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

Наследование — построение новых классов, на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов. Наследование – принцип, в соответствии с которым знание об общей категории разрешается применять для более узкой. Применительно к классам это означает, что дочерний класс (узкая категория) полностью включает в себя (наследует) все атрибуты и методы, определенные в родительском классе (общей категории). При этом в дочернем классе могут быть определены дополнительные атрибуты и методы. Например, дочерний класс «круг» будет наследовать от родительского класса «геометрическая фигура» все атрибуты (x, у – координаты центра фигуры, color – цвет фона и т. д.) и все методы (draw() – нарисовать фигуру, move(dx, dy) – переместить фигуру и т. д.), а также иметь дополнительный атрибут (r – радиус).

Инкапсуляция (информационная закрытость) – принцип, в соответствии с которым содержание внутреннего устройства элементов системы должно быть скрыто друг от друга. Этот принцип предписывает обмен информацией между объектами системы только в минимально необходимом объеме, ограничение доступа к атрибутам и методам объектов (классов) со стороны других объектов (классов) и полное скрытие алгоритмической реализации методов от других объектов (классов).

Полиморфизм – принцип построения элементов модели так, чтобы они могли принимать различные внешние формы или функциональность (поведение) в зависимости от обстоятельств. Например, методы draw() (нарисовать) или calculateS() (рассчитать площадь) для классов «круг» и «ромб», определенных путем наследования атрибутов и методов родительского класса «фигура», алгоритмически должны быть реализованы по-разному.

С учетом приведенных выше определений сущность объектно-ориентированного подхода к анализу и проектированию информационных систем заключается в декомпозиции системы на классы, которые соответствуют однотипным объектам предметной области, и построении из них иерархии в виде ориентированного графа с использованием отношений композиции и наследования.

Базовые составляющие объектно-ориентированного подхода

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 в организации-разработчике. Унифицированный процесс охватывает весь жизненный цикл ПО, 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.

---

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 [5]. Следует отметить, что Унифицированный процесс и UML разрабатывались совместно.

На стадиях анализа и проектирования часто используются так называемые шаблоны (паттерны) проектирования. Шаблон – это именованная пара «проблема/решение», содержащая готовое обобщенное решение типичной проблемы [6]. 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. Шаблоны разрабатываются опытными профессионалами и являются проверенными, эффективными (порой оптимальными) решениями. Применение шаблонов может резко сократить затраты и повысить качество разработки ПО.

Особенности подхода

Важным качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой информационной системы от стадии формирования требований до стадии реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей моделируемой предметной области (организации) в объекты и классы информационной системы.

Большинство существующих методов объектно-ориентированного подхода включают язык моделирования и описание процесса моделирования. Процесс – это описание шагов, которые необходимо выполнить при разработке проекта. В качестве языка моделирования объектного подхода используется унифицированный язык моделирования UML, который содержит стандартный набор диаграмм для моделирования.

Диаграмма (Diagram) — это графическое представление множества элементов. Чаще всего она изображается в виде связного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями) и представляет собой некоторую проекцию системы.

Объектно-ориентированная технология проектирования ИС предоставляет мощную, гибкую, универсальную концептуальную основу для конструирования информационно-управляющих систем в различных областях хозяйственной деятельности и управления, сочетающую использование моделей современной логистики, объектного подхода к компонентам предметной области, современных инструментальных средств визуального программирования и СУБД с SQL-интерфейсом. Объектно-ориентированная технология проектирования ИС включает в себя следующие компоненты:

---

• технологию конструирования концептуальной объектно- ориентированной модели предметной области;
• инструментальные средства спецификации проектных решений;
• библиотеки типовых компонент модели предметной области;
• типовые проектные решения для ряда функциональных областей. В основу объектно-ориентированной технологии проектирования ИС положены разработка, анализ и спецификация концептуальной объектно- ориентированной модели предметной области. Концептуальная объектно-ориентированная модель предметной области является основой проекта и реализации системы и обеспечивает:
• необходимый уровень формализации описания проектных решений;
• высокий уровень абстрагирования, типизации и параметризации проектных решений;
• компактность описания;
• удобство сопровождения готовой системы. Отличительными чертами предлагаемой методологии являются следующие:
• наличие единого методологически обоснованного ядра, обеспечивающего открытость технологии для модификации, расширения и создания новых моделей представления проектных решений;
• наличие единого формального аппарата анализа проектных решений для используемых моделей представления. Отличительными чертами предлагаемой технологии являются:
• совместное рассмотрение информационных, материальных и финансовых потоков;
• первичная и вторичная классификация объектов предметной области с обязательным указанием оснований классификации;
• наличие конструктивных методик декомпозиции и агрегирования компонентов проекта, использующих результаты классификации;
• наличие формальных методов оценки связности и сцепления компонентов проекта;
• использование функциональной модели данных с атрибутами – функциями доступа и атрибутами – категориями в качестве основы концептуальной модели данных.

Наиболее популярными методологиями, поддерживающими данный подход, в настоящий момент являются:

- унифицированный процесс (Unified Process, UP);

- экстремальное программирование (eXtreme Programming, XP);

- гибкое моделирование (Agile Modeling, AM).

Базовым средством фиксации (документирования) результатов проектирования систем посредством этих методологий является Унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language, UML).

Преимущества объектно-ориентированного подхода

В отличие от структурного подхода объектно-ориентированный имеет ряд преимуществ:

- описание системы в виде объектов больше соответствует содержательному смыслу предметной области. Например, при использовании структурного подхода БД должна удовлетворять требованиям нормализации, в соответствии с которыми данные по одному и тому же объекту (сущности из реального мира) могут храниться в нескольких таблицах;

---

- сущности реального мира, как правило, обладают поведением, что в объектно-ориентированном проектировании отражается с помощью определения методов класса. В структурном подходе данные (атрибуты) и алгоритмы (методы) существуют отдельно друг от друга;

- объединение атрибутов и методов в объекте (классе), а также инкапсуляция позволяют добиться большей внутренней и меньшей внешней связности между компонентами системы. Это облегчает решение проблем:

• адаптации системы к изменению существующих или появлению новых требований;
• сопровождения системы на разных стадиях жизненного цикла;
• повторного использования компонентов;

- объектно-ориентированный подход позволяет легче организовать параллельные вычисления, так как каждый объект обладает собственными значениями характеристик (атрибутов) и поведением, за счет чего можно добиться его автономной работы;

- Case-средства, поддерживающие объектно-ориентированный подход, на основе информации об объектах позволяют достичь большей степени автоматизации кодогенерации. Case-средства, поддерживающие структурный подход, хорошо справляются с генерацией структур БД. Однако следует отметить, что эта структура должна удовлетворять требованиям нормализации. В связи с чем автоматическая кодогенерация (например, экранов или функций обработки данных) возможна лишь в редких случаях.

Глава 3. Реализация подхода.

UML — язык для спецификации, визуализации, конструирования и документирования сложных информационно-насыщенных объектных систем. В настоящее время зарегистрирован как международный стандарт ISO/IEC 19501:2005 «Information technology - Open Distributed Processing - Unified Modeling Language (UML)».

Инструментальные средства, поддерживающие методологию UML, — Rational Rose (Rational Software), Paradigm Plus (CA/Platinum), ARIS (IDS Sheer AG), Together Designer (Borland) и др.

Rational Rose.

Система Rational Rose позволяет строить восемь типов диаграмм UML: диаграммы прецедентов, диаграммы классов, диаграммы последовательностей, диаграммы кооперации, диаграммы состояний, диаграммы действий, компонентные диаграммы, диаграммы развертывания. Основным типом диаграмм, своеобразным ядром моделирования в UML являются диаграммы классов. Кроме UML, предусмотрено использование и других методов (Booch, OMT).

Rational Rose - среда моделирования, которая поддерживает генерацию кода из моделей, написанных на языке Ada, ANSI C++, C++, CORBA, Java/J2EE, Visual C++ и Visual Basic.

---

Последние версии Rational Rose содержат несколько программных продуктов, которые обеспечивают широкие возможности по моделированию бизнес процессов. Пользователи могут создавать графические модели процессов, приближенные к потребностям бизнеса.

Рисунок 3.1 Интерфейс Rational Rose

Rational Rose обеспечивает следующие возможности моделирования бизнес процессов:

• Поддержка объектного моделирования. Применение принципов объектного моделирования и языка UML позволяет приблизить модели процессов к требованиям бизнеса и упрощает вид моделей.
• Структурное представление элементов. Модели процессов и их элементы могут быть представлены в виде графической структуры, наглядно отображающий их состав и взаимосвязи.
• Интеграция моделей. За счет применения единого языка UML, Rational Rose позволяет объединить модели бизнес процесса, модели приложений и модели данных.
• Интеграция с программными продуктами. Для расширения возможностей моделирования и анализа бизнес процессов в Rational Rose реализована возможность интеграции с другими программными продуктами, например, Microsoft Visual Studio.
• Открытая архитектура. Она позволяет дополнять существующий инструментарий программы новыми функциями и возможностями.
• Обратное проектирование. Эта возможность позволяет на основе имеющегося программного кода построить понятийную модель. Для целей моделирования бизнес процессов данная возможность может быть полезна, если моделируемый процесс автоматизирован.

Основное преимущество данного CASE средства связано с объектным принципом моделирования. За счет его применения можно максимально сблизить представления различных специалистов, которые осуществляют моделирование бизнес процессов и работают с моделями. Помимо этого, есть и преимущества, обусловленные удобством работы с программным пакетом Rational Rose .

Преимуществами Rational Rose являются:

• Поддержка командной работы. В этом CASE средстве реализована простая поддержка всех участников проекта. Пользователи могут работать со своими собственными уникальными моделями и в своем собственном окружении без смены рабочего места, при этом сохраняется взаимосвязь с общими моделями.
• Управление моделями. Все создаваемые модели могут быть легко изменены. Изменения в одной модели автоматически отражаются во взаимосвязанных моделях. Для управления моделями применяется система контроля версий и управления конфигурацией. Это позволяет легко проводить изменения в любых моделях бизнес процессов.
• Контроль ошибок. Rational Rose обеспечивает отслеживание ошибок, возникающих при моделировании. Это позволяет исправить ошибки с учетом их наследования и передачи на очередной уровень моделирования.
• Документирование моделей. Пользователи могут создавать необходимые им отчеты и документы по моделям процессов. Документы формируются под потребности пользователя и могут настраиваться для применения к разным моделям.
• Управление конфигурацией. Пользователи могут настраивать конфигурацию интерфейса и части приложений под свои потребности. В Rational Rose применяется графический пользовательский интерфейс (GUI), за счет которого можно настроить необходимое окружение для комфортной работы. [14]

---