Файл: Применение ОРП при проектировании информационных систем.pdf

Знание (определяется атрибутами класса):

• наличие информации о данных или вычисляемых величинах;
• наличие информации о связанных объектах.

Действие (определяется операциями класса):

• выполнение некоторых действий самим объектом;
• инициация действий других объектов;
• координация действий других объектов.

Операция включает три части — имя, параметры и тип возвращаемого значения. Параметры — это аргументы, получаемые операцией «на входе». Тип возвращаемого значения относится к результату действия операции.

5. Полиморфизм - способность класса принадлежать более чем одному типу.

Полиморфизм — это способность скрывать множество различных реализаций под единственным общим интерфейсом.

Интерфейс — совокупность операций, определяющих набор услуг класса или компонента. Интерфейс не определяет внутреннюю структуру, все его операции имеют открытую видимость. Полиморфизм тесно связан с наследованием. 

Наследование означает построение новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения свойств (атрибутов) и поведения (операций).

Объектно-ориентированная система изначально строится с учетом ее эволюции. Наследование и полиморфизм обеспечивают возможность определения новой функциональности классов с помощью создания производных классов - потомков базовых классов.

Потомки наследуют характеристики родительских классов без изменения их первоначального описания и добавляют при необходимости собственные структуры данных и методы.

Определение производных классов, при котором задаются только различия или уточнения, в огромной степени экономит время и усилия при производстве и использовании спецификаций и программного кода.

6. Компонент— относительно независимая и замещаемая часть системы, выполняющая четко определенную функцию в контексте заданной архитектуры. Компонент представляет собой физическую реализацию проектной абстракции и может быть:

• компонентом исходного кода;
• компонентом времени выполнения (run time);
• исполняемым компонентом.

Компонент обеспечивает физическую реализацию набора интерфейсов.

7. Связи. Между элементами объектной модели существуют различные виды связей. К основным типам связей относятся:

• связи ассоциации,
• зависимости
• обобщения.

Ассоциация (association)— это семантическая связь между классами. Ее изображают на диаграмме классов в виде обыкновенной линии.

Ассоциация отражает структурные связи между объектами различных классов.

Зависимость (dependency)— связь между двумя элементами модели, при которой изменения в спецификации одного элемента могут повлечь за собой изменения в другом элементе.

Зависимость — слабая форма связи между клиентом и сервером (клиент зависит от сервера и не имеет знаний о сервере). Зависимость изображается пунктирной линией, направленной от клиента к серверу.

Обобщение (generalization)— связь «тип-подтип» реализует механизм наследования (inheritance). Большинство объектно-ориентированных языков непосредственно поддерживают концепцию наследования.

Она позволяет одному классу наследовать все атрибуты, операции и связи другого. В языке UML связи наследования называют обобщениями и изображают в виде стрелок от класса-потомка к классу-предку.

1.2. Преимущества и недостатки объектно-ориентированного подхода

Особенность процесса разработки современных сложных программных систем состоит в том, что центр тяжести смещается от программирования к более ранним этапам - анализу и проектированию, поэтому эффективность принятых методик анализа и проектирования имеет определяющее значение для судьбы проекта.

Преимуществами объектно-ориентированного подхода являются следующие:

• объектная декомпозиция дает возможность создавать программные системы меньшего размера путем использования общих механизмов, обеспечивающих необходимую экономию выразительных средств.

Использование ООП существенно повышает уровень унификации разработки и пригодность для повторного использования не только программного обеспечения, но и проектов, что в конце концов ведет к сборочному созданию программного обеспечения.

Системы зачастую получаются более компактными, чем их не объектно-ориентированные эквиваленты, что означает не только уменьшение объема программного кода, но и удешевление проекта за счет использования предыдущих разработок;

• объектная декомпозиция уменьшает риск создания сложных систем программного обеспечения, так как она предполагает эволюционный путь развития системы на базе относительно небольших подсистем. Процесс интеграции системы растягивается на все время разработки, не превращаясь в единовременное событие;
• объектная модель вполне естественна, поскольку в первую очередь ориентирована на человеческое восприятие мира, а не на компьютерную реализацию;
• объектная модель позволяет в полной мере использовать выразительные возможности объектных и объектно-ориентированных языков программирования.

К недостаткам объектно-ориентированного подхода относятся:

• Усложнение методологии. Применение объектно-ориентированного подхода требует введения дополнительных способов представления информации о предметной области и методов ее анализа.

Язык UML включает более 100 различных условных обозначений. Для успешного использования подобного механизма требуется наличие определенного уровня квалификации у специалистов.

Для небольших проектов более эффективным может оказаться применение классических методов разработки.

Разработка проектов, для которых важнейшей задачей является описание предметной области и для которых невозможно найти человека, понимающего эту предметную область в целом, также требует использования традиционных подходов в виду их большей доступности для неспециалистов;

• Сложность реализации. Объектно-ориентированные проекты и их программная реализация на объектно-ориентированном языке требуют больших временных затрат и приводят к построению более сложной и требовательной к ресурсам программы, нежели классические методы, которые могут оказаться более эффективными для некоторых задач.

ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

2.1. Унифицированный язык моделирования UML

Большинство существующих методов объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП) включают как язык моделирования, так и описание процесса моделирования.

Язык моделирования — это нотация (в основном графическая), которая используется методом для описания проектов. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, которые используются в моделях; она является синтаксисом языка моделирования.

Например, нотация диаграммы классов определяет, каким образом представляются такие элементы и понятия, как класс, ассоциация и множественность. Процесс — это описание шагов, которые необходимо выполнить при разработке проекта.

Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) — это преемник того поколения методов ООАП, которые появились в конце 80-х и начале 90-х гг.

Создание UML фактически началось в конце 1994 г., когда Гради Буч и Джеймс Рамбо начали работу по объединению методов Booch и ОМТ (Object Modeling Technique) под эгидой компании Rational Software. К концу 1995 г. они создали первую спецификацию объединенного метода, названного ими Unified Method, версия 0.8.

Тогда же, в 1995 г., к ним присоединился создатель метода OOSE (Object-Oriented Software Engineering) Ивар Якобсон. Таким образом, UML является прямым объединением и унификацией методов Буча, Рамбо и Якобсона, однако дополняет их новыми возможностями. Главными в разработке UML были следующие цели:

• предоставить пользователям готовый к использованию выразительный язык визуального моделирования, позволяющий разрабатывать осмысленные модели и обмениваться ими;
• предусмотреть механизмы расширяемости и специализации для расширения базовых концепций;
• обеспечить независимость от конкретных языков программирования и процессов разработки;
• обеспечить формальную основу для понимания этого языка моделирования (язык должен быть одновременно точным и доступным для понимания, без лишнего формализма);
• стимулировать рост рынка объектно-ориентированных инструментальных средств;
• интегрировать лучший практический опыт.

В UML используются следующие виды диаграмм (структура диаграмм изображена в приложении А):

Диаграмма классов (Class diagram) — статическая структурная диаграмма, описывающая структуру системы, демонстрирующая классы системы, их атрибуты, методы и зависимости между классами.

Существуют разные точки зрения на построение диаграмм классов в зависимости от целей их применения:

• концептуальная точка зрения — диаграмма классов описывает модель предметной области, в ней присутствуют только классы прикладных объектов;
• точка зрения спецификации — диаграмма классов применяется при проектировании информационных систем;
• точка зрения реализации — диаграмма классов содержит классы, используемые непосредственно в программном коде (при использовании объектно-ориентированных языков программирования).

Диаграмма компонентов (Component diagram) — статическая структурная диаграмма, показывает разбиение программной системы на структурные компоненты и связи (зависимости) между компонентами.

В качестве физических компонентов могут выступать файлы, библиотеки, модули, исполняемые файлы, пакеты и т. п.

Диаграмма композитной/составной структуры (Composite structure diagram) — статическая структурная диаграмма, демонстрирует внутреннюю структуру классов и, по возможности, взаимодействие элементов (частей) внутренней структуры класса.

Подвидом диаграмм композитной структуры являются диаграммы кооперации (Collaboration diagram, введены в UML 2.0), которые показывают роли и взаимодействие классов в рамках кооперации. Кооперации удобны при моделировании шаблонов проектирования.

Диаграммы композитной структуры могут использоваться совместно с диаграммами классов.

Диаграмма развёртывания (Deployment diagram, диаграмма размещения) — служит для моделирования работающих узлов (аппаратных средств) и артефактов, развёрнутых на них.

В UML 2 на узлах разворачиваются артефакты, в то время как в UML 1 на узлах разворачивались компоненты. Между артефактом и логическим элементом (компонентом), который он реализует, устанавливается зависимость манифестации.

Диаграмма объектов (Object diagram) — демонстрирует полный или частичный снимок моделируемой системы в заданный момент времени. На диаграмме объектов отображаются экземпляры классов (объекты) системы с указанием текущих значений их атрибутов и связей между объектами.

Диаграмма пакетов (Package diagram) — структурная диаграмма, основным содержанием которой являются пакеты и отношения между ними.

Жёсткого разделения между разными структурными диаграммами не проводится, поэтому данное название предлагается исключительно для удобства и не имеет семантического значения (пакеты и диаграммы пакетов могут присутствовать на других структурных диаграммах).

Диаграммы пакетов служат, в первую очередь, для организации элементов в группы по какому-либо признаку с целью упрощения структуры и организации работы с моделью системы.

Диаграмма деятельности (Activity diagram) — диаграмма, на которой показано разложение некоторой деятельности на её составные части.

Под деятельностью понимается спецификация исполняемого поведения в виде координированного последовательного и параллельного выполнения подчинённых элементов — вложенных видов деятельности и отдельных действий, соединённых между собой потоками, которые идут от выходов одного узла к входам другого.

Диаграммы деятельности используются при моделировании бизнес-процессов, технологических процессов, последовательных и параллельных вычислений.

Диаграмма автомата (State Machine diagram, диаграмма конечного автомата, диаграмма состояний) — диаграмма, на которой представлен конечный автомат с простыми состояниями, переходами и композитными состояниями.