Программная инженерия.Часть II. Учебное пособие

2.Каковы основные цели проектирования? Что такое процесс проектирования?

3.Каковы роли, которые могут участвовать в процессе проектирования?

4.Назовите их основные задачи.

5.Назовите ключевые вопросы этапа проектирования программного продукта, которые оказывают существенное влияние на его архитектуру.

Литература

1.Программная инженерия: учебник / В. А. Антипов [и др.]; под ред.

Б.Г. Трусова. М.: Академия, 2014. 282 с.

2.Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. 6-е изд. / пер. с англ. М.: Изд. дом «Вильямс», 2002. 624 с.

Тема 10. АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

План

10.1.Задачи архитектуры программного обеспечения.

10.2.Создание архитектуры программного обеспечения.

10.3.Определение целей архитектуры.

10.4.Выявление основных (ключевых) сценариев.

10.5.Определение типа приложения.

10.6.Определение ограничений развертывания.

10.1. Задачи архитектуры программного обеспечения

Архитектура – это структура программы или вычислительной системы, определяющая ее работу на самом высоком концептуальном уровне, включая аппаратные и программные компоненты, видимые снаружи свойства этих компонентов, отношения между ними, а также документирование системы. Документирование архитектуры упрощает процесс взаимодействия между участниками проекта, позволяет зафиксировать принятые на ранних этапах проектирования решения о высокоуровневом дизайне системы и позволяет использовать элементы этого дизайна и шаблоны повторно в других проектах.

Для разработки архитектуры системы привлекаются специалисты со следующими ролями: системный архитектор (проектирует систему в целом, а также отдельные ее компоненты), архитектор базы данных

II Часть | пособие Учебное

ПРОГРАММНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Рис. 10.1. Процесс создания архитектуры ПО

3.Создание прототипа приложения. Необходимо определить тип приложения, архитектуру развертывания, архитектурные стили и технологии, чтобы обеспечить соответствие дизайна реальным условиям,

вкоторых будет функционировать создаваемое приложение.

4.Выявление потенциальных проблем. Необходимо установить основные проблемные области на основании параметров качества и потребности в сквозной функциональности. Это области, в которых чаще всего делаются ошибки при проектировании приложения.

5.Определение вариантов решений. В каждой итерации должен быть создан «пилот», или прототип, архитектуры, являющийся развитием и доработкой предыдущего решения. Прежде чем переходить к следующей итерации, необходимо убедиться в соответствии этого прототипа

основным сценариям, проблемам и ограничениям развертывания.

Такой процесс создания архитектуры предполагает итеративный и инкрементный подход, в соответствии с которым сначала создается возможный вариант архитектуры ПО – обобщенный дизайн, который может тестироваться по основным сценариям, требованиям известным ограничениям и параметрам качества. В ходе доработки очередного варианта архитектуры выявляются дополнительные детали и сведения о дизайне, результатом чего становится расширение основных сценариев, корректировка общего представления приложения и подхода к решению проблем.

10.3. Определение целей архитектуры

Цели архитектуры – это задачи и ограничения, очерчивающие архитектуру и процесс проектирования ПС, определяющие объем работ и помогающие понять, когда собственно пора завершить процесс доработки.

Начальное определение задач архитектуры. От этих задач будет зависеть время, затрачиваемое на каждую фазу проектирования архитектуры. Необходимо решить, что вы делаете: создаете прототип, проводите тестирование возможных вариантов реализации или выполняете длительный процесс разработки архитектуры для нового приложения.

Определение потребителей архитектуры. Будет ли разрабатываемая архитектура использоваться другими архитекторами, либо она предназначается для разработчиков и тестировщиков, IT-специалистов и руководителей. Следует учесть нужды и подготовленность целевой аудитории, чтобы сделать разрабатываемую структуру максимально удобной для них.

Определение ограничений. Изучите все опции и ограничения применяемой технологии, ограничения использования и развертывания. Полностью разберитесь со всеми ограничениями в начале работы, чтобы не тратить время или не сталкиваться с сюрпризами в процессе разработки приложения.

10.4. Выявление основных (ключевых) сценариев

Ключевые сценарии – это описание способа взаимодействия между разрабатываемой системой и одним или более действующими лицами (либо ее пользователями, либо другими системами). Главной целью при продумывании архитектуры системы должно быть выявление нескольких возможных ключевых сценариев, что поможет в принятии решения по архитектуре, когда основная задача состоит в нахождении баланса между требованиями заказчика.

Чтобы более точно понять, как должна работать система, используется описание функциональности системы через варианты использования

(прецеденты), т. е. через описание действий, которые может осущест-

влять система в ответ на внешние воздействия пользователей или дру-

II Часть | пособие Учебное

ПРОГРАММНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Рис. 10.2. Диаграмма вариантов использования для интернет-магазина по продаже сотовых телефонов

10.5. Определение типа приложения

При проектировании уделяется отдельное внимание вопросам представления информации пользователю, а также взаимодействию пользователя с системой, что в наибольшей степени определяется типом приложения и выдается заказчиком в виде требования. В настоящее время существует большое количество различных программных решений, которые позволяют разработчику выбрать оптимальное для конкретной проблемы.

Консольные приложения. Консоль подразумевает отображение только текстовых данных. Одним из представителей подобного приложения можно назвать файловый менеджер FAR, который является «наследником» аналогичных программ, используемых в операционной системе DOS. В настоящее время данный тип приложений практически не используется.

Классические desktop-приложения. Такие приложения также называют «оконными». В них используется графический интерфейс, ввод информации осуществляется при помощи клавиатуры и мыши.

Данные приложения позволяют создавать практически любые по сложности решения. Основным минусом является сложность обновления приложений у конечных пользователей.

Web-приложения. Данный класс приложений появился с развитием Интернет-технологий, их очень удобно использовать в часто изменяемых системах с большим числом пользователей. Для обновления ПО достаточно сделать изменения на сервере, и они сразу появятся в браузерах конечных пользователей.

Мобильные приложения. После того как мобильные телефоны стали поддерживать язык Java, начался этап создания приложений для мобильных телефонов. В настоящее время существуют различные платформы для их разработки. Особенностью приложений для мобильных телефонов является небольшое разрешение экрана, где необходимо отображать информацию. Также для мобильных телефонов существует только одно устройство ввода – клавиатура. Для смартфонов можно дополнительно осуществлять ввод информации при помощи «стилуса».

Игровые приложения. Большинство игровых приложений отличает полноэкранный режим, поэтому для них приходится разрабатывать собственную систему меню и пр.

10.6. Определение ограничений развертывания

При проектировании архитектуры приложения необходимо учесть

корпоративную политику и процедуры, а также среду, в которой плани-

руется развертывание приложения. Если целевая среда является фикси-

II Часть | пособие Учебное

ПРОГРАММНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

рованной или негибкой, то архитектура приложения должна отражать существующие в этой среде ограничения. Также должны быть учтены нефункциональные требования, такие как безопасность, надежность и др. Можно выделить следующие основные ограничения развертывания:

–ограничения по аппаратным требованиям. Например, необходимо использовать процессоры, поддерживающие определенные технологии.

–ограничения по программным требованиям. Например, использование конкретной операционной системы;

–ограничения собственно по развертыванию. Возможна ситуация

сиспользованием отдельного сервера для установки приложения либо покупки места для сервера у поставщиков таких услуг. Можно выделить ограничения пропускной способности канала, размеров доступной оперативной памяти, если развертывание будет происходить на системе, где невозможно делать аппаратные изменения;

Повышенные требования безопасности. Данные требования могут ограничить возможные места расположения серверов, либо потребуется использование дополнительных аппаратных (программных) средств для обеспечения требуемого уровня надежности системы.

Вывод

Рассмотрены вопросы, связанные с архитектурой программного обеспечения, которая формирует структуру программы или вычислительной системы и определяет ее работу на самом высоком концептуальном уровне, включая аппаратные и программные компоненты, видимые снаружи свойства этих компонентов, отношения между ними, а также документирование системы.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение архитектуры программного обеспечения.

2.Какие задачи решает разработка архитектуры приложения?

3.Как определяются исходные данные для проектирования архитектуры приложения?

4.Какие задачи и ограничения определяют цели архитектуры приложения?

5.Каковы основные типы разрабатываемых приложений?

6.Перечислите и опишите основные ограничения развертывания.

Литература

1.Программная инженерия: учебник / В. А. Антипов [и др.]; под ред.

Б.Г. Трусова. М.: Академия, 2014. 282 с.

2.Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. 6-е изд. / пер. с англ. М.: Изд. дом «Вильямс», 2002. 624 с.

3. Гецци К., Джазаейри М., Мандриоли Д. Основы инженерии программного обеспечения. 2-е изд. / пер. с англ. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 832 с.

Тема 11. АРХИТЕКТУРНЫЕ СТИЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

План

11.1.Типовые архитектурные стили.

11.2.Клиент-серверная архитектура.

11.3.Компонентная архитектура.

11.4.Проблемно ориентированное проектирование.

11.5.Многослойная архитектура.

11.6.Архитектура на основе канала сообщений.

11.7.N-уровневая/3-уровневая архитектура.

11.8.Объектно ориентированная архитектура.

11.9.Сервисно ориентированная архитектура.

11.1. Типовые архитектурные стили

Архитектурный стиль (парадигма) может рассматриваться как обобщенный шаблон для проектирования архитектуры ПО, опирающийся на некий набор принципов и обеспечивающий абстрактную базу для определенного семейства систем. Каждый стиль определяет набор правил, которые задают типы компонентов, используемых для компоновки системы, и типы отношений, применяемых при компоновке, а также ограничения по способам компоновки и допущения о ее семантике.

Архитектура ПС практически никогда не ограничена лишь одним архитектурным стилем и, как правило, сочетает в себе несколько архитектурных стилей. В таблице 11.1 приводится список типовых архитектурных стилей, рассматриваемых в данной теме, и дается краткое описание каждого из них.

Сочетание архитектурных стилей крайне полезно при построении Web-приложений, где можно достичь эффективного разделения функциональности за счет применения многослойного архитектурного стиля. Таким образом, можно отделить логику представления от бизнес-логи- ки и логики доступа к данным. Требования безопасности организации могут обусловливать либо 3-уровневое развертывание приложения, либо развертывание более чем с тремя уровнями. Уровень представления может развертываться в пограничной сети, располагающейся между внутренней сетью организации и внешней сетью. В качестве модели

II Часть | пособие Учебное

ПРОГРАММНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

взаимодействия на уровне представления может применяться шаблон представления с отделением (разновидность многослойного стиля), такой как Model-View-Controller (MVC).

Также можно выбрать архитектурный стиль SOA и реализовать связь между Web-сервером и сервером приложений посредством обмена сообщениями.

На выбор архитектурных стилей оказывает влияние множество факторов, например, способность организации к проектированию и реа-