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

Диаграммы состояний определяют все возможные состояния, в которых может находиться конкретный объект, а также процесс смены состояний объекта в результате наступления некоторых событий. [5]

Диаграммы деятельности — это один из видов диаграмм, применяемых в UML для моделирования динамических аспектов систем. По сути, диаграмма деятельности представляет собой блок-схему, которая показывает, как поток управления переходит от одной деятельности к другой. В отличие от традиционной блок-схемы диаграмма деятельности показывает параллелизм так же хорошо, как и ветвление потока управления. Диаграмма деятельности показывает поток управления – от одной деятельности к другой. Деятельность (activity) — это выполняющийся в данный момент неатомарный набор действий внутри машины состояний (автомата). Выполнение некоторой деятельности в конечном счете раскрывается в виде выполнения отдельных действий (actions), каждое из которых может изменить состояние системы или передавать сообщения. Действия заключаются в вызове другой операции, посылке сигнала, создании или уничтожении объекта либо в выполнении простых вычислений (например, вычислении выражения). Диаграмма деятельности представляет собой набор узлов и дуг. Пример диаграммы деятельности представлен на Рисунке 7. [1, с. 283-284]

Рисунок 6

Рисунок 5

Рисунок 7

Диаграммы размещения — это один из видов диаграмм, используемых при моделировании физических аспектов объектно-ориентированной системы. Такая диаграмма представляет конфигурацию узлов, где производится обработка информации, и показывает, какие артефакты размещены на каждом узле. Этот тип диаграмм хорошо подходит для того, чтобы показать размещение объектов и компонентов в распределенной системе. Каждый узел на диаграмме размещения представляет собой некоторый тип вычислительного устройства — в большинстве случаев, часть аппаратуры. Эта аппаратура может быть простым устройством или датчиком, а может быть и мэйнфреймом. [1, с. 427-428] Пример диаграммы размещения представлен на Рисунке 8.

Рисунок 8

Диаграммы компонентов же моделируют физический уровень системы. На них изображаются компоненты ПО и связи между ними.

3.2 Использование UML в объектно-ориентированном подходе

Создание программного продукта сопряжено с огромным количеством трудностей. Однако объектно-ориентированный подход с помощью языка UML и описанных выше методологий обеспечивает решение проблемы создания информационных систем на этапе проектирования, что повышает надежность создаваемых сложных систем.

В силу ограниченности объема данной работы в качестве примера использования языка UML в объектно-ориентированном подходе имеет смысл рассматривать только часть большой сложной системы, реализующей множество функций. Примером такой системы является аппаратно-программный комплекс управления установками роста кристаллов.

Нотация UML поддерживает концепции требований, анализа и проектирования, разграничивая виды деятельности для каждого этапа проектирования. [4, с. 80]

На этапе моделирования требований разрабатывается модель типа «черный ящик», в которой определяются функциональные требования к системе в терминах действующих лиц и последовательности действий (транзакций). Например, в рассматриваемой системе действующими лицами будут являться оператор установки или модуль ПО, осуществляющий сетевой обмен. Для оператора установки можно выделить, например, следующие транзакции:

• Включение установки;
• Задание программы синтеза;
• Начало синтеза.

Каждая транзакция обычно сопровождается подробным неформальным словесным описанием. Например: «для включения установки оператору необходимо запустить программное обеспечение, выбрать необходимую установку, перевести виртуальный выключать в состояние «Включен».

На этапе аналитического моделирования строятся статическая и динамическая модели системы. Статическая модель задает структурные отношения между классами предметной области. Классы и отношения между ними изображаются на диаграммах классов. Затем создается динамическая модель, в которой уточняются транзакции из модели требований с целью показать, какие объекты участвуют в каждой транзакции и как они взаимодействуют. Объекты и их взаимодействия изображаются на диаграммах кооперации или последовательности. В динамической модели объекты, зависящие от состояния, определяются с помощью диаграмм состояний.

Построение статической модели предметной области — это структурное представление информационных аспектов системы. Задаются классы, их атрибуты и отношения между ними. Концептуальная статическая модель предметной области описывает в виде диаграммы классов основные физические классы, участвующие в моделировании предметной области. [4, с. 81] В рассматриваемой части системы это могут быть:

• Класс визуальной формы, отражающей системы установки;
• Класс модели текущего состояния установки;
• Класс формы для задания программы синтеза;
• Класс контроллера состояния и преобразования вводимых визуальных данных в низкоуровневые типы данных.

На диаграмме классов определена подчиненность классов в виде отношений наследования или агрегирования. Эти диаграммы определяют, по сути, словарь классов, который позволит впоследствии сгенерировать программный код, описывающий введенные классы.

При построении статической модели также часто строится модель базы данных, если это необходимо. Применительно к рассматриваемой системе таблицами могут быть:

• Таблица алгоритма синтеза;
• Таблица аварийных значений;
• Таблица журнала процесса.

Выявленные ранее транзакции уточняются с целью показать взаимодействие между участвующими в них объектами. Для этого применяются диаграммы кооперации или последовательности. Диаграмма последовательности представляет собой взаимодействующие «линии жизни» для каждого объекта. Сигналы и сообщения будут перенесены при реализации модели в программном коде в раздел описания методов соответствующих классов. [4, с. 82] На Рисунке 9 представлен фрагмент диаграммы для рассматриваемой системы:

Рисунок 9

Это взаимодействие можно также изображать в виде диаграммы кооперации, которая изоморфна диаграмме последовательности и имеет те же «последствия» в программном коде, что и диаграмма последовательности.

На этапе проектного моделирования разрабатывается программная архитектура системы. При этом аналитическая модель, созданная на предыдущем этапе моделирования, отображается на эксплуатационную среду.

В данном проекте объекты, выделенные на этапе статического моделирования, должны быть распараллелены, если это необходимо для работы системы в реальном времени. Этот процесс может происходить на уровне отдельных задач или на уровне потоков в рамках одной задачи. При этом следует учитывать механизмы синхронизации параллельных объектов.

На вопросы же реального размещения программного обеспечения отвечают диаграммы развертывания, где описываются отдельные узлы размещения программного обеспечения, соответствующие отдельным компонентам системы, компьютерам, автономным устройствам. [4, с. 83].

Таким образом, завершен этап моделирования на логическом и физическом уровне. Дальше выполняется по созданной документации процесс реального написания программного кода, который представляет собой многошаговую процедуру. CASE-средства, которые будут рассмотрены в следующей главе, позволяют сократить время выполнения рутинной программистской работы и тем самым оправдывают достаточно большие затраты на проектирование.

4. Обзор программных продуктов

В настоящее время существует большое количество универсальных инструментальных программных средств, реализующих как графическую поддержку языка UML, так и средства автоматизированного перевода проектов в программный код (CASE-средства проектирования). Различные фирмы предлагают свои средства поддержки UML, специализированные для конкретных языков программирования. Наиболее известными продуктами являются IBM Rational Rose, Sparx Systems Enterprise Architect, Microsoft Visio, и другие.

Microsoft Visio решение для построения диаграмм от Microsoft. По сути своей является лишь вспомогательным средством моделирования и проектирования, так как кроме непосредственного создания различного рода диаграмм не обладает достаточным функционалом для полноценной разработки. Однако из-за свой простоты получило широкое распространение среди инженеров и архитекторов.

В данной работе кратко будут рассмотрены IBM Rational Rose и Sparx Systems Enterprise Architect.

4.1 Rational Rose

Rational Rose — это мощный инструмент анализа и проектирования объектно-ориентированных программных систем. Он позволяет моделировать системы до написания кода, позволяя быть уверенным в адекватности архитектуры с самого начала разработки. С помощью модели, создаваемой этим инструментом, становится возможным обнаружить недостатки проекта на стадии, когда их исправление еще не требует значительных затрат.

Rational Rose позволяет проектировать варианты использования и их диаграммы для визуализации возможностей системы. С помощью этого инструмента можно легко создавать диаграммы языка UML, описанные раннее в предыдущих главах. Доступны для проектирования: диаграммы Взаимодействия, диаграммы Классов, диаграммы Компонентов и диаграммы Размещения. [Боггс Rose, с. 22]

Также, а числе основных возможностей продукта:

• прямое и обратное проектирование на языках: ADA, Java, С, C++, Basic;
• поддержка технологий COM, DDL, XML;
• возможность генерации схем БД Oracle и SQL.

Rational Rose пригодится при решении практически любых задач проектирования информационных систем: от анализа бизнес-процессов до кодогенерации на определенном языке программирования. Такой арсенал позволит не только спроектировать новую систему, но и доработать старую, произведя процесс обратного проектирования.

4.2 Sparx Systems Enterprise Architect

Sparx Systems Enterprise Architect — это программа для UML-моделирования и проектирования нового поколения. является неплохим средством для UML-моделирования, с возможностью многопользовательской работы и дружественным интерфейсом.

Возможности Enterprise Architect весьма многочисленны. Вот некоторые из них [8]:

• Поддержка полного цикла моделирования для бизнес и IT систем, системного проектирования, проектирования встроенных систем;
• Поддержка UML 2.5;
• Утилиты для управления проектом;
• Поддержка ActionScript, Ada, C/C++, C#, Java, Delphi, Verilog, PHP, VHDL, Python, System C, VB.Net, Visual Basic;
• Поддержка моделирования БД, генерация DDL с поддержкой различных систем управления базами данных;
• Поддержка паттернов проектирования;
• Генерация документации в форматах HTML;
• Многопользовательская работа, утилиты для менеджера проекта, тестирование, глоссарий, другие ресурсы;
• Автоматизация интерфейса, поддержка макросов.

В настоящее время существует большое количество программных продуктов, которые позволяют моделировать бизнес-процессы, базы данных, компоненты программного обеспечения, деятельность и структуру организаций. Результат использования CASE-средств — оптимизация систем, снижение расходов, повышение эффективности, снижение вероятности ошибок. Выбор правильного инструмента зачастую определяет успешность всего проекта.

Заключение

В данной работе было рассмотрено применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационных систем. Были обозначены основные концепции подхода, рассмотрены его достоинства и недостатки, а также основные методологии разработки информационных систем. В данной работе были представлены основные возможности языка UML, с помощью которого в настоящее время ведется объектно-ориентированное проектирование и разработка. Средства, позволяющие использовать язык UML были кратко рассмотрены в последней главе.

В современном мире сложность технологий и объем разработки непрерывно растет. Однако, использование объектно-ориентированного подхода помогает существенно снизить затраты и обеспечить адекватные результаты на всех этапах жизненного цикла информационных систем.

Список использованной литературы

1. Буч Г., Рамбо Д., Якобсон И. Язык UML. Руководство пользователя. 2-е изд.: Пер. с англ. Мухин Н. – М.: ДМК Пресс, 2006. – 496 с.
2. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. M.: Конкорд 1992. – 519 с.
3. Вендров А. М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: Учебник. – 2-е изд. перераб. и доп. – М. Финансы и статистика, 2006. – 544 с.
4. Есилевский В. С., Нетеса П. С., Климова М. В. Применение методологии объектно-ориентированного проектирования с использованием языка UML. РИ. – 2006., №2. – с. 79-84
5. Култыгин О. П. Методы и средства проектирования информационных систем и технологий. Московский финансово-промышленный университет «Университет», 2016
6. Орлов С.А., Цилькер Б. Я. Технологии разработки программного обеспечения: Учебник для вузов. 4-е изд. Стандарт третьего поколения. – СПб.: Питер, 2012. – 608 с.
7. Чистов Д. В. Проектирование информационных систем: учебник и практикум для СПО. – М. Издательство Юрайт, 2019. – 258 с.
8. Sparx Systems Enterprise Architect official website. URL: https://sparxsystems.com/products/ea/index.html (Дата обращения: 21.12.2019)