обработки данных, которые соответствуют требованиям пользователей. При создании ИС используют целый комплекс методов и средств ее разработки.

При создании информационной системы используют целый комплекс методов и средств.

Методом создания информационной системы является поддержка соответствующими средствами проектирования способ ее создания.

Средства создания информационной системы - это типовые проектные решения, пакеты прикладных программ, типовые проекты или инструментальные средства проектирования информационной системы.

В ходе разработки информационной системы и ее структуры используют два метода: «сверху - вниз» и «снизу - вверх» или локальный и системный подходы к созданию информационной системы.

Существует две группы методов создания информационных систем: ориентированные на данные и ориентированные на процедуры.

Первые - придают особого значения процесса декомпозиции структуре в создании архитектуры программы. Вторые - делают основной акцент на данных.

Наиболее распространенные методологии, ориентированные на обработку: модульное программирование, метод функциональной декомпозиции, метод проектирования потока данных или структур данных, метод НИРО.

---

При таком подходе сложная система разделяется на несколько частей, одновременно создаваемых различными программистами. Каждый модуль реализует единственную функцию. Размер модуля невелик, поэтому тестирование может управляться и может быть проведено очень тщательно. После кодирования и тестирования всех модулей происходит их интеграция и тестируется вся система. Во время сопровождения тестируется и настраивается только тот модуль, который плохо работает. Очевидные преимущества в облегчении написания и тестирования программ, уменьшается стоимость их сопровождения.

Функциональная декомпозиция базируется на стратегии типа «разделяй - управляй», где критерием декомпозиции системы концепция сокрытия информации. При использовании этого критерия каждый модуль характеризуется субъективным решением проектировщика. Только некоторая информация об этом модуль необходимо другим модулям, связи между модулями организуются с помощью хорошо определенных интерфейсов. Другой важной идеей является проектирование программной системы в виде набора виртуальных машин, вместо традиционного подхода, в ходе которого используются блок-схемы. Преимущество функциональной декомпозиции в ее применимости. Недостатки - непредвиденность и изменчивость.

Методы проектирования с использованием потока данных используют поток данных как движущую силу процесса проектирования программы. При этом используются различные функции отображения, которые превращают поток информации на структуру программы.

Структурное проектирование состоит из концепции структурного проектирования, генеральной линии композиционного проектирования и детализации проекта, критерия степени, приемов анализа проекта. Подход заключается в отображении потока данных проблем в структуру программы с использованием некоторых приемов анализа проекта. Процедура такова:

1) идентифицируется поток данных и отображается граф потока данных;

2) идентифицируются входные, центральные и выходные преобразовательные элементы;

3) формируется иерархическая структура программы, которая использует эти элементы;

4) детализируется и оптимизируется структура программы, сформулирована на третьем шаге.

Такой подход применяется, когда отсутствуют ярко выраженные структуры данных.

Технология структурного анализа проекта SАDТ основана на структурном анализе. SА - графический язык, используемый для ясного выражения иерархических и функциональных связей между любыми объектами и действиями. Структура системы, представлена ​​графически выделяет интерфейсы между компонентами структурно, модульное и иерархически. SADT - включает процедуры планирования управления разработкой и управление конфигурацией, средства организации работающих специалистов в бригады и связи между ними. SADT успешно применяется в различных сферах. Метод особенно эффективен на ранних и поздних стадиях развития системы и менее эффективен при детализации. В то же время, позволяя каждому проектировщику создавать независимые диаграммы, можно получить дополнительные трудности в процессе их нет.

---

НИРО (Иерархия плюс Вход Обработка, Выход) - метод иерархических диаграмм, развитый фирмой IBM. Основные характеристики:

1) способность оказывать связь между входящими / исходящими данными и процессом обработки;

2) возможность декомпозировать систему иерархически, без применения чрезмерно мелкие детали;

3) использование трех элементов - входа, обработки, выхода. Обработка (процесс) специфицируется как центральный блок диаграммы и соединений с элементами, составляющими вход и выход.

Основная процедура проектирования с использованием НИРО:

1) начать с самого высокого уровня абстракции;

2) идентифицировать вход, обработку и выход;

3) соединить каждый элемент входа и выхода из соответствующей обработки;

4) документировать каждый элемент системы, используя НИРО диаграммы;

5) детализировать диаграмму, используя шаги И-4.

В методологиях ориентированных на данные выделяются компоненты проекта, основанные на данных. Это так называемая объектно-ориентированная методология проектирования и методология проектирования концептуальных баз данных. Поскольку обе технологии относятся к методу формализации спецификаций, сначала рассмотрим концепцию методов формальных спецификаций.

Программы могут быть построены методически (систематически) вы-ходя из формальных спецификаций на данные, а какими они работают. Основываясь на формальных спецификациях, можно разработать приемы автоматического программирования и доказательства правильности программ. Особое внимание уделяется абстракциям данных.

Объектно-ориентированная методология проектирования основана на концепциях сокрытие информации и абстрактных типов данных. Такой подход рассматривает все ресурсы (данные, модули и системы), выступающие в качестве объектов. Каждый объект содержит некоторую структуру данных (или тип данных), обрамленную набором процедур, которые знают, как манипулировать с этими данными. Используя эту методологию, разработчик может создать свой собственный абстрактный тип и отразить проблемную сфера в эти созданные им абстракции вместо традиционного отображения проблемной сферы в предусмотренные структуры, управляют и структуры данных языка реализации. Подобный подход рекламируется как более натуральный, чем методологии, ориентированные на обработку (на процесс), через возможность создавать в процессе проектирования различные виды абстракции типов данных. На этом пути разработчик может сконцентрироваться на проектные системы, не волнуясь о деталях информационных объектов, которые используются в системе,

---

Основные действия, которые реализуются методологии:

1) определить проблему;

2) развить неформальную стратегию, представляет собой общую последовательность шагов, которая удовлетворяет требования к системе;

3) формализовать стратегию;

а) идентифицировать объекты и их атрибуты;

б) идентифицировать операции над объектами;

в) установить интерфейсы;

г) реализовать операции.

Методология, основанная на проектировании концептуальных баз данных, относится к классу методологий, ориентированных на данные, и призвана дать проектировщику методические указания в процессе трансформации спецификаций в концептуальную схему базы данных. Этот подход ставит целью установить унифицированную концептуальную модель с богатым семантичным значением и использовать концепцию абстракций данных для упрощения проектирования. В действительности это разновидность представления знаний, который простирается от проблем реального мира к коду, который выполняет ЭВМ. Процесс проектирования рассматривается как процесс построения модели. Известны методы конструирования концептуальной модели, основанные на приемах обобщения / спецификации. Предполагается, что проектант начинает с определения наиболее общих, натурально возникающих классов объектов и событий проблемной сферы. Далее детали программной системы вводятся последовательными итерациями описание подклассов уже поданных классов и спецификаций взаимодействий в этих классах.

Предварительно рассмотренные методы работают на модульном уровне. Метод, который используется на кодовом уровне проектирования, известный под названием "Структурное программирование". Метод основан на предположении, что код в модуле легче читается, пишется и сопровождается, если он сконструирован из фиксированного набора базовых структур, не исключают оператор. Доказано, что любая сложная система может быть представлена ​​с использованием трех базовых структур: следования, итерация и выбор. Структурное программирование охватывает четыре тесно связанные проблемы: методологию программирования, нотацию, корректность, верификацию. Практика показала, что структурное программирование само собой не слишком эффективное при проектировании больших систем. Для достижения максимальной надежности и стоимости следует объединить приемы структурного программирования методологии проектирования архитектуры, включая бригаду главного программиста, проектирование сверху - вниз, библиотеки, поддерживает процесс развития проекта и т. д.

---