Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Объектно-ориентированное проектирование: определение, принципы).pdf

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Объектно-ориентированные языки программирования пользуются в последнее время большой популярностью среди программистов, так как они позволяют использовать преимущества объектно-ориентированного подхода не только на этапах проектирования и конструирования программных систем, но и на этапах их реализации, тестирования и сопровождения, что и обусловило актуальность работы.

Цель работы – раскрыть особенности объектно-ориентированного проектирования.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

– изучить сущность объектно-ориентированного подхода к программированию.

– изучить процесс объектно-ориентированного проектирования.

– привести пример объектно-ориентированного проектирования.

Объект исследования – объект в объектно-ориентированное проектировании.

Предмет исследования – объектно-ориентированное проектирование.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы.

Первый объектно-ориентированный язык программирования Simula 67 был разработан в конце 60-х годов в Норвегии. Авторы этого языка очень точно угадали перспективы развития программирования: их язык намного опередил свое время.

Однако современники (программисты 60-х годов) оказались не готовы воспринять ценности языка Simula 67, и он не выдержал конкуренции с другими языками программирования (прежде всего, с языком Fortran). Недостаточному распространению языка Simula 67 способствовало и то обстоятельство, что он был реализован как интерпретируемый (а не компилируемый) язык, что было совершенно неприемлемым в 60-е годы, так как интерпретация связана со снижением эффективности (скорости выполнения) программ.

Но достоинства языка Simula 67 были замечены некоторыми программистами, и в 70-е годы было разработано большое число экспериментальных объектно-ориентированных языков программирования: например, языки CLU, Alphard, Concurrent Pascal и др. Эти языки так и остались экспериментальными, но в результате их исследования были разработаны современные объектно-ориентированные языки программирования: C++, Smalltalk, Eiffel и др.

Разработка новых объектно-ориентированных языков программирования продолжается. С 1995 года стал широко распространяться новый объектно-ориентированный язык программирования Java, ориентированный на сети компьютеров и, прежде всего, на Интернет. Синтаксис этого языка напоминает синтаксис языка C++, однако эти языки имеют мало общего. Java интерпретируемый язык: для него определены внутреннее представление (bytecode) и интерпретатор этого представления, которые уже сейчас реализованы на большинстве платформ. Интерпретатор упрощает отладку программ, написанных на языке Java, обеспечивает их переносимость на новые платформы и адаптируемость к новым окружениям. Он позволяет исключить влияние программ, написанных на языке Java, на другие программы и файлы, имеющиеся на новой платформе, и тем самым обеспечить безопасность при выполнении этих программ. Эти свойства языка Java позволяют использовать его как основной язык программирования для программ, распространяемых по сетям (в частности, по сети Интернет).

ГЛАВА 1. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

1.1 Объектно-ориентированное проектирование: определение, принципы

Отличительной чертой современных информационных систем является их сложность, которая возрастает с каждым днем. Это обусловлено развитием технических средств, что позволяют реализовать все большее количество информационных функций в составе одной информационной системы. Организация информационной системы на сетях ЭВМ, распределенные базы данных, интерактивный графический интерфейс пользователя, безбумажный документооборот - эти и многие другие аспекты реализации информационной системы значительно усложнят процесс ее проектирования.

Второй недостаток связан с тем, что проект, доведенный до стадии внедрения, уже начинает стареть и требует модификации. Это неизбежное следствие изменения инструментария информационной системы и изменений в самом объекте управления или окружающей его среде. Итак, возникает задача адаптации программного обеспечения и технологических процессов обработки информации в информационной системе.

Ответом на проблему растущей сложности в информационной системе стало появление объектно-ориентированного подхода. В сетях объектного подхода выделяют:

- объектно-ориентированное программирование (Object Oriented Programming - OOP),

- объектно-ориентированное проектирование (ООП),

- объектно-ориентированный анализ (ООА).

Теоретической основой этих методов и их концептуальным базисом является теория систем и системный анализ. Объектная технология принципиально отличается от всех ранее существовавших технологий проектирования. Рассмотрим основные понятия и положения объектно-ориентированной технологии проектирования.

С некоторой долей упрощения можно считать, что конечной целью проектирования информационной системы является создание комплекса программ, реализующих заданные функции системы. Основной целью разработки программы является перевод задачи с языка проблемной сферы на язык компьютера.

Традиционный подход к проектированию состоит в последовательном построении ряда моделей (информационная модель, описание структур файлов справочник документов, экономико-математическая модель, схема алгоритма), последней из которых является модель языка реализации (программа).

Особенностью этого подхода является то, что предметная область отображается в заранее определенные управляющие структуры и структуры данных.

В современном проектировании различных информационных систем самым распространённым направлением является объектно-ориентированная технология. Данная технология является основой для создания информационных систем для различных областей, обладающих такими свойствами как открытость, гибкость, а также многофункциональность.

На данный момент времени есть два подхода к разработке управляющих и информационных систем. Они отличаются критериями декомпозиции. Первый из них, функционально-модульный подход к разработке информационных систем можно определить принципом алгоритмической декомпозиции. По этому принципу разделяют различные функции разрабатываемой информационной системы, на модули исходя из функциональной принадлежности. Каждый такой модуль может реализовать один из многих этапов общего процесса. Этот подход получил название «модель водопада». Это название определяется строгой и обязательной последовательностью действий. Естественно, у каждого подхода присутствуют недостатки. Для данного подхода недостатком является однонаправленность. При возникновении каких-либо проблем исправляется только та стадия, на которой замечена ошибка. Предыдущие стадии не затрагиваются в данной ситуации. Из-за недостаточной обратной связи могут произойти непоправимые изменения в системе, что в итоге могут приводить к неправильной работе всей информационной системы. При ориентировании только на этот функционально-модульный подход увеличивается вероятность того, что оператор такой информационной системы потеряет контроль над решением проблем, возникающих в данной системе. Такие действия могут привести к фатальным последствиям и, возможно, придётся разрабатывать информационную систему заново, уже учитываю полученные ошибки.

Объектно-ориентированная технология проектирования информационных систем предоставляет мощную, гибкую, универсальную концептуальную основу для конструирования информационно-управляющих систем в разных областях деятельности и управления, которая сочетает использование моделей, как современной логистики, так и объектного подхода к компонентам предметной области, современных инструментальных средств визуального программирования и систем управления базами данных с SQL-интерфейсом.

В объектно-ориентированную технологию можно включить такие компоненты, как:

- технологию конструирования концептуальной объектно-ориентированной модели предметной области;

- инструментальные средства спецификации проектных решений;

- библиотеки типовых компонентов модели предметной области;

- типовые проектные решения для ряда функциональных областей.

Основой объектно-ориентированной технологии проектирования информационных систем являются такие процессы, как разработка, анализ, а также спецификации концептуальной объектно-ориентированной модели предметной области.

Объектно-ориентированная модель всегда является основой всего проекта, реализацией информационной системы, а также обеспечивает уровень формализации необходимый для описания решений в проекте, достаточно высокий уровень типизации и параметризации решений в проекте, компактность, а также удобство сопровождения в будущем готовой информационной системы.

Существует огромное разнообразие моделей предметных областей концептуального уровня. Но при этом разнообразии отсутствуют модели, которые могли бы позволить полностью использовать знания по классификации элементов для описания свойств элементов, а также могли бы сохранить все преимущества, характерные для традиционных информационного и функционального подходов. Например, «чистый» объектный подход уже на начальном периоде предъявляет требования по предоставлению данных о классификации в виде диаграмм классов. Для выполнения данного требования необходимо провести объёмную работу по анализу разных аспектов взаимосвязей объектов рассматриваемой предметной области. Были проведены попытки по совмещению чистого объектного подхода с различными традиционными подходами. Но эти попытки оказались неудачны.

Объектно-ориентированная технология совмещает такие подходы как, объектный, функциональный, а также информационный. При использовании «слабого» объектного подхода, классы в традиционном виде, мы получаем уже на окончательных стадиях концептуального проектирования.

Модель предметной области можно характеризировать множеством элементов, а также множеством взаимосвязей между этими элементами.

Такое представление может быть использовано и в других моделях концептуального уровня. Данный подход делает связи классификации основополагающими при построении модели.

Язык проблемной сферы — это набор понятий, с помощью которых может быть описана исходная задача. В то же время любой язык компьютера подает исходную задачу в виде совокупности данных и процедур их преобразования.

Таким образом, идеальный гипотетический язык программирования должен представлять алгоритм решения задачи на основе понятийного аппарата заданной проблемной сферы. Выход видится в использовании универсального метаязыка для всех предметных областей - языка теории систем и системного анализа. Основные понятия этого языка: объект, класс объектов, атрибут (свойство), процесс, функция, метод, структура и т. д. На этом и базируется ключевая идея OOP - создание языковых средств, на основе абстрактных типов данных, которые позволяют специфицировать новые классы программных объектов, адекватных объектам конкретной проблемной сферы.

Объектные программы состоят из готовых компонентов-объектов. Эти объекты могут отвечать:

- объектам или процессам реального мира (деталь, документ, клиент)

- абстрактное понятие (экран, таблица, графический элемент и т. д.).

В традиционных программах данные отделены от процедур и методов, в объектных - данные и процедуры объединяются в объекте.

Исторически сложилось так, что в первую очередь были разработаны языки OOP в отсутствие теории объектно-ориентированного проектирования. И только после осознания специалистами в области информатики, ООП является основой для очередного переворота в информационных технологиях, началась активная разработка теории объектно-ориентированного анализа и проектирования.

Впервые понятие классов и объектов введены в языке Simula 67. В системе Smalltalk-80 идеи Simula доведены до логического завершения - все действия выполняются на основе классов. В 70-х годах созданы языки, реализующие действия абстрактных данных: Alpharad, СLV, Еuclid, Моdulа. Занесение объектно-ориентированного подхода в язык С привело к созданию языков С++ и Objective-С. На основе языка Раscal возникли Object Pascal, Еiffel и Аdа. Появились такие диалекты LIPS, как LООРS и СLOS, с возможностями как у Simula и Smalltalk.

Принципиальное отличие методов программирования и методов проектирования заключается в том, что методы программирования ориентированы на эффективное использование механизмов языка программирования, а методы проектирования направлены на эффективное и правильное структурирование сложных систем.

Объектно-ориентированное проектирование — это методология проектирования, которая сочетает в себе процесс объектной декомпозиции и приемы представления как логической и физической, так и динамической моделей системы проектируемого.

Модели, на которых базируется объектно-ориентированное проектирование, формируются в результате объектно-ориентированного анализа.