Объектно-ориентированный подход

Принципиальное отличие между функциональным и объектным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Целью методики является построение бизнес-модели организации, позволяющей перейти от модели сценариев использования к модели, определяющей отдельные объекты, участвующие в реализации бизнес-функций.

Концептуальной основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель, которая строится с учетом следующих принципов:

· абстрагирование;

· инкапсуляция;

· модульность;

· иерархия;

· типизация;

· параллелизм;

· устойчивость.

Основными понятиями объектно-ориентированного подхода являются объект и класс.

Определение: Объект -предмет или явление, имеющее четко определенное поведение и обладающие состоянием, поведением и индивидуальностью.

Структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс.

Определение: Класс –это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения.

Следующую группу важных понятий объектного подхода составляют наследование и полиморфизм.

Понятие полиморфизм может быть интерпретировано как способность класса принадлежать более чем одному типу.

Наследование означает построение новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов.

Важным качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой информационной системы от стадии формирования требований до стадии реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей моделируемой предметной области (организации) в объекты и классы информационной системы.

Большинство существующих методов объектно-ориентированного подхода включают язык моделирования и описание процесса моделирования. Процесс – это описание шагов, которые необходимо выполнить при разработке проекта. В качестве языка моделирования объектного подхода используется унифицированный язык моделирования UML, который содержит стандартный набор диаграмм для моделирования.

В нотации языка UML определены следующие виды канонических диаграмм:

· вариантов использования (use case diagram)

• классов (class diagram)
• кооперации (collaboration diagram)
• последовательности (sequence diagram)
• состояний (statechart diagram)
• деятельности (activity diagram)
• компонентов (component diagram)

· развертывания (deployment diagram)

Перечень этих диаграмм и их названия являются каноническими в том смысле, что представляют собой неотъемлемую часть графической нотации языка UML. Более того, процесс ООАП неразрывно связан с процессом построения этих диаграмм. При этом совокупность построенных таким образом диаграмм является самодостаточной в том смысле, что в них содержится вся информация, которая необходима для реализации проекта сложной системы.

Каждая из этих диаграмм детализирует и конкретизирует различные представления о модели сложной системы в терминах языка UML. При этом диаграмма вариантов использования представляет собой наиболее общую концептуальную модель сложной системы, которая является исходной для построения всех остальных диаграмм. Диаграмма классов, по своей сути, логическая модель, отражающая статические аспекты структурного построения сложной системы.

Диаграммы кооперации и последовательностей представляют собой разновидности логической модели, которые отражают динамические аспекты функционирования сложной системы. Диаграммы состояний и деятельности предназначены для моделирования поведения системы. И, наконец, диаграммы компонентов и развертывания служат для представления физических компонентов сложной системы и поэтому относятся к ее физической модели.

В целом интегрированная модель сложной системы в нотации UML может быть представлена в виде совокупности указанных выше диаграмм (рис. 2).

Рис. 2. Интегрированная модель сложной системы в нотации UML

На этапе постановки задачи и анализа требований к системе используют диаграммы прецедентов, диаграммы деятельностей для расшифровки содержания прецедентов, диаграммы состояний для моделирования поведения объектов со сложным состоянием, диаграммы классов для выделения концептуальных сущностей предметной области задачи и диаграммы последовательностей действий.

Спецификация разрабатываемого программного обеспечения при использовании UML объединяет несколько моделей: логическую, использования, реализации, процессов, развертывания.

Модель использования содержит описание функций программного обеспечения с точки зрения пользователя.

Логическая модель описывает ключевые понятия моделируемого программного обеспечения (классы, интерфейсы и т. п.), т. е. средства, обеспечивающие его функциональность.

Модель реализации определяет реальную организацию программных модулей в среде разработки.

Модель процессов отображает организацию вычислений и позволяет оценить производительность, масштабируемость и надежность программного обеспечения.

Модель развертывания показывает, каким образом программные компоненты размещаются на конкретном оборудовании.

Все вместе указанные модели, каждая из которых характеризует определенную сторону проектируемого продукта, составляют относительно полную модель разрабатываемого программного обеспечения.

Диаграмма (Diagram) — это графическое представление множества элементов. Чаще всего она изображается в виде связного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями) и представляет собой некоторую проекцию системы.

Объектно-ориентированный подход обладает следующими преимуществами:

· Объектная декомпозиция дает возможность создавать модели меньшего размера путем использования общих механизмов, обеспечивающих необходимую экономию выразительных средств. Использование объектного подхода существенно повышает уровень унификации разработки и пригодность для повторного использования, что ведет к созданию среды разработки и переходу к сборочному созданию моделей.

· Объектная декомпозиция позволяет избежать создания сложных моделей, так как она предполагает эволюционный путь развития модели на базе относительно небольших подсистем.

· Объектная модель естественна, поскольку ориентирована на человеческое восприятие мира.

К недостаткам объектно-ориентированного подхода относятся высокие начальные затраты. Этот подход не дает немедленной отдачи. Эффект от его применения сказывается после разработки двух–трех проектов и накопления повторно используемых компонентов. Диаграммы, отражающие специфику объектного подхода, менее наглядны.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение понятию «Предметная область».

2. Что представляет собой процесс бизнес-моделирования?

3. Какие сведения о бизнес-процессе содержит его модель?

4. Какие выделяют типы моделей бизнес-процессов? Назначение каждого типа модели.

5. Какие выделяют видымоделей бизнес-процессов? Назначение каждого вида модели.

6. Принципы правильной декомпозиции системы.

7. Какие основные подходы выделяют при разработке ПО? Особенности и достоинства каждого подхода.

8. Какие методы моделирования бизнес процессоввы знаете? Назначение этих методов.

9. Общие принципы методов структурного подхода.

10. Какие диаграммы наиболее часто применяют при структурном подходе?

11. Применение различных диаграмм структурного подхода на стадиях формирования требований и проектирования.

12. С учетом каких принципов строится объектная модель в объектно-ориентированном подходе?

13. Основные понятия объектно-ориентированного подхода: объект, класс, наследование и полиморфизм.

14. Какие канонические диаграммы входят в нотацию языка UML? Их назначение.

15. Какие диаграммы UML используют на этапе постановки задачи и анализа требований к системе?

16. Преимущества и недостатки объектно-ориентированного подхода.

Лекция 5

ТЕМА:Описание функциональности разработки: нотация IDEF0.

Литература: 1. Зелковиц М., Шоу А., Гэннон Дж. Принципы разработки программного обеспечения.

2. Гецци К., Джазайери М., Мандриоли Д. Основы инженерии программного обеспечения.

3. Камаев В. А., Костерин В. В. Технологии программирования.

4. Грекул В.И. Проектирование информационных систем.