Конспект по курсу. Объектно ориентированный анализ и проектирование (1133667), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

По окончании модель анализа должна быть подвергнута проверке:

1. Все ли классы обоснованы надлежащим образом?

2. Отражает ли имя каждого класса его роль?

3. Представляет ли класс единственную, четко определенную абстракцию?

4. Являются ли все атрибуты и обязанности класса функционально связанными?

5. Отражают ли классы всю функциональность вариантов использованию, заключенную в основных, подчиненных и альтернативных потоках событий?

6. Однозначно ли распределено поведение по классам?

Упоминаемые в лекции образцы подробно описаны в книгах [4] и [5].

Литература к лекции 7

1. Вендров А. М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. 2-е изд. – М.: Финансы и статистика, 2005. – Глава 3.

2. Рамбо Дж., Блаха М. UML 2.0. Объектно-ориентированное моделирование и разработка. 2-е изд.: Пер. с англ. – СПб.: Питер, 2007. – Главы 12-13.

3. Кулямин В. В. Технологии программирования. Компонентный подход. – М.: Бином. Лаборатория знаний. 2007. Лекция 4.

4. Ларман Крэг. Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования. 3-е изд. Пер. с англ. – М.: Вильямс, 2007.

5. Фаулер М. Архитектура корпоративных программных приложений. – М.: Вильямс, 2007.

Лекция 8. Проектирование программного обеспечения

Проектирование системы является поиском ответа на вопрос как следует сделать то, что следует сделать. Другими словами, внимание сосредоточено в первую очередь на удовлетворении нефункциональных требований и адаптации проекта к предстоящей реализации.

Этапы проектирования:

1. Проектирование архитектуры системы.

   1. Идентификация архитектурных решений и механизмов проектирования;

   2. Анализ взаимодействий между классами анализа, выявление проектных классов, подсистем и интерфейсов;

   3. Формирование архитектурных уровней;

   4. Проектирование структуры потоков управления;

   5. Проектирование конфигурации системы.

2. Проектирование элементов системы.

   1. Уточнение реализаций вариантов использования.

   2. Проектирование подсистем.

   3. Проектирование классов.

   4. Проектирование баз данных.

Проектирование архитектуры системы выполняется архитектором.

В процессе проектирования определяются детали реализации архитектурных механизмов, обозначенных в процессе анализа. Например, уточняется способ хранения данных, реализация дублирования для повышения надежности системы и т. п. Поскольку практически все механизмы – это некоторые типовые решения (образцы, шаблоны, каркасы), они документируются в проекте (модели) с помощью кооперации со стереотипом <<mechanism>>, при этом структурная часть механизма описывается с помощью диаграмм классов, а поведение – с помощью диаграмм взаимодействия.

Ранее мы встречались с использованием коопераций для моделирования реализаций вариантов использования. В них объединялись структурные модели (диаграммы классов) с моделями поведения (диаграммами взаимодействия).

П
роектные механизмы являются переходным этапом от механизмов анализа к механизмам реализации. Механизм реализации – решение, имеющее конкретного поставщика, проектный механизм – каркас, максимально приближенный к реализации, имеющий конкретное наполнение, чем отличается от механизма анализа, являющегося лишь своеобразной меткой.

В качестве примера рассмотрим механизм Persistency – хранение экземпляров устойчивых классов в БД. Предположим, что в проекте системы регистрации в качестве языка программирования используется Java. Поскольку существующая система каталога курсов функционирует на основе реляционной СУБД, механизмом проектирования, обеспечивающим доступ к этой внешней базе данных, будет RDBMS (Relational Database Management System), реализовать который можно решением JDBC (Java Database Connectivity).

Р ис. Диаграмма классов, отображающая механизм JDBC и роли в нем

Стереотип <<role>> используется для элементов модели, являющихся метками-заполнителями (placeholders), – своего рода гнезд, в которые при проектировании будут подставлены реальные элементы, созданные разработчиком системы. Роли являются своего рода параметрами механизма, при подстановке на их место конкретных классов определяется экземпляр механизма, используемый при проектировании системы.

Рис. Изображение механизма JDBC в виде параметризованной кооперации.

Классы-участники механизма JDBC:

• DBClass – роль, которая отвечает за чтение и запись данных, реализует все услуги по хранению устойчивых объектов в реляционной БД.

• DriverManager, Connection, Statement, ResultSet – библиотечные классы, которые отвечают за реализацию запроса к БД (выполнение оператора SQL) – пакет java.sql.

• PersistentClass – роль, представляющая любой устойчивый класс.

• PersistentClassList – роль, представляющая список объектов, которые являются результатом запроса к БД –DBClass.read().

• PersistencyClient – роль, представляющая любой клиентский класс.

Р
ис. Диаграмма классов, отображающая структурные связи классов-участников JDBC

В
заимодействие экземпляров классов, в рамках механизма описывается диаграммами взаимодействия, например:

Из диаграммы видно, что для создания новых данных (нового экземпляра устойчивого класса) экземпляр клиентского класса PersistencyClient запрашивает DBClass. DBClass создает новый экземпляр PersistentClass, запрашивает начальные значения его атрибутов (записанные конструктором). Затем DBClass создает новый оператор SQL, используя операцию createStatement() класса Connection. Этот запрос должен добавить новую запись в таблицу. В результате выполнения этого оператора SQL данные нового экземпляра устойчивого класса помещаются в БД.

Следующим этапом является выявление подсистем и интерфейсов. Декомпозиция системы на подсистемы реализует принципы модульности и инкапсуляции. Каждая подсистема скрывает от других частей системы свое внутреннее устройство за интерфейсом. Реализация подсистемы может быть изменена без существенного влияния на остальные части системы. Сложность системы снижается за счет сборки ее из крупных «строительных блоков» – подсистем, которые составлены из мелких строительных блоков – проектных классов.

Первым действием архитектора при выявлении подсистем является преобразование классов анализа в проектные элементы.

По каждому классу анализа принимается одно из двух решений:

• класс анализа отображается в проектный класс, если он представляет единственную логическую абстракцию или достаточно прост для реализации;

• сложный класс анализа может быть разбит на несколько классов, преобразован в пакет или в подсистему.

Совокупности проектных классов объединяются в пакеты или подсистемы. При объединении классов в пакеты учитывается, что:

• Пакеты – это единицы управления конфигурацией, поэтому члены пакета должны быть одинаково стабильны.

• Пакеты – средство распределения ресурсов между командами разработчиков.

• Разные пакеты могут соответствовать разным типам пользователей.

• Как пакет можно оформить повторно используемый код, встроенный в систему.

Например, если пользовательский интерфейс нестабилен, имеет смысл объединить все классы, его реализующие, в отдельный пакет. Если UI не будет подвергаться существенным изменениям, можно объединить в отдельные пакеты классы, взаимодействующие при реализации разных вариантов использования.

Распределяя классы по пакетам желательно добиться ситуации, когда через границы пакетов проходит значительно меньшее количество связей, чем находится внутри пакетов.

После выделения пакетов устанавливаются зависимости между ними и видимость членов пакета. К закрытым членам пакета доступ извне запрещен. Это позволяет скрыть внутреннее устройство пакета.

Несколько классов могут быть объединены в подсистему если:

• классы имеют функциональную связь (участвуют в реализации варианта использования и взаимодействуют только друг с другом);

• совокупность классов реализует функциональность, которая может быть удалена из системы или заменена на альтернативную;

• классы сильно связаны;

• к
  лассы размещены на одном узле вычислительной сети.

Заметим, что связь клиентского класса с подсистемой более гибкая, чем с пакетом, в том смысле, что изменения внутри подсистемы не затрагивают клиентский класс. Во втором случае изменения из пакета могут распространиться на клиента вдоль зависимости. Обратной стороной гибкости является такой неприятный факт – интерфейс должен быть стабильным. Любое изменение в интерфейсе затронет реализующую его подсистему (вдоль связи реализации), а также клиентский класс, которому требуется данный интерфейс (вдоль зависимости). Очень желательно сразу правильно описать интерфейсы!

Примеры возможных подсистем: подсистема безопасности, защиты данных, архивирования; подсистема пользовательского интерфейса или интерфейса с внешними системами; коммуникационное ПО, доступ к базам данных.

При создании подсистем в модели выполняются следующие преобразования:

• объединяемые классы помещаются в специальный пакет с именем подсистемы и стереотипом <<subsystem>>;

• спецификации операций классов, образующих подсистему, выносятся в интерфейс подсистемы – класс со стереотипом <<interface>>;

• характер использования операций интерфейса и порядок их выполнения документируется с помощью диаграмм взаимодействия, которые вместе с диаграммой классов подсистемы объединяются в кооперацию с именем интерфейса и стереотипом <<interface realization>>;

• в подсистеме создается класс-посредник со стереотипом <<subsystem proxy>>, управляющий реализацией операций интерфейса.

Все интерфейсы подсистем должны быть полностью определены в процессе проектирования архитектуры, поскольку они будут служить в качестве точек синхронизации при параллельной разработке системы. Описание интерфейса включает:

• Имя интерфейса: короткое (одно-два слова), отражающее его роль в системе.

• Описание интерфейса: должно отражать его ответственности (размер – небольшой абзац).

• Описание операций: имя, отражающее результат операции, ключевые алгоритмы, возвращаемое значение, параметры с типами.

• Документирование интерфейса: характер использования операций и порядок их выполнения (показывается с помощью диаграмм последовательности), тестовые планы и сценарии и т.д. Вся эта информация объединяется в специальный пакет.

В
качестве примера (для системы регистрации) приведем подсистему BillingSystem, которая создана вместо граничного класса BillingSystem. Взаимодействие с ней осуществляется через объект-посредник класса BillingSystem, реализующего интерфейс iBillingSystem. На диаграмме показаны внешние связи подсистемы.

Следующим этапом является формирование архитектурных уровней. В ходе анализа было принято предварительное решение о выделении архитектурных уровней. В ходе проектирования все проектные элементы системы должны быть распределены по данным уровням. С точки зрения модели это означает распределение проектных классов, пакетов и подсистем по пакетам со стереотипом «layer», соответствующим архитектурным уровням.

П ример формирования архитектурных уровней (система регистрации на курсы):

• выделены 2 архитектурных уровня (пакета со стереотипом <<layer>>);

• на уровень Application (Приложение) помещен пакет Registration, куда включены граничные и управляющие классы;

• граничные классы BillingSystem и CourseCatalogSystem преобразованы в подсистемы уровня бизнес-логики Business Services;

• в слой Business Services, помимо подсистем, включены еще два пакета: пакет External System Interfaces включает интерфейсы подсистем (классы со стереотипом <<Interface>>), а пакет University Artifacts – все классы-сущности.

Следующий этап – проектирование структуры потоков управления. Оно выполняется при наличии в системе параллельных процессов (параллелизма). Цель проектирования – выявление существующих в системе процессов, характера их взаимодействия, создания, уничтожения и отображения в среду реализации. Требования параллелизма возникают в следующих случаях:

• необходимо распределение обработки между различными процессорами или узлами;

• система управляется потоком событий (event-driven system);

Характеристики

Список файлов лекций