Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Классификация и особенности анализа информационных систем).pdf

Введение

В современном мире ключевую роль в абсолютно любом виде деятельности, начиная с простого домашнего времяпрепровождения, и вплоть до огромных производственных фабрик, занимают компьютерные технологии. Информатизация во всём. Повсюду специальное программное обеспечение. Приходя в магазин, оплачивая счета за квартиру, смотря любимый фильм в интернет-кинотеатре, или покупая билет в обычный кинотеатр мы пользуемся специализированным программным обеспечением, призванным упростить человеческий труд, улучшить качество выполняемой работы уменьшая вероятность ошибиться с подсчётами и ускорив процесс выполнения поставленной задачи, облегчить хранение и передачу информации и множество других важных достоинств.

В большинстве случаев используемые программные комплексы хранят и обрабатывают производственную информацию, которая должна быть доступна некоторому количеству пользователей одновременно, без потерь данных.

Эти идеи послужили основой концепции, согласно которой информация должна быть организованна в базы данных, для корректного управления которыми, используются системы управления базами данных (СУБД).

Проектирование экономических информационных систем (ЭИС) - логически сложная, трудоемкая и длительная работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов.

В конце 60-х гг. в США было отмечено такое явление, как «software crisis», то есть кризис программирования. Оно проявлялось в том, что большие проекты стали выполнятся с отставанием от графика или с превышением сметы расходов, разработанный продукт не обладал требуемыми функциональными возможностями, производительность его была низка, качество получаемого программного обеспечения не устраивало потребителей.

Аналитические исследования и обзоры, выполняемые в течение ряда последних лет ведущими зарубежными аналитиками, показывали не слишком обнадеживающие результаты. Так, например, в 1995г. компания Standish Group, которая проанализировала работу 364 американских корпораций и итоги выполнения более 23 тыс. проектов, связанных с разработкой ПО, и сделали следующие выводы:

Только 16% проектов завершились в срок и не превысили запланированный бюджет, 52,7% завершились с опозданием, так и не реализовав все функции, а 31,1% проектов были аннулированы до завершения. При этом последние две категории превысили бюджет в среднем на 89%, а срок выполнения на 122%.

В 1998 г. Процентное соотношение перечисленных категорий стало немного лучше.

В числе причин неудач фигурируют: недостаточное вовлечение пользователей в работу над проектом, нечеткая и неполная формулировка требований к ПО, неудовлетворительное планирование и т.п.

Для корректирования подобных ситуаций необходимо использовать корректный и подходящий для конкретной задачи подход к анализу и проектированию информационной системы. Очевидно, что существующие парадигмы не полностью универсальны и имеют свою специализацию.

Два наиболее популярных подхода проектирования, это структурный и объектно-ориентированный.

В данной курсовой работе мы рассмотрим сущность и преимущества объектно-ориентированного подхода к проектированию информационной системы, проведём обзор основных принципов и особенностей данного подхода, назовём несколько наиболее популярных программных средств, поддерживающих его, а также рассмотрим неотъемлемый инструмент для документирования результатов проектирования систем - унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language, UML).

Глава 1. Теоретические основы объектно-ориентированного подхода

1.1 Классификация и особенности анализа информационных систем

Для того, чтобы разобраться в сущности любого подхода проектирования информационной системы, необходимо разобраться что же такое информационная система

Информационная система (ИС) - комплекс вычислительной техники и систем связи, предназначенный для создания, сбора, передачи, хранения, поиска и обработки информации, и соответствующие организационные ресурсы (человеческие, финансовые, технические и т. д.), которые обеспечивают и распространяют информацию во всех сферах общественной жизни.

Основной задачей ИС в любой организации является организация процесса принятия решений, а именно предоставление необходимых данных в нужное время в нужном месте.

Информационные системы классифицируются по целому ряду различных признаков, определяющие функциональные возможности и особенности построения современных систем. В зависимости от объема решаемых задач, используемых технических средств, организации функционирования, информационные системы делятся на ряд групп (классов).

По типу хранимых данных ИС делятся на фактографические и документальные. Фактографические системы используются для хранения и обработки структурированных данных в виде чисел и текстов. Над такими данными можно выполнять различные операции. В документальных системах информация представлена в виде документов, состоящих из наименований, описаний и текстов. Поиск по неструктурированным данным осуществляется с использованием семантических признаков. Отобранные документы предоставляются пользователю, а обработка данных в таких системах практически не производится. В приложении1. на рисунке 1 более подробно описаны виды классификации информационных систем.

Наше время характеризуется непосредственным постоянным развитием информационных систем и систем обработки данных. В связи с этим системы становятся всё сложнее, и обладают следующими особенностями:

• сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними) требует тщательного моделирования и анализа данных и процессов;
• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем);
• отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;
• необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых подсистем;
• функционирование в неоднородной среде на разных аппаратных и операционных платформах;
• разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;
• существенная временная протяженность проекта, обусловленная ограниченными возможностями коллектива разработчиков, масштабами организации-заказчика, различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению информационных систем и т. д.;
• изменение или уточнение потребностей пользователей в процессе разработки и эксплуатации системы.

Для успешной реализации ИС обязательным условием является чёткое и наиболее полное формирование требований на разработку. Д.А. Марк пишет: «На обнаружение ошибок, допущенных на этапе анализа и проектирования, расходуется примерно в 2 раза больше времени, а на их исправление – примерно в 5 раз, чем на ошибки, допущенные на более поздних стадиях». Из этого можно сделать вывод, что адекватное, чёткое и однозначное описание процессов необходимо уже на стадии проектирования.

Требования на разработку ИС документально оформляются в виде календарного плана и технического задания (ТЗ). Детализация и реализация этих требований фиксируется в проектной документации. Процесс перехода от ТЗ к описанию системы в виде набора стандартных документов, достаточных для реализации системы, называется проектированием.

1.2 Сущность объектно-ориентированного подхода

Как уже было сказано в введении, наиболее популярными считаются структурный и объектно-ориентированный подходы проектирования информационных систем. Принципиальное различие между ними состоит в способе декомпозиции системы.

В основе рассматриваемого нами подхода заложено представление о том, что программную систему нужно проектировать как совокупность взаимодействующих друг с другом объектов, каждый объект определяя, как экземпляр определенного класса, которые в свою очередь образуют иерархию.

Статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира.

Применяя объектно-ориентированное проектирование, мы создаем открытые для изменений программы, построенные из ограниченного числа универсальных блоков (компонентов)

Термин «объект» и подобные ему определения появились в различных областях, связанных с информационными технологиями и компьютерами, в процессе разработки архитектуры компьютеров, объектно-ориентированных операционных систем, объектно-ориентированных языков программирования, теории баз данных, систем искусственного интеллекта.

Согласно Г.Бучу и А.В. Леоненкову объект – это абстракция реальной или воображаемой сущности с четко выраженными концептуальными границами, индивидуальностью (идентичностью), состоянием и поведением.

Абстракция (лат. abstractio – отвлечение) – форма познания, основанная на мысленном выделении существенных свойств и связей предмета и отвлечении от других, частных его свойств и связей. При этом «существенное» и «частное» должны рассматриваться с точки зрения предметной области. В объектно-ориентированном подходе абстракция – это модель сущности, описывающая ее свойства и поведение.

Примерами реальных (физических, осязаемых) сущностей могут служить поезд или инженер службы пути, а воображаемых – технология проведения замены пути или оптимальная траектория движения поезда (режимы и скорость в зависимости от текущей позиции поезда на пути).

Структура и поведение объектов, схожих между собой, определяют общий для них класс. Термины «экземпляр класса» и «объект» эквивалентны. Состояние объекта характеризуется перечнем существующих (статических) свойств этого объекта и текущими значениями (динамическими) каждого свойства. Поведение характеризует воздействие объекта на другие объекты и, наоборот, относительно изменения cocтояния этих oбъектов и передачи cooбщений. Иначе гoворя, пoведение oбъекта пoлнocтью oпределяется егo дейcтвиями. Индивидуальность – это свойства объекта, отличающие его от всех других объектов.

Говоря об объекте «поезд», будет правильным не обобщенное понятие поезд, как нечто состоящее из вагонов, а конкретный пассажирский поезд с номером 758, весом 3500 т, ведомый электровозом переменного тока ВЛ80Т с серийным номером 666 и так далее. Степень абстракции с точки зрения решаемой задачи может быть меняться. Например, при выполнении тяговых расчетов к графику движения поездов не требуется информация о серийных номерах локомотивов и вагонов, т. е. нет потребности отличать друг от друга электровозы ВЛ80Т с серийными номерами 666 и 053.

Воздействие одного объекта на другой с целью вызова реакции называется операцией. Обычно, в объектных и объектно-ориентированных языках операции, которые выполняются над данным объектом, называются методами и являются составной частью определения класса.

Класс в свою очередь, это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Каждый объект является экземпляром класса. Таким образом, класс - это шаблон, на основе которого создаются однотипные объекты. В качестве синонима понятия «объект» часто используют понятие «экземпляр класса».

Каждый класс и объект характеризуются строго определенным набором методов и атрибутов. Текущие значения атрибутов однозначно определяют состояние объекта в данный момент времени. Набор методов и их алгоритмическая реализация определяют поведение объекта (класса объектов).

Общие принципы проектирования, такие как: принцип декомпозиции, иерархического упорядочения, логической независимости, абстрагирования, концептуальной общности, формализации, унификации, непротиворечивости , в полной мере применимы и для объектно-ориентированных систем. Но рассматривая объектно-ориентированный подход, в первую очередь отмечают инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. Эти механизмы и принципы проектирования более естественно и полно реализованы в объектно-ориентированном подходе по сравнению со структурным.