Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Методология объектно-ориентированного проектирования).pdf

Введение

Информационные системы являются важнейшим инструментом для взаимодействия пользователей с информацией, они применяются во всех сферах общества. Каждому предприятию требуется система, которая отвечала бы всем заявленным требованиям и, тем самым, вносила огромный вклад в работу, повышая работоспособность. С развитием технологий возникает все большая потребность компаний во внедрении информационных систем, которые необходимо правильно спроектировать, учтя при этом все особенности предприятия.

Проектирование информационной системы представляет собой сложнейший и многоступенчатый вид деятельности, требующий организационного плана задач. Кроме организационных моментов необходимо применение специализированного программного обеспечения, моделирующего предметную область и бизнес процессы. Для отображения структуры предприятия и описания предметной области используется объектно-ориентированный подход, речь о котором, пойдет в данной курсовой работе.

В создании информационной системы (ИС) важнейшим этапом является предпроектная стадия, которая включает в себя: обследование объекта, формирование требований к ИС, разработка ТЗ, описание предметной области, ее визуализация и отображение организационных структура. Важность предпроектных этапов заключается в том, что без четко сформулированных требований и описаний структуры информационной системы, невозможно будет грамотно реализовать ее на прикладном уровне.

Цели курсовой работы – подробно разобрать объектно-ориентированный подход проектирования информационной системы, описать, с помощью каких методов проходит моделирование информационной системы на ранней стадии. Представить основную информацию о языке моделирования бизнес процессов UML, о диаграммах, которые он содержит, перечислить преимущества объектно-ориентированного подхода. Требуется рассказать о программных средствах, применяемых для реализации объектно-ориентированного подхода и привести пример реализации подхода.

1. Методология объектно-ориентированного проектирования.

Многолетний опыт масштабных разработок выявил необходимость анализа предметной области до начала реализации программного продукта. Начальным этапом проектирования является создание схемы базы данных предприятия, со всеми процессами которые в нем существуют. Создается концептуальная схема, которая отражает общие взаимосвязи классов предметной области их иерархию и процессы, которые происходят на объекте моделирования.

---

Создание моделей предметной области происходит по принципам объектно-ориентированного анализа, с использованием семантики UML. Далее приведем определение объектно-ориентированного проектирования (ООАП), которое в дальнейшем поможет лучше разобраться в объектной методологии проектирования.

Объектно-ориентированное проектирование (ООАП, Object-Oriented Design) - технология разработки программных систем, в основу которых положена объектно-ориентированная методология представления предметной области в виде объектов, являющихся экземплярами соответствующих классов. Поскольку речь зашла о проектировании, необходимо дать определение процессу, который ему предшествует - Объектно-ориентированный анализ.

Объектно-ориентированный анализ – это описание предметной области с помощью понятий классов и объектов, а так же, с помощью моделирования моделей, основанных на реальных моделях объекта проектирования. По результатам анализа выявляются классы и прецеденты, разрабатываемой системы, иначе говоря, ее участники и процессы, в которых они будут участвовать по мере эксплуатации системы.[^[1]]

Методология объектно-ориентированного проектирования тесно связана с концепцией автоматизированной разработки программного обеспечения (Computer Aided Software Engineering, CASE). CASE средства (Computer - Aided Software Engineering) – это программные инструменты и методы, которые позволяет автоматизировать процесс разработки информационной системы и программного обеспечения. CASE средства применяются при моделировании объектов информационной системы предприятия, определение взаимосвязи процессов и инфраструктуры. Основной задачей является сокращение времени на разработку информационной системы и повышение ее качества.[^[2]]

На ранних этапах возникновения CASE средств, их удобство было под сомнением, так как они были всего лишь надстройкой над системой управления базами данных и позволяли только просматривать существующую модель БД, пользователи не имели возможности моделировать процесс предприятия.

Главная проблема ранних CASE средств заключалась в графической нотации, потому что на тот момент не было придумано языка моделирования и визуализации элементов БД, а многие существующие языки со строгим синтаксисом не подходили для решения задач моделирования. Разработчикам требовался простой язык моделирования с понятным всем синтаксисом, даже сторонним людям, которые до этого не сталкивались с проектированием. Проблему решила разработка унифицированного языка моделирования (UML), первая версия которого вышла в 1997 году и сразу была объявлена промышленным стандартом.[^[3]]

---

Выделим основные принципы объектного подхода:

• Инкапсуляция
• Модульность
• Абстрагирование
• Иерархия
• Наследование

Инкапсуляция – это разделение объекта на его составные части, позволяющее скрыть детали реализации системы от пользователя. В качестве примера можно привести автоматизированную систему магазина с подключенной к ней базой данных SQL Server. Пользователь через интерфейс вводит название нового товара и с помощью обычного нажатия кнопки наименование товара заносится в базу данных, то есть весь скрипт по внесению новой строчки в БД скрыт от глаз пользователя. Это сделано и с точки зрения безопасности, чтобы пользователи случайным образом не внесли изменения в код.

Модульность – это разделение программы на составные части, которые компилируются по отдельности, но при этом могут быть связаны друг с другом. К модулям можно отнести экранные формы графического интерфейса системы. Каждая форма это отдельная страница, на которой могут располагаться ссылки на другие окна. Компиляция, то есть сборка программы, происходит поочередно с каждого модуля, исходный код, написанный на машинно-ориентированном языке, преобразуется в набор команд, а затем осуществляется сборка машинной программы.

Абстрагирование – это выделение ключевых характеристик объекта, которые отличают его от всех других объектов. Абстрагирование позволяет выделить ключевые атрибуты объекта и отразить их на диаграммах. Выбор правильного набора абстракций является главной задачей объектно-ориентированного проектирования. Абстракции бывают нескольких видов:

• Абстракция сущности. Выделение ключевых характеристик определенной сущности (объекта)
• Абстракция поведения. Представление множества операций объекта и характеристик его поведения.
• Абстракция виртуальной машины. Объект группирует операции, которые используются более высоким уровнем управления.
• Абстракция произвольная. Объект имеет набор свойств и характеристик, не имеющих ничего общего друг с другом.

Иерархия – упорядоченная система абстракций. Ступенчатая классификация, при которой объекты выделяются по определенной характеристике от низших звеньев к высшим. Звенья организуются в структуру типа дерево, обозначая ее с помощью блок схем. Иерархия помогает выделить главные объекты системы и упорядочить их по важности и должностным обязанностям.

Наследование – метод, при котором произвольные объекты (потомки) наследуют атрибуты у родительских объектов. Под наследование в объектном ориентированном проектировании понимается передача ключевых особенностей от базовых объектов, производным.

---

Наличие этих свойств и методов разработки, позволяет параллельно создавать отдельные компоненты системы, в дальнейшем есть возможность включить отдельные модули в единую систему, применив итерационный подход к разработке ИС. Важной особенностью объектно-ориентированного подхода является возможность создавать новую систему из готовых шаблонов. Многие классы в системах, в определенной степени похожи друг на друга и на основе уже готовых схем и кодов, можно с легкостью создать новую информационную систему.[^[4]]

Опираясь на вышеперечисленные принципы объектно-ориентированного подхода, можно сформулировать его сущность, которая заключается в выявлении классов системы и построения их иерархии, с помощью диаграммы, отражающей свойства индивидуальности, наследования и абстракции. Все эти действия объектного подхода позволяют наиболее полно составить описание предметной области объекта, разрабатываемой информационной системы и выделить его атрибуты и свойства, что в дальнейшем позволит минимизировать риск возникновения ошибок при разработке приложения.

2. Основные составляющие объектно-ориентированного подхода

Объектно-ориентированный подход делится на стадии, выполнение которых не имеет строгой упорядоченности, как в прямом, так и в обратном направлении процесса проектирования отдельных компонентов системы.

Начальная стадия состоит из исследования предметной области и ее описания, определяются классы и объекты системы. Стадия проектирования состоит из визуализации данных предметной области, с помощью диаграмм UML, на которых отражаются связи и отношения между классами, а так же функции и задачи объектов системы.

На стадии программирования осуществляется разработка программных модулей информационной системы, создание базы данных для хранения информации предприятия. Финальными шагами данного этапа являются тестирование и сборка программы, исправление ошибок.

Завершением разработки является стадия внедрения информационной системы на предприятие и отслеживание ее безошибочного функционирования.

Основным преимуществом подхода является упрощенность проектирования ИС, заключающаяся в наличии отдельных проектных решений по каждому компоненту. Модификация системы упрощена по максимуму, благодаря тому, что изменяются отдельные компоненты.

---

Базовыми составляющими объектно-ориентированного подхода являются:

- Унифицированный процесс;

- Унифицированный язык моделирования;

- шаблоны проектирования.

Унифицированный процесс – это процесс разработки программного обеспечения (ПО), который обеспечивает упорядоченный подход к распределению задач и обязанностей при разработке информационной системы. Унифицированный процесс охватывает весь жизненный цикл программного обеспечения, начиная с определения требований и заканчивая сопровождением, и представляет собой обобщенный каркас (шаблон, скелет), который может быть применен (специализирован) для разработки и сопровождения широкого круга систем.[^[5]]

Жизненный цикл ИС – это период времени, который начинается с момента выявления потребности создания информационной системы и начала принятия мер по ее созданию и заканчивается ее полным выводом с эксплуатации. Как правило, полный жизненный цикл состоит из стадии планирования, анализа, моделирования, разработки, тестирования и внедрения программного обеспечения.

Неотъемлемой частью Унифицированного процесса является UML – язык (система обозначений) для определения, визуализации и конструирования моделей системы в виде диаграмм и документов на основе объектно-ориентированного подхода. Язык UML принят стандартным языком моделирования, мировой организацией по стандартизации. UML включен разработчиками компьютерного ПО практически во все самые известные системы (Microsoft, IBM, Hewlett-Packard, Oracle, Sybase), так же ни одно популярное CASE средство не обходится без использования унифицированного языка моделирования (Rational Rose, Visio, Silverrun, Vantage Team Builder, S-Designor). В UML определено три типа сущностей:

• структурная – абстракция, являющаяся отражением концептуального или физического объекта;
• группирующая – элемент, используемый для некоторого смыслового объединения элементов диаграммы;
• поясняющая (аннотационная) – комментарий к элементу диаграммы.

Отметим, что модель унифицированного процесса была создана в 1987 Иваром Джекобсоном, создавшим для этого собственную компанию Objectory AB. Разработка Джекобсона была интегрирована с развивавшимся параллельно унифицированным языком моделирования.[^[6]]

На стадиях анализа и проектирования часто используются так называемые шаблоны (паттерны) проектирования. Шаблон – это именованная пара «проблема/решение», составленная в качестве образца для моделирования бизнес процессов. Как правило, шаблон помимо текстового описания содержит также одну или несколько диаграмм UML (например, диаграммы классов, последовательности и/или коммуникации), графически иллюстрирующих состав и структуру классов, а также особенности их взаимодействия при решении поставленной проблемы. В основном шаблоны представляют собой группу фигур и диаграмм, объединенных по названиям диаграмм UML. Шаблоны разрабатываются опытными профессионалами и являются проверенными, эффективными (порой оптимальными) решениями. Применение шаблонов может резко сократить затраты и повысить качество разработки ПО. Во всех современных CASE средствах, пример, которых будут приведены в отдельном разделе, имеются встроенные шаблоны с фигурами под конкретные диаграммы.

---