Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационных систем (Теоретическое введение в объектно-ориентированный подход).pdf
Добавлен: 21.05.2023
Просмотров: 194
Скачиваний: 3
ВВЕДЕНИЕ
Программные планы нередко довольно сложны, и их декомпозиция (по принципу «разделяй и властвуй») – это главная стратегия борьбы со сложностью. Они произведены в разбиении трудности на маленькие управляемые составляющие. До возникновения объектно-ориентированного расклада к анализу и проектированию более известной методологией декомпозиции считались структурный тест и проектирование. Данный расклад заключается в декомпозиции задачки на функции или же процессы, приводящей к созданию иерархии процессов и подпроцессов. Главная мысль объектно-ориентированного анализа и проектирования информационных систем произведено в рассмотрении предметной области и закономерного заключения задачки с точки зрения объектов (понятий или же сущностей). В процессе объектно-ориентированного анализа ведущее место уделяется определению и описанию объектов (или понятий) в определениях предметной области.
В ходе объектно-ориентированного проектирования формируются закономерные программные объекты, которые будут реализованы средствами объектно-ориентированного языка программирования. Данные программные объекты содержат в себе атрибуты и методы.
Успешность проектов информационных систем в всевозможных секторах экономики и эффективность их внедрения обусловлены, прежде всего, достаточно строгим определением объектов управления (точнее, компонентов сложного процесса управления) и оптимизируемых бизнес-процессов.
Среди программистов ведущее место занимает объектно-ориентированные языки программирования, например, как они дают возможность применить выдающиеся качества объектно-ориентированного расклада не лишь только на шагах проектирования и конструирования программных систем, но и на шагах их реализации, испытания и сопровождения.
Цель курсовой работы описать применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационных систем.
Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:
- Рассмотреть основные понятия объектно-ориентированного подхода (далее ООП).
- Сущность ООП.
- Отдельным разделом расписать унифицированный язык моделирования UML.
- Описать преимущества и недостатки ООП.
- Привести примеры программных продуктов на основе ООП.
1. Теоретическое введение в объектно-ориентированный подход
1.1. Сущность объектно-ориентированного подхода
Существует несколько подходов к анализу и проектированию информационных систем, но выделяют два: структурный и объектно-ориентированный.
Есть три отличия между этими двумя подходами.
Первое – это принцип декомпозиции и структурной организации элементов (частей, модулей) системы. Согласно данным принципам, концепция предполагает собою текстуру, которая заключается в отчетливо проявленных модулей, сопряженных между собою некоторыми взаимоотношениями.
Если использовать структурный подход, то выполняется многофункциональная (процедурная, алгоритмическая) концепция системы, то есть происходит ее представление в виде дерева взаимосвязанных функций. На самом высоком уровне система представляется единым целым с наибольшей степенью абстракции и по мере детализации разбивается на функциональные компоненты с более точным содержанием.
Второй видом декомпозиции является объектно-ориентированный. В рамках этого расклада система подразделяется на несколько объектов, соответствующих объектам реального мира, взаимодействующих между собой путем посылки сообщений.
Второе отличие – это группировка в объекте как атрибутивных данных (характеристики, свойства), так и поведения (функции, методы). В функционально-ориентированных системах функции и данные сберегаются (существуют) по отдельности.
Третье отличие двух подходов заключается в структурной организации внутри модулей системы. Сам модуль в структурном подходе состоит из функций, иерархически связанных между собой отношением композиции, то есть функция состоит из подфункций, подфункция из-под подфункций и так далее. В объектно-ориентированном подходе иерархичность строится с использованием двух отношений: композиции и наследования. При данном в объектно-ориентированном раскладе «объект-часть» имеет возможность подключаться незамедлительно в некоторое количество «объектов-целое». Таким образом, модуль в структурном подходе представляется в облике дерева, а в объектно-ориентированном подходе – в виде ориентированного графа, т. е. с помощью более совместной структуры.
Структурный подход к анализу и проектированию систем, а еще поддерживающие его методологии детально рассмотрены во 2 части. В третьей части ведущее забота уделено проектированию информационных систем с внедрением объектно-ориентированного. Наиболее распространёнными методологиями, которые применяют данный подход, в настоящий момент являются:
- унифицированный процесс (Unified Process, UP);
- экстремальное программирование (eXtreme Programming, XP);
- гибкое моделирование (Agile Modeling, AM).
Унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language, UML) – это базовое средство фиксации (документирования) результатов проектирования систем посредством этих методологий является.
Основные понятия, используемые в данном подходе
Первый термин — это объект и эквивалентные ему понятия. Появились независимо в различных областях, связанных с компьютерами, в процессе разработки:
- архитектуры компьютеров (Burroughs 5000, IBM System/38, Intel 432);
- объектно-ориентированных операционных систем (Secure UNIX);
- объектно-ориентированных языков программирования (Simula, Modula);
- теории баз данных (модель сущность-связь);
- систем искусственного интеллекта (фреймы).
Объект – это абстракция реальной или же воображаемой сущности с четко воплощенными концептуальными границами, индивидуальностью, поведением и состоянием.
Абстракция – форма познания, которая основана на выделении значительных качеств и связей предмета и отвлечении от других, частных его свойств и связей. С точки зрения объектно-ориентированного подхода абстракция – это модель сущности, описывающая ее свойства и поведение.
Примерами таких сущностей могу быть поезд, стрелочный перевод или инженер службы пути, а воображаемые – технология проведения капитального ремонта пути или оптимальная траектория движения поезда.
Индивидуальность – это некоторое свойство сущности, которое позволяет отличить ее от других. Если говорить об объекте поезд, имея в виду не обобщенное понятие поезд, как нечто состоящее из локомотивов и вагонов, а рассматривать конкретный грузовой поезд с номером 1024, весом 4500 т., состоящий из полувагонов с некоторыми номерами и так далее.
Для группировки однотипных объектов в ООП используется понятие «класс». Класс – это множество объектов, которые имеют общую структуру и поведение или это шаблон, по которому генерируются (создаются) однотипные объекты. Чаще всего употребляют синоним понятия класса, а именно экземпляр класса.Р
Каждый класс и объект характеризуются определенным набором атрибутов, которые четко устанавливают текущее состояние объекта. Поведение объекта (класса объектов) определяют набор методов и их алгоритмическая реализация.
К принципам проектирования объектно-ориентированного подхода, относят: наследование, инкапсуляцию и полиморфизм.
Наследование – принцип, по которому дочерний класс все без исключения все атрибуты и методы включает в себя (наследует), определенные в родительском классе. При этом в дочернем классе могут быть определены еще какие-либо дополнительные атрибуты и методы. Например, от родительского класса «геометрические фигура» наследуется дочерний класс «круг», который приобретает все атрибуты и функции родителя, а именно это координаты фигуры, цвет фона, изобразить фигуру, передвинуть ее. Дополнительным атрибутом дочернего класса будет являться радиус.
Инкапсуляция – принцип, согласно которому содержание внутреннего устройства элементов системы должно быть скрыто друг от друга. Данное правило подразумевает обмен информацией между объектами системы только в самом-самом наименьшем объеме, ограничение доступа к атрибутам и методам объектов со стороны других объектов и полное скрытие алгоритмической реализации методов от других объектов.
Полиморфизм – принцип построения элементов модели таким образом, чтобы они могли принимать различные внешние формы или функции в зависимости от обстоятельств. Строят эти модели так, чтобы при помощи них можно было решить сразу несколько различных задач. Например, методы draw () (рисовать) и calculates () (рассчитать площадь) для классов круг и ромб, созданные путем наследования атрибутов и методов родительского класса фигура, должны быть реализованы алгоритмически по-разному.
Существуют еще и другие принципы ООП:
Типизация – ограничения, которые накладываются на класс объектов и препятствующие взаимозаменяемости различных классов.
Параллелизм - это свойство объекта находится в активном или в пассивном состоянии. А также умение различать активное и пассивное состояние между собой.
Устойчивость – свойство объекта существовать во времени (не зависит от процесса создавшего этот объект) и/или в пространстве (при перемещении объекта из пространства, в котором он был создан).
1.2. Базовые составляющие объектно-ориентированного подхода
К базовым составляющим ООП относят:
- унифицированный процесс;
- унифицированный язык моделирования;
- шаблоны проектирования.
Распишем более подробно каждую из составляющих ООП.
Унифицированный процесс – это процесс разработки программного обеспечения (ПО), который гарантирует расклад к распределению задач и обязательств в организации, занимающейся его разработкой. Данный процесс охватывает весь жизненный цикл ПО, начиная с определения требования и заканчивая сопровождением, и представляет собой шаблон, который можно применить для разработки и сопровождения широкого круга систем.
Неделимой частью Унифицированного процесса считается UML – язык моделирования систем в виде диаграмм и документов на базе ООП. При помощи языка UML разрабатываются различного рода диаграммы, при помощи которых можно спроектировать не только информационную систему, но и базу данных.
Переходя на стадию анализа и проектирования, нередко применяются, например, шаблоны проектирования. Шаблон – это именованная пара «проблема/решение», содержащее готовое решение какой-либо типичной проблемы. Кроме текстового описания шаблон содержит одну или же некоторое количество диаграмм UML. Графически они иллюстрируют состав и структуру классов, а также особенности их взаимодействия при решении проблемы. Шаблоны разрабатывают опытные специалисты и являются проверенными, эффективными решениями.
Таким образом, были рассмотрены основные теоретические вопросы ООП. Учитывая приведенные выше определения, можно переформулировать сущность объектно-ориентированного подхода. Она заключается в анализе и проектировании информационной системы при помощи разделении ее на классы, соответствующие однотипным объектам предметной области, и построения из них дерева в виде ориентированного графа с использованием отношений композиции и наследования.
Унифицированный язык моделирования UML
UML – унифицированный язык моделирования, который предназначен для визуализации, конструирования и документирования составных частей программной системы.
Состоит UML из словаря и правил, которые позволяют комбинировать входящие в него слова и получать на выходе осмысленные конструкции. Он является неким средством составления «чертежей» программного обеспечения.
Для того, чтобы понимать из чего состоит система необходимо ее смоделировать, то есть создать некоторые модели программы. Иногда для понимания любой нетривиальной системы требуется разрабатывать большое количество таких моделей. С этой целью и применяется данный язык моделирования так как при помощи него можно с различных точек зрения описать архитектуру системы на протяжении всего цикла ее работы.
Применение словаря и правил языка UML объясняют, как создавать и читать определенные модели, но не говорят в каком порядке их нужно создавать, как они должны выглядеть и как использовать.
Написание моделей при помощи языка UML преследует только одну цель – облегчение передачи информации о системе.
Конкретные особенности системы вернее моделировать в облике слова, иные - графически. На самом деле во всех заманчивых системах есть структуры, которые нельзя предположить с поддержкой 1-го только языка программирования. UML - графический язык, собственно, что разрешает решить вторую из обозначенных задач.