Объектно-ориентированный подход к проектированию программного обеспечения на примере работы налоговой инспекции

внешние события. Следует начать с перечисления всех событий, происходящих

во внешнем мире, на которые система должна каким-то образом реагировать.

Какое-либо конкретное событие может повлечь за собой реакцию системы, не

требующую вмешательства пользователей, или, наоборот, вызвать чисто

пользовательскую реакцию. Идентификация событий, на которые необходимо

реагировать, помогает выделить варианты использования.

В дополнение к связям между действующими лицами и вариантами

использования существуют два других типа связей (см. рис.1):

"использование" (uses) и "расширение" (extends) между вариантами

использования. Связь типа "расширение" применяется тогда, когда один

вариант использования подобен другому, но несет несколько большую нагрузку

В данном примере основным вариантом использования является Заключить

сделку В этом варианте предполагается нормальный ход процесса. Однако в

случае превышения некоторого лимита — например, максимальной суммы торговой

сделки, установленной для конкретноп клиента, процесс, связанный с данным

вариантом использования, имеются исключения, то такое действующее лицо не

имеет отношения к реализации других вариантов использования.

Выбор применяемой связи определяется следующими правилами:

• связь "расширение" следует применять при описании изменений в

нормальном поведении системы;

• связь "использование" следует применять для избежания повторов в двух

(или более) вариантах использования. Варианты использования являются

необходимым средством на стадии формирования требований к ПО. Каждый

вариант использования — это потенциальное требование к системе, и пока оно

не выявлено, невозможно запланировать его реализацию.

Различные разработчики подходят к описанию вариантов использования с

разной степенью детализации. Например, Ивар Якобсон утверждает, что для

проекта с трудоемкостью в 10 человеко-лет количество вариантов

использования может составлять около 20 (не считая связей "использование" и

"расширение"). Следует предпочитать небольшие и детализированные варианты

использования, поскольку они облегчают составление и реализацию

согласованного плана проекта.

Глава II ДИАГРАММЫ

2.1 Диаграммы классов

Диаграммы классов являются центральным звеном объектно-ориентированных

методов. Диаграмма классов определяет типы объектов системы и различного

рода статические связи, которые существуют между ними. Имеются два основных

вида статических связей:

• ассоциации (например, клиент может сделать заказ);

• подтипы (частный клиент является разновидностью клиента).

[pic]

Рис. 2 Диаграмма классов

На диаграммах классов изображаются также атрибуты классов, операции

классов и ограничения, которые накладываются на связи между объектами.

На рис.2 изображена типичная диаграмма классов. Перед тем как

приступить к описанию диаграмм классов, следует обратить внимание на один

важный момент, связанный с характером использования этих диаграмм

разработчиками. Этот момент обычно никак не документируется, однако

оказывает существенное воздействие на способ интерпретации диаграмм и

поэтому имеет ножное отношению к тому, что описывается с помощью модели.

Построение диаграмм классов можно рассматривать в различных аспектах:

концептуальный аспект — диаграммы классов отображают понятия изучаемой

предметной области (моделируемой организации). Эти понятия, естественно,

будут соответствовать реализующим их классам, однако такое прямое

соответствие зачастую отсутствует. На самом деле концептуальная модель

может иметь весьма слабое отношение или вообще не иметь никакого отношения

к реализующему ее программному обеспечению, поэтому ее можно рассматривать

как не зависимую от средств реализации (языка программирования);

• аспект спецификации — модель спускается на уровень ПО, но

рассматриваются только интерфейсы, а не программная реализация классов (под

интерфейсом здесь понимается набор операций класса, видимых извне);

• аспект реализации - модель действительно определяет реализацию

классов ПО. Этот аспект наиболее важен для программистов.

Понимание аспекта имеет большое значение как для построения, так и для

чтения диаграмм классов. К сожалению, различия между аспектами не столь

отчетливы, и большинство разработчиков при построении диаграмм допускают их

смешение.

При построении диаграммы необходимо выбрать единственный аспект. При

чтении диаграммы следует выяснить, в соответствии с каким аспектом она

строилась. Если нужно интерпретировать эту диаграмму правильным образом, то

без такого знания не обойтись.

Точка зрения на диаграммы классов, не будучи собственно формальной

частью UML, однако при построении и анализе моделей является крайне важной.

Конструкции UML можно использовать с любой из трех точек зрения.

Большинство опытных разработчиков-программистов предпочитают аспект

реализации. С другой стороны, очевидно, что построение диаграмм классов на

стадии формирования требований к ПО должно выполняться с концептуальной

точки зрения.

На рис.2 изображена простая модель классов, связанная с обработкой

заказов клиентов. Опишем каждый фрагмент модели и рассмотрим его возможную

интерпретацию с различных точек зрения.

Ассоциации представляют собой связи между экземплярами классов

(личность работает в компании, компания имеет ряд офисов).

С концептуальной точки зрения ассоциации представляют собой

концептуальные связи между классами. На диаграмме показано, что Заказ

должен поступить от единственного Клиента, а Клиент в течение некоторого

времени может сделать несколько Заказов. Каждый из этих Заказов содержит

несколько Строк заказа, каждая из которых соответствует единственному

Продукту.

Каждая ассоциация обладает двумя ролями; каждая роль представляет собой

направление ассоциации. Таким образом, ассоциация между Клиентом и Заказом

содержит две роли: одна от Клиента к Заказу, другая - от Заказа к Клиенту.

Роль может быть явно поименованная с помощью метки. Например, роль

ассоциации в направлении от Заказа к Строкам заказа называется «позиция

заказа». Если такая метка отсутствует, роли присваивается имя класс – цели

– таким образом, роль ассоциации от Заказа к Клиенту может быть названа

Клиент (термины «начало» (source) и «цель» (target) употребляются для

обозначения классов, являющихся соответственно начальным и конечным для

ассоциации).

2.2 ДИАГРАММЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) являются моделями,

описывающими поведение взаимодействующих групп объектов.

Как правило, диаграмма взаимодействия охватывает поведение объектов в

рамках только одного варианта использования. На такой диаграмме

отображаются ряд объектов и те сообщения, которыми они обмениваются между

собой.

Проиллюстрируем данный подход на примере достаточно простого варианта

использования, который описывает следующее поведение:

• Окно Ввода Заказа посылает Заказу сообщение "приготовиться".

• Заказ посылает данное сообщение каждой Строке заказа в данном Заказе.

• Каждая Строка заказа проверяет состояние определенного Запаса товара:

Если данная проверка удовлетворяется (результат - true), то Строка

заказа удаляет соответствующее количество товара из Запаса.

В противном случае количество Запаса снижается до уровня повторного

заказа, и Запас запрашивает новую поставку товара.

Существуют два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы

последовательности (sequence diagrams) и кооперативные диаграммы

(collaboration diagrams).

На диаграмме последовательности объект изображается в виде

прямоугольника на вершине пунктирной вертикальной линии (рис.3).

Эта вертикальная линия называется линией жизни (lifeline) объекта. Она

представляет собой фрагмент жизненного цикла объекта в процессе

взаимодействия. Такую форму представления впервые ввел Ивар Якобсон.

Каждое сообщение представляется в виде стрелки между линиями жизни двух

объектов. Сообщения появляются в том порядке, как они показаны на странице

- сверху вниз. Каждое сообщение помечается, как минимум, именем сообщения;

при желании можно добавить также аргументы и некоторую управляющую

информацию и, кроме того, можно показать само делегирование

Рис. 3 Диаграмма последовательности

(self-delegation) — сообщение, которое объект посылает самому себе, при

этом стрелка сообщения указывает на ту же самую линию жизни.

Из всей возможной управляющей информации два ее вида имеют существенное

значение. Во-первых, это условие, показывающее, когда посылается сообщение

(например, [нуженПовторныйЗаказ = "true"]). Сообщение посылается только при

выполнении данного условия. Другой полезный управляющий маркер - это маркер

итерации, показывающий, что сообщение посылается много раз для множества

объектов-адресатов (например,* приготовиться).

Диаграммы последовательности очень просты и наглядны (в этом

заключается самое большое их достоинство) и существенно помогают

разобраться в процессе поведения системы.

Диаграмма (см. рис. 3) содержит возврат, означающий не новое сообщение,

а возврат из сообщения. На диаграмме возврат отличается от обычных

сообщений тем, что его стрелка не сплошная, а имеет вид пары линий.

Диаграммы последовательности можно также использовать для представления

параллельных процессов.

На рис. 4 изображен ряд объектов, участвующих в проверке банковской

транзакции. В момент создания Транзакции она порождает Координатор

Транзакции в целях координации проверок, выполненных Транзакцией. Этот

координатор создает несколько объектов Транзакционного Контролера (в данном

случае два объекта), каждый из которых отвечает за определенную проверку.

Такой процесс облегчает создание различных дополнительных процессов

проверки, поскольку каждая проверка вызывается асинхронно и выполняется

параллельно с другими.

[pic]

рис.4 Параллельные процессы и активизации

Когда Проверка Транзакции завершается, она посылает соответствующее

сообщение Координатору Транзакции. Координатор проверяет, все ли проверки

сообщили о своем выполнении. Если нет, то координатор не выполняет никаких

действий. Если же все проверки завершились успешно, как в данном случае, то

координатор сообщает Транзакции о нормальном завершении.

В диаграмму последовательности на рис. 4 введен ряд новых элементов. Во-

первых, это активизации, появляющиеся явно в том случае, когда метод

становится активным либо во время его выполнения, либо при ожидании

результата выполнения какой-либо процедуры. Во-вторых, половинные стрелки

обозначают асинхронные сообщения. Асинхронное сообщение не блокирует работу

вызывающего объекта. Таким образом, он может продолжать свой собственный

процесс. Асинхронное сообщение может выполнять одну из трех функций:

• создавать новую ветвь процесса (в этом случае оно связано с самой

верхней частью активизации);

• создавать новый объект;

• устанавливать связь с уже выполняющейся ветвью процесса.

Удаление объекта показано с помощью большого знака "X". Объекты могут

выполнить самоуничтожение или могут быть уничтожены посредством еще одного

сообщения.

Используя механизм активизации, можно более четко показать смысл само

делегирования. Без них, или без такого обозначения с помощью столбиков,

которое здесь используется, довольно трудно определить, где же выполняются

следующие после само делегирования вызовы — то ли в вызывающем методе, то

ли в вызываемом методе. Активизации вносят ясность в этот вопрос.

Глава III ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА

В качестве предметной области, как и в главе 2, рассматривается работа

подразделения учета налогоплательщиков-организаций.

На начальной стадии (или стадии формирования требований) строится

начальная диаграмма вариантов использования (рис.5).

Рис.5 Начальная диаграмма вариантов использования

При построении диаграммы вариантов использования в первую Очередь

составляется список всех основных действующих лиц (физических лиц или

внешних систем, которые будут взаимодействовать с создаваемой системой). Их

можно идентифицировать, задавая следующие вопросы:

• Кто использует систему непосредственно?

• Кто отвечает за эксплуатацию системы?

• Какое внешнее оборудование используется системой?

• Какие другие системы взаимодействуют с данной системой?

Варианты использования идентифицируются исходя из следующих

соображений: каждый вариант использования представляет собой некоторую

функцию, выполняемую системой в ответ на воздействие действующего лица, и

характеризует конкретный способ применения системы, диалог между

действующим лицом и системой. Нужно также иметь в виду, что впоследствии

варианты использования будут служить для описания требований к системе,

общения с конечными пользователями и экспериментами предметной области, а

также для тестирования системы.

На стадии проектирования уточняется диаграмма вариантов использования и

строится архитектура системы, основой которой являются диаграммы классов. В

данном примере ограничимся построением диаграммы классов и диаграммы

взаимодействия. Диаграммы взаимодействия строятся для уточнения диаграммы

вариантов использования и перехода к диаграммам классов. Так, диаграмма

последовательности (рис. 6) иллюстрирует один из возможных сценариев

развития событий в рамках варианта использования "Зарегистрировать

налогоплательщика". Предполагается, что налогоплательщик ставится на учет

впервые и все его документы в полном порядке.

Структура программной системы описывается с помощью нескольких диаграмм

классов, главная из которых представляет собой диаграмму пакетов (подобную

диаграммам, представленным в приложении рис. 8 и 9), а остальные диаграммы

раскрывают содержимое каждого из пакетов. При построении диаграммы классов

предметной области выделение этих классов (классов-сущностей) может быть

аналогично выделению сущностей в процессе моделирования данных. Данные

классы должны иметь концептуальный характер и отвечать на вопрос "что?", а

не "как?". Начальный список может быть составлен следующим образом:

• в описании исходных данных выделяются кандидаты в классы-

существительные, которые потенциально могут соответствовать классам (при

этом следует помнить, что существительные могут также относиться к

объектам, ассоциациям или атрибутам классов);

[pic]

Рис. 6 Диаграмма последовательности для варианта использования

"Зарегистрировать налогоплательщика"

• анализируются роли кандидатов в системе. Каждый класс должен

выполнять некоторые действия и взаимодействовать с другими классами. Каждый

класс должен иметь уникальное имя, отражающее характер абстракции,

представляемой данным классом. Если классу трудно придумать краткое и

содержательное имя, то это является характерным признаком неудачного

выделения класса. Рассматривается каждая возможная пара классов и

устанавливается существование ассоциации между ними (по аналогии с

установлением связей между сущностями в процессе моделирования данных).

Присваиваются наименования ролям ассоциаций, и определяется их

множественность.

Далее составляется список атрибутов каждого класса (по аналогии с

определением атрибутов сущностей при моделировании данных). Процесс

определения атрибутов должен быть непродолжительным, поскольку существенные

атрибуты могут быть добавлены впоследствии. При этом следует убедиться, что

не пропущены существенные характеристики, представленные в исходных данных.

[pic]

Рис. 7 Диаграмма классов предметной области

Определяются действия (операции), выполняемые каждым классом. При

определении операций нужно учитывать следующие рекомендации:

• каждая операция должна выполнять одну простую функцию;

• название операции должно отражать результат функции, а не то,

как она выполняется.

Примерами простых операций могут быть: получить значение атрибута,

установить значение атрибута, добавить или исключить связь с другим

объектом, удалить данный объект.

Полученная в результате диаграмма классов предметной области показана

на рис. 7

Заключение.

Я хоте лбы отметить, что на примере налоговой инспекции мы воочию

убедились в целесообразности использования объектно – ориентированного

подход. Но это не предел и перспектива развития объектно – ориентированного

метода проектирования велика. Его отличает следующее: « объектно-

ориентированные системы более открыты и легче поддаются внесению изменений,

поскольку их конструкция базируется на устойчивых формах. Это дает

возможность системе развиваться постепенно и не приводит к полной ее

переработке даже в случае существенных изменений исходных требований. » К

недостаткам относятся: некоторое снижение производительности

функционирования ПО и высокие начальные затраты, эти недостатки не столь

существенны в целом и на чаше весов перевес будет в сторону плюсов.

Список использованной литературы.

1. А. М. Вендров //Проектирование программного обеспечения экономических

информационных систем// Москва 2000 г.

2. О. Ефимова // Курс компьютерных технологий//Москва1998г.

3. Всемирная сеть Интернет

Приложение.

[pic]

Рис. 8 Диаграмма пакетов

[pic]

Рис 9. Усовершенствованная диаграмма пакетов

-----------------------

Окно

Ввода

Заказа

заказ

Строка

заказа

запас

Приготовится ()

Объект

Сообщение

Приготовится ()

интерация

Проверка ()

[Проверка = “true”]

удалить()

Нужен повторный заказ ()

условие

самоделигирование

[Нужен повторный заказ = “true”]

новый

Повторный заказ

Возврат

Поставка

[проверка = “true”]

новый

Создание

[pic]

Страницы: 1, 2