Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Используя принципы ООП).pdf

Введение

При создании проекта, рано или поздно бывает необходимо задуматься об его автоматизации. Для автоматизации выбирают модель и проект делят на части для дальнейшего анализа и разработки.

Существуют два способа построения объектной модели функциональное деление и объектная декомпозиция. В настоящее время широко используются принципы объектно-ориентированного программирования, поэтому чаще используется второй способ.

Используя принципы ООП мы построим событийно-управляемую модель, которая будет состоять из объектов взаимодействующих между собой.

За пример реализации такой модели, возьмем службу технического сервиса в телекоммуникационной компании.

Унифицированный язык моделирования UML является стандартом по объектно-ориентированным технологиям и широко используется при моделировании систем.

При написании данной работы были использованы следующие виды диаграмм UML:

• диаграмма вариантов использования
• диаграмма классов
• диаграмма состояния
• диаграмма взаимодействия
• диаграмма деятельности

Для их построения выбран инструмент gliffy.

Цель и задачи курсовой работы: освоить на практике средства построения объектной модели. Разработать диаграммы для конкретного примера.

Глава 1. Описание предметной области. Постановка Задачи

Для изучения и проектирования возьмем объектную модель. Объектная модель подчиняется правилам объектно-ориентированного программирования и используется для описания язык UML.

Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект. Без проведения моделирования предметной области велика вероятность допущения большого количества ошибок в решении стратегических вопросов, приводящих к экономическим потерям и высоким затратам на последующее перепроектирование системы. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании методологии моделирования предметной области.

---

1.1 Основные принципы построения объектной модели. Основные элементы объектной модели

Объектная модель описывает структуру объектов, составляющих систему, их атрибуты, операции, взаимосвязи с другими объектами. В объектной модели должны быть отражены те понятия и объекты реального мира, которые важны для разрабатываемой системы. В объектной модели отражается прежде всего прагматика разрабатываемой системы, что выражается в использовании терминологии прикладной области, связанной с использованием разрабатываемой системы.

Объекты имеют свойства и методы.

Свойства объекта - это значения, которые устанавливаются для определения его вида и поведения.

Методы объекта – это программные процедуры, обеспечивающие выполнение им определенных действий.

Совокупность объектов, имеющих общий набор свойств и характеризующихся одинаковым поведением, называется классом. Классы могут строится по иерархическому принципу, когда один класс может быть подклассом другого класса. Из определения класса следует, что каждый объект является экземпляром одного определенного класса.

Основными принципами объектно-ориентированного программирования являются наследование, инкапсуляция и полиморфизм.

Принцип, в соответствии с которым знание о более общей категории разрешается применять для более узкой категории, называется наследованием. Наследование тесно связано с иерархией классов. При этом, если некоторый родительский класс обладает фиксированным набором свойств и поведением, то производный от него класс должен содержать этот же набор свойств и обладать таким же поведением, а также дополнительными свойствами и видами поведения, которые будут определять уникальность созданного таким образом класса.

Принцип инкапсуляции характеризует сокрытие деталей внутреннего устройства классов от внешних по отношению к нему объектов или пользователей. То есть, взаимодействующему с классом объекту или пользователю не нужно знать, каким образом реализован тот или иной метод класса, чтобы им воспользоваться.

Полиморфизм в объектно-ориентированном программировании означает, что действия, выполняемые одноименными методами, могут отличаться в зависимости от того, какому из классов они относятся.

Модульность — это свойство системы, связанное с возможностью ее декомпозиции на ряд внутренне сильно сцепленных, но слабо связанных между собой подсистем (модулей). Модульность снижает сложность системы, позволяя выполнять независимую разработку отдельных модулей. Инкапсуляция и модульность создают барьеры между абстракциями.

---

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). Примерами иерархии классов являются простое и множественное наследование (один класс использует структурную или функциональную часть соответственно одного или нескольких других классов), а иерархии объектов - агрегация.

Классы можно организовать в виде иерархической структуры, которая по внешнему виду напоминает схему классификации в понятийной логике. Иерархия понятий строится следующим образом. В качестве наиболее общего понятия или категории берется понятие, имеющее наибольший объем и, соответственно, наименьшее содержание. Это самый высокий уровень абстракции для данной иерархии. Затем данное общее понятие конкретизируется, то есть уменьшается его объем и увеличивается содержание. Появляется менее общее понятие, которое на схеме иерархии будет расположено на один уровень ниже исходного. Этот процесс конкретизации понятий может быть продолжен до тех пор, пока на самом нижнем уровне не будет получено понятие, дальнейшая конкретизация которого в данном контексте либо невозможна, либо нецелесообразна.

К основным понятиям объектно-ориентированного подхода (элементам объектной модели) относятся:

· объект;

· класс;

· атрибут;

· операция;

· полиморфизм (интерфейс);

· компонент;

· связи.

Объект определяется как осязаемая сущность (tangible entity) — предмет или явление (процесс), имеющая четко определяемое поведение.

Объект может представлять собой абстракцию некоторой сущности предметной области (объект реального мира) или программной системы (архитектурный объект). Любой объект обладает состоянием (state), поведением (behavior) и индивидуальностью (identity).

Состояние объекта - одно из возможных условий, в которых он может существовать, оно изменяется со временем.

Состояние объекта характеризуется перечнем всех возможных (статических) свойств данного объекта и текущими значениями (динамическими) каждого из этих свойств. Состояние объекта определяется значениями его свойств (атрибутов) и связями с другими объектами.

Поведение определяет действия объекта и его реакцию на запросы от других объектов.

Поведение характеризует воздействие объекта на другие объекты, изменяющее их состояние. Иначе говоря, поведение объекта полностью определяется его действиями. Поведение представляется с помощью набора сообщений, воспринимаемых объектом (операций, которые может выполнять объект).

---

Каждый объект обладает уникальной индивидуальностью.

Индивидуальность — это свойства объекта, отличающие его от всех других объектов. Структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Термины «экземпляр класса» и «объект» являются эквивалентными.

Любой объект является экземпляром (instance) 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.

Атрибут - это элемент информации, связанный с классом.

Так как атрибуты содержатся внутри класса, они скрыты от других классов. В связи с этим может понадобиться указать, какие классы имеют право читать и изменять атрибуты. Это свойство называется видимостью атрибута (attribute visibility).

У атрибута можно определить три возможных значения этого параметра:

• Public (общий, открытый). Это значение видимости предполагает, что атрибут будет виден всеми остальными классами. Любой класс может просмотреть или изменить значение атрибута. В соответствии с нотацией UML общему атрибуту предшествует знак «+».
• Private (закрытый, секретный). Соответствующий атрибут не виден никаким другим классом. Закрытый атрибут обозначается знаком «-» в соответствии с нотацией UML.
• Protected (защищенный). Такой атрибут доступен только самому классу и его потомкам в иерархии наследования.

Нотация UML для защищенного атрибута — это знак «#».

В общем случае атрибуты рекомендуется делать закрытыми или защищенными. При этом удается избежать ситуации, когда значение атрибута изменяется всеми классами системы. Вместо этого логика изменения атрибута будет заключена в том же классе, что и сам этот атрибут.

Определенное воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию называется операцией. Операция — это реализация услуги, которую можно запросить у любого объекта данного класса.

Операции отражают поведение объекта. Операция-запрос не изменяет состояния объекта. Операция-команда может изменить состояние объекта. Результат операции зависит от текущего состояния объекта.

Как правило, в объектных и объектно-ориентированных языках программирования операции, выполняемые над данным объектом, называются методами и являются составной частью определения класса.

Операции реализуют связанное с классом поведение (иначе говоря, реализуют обязанности класса — responsibilities).

---

1.2 Унифицированный язык моделирования UML

UML – это язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это – открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML моделью.

UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем. UML не является языком программирования, но на основании UML моделей возможна генерация кода.

Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Данный язык также используют для моделирования бизнес- процессов, системного проектирования и отображения организационных структур.

UML позволяет разработчикам программного обеспечения достигнуть соглашения в графических обозначениях для представления общих понятий таких, как класс, компонент, обобщение, агрегация и поведение, а также больше сконцентрироваться на проектировании и архитектуре.

В UML используются следующие виды диаграмм:

• • 1. структурные диаграммы:

- диаграмма классов;

- диаграмма компонентов;

- диаграмма композитной/составной структуры;

- диаграмма кооперации;

- диаграмма развёртывания;

- диаграмма объектов;

- диаграмма пакетов;

- диаграмма профилей.

• • 1. диаграммы поведения:

- диаграмма деятельности;

- диаграмма состояний;

- диаграмма вариантов использования.

• • 1. диаграммы взаимодействия:

- диаграмма коммуникации;

- диаграмма обзора взаимодействия;

- диаграмма последовательности;

- диаграмма синхронизации.

Преимущества:

• UML объектно-ориентирован, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных объектно-ориентированных языках;
• позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы;
• диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом;
• UML позволяет вводить собственные текстовые и графические стереотипы, а также применяется сфере программной инженерии;
• UML получил широкое распространение и динамично развивается.

---