Контрольные вопросы

1. Что представляет собой подход СцИП? Дайте определение понятию «стерильный цех». Перечислите правила стерильного цеха.

2. Перечислите области разработки, в которых СцИП имеет особенности. Охарактеризуйте эти особенности.

3. Перечислите и поясните основные принципы разработки в рамках СцИП.

4. Приведите графическое представление схемы модели ЖЦ для СцИП. Перечислите фазы ЖЦ проекта для СцИП.

5. Охарактеризуйте фазу «Формализация» подхода СцИП.

6. Охарактеризуйте фазу «Проектирование» подхода СцИП.

7. Охарактеризуйте фазу «Верификация» подхода СцИП.

8. Охарактеризуйте фазу «Сертификация» подхода СцИП.

9. В чём суть специальной методики, используемой в рамках СцИП.

10. Охарактеризуйте метод специфицирования на основе последовательностей (МСОП) подхода СцИП.

11. Сформулируйте правило Чёрного ящика.

12. Охарактеризуйте метод структурирования на основе ящиков (МСОЯ) подхода СцИП. Что понимается под ящиком?

13. Сформулируйте функции преобразования для ящиков.

Лекция 17 Тема лекции

Инженерия и инструментарий ПО.

План лекции

1. Инженерия ПО.

2. Инструментарий ПО.

Основное содержание

В данном разделе рассматривается ряд вопросов инженерии и инструментария ПО, тесно связанных с методологией и технологией разработки ПО.

Ряд направлений инженерии ПО представляет интерес с методологической и технологической точек зрения.

Стиль программирования– набор приёмов, методик и практик кодирования, которые используются, чтобы получить правильные, эффективные, простые для понимания и удобные для применения программы.

Б.В. Керниган и Р. Пайк уточняют, что код должен быть прост и понятен, т.е. обладать следующими свойствами: очевидная логика; естественные выражения; использование соглашений, принятых в языке; осмысленные имена; аккуратное форматирование; развёрнутые комментарии; отсутствие хитрых трюков и необычных конструкций.

Обычно стиль программирования формируется как результат здравого смысла, исходящего из опыта. В то же время он не является постоянным. так как во многом определяется используемым языком конструирования, командой разработчиков и стандартами различного уровня.

Во многом стремление к хорошему стилю при императивном программировании привело к разработке структурного программирования и способствовало развитию (обычного и формального) модульного сборочного программирования.

Защитное программирование– подход к программированию, при котором появляющиеся ошибки легко обнаруживаются и идентифицируются программистом. Существуют три основных принципа защитного программирования:

1. Общее недоверие: Для каждого модуля входные данные должны тщательно анализироваться в предположении, что они могут быть ошибочными.

2. Немедленное обнаружение: Каждая ошибка должна быть выявлена как можно раньше, это упрощает установление её причины.

3. Изолирование ошибки: Ошибки в одном модуле должны быть изолированы так, чтобы не допустить их влияние на другие модули.

Выделяют ряд общих рекомендаций по защитному программированию.

– Проверка области значений переменных.

– Контроль правдоподобности значений переменных.

– Проверка результатов вычислений.

– Автоматические проверки (например, контроль переполнения).

– Проверка длины элементов информации.

– Проверка кодов возврата функций.

К механизмам защитного программирования относят:

– директивы проверки – команды компилятору для использования встроенных средств генерации элементарных проверок перед использованием операций;

– утверждения – логические операторы для проверки правильности выполнения программы с помощью ограничений, наложенных на программу;

– исключения – представление ошибок или некорректных ситуаций для управления их обработкой в нужном месте программы;

– баррикады – изоляция повреждений путём организации проверок при передаче данных между определёнными программными модулями;

– отладочный код – специальный код для выполнения дополнительных проверок и облегчения поиска ошибок.

Недостатком защитного программирования является усложнение программного кода, однако он устраняется применением аспектного сборочного программирования. Достоинством этого подхода как раз и является простая реализация пересекающихся значимостей, в качестве которых выступает большинство перечисленных выше механизмов.

Одним из самых известных подходов, на основе которых можно эффективное защитное программирование, является проектирование по контракту.

Проектирование по контракту– подход к проектированию и программированию, основанный на документировании прав и обязанностей подпрограмм и модулей для корректности программы. Предложен Б. Мейером и изложен им в 1997 г. в книге «Конструирование объектно-ориентированного ПО».

Подход основывается на методологии ООП, хотя может быть построен и на основе других методологий. В подходе на основе методологии ООП модулем считается класс, подпрограммой – операция класса (метод).

Проектирование по контракту использует утверждения трёх видов: предусловия, постусловия и инварианты. Предусловие– утверждение о требовании для выполнения подпрограммы. Предусловие проверяется перед выполнением подпрограммы для обеспечения правильности исходных данных этой подпрограммы.Постусловие– утверждение о требовании к выполнению подпрограммы. Постусловие проверяется после выполнения подпрограммы для обеспечения правильности результатов этой подпрограммы.Инвариант– утверждение о требовании по выполнению программного модуля. Инвариант является истинным при взаимодействии модуля с другими модулями, но может быть ложным при выполнении подпрограммы этого модуля.

Перечисленные утверждения позволяют при грамотном использовании контролировать не только выполнение программы, но и её разработку. Проектирование по контракту оказывается эффективным при применении аспектного сборочного программирования.

Ряд направлений инструментария ПО позволяет оценить инженерно-практи­ческую сторону методологии и технологии разработки ПО. Методологические и технологические подходы разработки становятся эффективными и экономически выгодными при их автоматизации. Системы автоматизации программной / системной разработки получили название «CASE-средства».

CASE-средство(CASE– букв. компьютерная автоматизированная программная / системная инженерия) – система автоматизированной разработки ПО / систем с помощью компьютеров.

Обычно CASE-средством считается программное средство, автоматизирующее некоторую совокупность ЖЦ и обладающее следующими особенностями:

1. Визуальные возможности для описания и документирования систем – обеспечивает удобный интерфейс с разработчиком и реализацию его творческих возможностей, избавляя от рутинной деятельности.

2. Интеграция компонент этого средства – позволяет управлять процессом разработки с помощью элементарной передачи данных между компонентами.

3. Использование репозитория – единого хранилища информации о проекте.

Интегрированное CASE-средство включает в себя следующие компоненты:

1. Репозиторий – основаCASE-средства: база данных со специальными возможностями по хранению и управлению информацией о проекте.

2. Компоненты разработки: бизнес-моделирование с использованием различных методологий и технологий, анализ и проектирование.

3. Компоненты программирования: кодирование и тестирование / инспектирование, а также интеграция и сопровождение.

4. Компоненты поддержки: документирование и управление конфигурацией, верификация и аттестация, обзор и аудит.

5. Компоненты организации: управление проектом, инфраструктура.

CASE-средства обычно классифицируются по типам и категориям.

ТипCASE-средства отражает его функциональное назначение:

1. Анализ и проектирование: анализ требований и проектирование, в том числе определение требований, специфицирование и построение архитектуры системы различного уровня детализации.

2. Проектирование баз данных: моделирование данных, преобразования моделей данных, генерация схем баз данных и описаний форматов файлов.

3. Программирование (разработка приложений): автоматизированное кодирование, тестирование и/или инспектирование, интеграция.

4. Сопровождение и поддержка: сопровождение всех категорий, документирование и другие связанные действия.

5. Управление проектом: руководство, планирование, контроль.

6. Инфраструктура: создание и управление инфраструктурой.

Таким образом, классификация по типам определяется компонентным составом CASE-средств.

КатегорияCASE-средства связана со степенью взаимодействия его компонентов в рамках охватываемых им стадий ЖЦ:

1. Инструментальное средство (букв. инструмент) – вспомогательное средство для решения относительно самостоятельных задач.

2. Инструментальный пакет (букв. набор инструментов) – связанная совокупность инструментальных средств для решения класса задач обычно в рамках одной стадии ЖЦ.

3. Инструментарий (букв. верстак) – организованная совокупность инструментальных средств для решения класса задач в рамках всего ЖЦ.

Таким образом, классификация по категориям определяется степенью интеграции компонентов CASE-средств в рамках выполняемых функций.

Дополнительная классификация связана с выделением уровней.

УровеньCASE-средства выражает область его действия в рамках ЖЦ:

1. Верхний уровень: организация, управление.

2. Средний уровень: моделирование, анализ и проектирование.

3. Нижний уровень: программирование и поддержка.

Таким образом, классификация по уровням определяется ориентацией на конкретные группы пользователей и связана с типом CASE-средств.

Для инженерии ПО интерес представляют инструментарии (средства и платформы) для поддержки конкретных технологий. Кроме этого часто используются и отдельные среды разработки для поддержки программирования.

Большинство технологий разработки и соответствующих им CASE-средств ориентировано на одну из двух наиболее популярных методологий – структурную или объектно-ориентированную. Для бизнес-моделирования, анализа и проектированияCASE-средства на основе структурной методологии используют подходы на основеDFD,ERD,STDи IDEF0(SADT) с применением при необходимости других моделей и методов, аCASE-средства на основе объектно-ориентированной методологии применяют подход на основеUML.