465

УДК 004.9

Платов А.Ю. / Архитектура программных приложений [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.Ю. Платов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2018. – 13 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Архитектура программных приложений» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Архитектура программных приложений» по направлению подготовки 09.03.04 Программная инженерия, профиль Разработка программно-информационных систем.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 09.03.04 Программная инженерия, профиль Разработка программноинформационных систем, утверждённым решением учёного совета ННГАСУ от 02.03.2018 г. (протокол № 3).

2

Оглавление

3

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Основной целью освоения учебной дисциплины «Архитектура программных приложений» является изучение методов и средств проектирования архитектуры программных систем.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−основные архитектурные шаблоны;

−основные свойства и технологии модульного и объектно-ориентированного подходов в архитектуре.

Уметь:

−анализировать архитектуру приложений с точки зрения ее соответствия бизнес-задачам;

−описать систему с использование шаблонов проектирования.

Владеть:

−навыком разработки архитектуры ПО;

−навыком анализа сложности ПО на основе данных архитектуры.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле программной инженерии.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Архитектура программных приложений

Понятие архитектуры. Архитектурные шаблоны и стили. Требования к программному обеспечению с точки зрения архитектуры.

2. Модульный подход

Обоснование модульности. Связность модуля. Сцепление модулей. Оценка сложности ПО на основе связности и сцепления модулей.

3. Компонентный подход.

Понятие компонента. Компонентный Pascal.

4. Объектно-ориентированный подход.

4

Проблемы выделения объектов. Шаблоны проектирования. Основные шаблоны. Порождающие шаблоны. Поведенческий шаблоны. Структурные шаблоны. Шаблоны параллельного программирования.

5. Расслоение системы

Слой предметной области. Слой интерфейса. Слой источника данных. Типовые решения.

6. Архитектурные принципы ПО в системе UNIX

Модульность. Текстовое представления. Интерфейсы. Языки реализации. Мультипрограммирование. Сложность.

5

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

В случае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3 Общие рекомендации по изучению материала лекций

Раздел 1: «Архитектура программных приложений» – 2,5 лекции.

Цель: дать основы понимания терминологии предметной области.

Содержание: Понятие архитектуры. Архитектурные шаблоны и стили. Требования к программному обеспечению с точки зрения архитектуры. Составление требований к ПО.

Раздел 2: «Модульный подход» 2,5 лекции.

6

Цель: изучить принципы модульной организации программ.

Содержание: Обоснование модульности. Связность модуля. Сцепление модулей. Оценка сложности ПО на основе связности и сцепления модулей. Проектирование модульной структуры ПО

Раздел 3: «Компонентный подход». – 2,5 лекции.

Цель: изучить принципы компонентной организации программ.

Содержание: Понятие компонента. Компонентный Pascal. Проектирование компонентной структуры ПО.

Раздел 4: «Объектно-ориентированный подход». – 2,5 лекции.

Цель: изучить принципы объектно-ориентированной организации программ.

Содержание: Проблемы выделения объектов. Шаблоны проектирования. Основные шаблоны. Порождающие шаблоны. Поведенческий шаблоны. Структурные шаблоны. Шаблоны параллельного программирования. Проектирование объектной структуры ПО.

Раздел 5: «Расслоение системы». — 2,5 лекции.

Цель: изучить способы разделения ПО по принципу целеориентированных слоёв.

Содержание: Слой предметной области. Слой интерфейса. Слой источника данных. Типовые решения. Определение типовых решений.

Раздел 6: «Архитектурные принципы ПО в системе UNIX». — 2,5 лекции.

Цель: изучить основные принципы организации программ, принятые в системах типа UNIX

и Linux.

Содержание: Модульность. Текстовое представления. Интерфейсы. Языки реализации. Мультипрограммирование. Сложность. Анализ архитектуры открытого ПО.

2.4Контрольные вопросы

1.Определение требований к веб-сайту

2.Определение требований к программе бухгалтерского учета

3.Определение требований к программе расчета прочности зданий

4.Определение требований к программе расчета вязких течений

5.Определение требований к программе мониторинга сети

6.Определение требований к программе оперативного управления работой флота

7.Определение требований к программе стратегического планирования предприятия

8.Определение модуля

9.Реализация программных модулей на языке Oberon

10.Реализация программных модулей на языке C

11.Реализация программных модулей на языке Java

12.Реализация программных модулей на языке C++

13.Вычисление сложности модульной программы

14.Понятие компонента

15.Реализация компонента на компонентном Паскале

16.Реализация объектов на языке Oberon

7

17.Реализация объектов на языке C

18.Реализация объектов на языке C++

19.Реализация объектов на языке Java

20.Шаблоны проектирования

21.Порождающие шаблоны

22.Структурные шаблоны

23.Шаблоны параллельного программирования

24.Типовые решения слоя предметной области

25.Типовые решения слоя интерфейса

26.Типовые решения слоя источника данных

27.Архитектура веб-сервера

28.Реализация текстового интерфейса

8

3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям

3.1Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям

Входе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Всоответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на практическое занятие.

При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

3.2 Примеры задач для практических занятий

Пример № 1 Определение требований к веб-сайту Пример № 2

Определение требований к программе бухгалтерского учета Пример № 3 Определение требований к программе расчета прочности зданий

.

9

4. Методические указания по организации самостоятельной работы

4.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.

Целями самостоятельной работы студентов являются:

-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

-углубление и расширение теоретических знаний;

-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

-развитие познавательных способностей и активности студентов:

-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.

Запланированная в учебном плане самостоятельная работа студента рассматривается как связанная либо с конкретной темой изучаемой дисциплины, либо с подготовкой к курсовой, дипломной работе, а также к защите ВКР. В данном разделе рассматривается только самостоятельная работа первого вида.

Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация.

Планирование самостоятельной работы включает:

-уяснение задания на самостоятельную работу;

-подбор рекомендованной литературы;

-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подго-

товки.

Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.

На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:

-изучение рекомендованной литературы;

-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);

-взаимное обсуждение материала.

Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал. Оставшаяся восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.

Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную. Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр литературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извлечение необходимой ин-

10