2-software_engineering_design (Основы программной инженерии (по SWEBOOK))

Основы программной инженерии (по SWEBOK)Программная инженерия. Проектирование программного обеспечения.Программная инженерияПроектирование программного обеспечения (Software Design)Глава базируется на IEEE Guide to the Software Engineering Body of Knowledge - SWEBOK®, 2004.Содержит перевод описания области знаний SWEBOK® “Software Design”, с комментариями изамечаниями."Основы программной инженерии" разработаны на базе IEEE Guide to SWEBOK® 2004 в соответствии с IEEESWEBOK 2004 Сopyright and Reprint Permissions: "This document may be copied, in whole or in part, in any form orby any means, as is, or with alterations provided that (1) alterations are clearly marked as alterations and (2) thiscopyright notice is included unmodified in any copy."Русский перевод SWEBOK 2004 с замечаниями и комментариями подготовлены Сергеем Орликомпри участии Юрия Булуя.

Дополнительные главы написаны Сергеем Орликом. Текст расширений SWEBOKотмечен ццветом, отличным от перевода оригинального текста."Основы программной инженерии" Сopyright © 2004-2010 Сергей Орлик. Все права защищены.SWEBOK Сopyright © 2004 by The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All rights reserved.Официальный сайт “Основ программной инженерии” (по SWEBOK) - http://swebok.sorlik.ruCopyright © Сергей Орлик, 2004-2010.http://swebok.sorlik.ru1Основы программной инженерии (по SWEBOK)Программная инженерия. Проектирование программного обеспечения.Программная инженерияПроектирование программного обеспечения (Software Design)Программная инженерия ..........................................................................................................................

2Проектирование программного обеспечения (Software Design) .......................................................... 21. Основы проектирования (Software Design Fundamentals) ............................................................ 41.1 Общие концепции проектирования (General Design Concepts) ............................................... 41.2 Контекст проектирования (Context of Software Design)............................................................ 41.3 Процесс проектирования (Software Design Process) ...............................................................

41.4 Техники применения (Enabling Techniques) ............................................................................. 42. Ключевые вопросы проектирования (Key Issues in Software Design) ........................................... 62.1 Параллелизм (Concurrency) .....................................................................................................

62.2 Контроль и обработка событий (Control and Handling of Events) ............................................. 62.3 Распределение компонентов (Distribution of Components) ...................................................... 62.4 Обработка ошибок и исключительных ситуаций и обеспечение отказоустойчивости (Errorsand Exception Handling and Fault Tolerance ).................................................................................. 62.5 Взаимодействие и представление (Interaction and Presentation) ............................................ 62.6 Сохраняемость данных (Data Persistence) ..............................................................................

73. Структура и архитектура программного обеспечения (Software Structure and Architecture) ........ 73.1 Архитектурные структуры и точки зрения (Architectural Structures and Viewpoints) ................ 73.2 Архитектурные стили (Architectural Styles)............................................................................... 83.3 Шаблоны проектирования (Design Patterns) ............................................................................ 83.4 Семейства программ и фреймворков (Families of Programs and Frameworks) ....................... 84.

Анализ качества и оценка программного дизайна (Software Design Quality Analysis andEvaluation) .......................................................................................................................................... 84.1 Атрибуты качества (Quality Attributes) ...................................................................................... 84.2 Анализ качества и техники оценки (Quality Analysis and Evaluation Techniques) ....................

94.3 Измерения (Measures) .............................................................................................................. 95. Нотации проектирования (Software Design Notations) .................................................................. 95.1 Структурные описания, статический взгляд (Structural Descriptions, static view) .................. 105.2 Поведенческие описания, динамический взгляд (Behavioral Descriptions, dynamic view) ....

106. Стратегии и методы проектирования программного обеспечения (Software Design Startegiesand Methods) .................................................................................................................................... 116.1 Общие стратегии (General Strategies) .................................................................................... 116.2 Функционально-ориентированное или структурное проектирование (Function-Oriented –Structured Design) ......................................................................................................................... 116.3 Объектно-ориентированное проектирование (Object-Oriented Design) ................................

126.4 Проектирование на основе структур данных (Data-Structure-Centered Design) .................... 126.5 Компонентное проектирование (Component-Based Design) .................................................. 126.6 Другие методы (Other Methods).............................................................................................. 12Процесс определения архитектуры, компонентов, интерфейсов и других характеристик системы илиее компонентов называется проектированием.

Результат процесса проектирования – дизайн.Рассматриваемое как процесс, проектирование есть инженерная деятельность в рамках жизненногоцикла (в данном контексте – программного обеспечения), в которой надлежащим образоманализируются требования для создания описания внутренней структуры ПО, являющейся основойдля конструирования программного обеспечения как такового. Программный дизайн (как результатдеятельности по проектированию) должен описывать архитектуру программного обеспечения, тоесть представлять декомпозицию программной системы в виде организованной структуры компоненти интерфейсов между компонентами. Важнейшей характеристикой готовности дизайна является тотуровень детализации компонентов, который позволяет заняться их конструированием. Терминыдизайн и архитектура могут использоваться взаимозаменяемым образом, но чаще говорят о дизайнекак о целостном взгляде на архитектуру системы.Проектирование играет важную роль в процессах жизненного цикла создания программногообеспечения (Software Development Life Cycle), например, IEEE и ISO/IEC (ГОСТ Р ИСО.МЭК) 12207.Copyright © Сергей Орлик, 2004-2010.http://swebok.sorlik.ru2Основы программной инженерии (по SWEBOK)Программная инженерия.

Проектирование программного обеспечения.Проектирование программных систем можно рассматривать как деятельность, результат которойсостоит из двух составных частей: Архитектурный или высокоуровневый дизайн (software architectural design, top-level design) –описание высокоуровневой структуры и организации компонентов системы; Детализированная архитектура (software detailed design) – описывающая каждый компонент втом объеме, который необходим для конструирования.В результате консенсуса, принятого создателями SWEBOK, данная область знаний не описываетвсе сущности или понятия, имеющие в своем названии слово “дизайн” или “архитектура”. В 1999 годуТом ДеМарко (Tom DeMarco) [DeMarco, 1999], один из известных специалистов в программнойинженерии, предложил терминологическое разделение различных видов дизайна: D-дизайн (D-design, decomposition design) – декомпозиция структуры программногообеспечения в виде набора фрагментов или компонент; FP-дизайн (FP-design, family pattern design) – семейство архитектурных представлений,базирующихся на шаблонах; I-дизайн (I-design, invention) – создание высоко-уровневой концепции, видения того, что изсебя будет представлять программная система; данный вид дизайна является результатомпроцесса анализа требований и их трансформации в подходы к реализации.Если обсуждать данную область знаний в терминах ДеМарко, проектирование программногообеспечения в понимании программной инженерии подразумевает D- и FP-дизайн.

I-дизайн вбольшей степени относится к работе с программными требованиями.Соответственно, данная область знаний тесно связана со следующими областями программнойинженерии: Software Requirements Software Construction Software Maintenance Software Engineering Management Software QualityСама же область знаний по проектированию программного обеспечения представлена в виде 6секций, структурированных по темам.Рисунок 3. Область знаний “Проектирование программного обеспечения” [SWEBOK, 2004, с.3-2, рис.1]Copyright © Сергей Орлик, 2004-2010.http://swebok.sorlik.ru3Основы программной инженерии (по SWEBOK)Программная инженерия.

Проектирование программного обеспечения.1. Основы проектирования (Software Design Fundamentals)Эта секция вводит концепции, понятия и терминологию в качестве основы для понимания роли исодержания проектирования (как деятельности) и дизайна (архитектуры, как результата)программного обеспечения.Темы данной секции:1.1 Общие концепции проектирования (General Design Concepts)К ним относятся: цель архитектуры, ее ограничения, возможные альтернативы, используемыепредставления и решения.Например, архитектурный фреймворк – TOGAF [TOGAF, 2003], разработанный и развиваемыйконсорциумом The Open Group (www.opengroup.org), предлагает следующие <возможные> цели(goals): Улучшение и повышение продуктивности бизнес-процессов Уменьшение затрат Улучшение операционной бизнес-деятельности Повышение эффективности управления Уменьшение рисков Повышение эффективности ИТ-организации Повышение продуктивности работы пользователей Повышение интероперабельности (возможности и прозрачности взаимодействия) Уменьшение стоимости <поддержки> жизненного цикла Улучшение характеристик безопасности Повышение управляемости1.2 Контекст проектирования (Context of Software Design)Для понимания роли проектирования программного обеспечения важно понимать контекст, вкотором осуществляется проектирование и используются его результаты.