Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование и разработка информационных систем. Учебное пособие для СПО
.pdf
61
класса определяется состав, атрибуты и методы их обработки,
что обеспечивает наилучшее динамическое поведение ИС
Для объектно-ориентированного подхода разработан язык
унифицированного моделирования UML (Unified Modeling
Language) (см. п. 2.4).
При выборе методики проектирования ИС обычно исходят
из степени ее динамичности. Для более регламентированных
задач больше подходят функциональные модели, для более
адаптивных бизнес-процессов (управления рабочими потоками,
реализации динамических запросов к информационным хранилищам) — объектно-ориентированные модели. Но и в рамках
одной и той же ИС для различных классов задач могут требоваться различные виды моделей, описывающих одну и ту же
проблемную область. В таком случае должны использоваться
комбинированные модели.
2.3. Функциональная методика и стандарты IDEF
В настоящее время функциональная методика проектирования опирается на стандарты IDEF для описания проекта.
Стандарты IDEF можно считать следующим этапом развития
хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique), которые ранее были базовыми при проектировании ПО. В настоящий момент к семейству IDEF можно отнести ряд стандартов,
которые именуются IDEF и снабжаются номером от 0 до 14.
Первым в 1981 году был разработан стандарт IDEF0 в
рамках обширной программы автоматизации промышленных
предприятий, которая носила обозначение ICAM (Integrated
Computer Aided Manufacturing) и была предложена департаментом Военно-Воздушных Сил США. Собственно, семейство
стандартов IDEF унаследовало свое обозначение от названия
этой программы (IDEF = ICAM DEFinition). C 1981 года стандарт IDEF0 претерпел несколько незначительных изменений, в
основном ограничивающего характера, и последняя его редакция была выпущена в декабре 1993 года национальным институтом по стандартам и технологиям США (NIST).
62
С помощью графического языка IDEF0 проект ПО представляется в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков — в терминах IDEF0). Как правило, моделирование средствами IDEF0 — первый этап изучения любой системы.
Функциональная методика IDEF базируется на четырех
основных понятиях:
1) функциональный блок;
2) интерфейсная дуга;
3) декомпозиция;
4) глоссарий.
Функциональный блок (Activity Box) представляет собой
некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном
наклонении (например, «производить услуги»). На диаграмме
функциональный блок изображается прямоугольником
(рис. 2.2). Каждая из четырех сторон функционального блока
имеет свое определенное значение (роль), при этом:
– верхняя сторона имеет значение «Управление» (Control);
– левая сторона имеет значение «Вход» (Input);
– правая сторона имеет значение «Выход» (Output);
– нижняя сторона имеет значение «Механизм»
(Mechanism).
Рис. 2.2. Функциональный блок (контекстная диаграмма)
Интерфейсная дуга (Arrow) отображает элемент системы,
который обрабатывается функциональным блоком или оказыва-
63
ет иное влияние на функцию, представленную данным функциональным блоком. Интерфейсные дуги часто называют потоками
или стрелками. С их помощью отображают различные объекты,
в той или иной степени определяющие процессы, происходящие
в системе. Такими объектами могут быть элементы реального
мира (детали, вагоны, сотрудники и т. д.) или потоки данных и
информации (документы, данные, инструкции и т. д.).
В зависимости от того, к какой из сторон функционального блока подходит данная интерфейсная дуга, она носит название «входящей», «исходящей» или «управляющей».
Необходимо отметить, что любой функциональный блок
по требованиям стандарта должен иметь, по крайней мере, одну
управляющую интерфейсную дугу и одну исходящую. Это и понятно — каждый процесс должен происходить по каким-то правилам (отображаемым управляющей дугой) и должен выдавать
некоторый результат (выходящая дуга), иначе его рассмотрение
не имеет никакого смысла.
Обязательное наличие управляющих интерфейсных дуг
является одним из главных отличий стандарта IDEF0 от других
функциональных методов описаний проекта ПО: DFD (Data
Flow Diagram) и WFD (Work Flow Diagram).
Декомпозиция (Decomposition) является основным понятием стандарта IDEF0. Принцип декомпозиции применяется при
разбиении сложного процесса на составляющие его функции
(см. п. 2.3). При этом уровень детализации процесса определяется непосредственно разработчиком модели. Декомпозиция позволяет постепенно и структурированно представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм,
что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой.
Модель IDEF0 всегда начинается с представления системы
как единого целого — одного функционального блока с интерфейсными дугами, простирающимися за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма с одним функциональным блоком
называется контекстной диаграммой (см. рис. 2.2).
В пояснительном тексте к контекстной диаграмме должна
быть указана цель (Purpose) построения диаграммы в виде краткого описания и зафиксирована точка зрения разработчика
(Viewpoint).
64
Определение и формализация цели разработки IDEF0 модели является крайне важным моментом. Фактически цель определяет соответствующие области в исследуемой системе, на которых необходимо фокусироваться в первую очередь.
Точка зрения определяет основное направление развития
модели и уровень необходимой детализации. Четкое фиксирование точки зрения позволяет разгрузить модель, отказавшись от
детализации и исследования отдельных элементов, не являющихся принципиально важными, исходя из выбранной точки
зрения на систему.
Последним из понятий IDEF0 является глоссарий
(Glossary). Для каждого из элементов IDEF0 — диаграмм, функциональных блоков, интерфейсных дуг — существующий стандарт подразумевает создание и поддержание набора соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений и т. д., которые характеризуют объект, отображенный
данным элементом. Этот набор называется глоссарием и является описанием сущности данного элемента. Глоссарий гармонично дополняет наглядный графический язык, снабжая диаграммы
необходимой дополнительной информацией.
Рис. 2.3. Декомпозиция функционального блока
65
2.4. Объектно-ориентированная методика
и язык UML
По объектным моделям можно отследить отображение реальных сущностей ПО в объекты и классы ИС.
Объектно-ориентированная (ОО) методика базируется на
языке моделирования UML. UML включает в себя стандартный
набор диаграмм. Для описания статики системы (ее структуры)
используются два типа диаграмм: классов и объектов.
Для описания динамики системы существуют диаграммы:
1) прецедентов;
2) последовательности;
3) состояний;
4) деятельности;
5) и т. д.
2.4.1. Объекты и классы
Наиболее важными строительными блоками любого
ОО проекта являются классы и объекты. Декомпозиция проекта
проводится как раз по классам или объектам, что отражают диаграммы классов или объектов.
Класс — это набор объектов, имеющих одинаковые харак-
теристики.
Объект — это предмет или понятие из реального мира.
Предположим, вы стоите перед банкоматом и получаете наличные. Объектами, относящимися к этой задаче, являются кредитная карта, банковский счет, с которого берутся деньги, и купюра, которую выдает банкомат (в качестве объекта можно представить и банкомат, но он намного сложнее, чем указанные объекты, поэтому не рассматривается). У каждого объекта есть три
важные особенности.
Объект имеет имя, то есть его можно идентифицировать.
Иногда это имя выбирается понятным человеку, иногда объект
идентифицируется именем, понятным компьютеру.
Объект имеет один или несколько атрибутов (свойств), которые имеют имена и значения. Объект обладает поведением,
для чего описание включаются методы (функции), или, которые
используют или изменяют значения атрибутов объекта.
66
Один из фундаментальных принципов объектноориентированной разработки, называемый инкапсуляцией, предполагает сокрытие данных объекта. Это значит, что объект позволяет манипулировать своими данными только путем использования методов этого объекта. В табл. 2.1 перечислены некоторые атрибуты, принадлежащие обсуждаемым объектам, и их
возможные значения.
Таблица 2.1
Объекты, атрибуты и значения
Объекты
Атрибут
Значение
Кредитная карта
PIN
4321
Банковский счет
ID
404-2222-5582
Лимит
1000
Денежная купюра
Серийный номер
О21097667А
Так как объект может вызывать собственные методы,
можно предположить, что кредитная карта будет содержать метод «проверить_РIN», а банковский счет — метод
«снять_сумму».
Обычно в названиях методов, состоящих из нескольких
слов, первое слово отображается буквами нижнего регистра, а
первые буквы следующих слов указываются в верхнем регистре.
Если одно из слов является аббревиатурой, его записывают буквами верхнего регистра, например, PIN — персональный идентификационный номер.
Объекты играют важную роль, но наиболее важными
строительными блоками любой объектно-ориентированной системы являются классы. Объект, принадлежащий определенному классу, часто называют экземпляром этого класса. Класс
можно воспринимать как абстракцию, а объект — как конкретное проявление этой абстракции. Сравним класс и объект.
– Класс можно идентифицировать по имени, понятному
человеку, и это имя уникально в определенном контексте
(например, «кредитная карта» или «банковский счет»). Имя объ-
67
екта, если оно задано в понятной человеку форме, может включать в себя имя класса, которому принадлежит объект.
– Класс в отличие от объекта не имеет состояния. Состояние объекта определяется значениями его атрибутов. И именно в
объекте эти значения определены. Но список атрибутов, их имена и тип их значений определяются для класса.
Класс определяет поведение в терминах операций, а не
методов. Операция представляет собой службу, которая может
быть запрошена объектом для изменения поведения. Метод является реализацией этой службы. Каждой операции в данном
классе соответствует, как минимум, один метод объекта, принадлежащего этому классу. В языке UML класс представляется
прямоугольником, состоящим из трех секций (см. рис. 2.4).
Класс
Атрибуты
Операции
Рис. 2.4. Обозначение классов в UML
Верхняя секция содержит имя класса, средняя — его атрибуты, а нижняя — операции. Но иногда можно использовать
изображение класса без операций или атрибутов, или даже только имя класса без остальных секций.
Объект, принадлежащий определенному классу, часто
называют экземпляром этого класса. Класс можно воспринимать
как абстракцию, а объект — как конкретное проявление этой
абстракции. Или, в терминах программирования, класс — тип
данных, а объект — переменная (см. рис. 2.5).
В языке UML класс представляется прямоугольником, состоящим из трех секций. Обозначения объектов в языке UML
совпадают с обозначением классов. Но существует три отличия:
– Имя объекта (верхняя секция прямоугольника) обязательно содержит имя собственно имя объекта и через двоеточие
указывается имя класса, которому принадлежит объект. Причем
имя самого объекта может отсутствовать, но не имя класса.
68
– Содержимое верхней секции для объектов подчеркивается.
– Для каждого атрибута каждого объекта указывается его
конкретное значение.
Рис. 2.5. Пример класса и объекта этого класса
Диаграммы классов
Диаграммы классов — основной способ отображения
структуры разрабатываемой системы. На них отображаются
классы и ассоциации (связи) между ними в виде соединяющей
их линии. К ассоциации допускается добавлять различные детали.
– Ассоциация может иметь имя, указывающее на природу
отношения.
– Ассоциация может отражать роли класса при его взаимодействии с другими классами. Из рисунка 2.6 видно, что роли,
как правило, указываются попарно. Класс может играть одну и
ту же роль или различные роли в различных ассоциациях.
– В обозначении ассоциации можно указывать кратность,
то есть количество объектов каждого класса, которое может
участвовать в ассоциации. Выражения, описывающие кратность,
могут принимать такие формы:
• фиксированное значение (1 или 3 и т. д.);
• символ *, обозначающий «множество» объектов;
• диапазон значений (например, 0…1 или 3...*);
• набор значений (например, 1, 3, 5, 7).
На рис. 2.6 представлен фрагмент диаграммы классов интернет-магазина, из которой ясно, что «клиент» и «счет» должны
быть связанными объектами, так как только покупатель может
разместить заказ.
69
*
Рис. 2.6. Пример диаграммы классов с использованием кратности
Существуют специальные типы ассоциаций, которые характеризуют отношения.
1. Целое — часть. Линия в этом случае заканчивается по-
лым ромбом с того конца, который примыкает к классу — целое.
2. Родитель — потомок. Линия в этом случае заканчивает-
ся полым треугольником, направленным на класс-родитель.
Пример изображения этих ассоциаций показан на рис. 2.7.
Рис. 2.7. Специальные типы ассоциаций
Диаграммы объектов
Они отличаются от диаграммы классов только обозначением самих объектов. Следует помнить, что уровни детализации
на диаграмме могут быть произвольными. Вплоть до того, что
указано может быть только имя класса.
И по мере прояснения проекта впоследствии диаграмма
уточняется, в нее добавляются атрибуты, методы (не обязатель-
70
но сразу полный набор). Но если атрибут присутствует в диаграмме объекта, то надо указать и его значение. Пример такой
диаграммы приведен на рис. 2.8.
Рис. 2.8. Диаграмма объектов
2.4.2. Диаграммы прецедентов
Для иллюстрации требований к ИС используются диаграммы прецедентов. Одним из ключевых аспектов UML является управление процессом разработки на основе прецедентов.
Модель прецедентов, позволяет определить границы системы и
служит основой для всей остальной разработки. Основные понятия этой диаграммы прецеденты и исполнители.
Исполнитель изображается в виде фигурки человека
(рис. 2.9.) с кратким описательным именем и представляет один
из двух аспектов:
– роль, которую пользователь играет по отношению к системе;
– сущность (например, другая система или база данных) за
пределами системы.
Рис. 2.9. Изображение исполнителей и прецедентов
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]