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

Введение

На данный момент использование информационных систем охватывает все сферы жизни человека, информационные системы применяются в медицине, при учете торговых операций, в школах и учебных заведениях, в строительстве, юриспруденции, правоохранительных органах, в банковской системе и т.п.

Современные информационные системы отличаются высокой функциональностью, в большинстве случае работой с системой управления базами данных, высокой защитой данных, наличием инструментов, которые предоставляют данные для проведения оперативного анализа. Для того, чтобы выполнить построение такой системы необходимо следовать определенным правилам разработки, соблюдать жизненные циклы программного продукта, при разработке проекта использовать Case средства [3]. В рамках данной работы будет рассмотрен один из подходов, который используется при проектировании информационных систем – объектно-ориентированный подход.

Целью данной работы является изучение применения объектно-ориентированного подхода при проектировании информационных систем.

Предметом исследования является объектно-ориентированный подход.

Объектами исследования являются программные пакеты, которые поддерживают применение объектно-ориентированного подхода.

Задачами данной работы являются:

• определить сущность объектно-ориентированного подхода;
• рассмотреть какие программные пакеты позволяют выполнять объектно-ориентированный анализ при построении информационных систем;
• представить работу данных пакетов с примерами построения диаграмм;
• сделать выводы о пакете, который может быть применен при объектно-ориентированном подходе.

1 Определение особенностей объектно-ориентированного подхода

1.1 Описание подходов проектирования информационных систем

Среди методологии создания и проектирования информационных систем можно выделить три важных направления [3]:

1. Структурный подход - предметом интереса являются системные элементы, взаимосвязи этих элементов и возникающие в них отношения; метки-объекты определяют, из чего состоит система, потоки данных. В настоящее время этот структурный подход наиболее часто используется для практического построения ИТ-системы.

2. Объектно-ориентированный подход - предполагает, что информационные процессы и структура, в которой эти процессы происходят, образуют единое целое. В объекте, который будет построен в системе, будут разделены части, связанные со структурами данных, и части, связанные с их алгоритмами. Комбинированное рассмотрение данных и их методов дает возможность систематического построения больших ИТ-систем, но также накладывает определенные ограничения: все информационные процессы и элементы представляются в категориях классов. Для этих классов необходимо создать правильные методы данных, соответствующие структуры данных, которые отвечают за сбор и обработку информации [1]. Также необходимо разработать специальные механизмы связи между объектами, благодаря которым система, построенная на основе объектно-ориентированной методологии, остается системой - «согласованным объектом», при этом каждый объект может быть построен отдельно и представлять собой отдельный элемент. Данная методология приобретает все большее значение в связи с тем, что она позволяет строить большие и сложные информационные системы в многопользовательских командах (групповая работа).

Одна из главных задач объектно-ориентированного подхода состоит в том, чтобы ее создатели устраняли (или, по крайней мере, минимизировали) недостатки, характерные для других подходов построения информационных систем, в частности недостатки структурного подхода и реляционной модели данных. С одной стороны, структурный подход предлагает относительно небольшое количество концепций в концептуальном моделировании. С другой стороны, существующие ограничения реляционной модели данных вынуждают реализацию вводить ряд изменений низкого уровня. Объектная ориентация указывает, как устранить эти недостатки: основной метод заключается в устранении несоответствий на линии ментального восприятия реального мира - концептуальной модели - схемы структуры данных, то есть между размышлением о проблемной области и размышлением о данных и процессах, которые на них действуют [2]. Основным способом уменьшения этих несовместимостей является предоставление набора одинаковых (или, по крайней мере, очень похожих) концепций на каждом этапе проектирования.

1.2 Описание объектно-ориентированной методологии

Большинство методов объектно-ориентированной разработки программного обеспечения используются на этапах проектирования. Наиболее популярные из методов объектно-ориентированной разработки, которые используются на практике, являются [4]:

• методология Буча;
• техника моделирования объектов (OMT),
• объектно-ориентированное моделирование в реальном времени (ROOM);
• язык моделирования UML.

Результаты этапов проектирования составляют основу для реализации. Основным результатом является разделение системы на компоненты, затрагивающие как целевое программное обеспечение, так и различные аспекты, связанные с реализацией проекта его создания.

Объектно-ориентированный подход является универсальной концепцией, которая оказывает влияние на многие области современной информатики, в частности [5]:

• методологии построения информационных систем (Rumbaugh, Booch, Jacobson, Yourdon и др.) И инструменты CASE на их основе. Наиболее значительным изменением по сравнению с методологиями, использующими традиционную модель сущности-отношения, является ассоциация объектов с операциями, которые могут быть выполнены над ними.
• языки программирования (например, Smalltalk, C ++, Java, Eiffel, C #), которые поддерживают такие понятия, как класс, наследование, инкапсуляция, методы, позднее связывание и т. Д.
• базы данных и хранилища постоянных объектов (например, стандарт ODMG, ObjectStore, O2, Poet, Versant), т. Е. Перевод технологий объектно-ориентированного программирования на базу баз данных.
• гетерогенные системы (например, OMG CORBA, OLE / DCOM / ActiveX), где объекты и классы являются основой для обмена информацией между системами.
• среды визуального программирования (например, Smalltalk, CA OpenRoad, IBM VisualAge), то есть передача объектно-ориентированных методов в визуальное программирование.

Популярность объектно-ориентированного подхода ограничена его собственными недостатками [2]:

• принципы объективности не полностью определены;
• существует большое количество языков, основанных на различных его разновидностях;
• объектно-ориентированные стандарты недостаточно развиты и нестабильны, поэтому до сих пор неизвестно, в какой степени они будут выполнять свою функцию.

Определив общее назначение объектно-ориентированного подхода, его применение и недостатки, рассмотрим один методов данного направления, которое используется при проектировании информационных систем.

1.3 Язык UML

Одним из самых известных объектно-ориентированных языков моделирования является UML (Unified Modeling Language). Унифицированный язык моделирования (UML) - это язык для определения, конструирования, визуализации и документирования артефактов системы, интенсивно использующей программное обеспечение. Это означает, что это язык, используемый для определения, конструирования обработка изображений и документирование компонентов программных систем [1].

Создателями UML являются три известных методолога разработки программного обеспечения: Грэди Буч, Ивар Джекобсон и Джеймс Румбо. Каждый из них является автором своей методологии и соответствующих обозначений. Их целью было создание языка моделирования, который не имел бы недостатков в своих собственных решениях и мог бы использоваться в любой объектно-ориентированной методологии. Представим описание этих методологий [2]:

1. OOAD (Г. Буч) - эта методология полезна при проектировании и определении отношений со средой реализации, но она недостаточно поддерживает этап распознавания и анализа требований пользователей.
2. OOSE (И. Джекобсон) - эта методология полезна при моделировании аспекта пользователей и жизненного цикла системы, но она недостаточно поддерживает реализацию.
3. OMT (J. Rumbaugh) - эта методология полезна при моделировании предметной области, но она недостаточно поддерживает моделирование пользователей системы и ее реализацию.

Многие важные вопросы в области построения ИТ-систем не были охвачены ни одной из вышеупомянутых методологий, таких как создание прототипов, компоненты, адаптация нотации к индивидуальным предпочтениям дизайнеров и т.д. Цель создателей языка UML состояла в том, чтобы учесть эти аспекты.

UML в настоящее время очень популярен и, вероятно, будет доминировать в области анализа и проектирования в течение многих лет. Однако следует обратить внимание, что UML - это язык, а не методология разработки программного обеспечения. Это означает, что он не содержит рекомендаций по организации отдельных этапов построения информационных систем, и в качестве обозначения он может использоваться практически в любой объектной методологии [4]. Независимо от этого, в соответствии с намерениями его создателей, концепции, поддерживаемые этим языком, предназначены для ссылки на большинство важных аспектов ИТ-систем, созданных сегодня.

У UML есть много преимуществ, но он не лишен недостатков. Многие критикующие его специалисты отмечают, что его определение слишком обширное (несколько сотен страниц текста и рисунков) и нестабильно (новая версия появляется каждые несколько лет). Более того, это определение содержит большое количество неточностей, которые часто приводят к тому, что разные люди по-разному интерпретируют одни и те же элементы языка, поэтому его роль в качестве стандартного языка моделирования существенно ограничена.

UML определяет следующий набор диаграмм [6]:

1. Диаграмма прецедентов - используется для моделирования функциональности системы с точки зрения ее будущих пользователей;

2. Диаграмма классов - используется для моделирования структуры данных, хранящихся в системе;

3. Динамические диаграммы - они используются для моделирования поведения:

• диаграмма состояний;
• диаграмма деятельности;
• диаграммы взаимодействия: диаграмма последовательности и диаграмма сотрудничества;

4. Схемы реализации:

• схема компонентов;
• схема реализации;

5. Диаграмма пакетов - используется для организационных целей.

Приведенные выше диаграммы позволяют описать проектируемую систему со многих точек зрения, вместе составляя ее подробное описание.

Существующие в UML механизмы расширения позволяют определять и использовать новые синтаксические элементы диаграмм и представлять дополнительную информацию о диаграммах, которую нельзя выразить с помощью стандартных языковых элементов. Основная цель этих типов механизмов - сделать UML гибким инструментом моделирования, который можно адаптировать к конкретным предпочтениям аналитиков. UML имеет следующие механизмы расширения [1]:

• стереотипы - используются для мета-классификации элементов диаграммы;
• помеченные значения - это именованные значения, присвоенные элементам диаграммы;
• ограничения - это условия, налагаемые на элементы диаграммы (эти условия всегда должны соблюдаться);
• комментарии - это аннотации, присвоенные элементам диаграммы; в отличие от ограничений, они не вносят никакой новой информации в диаграмму с точки зрения анализируемой проблемной области.

1.4 Определение программных пакетов для проведения объектно-ориентированного подхода

Развитие объектно-ориентированного подхода, привело к появлению различных программных решений, которые обеспечивают применение данной технологии при проектировании информационных систем, на данный момент можно выделить следующие программные пакеты [6]:

• Rational Rose;
• StarUML;
• MS Visio;
• Dia;
• ArgoUML;
• имеются сервисы, которые позволяют выполнять построение диаграмм онлайн, к таким относятся:
  • Draw.io;
  • Gliffy;
  • LucidChart;
  • Caccoo.