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

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время жизнь человека настолько насыщена различного рода информацией, что для ее обработки требуется создание огромного количества хранилищ информации различного назначения.

Современные информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.

Актуальность темы заключается в том, что практически все разработчики современных приложений используют при проектировании объектно-ориентированный подход и унифицированный язык проектирования UML, а также различные программные продукты для визуализации проектных диаграмм .

Предмет исследования - применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы

Объект исследования – проектирование информационных систем.

Цель работы – рассмотреть базовые понятия информационный систем и особенности применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить базовые понятия информационных систем

2. Описать основные принципы проектирования информационных систем. Рассмотреть модели, используемые при проектировании информационных систем.

3. Описать основные понятия объектно-ориентированного подхода при проектировании

4. Сравнить программные продукты, которые применяются при объектно-ориентированном подходе для проектирования информационных систем

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Информация - это сведенья о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от их представления.

Данные – информация, которая представлена в форме, пригодной для обработки с помощью автоматических средств, компьютера [1].

Информационная система - это совокупность методического обеспечения, технического (аппаратных средств и программного обеспечения), которая обеспечивает процесс, передачу, обработку, хранение и представление информации.

1.1 Этапы проектирования информационных систем

Проектирование информационной системы представляет собой процесс построения приложений реальных размеров и практической значимости, удовлетворяющих заданным требованиям функциональности и производительности.

Классической моделью процесса [6] разработки информационных систем является водопадная модель (waterflow process) или каскадная, в рамках которой процесс представляется последовательностью фаз анализа требований, проектирования, реализации, интеграции и тестирования (рисунок 1).

Анализ требований - сбор требований к продукту. Результат анализа - некоторый текст.[7]

Проектирование – это описание внутренней структуры продукта, в форме диаграмм и текстов.

Реализация — это само программирование на выбранном языке. Результат - программный код всех уровней

Интеграция — процесс сборки программного продукта, написанного на языке высокого уровня из отдельных частей.

Рисунок 1. Каскадная модель процесса разработки информационной системы

Как видно разработка модели любой информационной системы всегда предшествует ее созданию или обновлению. Продуманные модели необходимы для взаимопонимания с заказчиком и взаимодействием команды разработчиков.

Непременным условием успешной реализации информационной системы является четкое и как можно более полное формирование требований на разработку системы, а также ее адекватное описание на стадии проектирования.

1.2 Основные принципы проектирования информационных систем

Процесс перехода от технического задания к описанию информационной системы в виде набора проектных документов, достаточных для создания системы, называется проектированием.

Методологии анализа и проектирования информационных систем при построении моделей основаны на ряде общих принципов [14].

1. Принцип «разделяй и властвуй» - принцип решения сложных проблем путем их разделения на несколько меньших независимых задач, которых легко понять и решить.

2. Принцип иерархического упорядочения - принцип организации части задачи в виде иерархической древовидной структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне. При разработке программного обеспечения с использованием объектно-ориентированного подхода, этот принцип называется "наследование".

3. Принцип концептуальной общности на всех этапах жизненного цикла.

4. Принцип абстракции, этот принцип требует, включить в модели только те элементы проектируемой системы, которые непосредственно связаны с осуществлением системы своих функций.

5. Принцип формализации заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы и описание системы на формальном языке, который подходит для анализа, проектирования и разработки, а также автоматизированной генерации кода и базы данных.

6. Принцип унификации требует единого представления и назначение одного и того же элемента или же элементов в разных моделях.

7. Принцип независимости является логическим предлагает сосредоточиться на логической конструкции, чтобы обеспечить независимость физической реализации.

8 Принцип многомодельности является утверждение о том, что ни одна модель не может быть достаточной степенью адекватности описывать различные аспекты сложной системы.

9. Принцип последовательности является согласованность моделей и самих моделей друг к другу.

10. Принцип секретности информации - инкапсуляция. В соответствии с этим принципом, внутренняя структура содержимого элементов системы должны быть скрыты друг от друга. Этот принцип требует обмена информацией между элементами системы только в минимальном объеме, необходимом и ограничение доступа к операциям и данным каждого из них.

11. Принцип полиморфизма – предполагает, что элементы модели, могут принимать различные внешние формы или функциональность (поведение), в зависимости от обстоятельств.

1.3 Классификация моделей информационной системы

При проектировании системы должна быть построена полная модель. Под моделью, понимается совокупность взаимосвязанных абстрактных элементов с возможным указанием их свойств, поведения и отношений между ними.

Классифицировать модели может быть по следующим признакам:

1. По строгости описания:

- Неформальные модели - представлены в неструктурированной форме. Неприемлемы для любого количественного анализа и обработки с помощью автоматических средств;

- Формальные модели делятся на:

• описательную модель, где информация представлена с помощью специальных документов,

• графические модели представляют собой схемы, рисунки, графики, диаграммы и т.д. Широко используется в CASE-средствах;

• математические модели - представляет собой модель в терминах математических отношений в виде функциональных отношений, систем алгебраических или дифференциальных уравнений, логические выражения и т.д

2. С точки зрения физической реализации:

- Логическая модель - описывает состав, структуру, состояние или поведение элементов системы без привязки к конкретным языкам или средам разработки, баз данных, аппаратных средств и т.д.

- Физическая модель - описывают элементы системы в соответствии с физической реализации этих элементов;

3. С точки зрения отображения динамики процессов:

- Статическая модель - описывает состав и структуру системы;

- Динамическая модель - описывает поведение системы и / или отдельных его элементов.;

4. По отображаемому аспекту:

- Функциональные модели - описываем функции системы, варианты его использования; могут содержать информацию о информации, циркулирующей в системе, объекты и субъекты, взаимодействующие с системой;

- Информационные модели - описывают состав и структуру данных (реляционных баз данных, классы и т.д.);

- Поведенческая модель - описывает состояние системы и / или ее отдельных элементов и переходы между ними, взаимодействие элементов алгоритмов обработки информации;

- Компонентная модель - описывает состав и структуру программного обеспечения и аппаратных средств;

На этапах требований и анализа изначально начинают с построения неформальных моделей (осмысленное описание предметной области), постепенно переходя к формальным. Аналогичным образом, этап проектирования начинается с создания формальных логических моделей переходя к физической.

1.4 CASE-технологии анализа и проектирования

Значительно упростить и формализовать процессы формирования требований и проектирования системы позволяет современные CASE-средства.

CASE-технология представляет собой методологию проектирования информационных систем, совокупность методов, нотаций и инструментов, которые позволяют визуализировать модели в проблемной области, проанализировать модель системы на всех этапах разработки и сопровождения системы и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей [14].

Архитектура CASE-средства состоит из 6 компонентов:

1. Репозитория данных
2. Графического редактора диаграмм
3. Верификатора диаграмм
4. Документатора проекта
5. Администратора проекта
6. Сервиса

Рисунок 2. Архитектура CASE-средств

Основными функциями технических средств, используемых CASE-инструментов являются:

1. Централизованное хранение в единой базе данных проекта информации о информационной системы в течение всего жизненного цикла.
2. Прямое проектирование программного обеспечения и баз данных. Порядок использования CASE-средства:

• создать логическую модель системы;
• выбрать конкретный язык программирования или базу данных для построения физической модели;
• закончить создание физической модели;
• автоматически сгенерировать текст программы или структуру базы данных на диске;

1. Обратное проектирование (реинжиниринг). В этом случае, CASE-средства используются в обратном порядке - из текста программы или базы данных на диске в логические модели;
2. Система синхронизации модели с ее физической реализации.
3. Автоматическое обеспечение качества и тестирования моделей на наличие ошибок (например, ошибки нормализации баз данных), полнота и последовательность;
4. Автоматическая генерация документации. Вся проектная документация автоматически генерируется в соответствии с действующими стандартами. Несомненным преимуществом CASE-технологии заключается в том, что документация всегда соответствует текущему положению дел, поскольку любые изменения в проекте автоматически отражаются в репозитории.

Основная цель использования CASE-технологий заключается в максимизации автоматизации этапов анализа и проектирования системы для того, чтобы построить формальную и последовательную модель системы.

Большинство современных CASE-инструментов поддерживает методологию структурного и / или объектно-ориентированного анализа и проектирования информационных систем.

Выбор подхода зависит от конкретной задачи. Как правило, структурированный подход используется для автоматизации задач, которые работают на больших объемах «пассивных» данных и сосредоточены на использовании реляционных баз данных (например, бухгалтерский учет, сбор статистики, математические и инженерные расчеты, анализ данных). Объектно-ориентированный подход в основном направлена на решение задач, в которых разделение системы взаимодействуют друг с другом лица отчетливо видно (например, моделирование, управление техническими объектами или технологическими процессами).