Файл: "Применение объектно-ориентированного подхода для информационной системы".pdf

Применение объектно-ориентированного подхода в проектировании систем

2.1 Анализ возможностей объектно-ориентированного подхода в проектировании системы

В проектировании информационных систем существует два основных подхода: структурный и объектно-ориентированный. В основе структурного подхода лежит принцип декомпозиции, заключающийся в разбиении информационной системы на модули по функциональной принадлежности, то есть каждый модуль выполняет определенную задачу. Главный недостаток такого подхода заключается в движении информации в одном направлении. Если при проектировании или эксплуатации возникает проблема, то она решается только на данной стадии проекта, не затрагивая предыдущих стадий. Недостаточная обратная связь приводит к ограниченным исправлениям, что, в свою очередь, приводит к деформированным реализациям. Ориентация на функционально-модульный подход увеличивает вероятность потери контроля над решением возникающих проблем.

Объектно-ориентированная технология проектирования информационных систем предоставляет мощную, гибкую, универсальную концептуальную основу для конструирования информационно-управляющих систем в различных областях хозяйственной деятельности и управления, сочетающую использование моделей современной логистики, объектного подхода к компонентам предметной области, современных инструментальных средств визуального программирования и СУБД с SQL-интерфейсом. Объектно-ориентированная технология проектирования информационной системы включает в себя следующие компоненты:

• технологию конструирования концептуальной объектно- ориентированной модели предметной области;
• инструментальные средства спецификации проектных решений;
• библиотеки типовых компонент модели предметной области;
• типовые проектные решения для ряда функциональных областей.

В основу объектно-ориентированной технологии проектирования информационной системы положены разработка, анализ и спецификация концептуальной объектно-ориентированной модели предметной области.

Концептуальная объектно-ориентированная модель предметной области является основой проекта и реализации системы и обеспечивает:

• необходимый уровень формализации описания проектных решений;
• высокий уровень абстрагирования, типизации и параметризации проектных решений;
• компактность описания;
• удобство сопровождения готовой системы.

Отличительными чертами данной методологии являются следующие:

• наличие единого методологически обоснованного ядра, обеспечивающего открытость технологии для модификации, расширения и создания новых моделей представления проектных решений;
• наличие единого формального аппарата анализа проектных решений для используемых моделей представления.

Отличительными чертами данной технологии являются:

• совместное рассмотрение информационных, материальных и финансовых потоков;
• первичная и вторичная классификация объектов предметной области с обязательным указанием оснований классификации;
• наличие конструктивных методик декомпозиции и агрегирования компонентов проекта, использующих результаты классификации;
• наличие формальных методов оценки связности и сцепления компонентов проекта;
• использование функциональной модели данных с атрибутами – функциями доступа и атрибутами – категориями в качестве основы концептуальной модели данных.

Объект – это сущность предметной области, имеющая четко определяемое поведение. Любой объект обладает состоянием, поведением и индивидуальностью. Состояние объекта определяется значениями его свойств (атрибутов) и связями с другими объектами, оно может меняться со временем. Поведение определяет действия объекта и его реакцию на запросы от других объектов. Поведение представляется с помощью набора сообщений, воспринимаемых объектом (операций, которые может выполнять объект). Индивидуальность – это свойства объекта, отличающие его от всех других объектов.

Структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Класс – это множество объектов, связанных общностью свойств, поведения, связей и семантики. Любой объект является экземпляром класса. Определение классов и объектов – одна из самых сложных задач объектно-ориентированного проектирования.

Атрибут – поименованное свойство класса, определяющее диапазон допустимых значений, которые могут принимать экземпляры данного свойства. Атрибуты могут быть скрыты от других классов, это определяет видимость атрибута: рublic (общий, открытый); private (закрытый, секретный); protected (защищенный).

Определенное воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию называется операцией или посылкой сообщения. Операция – это реализация услуги, которую можно запросить у любого объекта данного класса. Операции реализуют связанное с классом поведение, его обязанности. Описание операции включает четыре части: имя; список параметров; тип возвращаемого значения; видимость.

Основными характеристиками объекта являются полиморфизм, наследование и инкапсуляция. Полиморфизм позволяет изменять существующий объект, для приспособления к требуемым задачам. Наследование позволяет создавать новые объекты, называемые дочерними, на основе уже существующих объектов, называемых родительскими. Инкапсуляция позволяет вкладывать объекты друг в друга.

2.2 Основные возможности среды проектирования Rational Rose

Для реализации объектно-ориентированного проектирования используются современные CASE-средства. Rational Rose — мощный инструмент анализа и проектирования объектно-ориентированных программных систем. Он позволяет моделировать системы до написания кода, так что вы можете с самого начала быть уверены в адекватности их архитектуры. С помощью готовой модели недостатки проекта легко обнаружить на стадии, когда их исправление не требует еще значительных затрат.

Среда Rational Rose позволяет проектировать варианты использования и их диаграммы для визуализации функциональных возможностей системы. Диаграммы Взаимодействия показывают, как объекты работают совместно, обеспечивая требуемые функциональные возможности. Для отображения объектов системы и их отношений используются диаграммы Классов. Диаграммы Компонентов иллюстрируют, как классы соотносятся с готовыми физическими компонентами системы. Наконец диаграммы Размещения применяют для визуализации проекта распределенных систем.

Модель Rose — это картина системы. Она содержит все диаграммы UML, действующих лиц, варианты использования, объекты, классы, компоненты и узлы системы. Она детально описывает, что система содержит и как функционирует, поэтому разработчики могут использовать ее в качестве эскиза или чертежа создаваемой системы.

Итак, в проектировании информационных систем существует два подхода: структурный и объектно-ориентированный. Структурный подход является традиционным, позволяет разбивать систему на подсистемы и контролировать работу каждой подсистемы в отдельности, что эффективно на уровне разработки системы, но негативно сказывается на работе системы при сбоях. Объектно-ориентированный подход рассматривает информационную систему как совокупность объектов, которые принадлежат различным классам и над которыми можно инициировать разные действия. Объект – это основное понятие объектно-ориентированного подхода, которое характеризуется такими технологиями, как полиморфизм, наследование и инкапсуляция. Эффективной объектно-ориентированной средой проектирования является Rational Rose.

Пример проектирования конкретной информационной системы библиотеки

Для создания модели в Rational Rose необходимо выбрать следующие команды меню: File – New.

3.1 Создание диаграммы вариантов использования

Диаграмма вариантов использования является важной частью проектирования системы, поскольку позволяет увидеть функционирование системы в целом. В данной работе для проектирования информационной системы библиотеки используется Rational Rose. Главные компоненты диаграммы использования – это варианты использования (действия, короты можно производить в системе) и действующие лица (актеры - сущности, взаимодействующие с системой), а также связи между ними. Для добавления варианта использования надо выбрать следующие команды меню: Tools-Create-Use Case. Для добавления актера необходимо выбрать следующие команды меню: Tools-Create-New Actor. Диаграмма вариантов использования библиотеки приведена ниже (рис.3).

Рисунок 3 – Диаграмма вариантов использования библиотеки.

3.2 Создание диаграмм последовательности

Диаграмма вариантов использования описывает, что можно делать в системе в целом, не описывая, как это можно делать. Для более детального описания каждого из вариантов использования создается диаграмма последовательности.

В данной информационной системе есть несколько вариантов использования. Ниже приведены диаграммы последовательности для действий «Зарегистрироваться», «Взять книгу», «Вернуть книгу».

1. В процессе регистрации участвуют 4 объекта: Читатель, Работник библиотеки, учётная запись, БД. Стрелками показаны взаимодействия этих объектов, а именно пересылка сообщениями между этими объектами, необходимых для выполнения поставленной задачи (рис.4).

Рисунок 4 – Диаграмма последовательности для варианта использования «Зарегистрироваться»

1. В варианте использования «Взять книгу» используются 5 объектов: Читатель, Работник библиотеки, Поисковая система, БД и Книга. Стрелками показаны взаимодействия этих объектов, а именно пересылка сообщениями между этими объектами, необходимых для выполнения поставленной задачи (рис.5).

Рисунок 5 – Диаграмма последовательности варианта использования «Взять книгу»

1. В варианте использования «Вернуть книгу» используются пять объектов: Читатель, Работник библиотеки, учётная запись, БД и Книга. Так же, как и в предыдущих случаях, взаимодействие показано стрелками (рис.6).

Рисунок 6 – Диаграмма последовательности для варианта использования «Взять книгу»

3.3 Создание кооперативных диаграмм

Диаграмма последовательности описывает хронологические действия в варианте использования, но не позволяет увидеть, как соотносятся объекты диаграммы друг с другом. Для этого можно создать кооперативную диаграмму. В данном проекте созданы диаграммы для вышеописанных вариантов использования (рис.7-9).

Рисунок 7 – Кооперативная диаграмма «Регистрация читателя»

Рисунок 8 – Кооперативная диаграмма «Взять книгу»

Рис.9. Кооперативная диаграмма «Вернуть книгу»

3.4 Создание диаграммы классов

Класс – это совокупность свойств данных (атрибутов) и описания поведения объектов (методов), которые этот класс описывает. Диаграмма классов описывает связи между классами системы. Линии на диаграмме обозначают связь между классами. В информационной системе библиотеки существуют следующие классы: книга, читатель, работник, поисковая система, база данных и учетная запись. Класс Книга имеет следующие атрибуты: ID, Название, Автор, Издательство. Класс Читатель обладает следующими атрибутами и методами: ФИО, Адрес, Телефон, Взять_книгу, Купить_книгу, Вернуть_книгу, Зарегистрироваться. Класс Работник имеет следующие свойства и методы: ФИО, Должность, Оклад, Принять_заказ, Регистрация, Принятие_книги, Выдача_книги. Класс Поисковая система обладает методами: Принять_запрос, Обработать_запрос, Ответить_на_запрос. Класс БД имеет следующие методы: Создать_уч, Изменить_уч, Удалить_уч, Добавить_в_уч, Удалить_из_уч. Класс Учетная запись имеет следующие свойства: ID, Информация_о_читателе, Информация_о_выданных_книгах (рис.10).