Файл: Применение объектно–ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Подходы к проектированию информационной системы).pdf

Мы живем во время последствий четвертой информационной революции, что значительно и необратимо изменило нашу жизнь. Сегодня информационные технологии и инновации определяют успех личности, обществ, стран. Применяя обычный персональный компьютер или даже гаджет, мы можем значительно повысить собственную эффективность в самых разных сферах деятельности.

Известно, что внедрение и грамотное использование информационных систем и технологий также значительно сокращает издержки в деятельности большинства организаций. Типовые операции типа добавления, изменения, обработки, архивирования и удаления информации становятся практически мгновенными, из-за чего требуется меньше времени и персонала для их реализации. Подобный подход позволяет не только освободить персонал от ручной работы, но и повысить оперативность труда, его эффективность и достоверность.

Сделать персональные компьютеры такими эффективными позволило современно программное обеспечение и информационные системы, постоянно модернизируемые и совершенствуемые. Для проектирования информационных систем сегодня наиболее часто применяются три подхода – стуктурный, процессный и объектно-ориентированный.

Структурный подход основывается на алгоритмической декомпозиции, при которой особо тщательное внимание необходимо уделять порядку происходящих событий. Процессный подход ориентирован на бизнес–процессы, протекающие в самой организации.

Объектно–ориентированный подход основывается на выделении компонентов, которые являются либо субъектами действий, либо объектами действий. При объектно–ориентированной декомпозиции каждый объект обладает своим собственным поведением и каждый из них моделирует некоторый объект реального мира. Следовательно, объектно-ориентированный подход является наиболее наглядным как в вопросе самого процесса проектирования, так и в вопросе конечного продукта.

Таким образом, цель настоящего исследования – рассмотреть особенности применения объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы.

Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:

охарактеризовать структурный подход к проектированию информационной системы;
рассмотреть процессный подход к проектированию информационной системы;
привести сущность объектно–ориентированного подхода;
проанализировать основные понятия объектно–ориентированного подхода;
определить преимущества и недостатки применения объектно–ориентированного подхода при проектировании информационной системы;
дать характеристику примерам программных продуктов, которые могут быть применены для реализации объектно-ориентированного подхода к проектированию информационных систем.

Объектом исследования выступает процесс проектирования информационной системы, а предметом – применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы.

Теоретической и методологической основой исследования выступили труды таких отечественных исследователей вопроса, как Вдовин В. М., Ивасенко А. Г., Вертакова Ю. В. и др.

Глава 1. Подходы к проектированию информационной системы

1.1 Структурный подход

К сегодняшнему дню в программных разработках известны три основных подхода: системный, процессный и объектно–ориентированный, среди которых основным являются объектно–ориентированный и системный. Ключевыми отличиями среди основных методов являются подходы к декомпозиции систем. В основе структурного подхода лежит принцип функциональной декомпозиции, который подразумевает описание структуры системы в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами. Второй, объектно–ориентированный подход основывается на объектной декомпозиции. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами [15].

Принципиальное различие между двумя рассмотренными подходами является способ декомпозиции системы.

Структурный подход известен во всем мире под самыми разнообразными наименовании, среди них наиболее известными являются – «разделяй и властвуй», иерархическая декомпозиция и др. В частности, при проектировании информационной системы системный подход означает, что ее следует разделять (декомпозировать) на несколько подсистем, каждая из которых доступна к разработке независимо от других. Такой подход при разработке частей системы позволяет держать в уме информацию именно о той подсистеме, которая сейчас находится в разработке, а не обо всех остальных частях системы. Корректная декомпозиция и членение системы представляют собой основной способ преодоления сложностей разработки больших систем программного обеспечения.

Понятие «корректная» по отношению к декомпозиции означает выполнение следующих требований:

количество связей между отдельными частями системы – минимально;
связность отдельных частей внутри каждой подсистемы, наоборот, должна быть максимальной.

Кроме того, структура всей проектируемой системы должна быть такой, чтобы все взаимодействия между ее частями укладывались в стандартные рамки:

каждая часть системы должна инкапсулировать свое содержимое (скрывать его от других подсистем);
каждая часть системы должна иметь четко определенный интерфейс и взаимодействие с другими подсистемами [4].

Итак, сущность структурного подхода к разработке информационных систем заключается в декомпозиции самой системы согласно различным автоматизируемым функциям: система разбивается на функциональные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на подфункции, те – на задачи и так далее до конкретных процедур. При этом проектируемая информационная система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие части взаимосвязаны.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на нескольких общих принципах. В качестве двух базовых принципов применяются следующие:

«разделяй и властвуй» – принцип решения массивных сложных вопросов посредством их разбиения на несколько маленьких, независимых друг от друга задач, которые легче и понятнее;
принцип иерархического упорядочивания – принцип организации составных частей вопроса в виде иерархических древовидных структур с добавлением новых деталей на каждом новом уровне.

Кроме того, к настоящему времени сформировалась иная классификация принципов, которая представлена ниже:

принцип абстрагирования. Данный принцип заключается в выделении основных аспектов системы и отделения их от второстепенных;
принцип формализации. Суть принципа формализации состоит в необходимости строгого методического подхода к решению вопроса;
принцип непротиворечивости. Данный принцип подразумевает обоснованность и согласованность элементов;
принцип структурирования данных. Суть названного принципа состоит в том, что информация должна быть структурирована и иерархически организована [6].

При применении структурного подхода применяются в основном две группы средств, которые иллюстрируют функции, выполняемые системой, а также отображает отношения между данными. Каждой отдельной выделенной группе средств соответствуют некоторые виды моделей (диаграмм). Среди наиболее распространенных можно выделить:

SADT модели и соответствующие функциональные диаграммы;
DFD диаграммы потоков данных;
ERD диаграммы «сущность–связь».

Одним из наиболее значительных различий между разновидностями структурного анализа является их функциональность.

Модели SADT (IDEF0) являются самыми удобными для построения функциональных моделей. Они наделены возможностью наглядно отобразить функциональную структуру объекта и все ее составляющие: производимые действия и связи между ними. Благодаря этому возможно четко проследить логику и взаимодействие процессов организации. В качестве главного достоинства нотации можно назвать возможность получить полную информацию о каждой работе или подсистеме, благодаря ее жестко регламентированной структуре. С помощью четко разработанной структуры можно также обнаружить все недостатки, которые касаются как самого процесса, так и того, с помощью чего он реализуется: дублирование функций, отсутствие механизмов, регламентирующих данный процесс, отсутствие контрольных переходов и т.д.

DFD предоставляет возможность анализа информационного пространства системы и применяется для описания документооборота и обработки информации. Исходя из этого, диаграммы DFD применяют в качестве дополнения модели бизнес–процессов, выполненной в IDEF0.

IDEF3 хорошо приспособлен для сбора информации, необходимой для проведения анализа системы с точки зрения расхождения между процессами во времени [9].

Обобщенно достаточно сложно говорить о достоинствах и недостатках отдельных нотаций. Возможно возникновение таких ситуаций, когда анализ IDEF0 не показал недостатков в деятельности организации с точки зрения технологического или производственного процесса, но, несмотря на это, гарантировать отсутствие ошибок нельзя. В связи с этим в следующем этапе анализа рекомендуется переход исследованию информационных потоков при помощи DFD, а еще позднее – объединение пространств при помощи последнего подхода – IDEF3.

Процессный подход к проектированию информационной системы

Процессный подход, в отличие от структурного, направлен не на организационную структуру, а на бизнес–процессы, проистекающие в организации. Это объясняется тем, что бизнес–процессы, в отличие от организационной структуры, меняются намного реже. Как правило, основных бизнес–процессов в организации совсем немного, обычно около десяти [3].

Известно, что любая программная система имеет собственные структуры данных. Естественно, эти структуры организованы так, чтобы обеспечить эффективную работу базового функционала системы и, одновременно, оптимизированы под имеющийся в системе набор базовых интерфейсов пользователя.

Во время внедрения готового программного или информационного обеспечения требуется поддержка процессов, функциональность и объем которых зачастую вычислить крайне затруднительно, и, как правило, возникает ситуация, когда для автоматизации нового процесса необходима обработка данных, не заложенная разработчиком в базовую функциональность разработанной системы. Построение системы, которая выполняет запросы и обработку данных в обход заложенной разработчиком структуры, всегда будет стоить очень дорого с точки зрения как машинных ресурсов, так и трудоемкости разработки дополнительного программного кода.

Примером выхода из данной ситуации может служить предоставление пользователю открытого механизма для построения собственных структур данных. Причем в целях обеспечения целостности данных и реализации прав доступа это должен быть не механизм прямого доступа к таблицам SQL–сервера, а механизм доступа к данным с помощью самих объектов системы. Таким образом наглядно реализуется процессный подход [14].

Глава 2. Объектно–ориентированный подход при проектировании информационной системы

2.1 Сущность объектно–ориентированного подхода

Объектно–ориентированное программирование представляет собой такую технологию программирования, когда программа рассматривается как набор дискретных объектов, которые, в свою очередь, содержат наборы структур данных и процедур, взаимодействующих с другими объектами.

Поведение или функционирование объекта можно определить последовательной сменой состояний. Состояние объекта, параметры которого не испытывают воздействий, остается неизменным. Внешнюю среду для объекта или системы объектов можно определить как множество существующих за пределами системы элементов любой природы, которые оказывают влияние на систему или находятся под ее воздействием [17].

Если существует некоторое множество объектов, которые находятся во взаимодействии друг с другом, то для каждого из них все прочие объекты из этого множества будут являться частью внешней среды. Объекты воздействуют друг на друга при помощи обмена сообщениями.