Визуальное моделирование при анализе и проектировании. Основы Unified Modeling Language (UML)

1. Вспоминая предыдущую лекцию

Наша предыдущая лекция целиком была посвящена введению в программную инженерию. При этом мы охватили следующие темы:

Программная инженерия, основные понятия

• Инженеры и программные инженеры
• Программная инженерия как инженерная дисциплина
• Область действия программной инженерии
• Цели программных инженеров
• Программные инженеры и научная среда

Процесс создания ПО

• Понятие процесса. Основные фазы.
• Модель процесса. Каскадная и эволюционная модель.
• Итерационный подход. Модель пошаговой разработки и спиральная модель.

2. Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы

Внимание! Презентации семинаров к данной лекции находятся здесь.

В прослушанных ранее программистских дисциплинах неоднократно рассматривалась типовая схема решения задач с использованием вычислительной техники. При этом особое внимание уделялось тому, что непосредственное программирование или написание кода начинается далеко не сразу. Более того, этапы, предшествующие разработки не менее важны и сложны. Примерная схема, отражающая процесс от постановки задачи до выпуска готового продукта может выглядеть так:

Рис. 3.1.

Или в укрупненном виде:

Рис. 3.2.

3-я часть и элементы 2-ой части этой цепочки изучаются в курсе "Методы программирования".

1-я и 2-я части составляют объект изучения отдельного курса "Анализ и проектирование".

В настоящий момент в анализе и проектировании преобладает объектный подход (изучен в 1-2 семестрах).

Вспомним суть объектного подхода.

2.1. Обзор принципов объектного подхода

2.1.1. Алгоритмическая и объектная декомпозиции. Классы и объекты

Принципиально можно выделить 2 вида разбиения предметной области на составляющие элементы:

• Алгоритмическая декомпозиция (основные элементы программы - строительные блоки - алгоритмы).
• Объектная декомпозиция (основные элементы программы - виды абстракций (классы) и представители этих классов (объекты)).

В соответствии с алгоритмической декомпозицией предметной области мы при анализе задачи пытаемся понять, какие алгоритмы необходимо разработать для ее решения, каковы спецификации этих алгоритмов (вход, выход), и как эти алгоритмы связаны друг с другом. В языках программирования данный подход в полной мере поддерживается средствами модульного программирования (библиотеки, модули, подпрограммы).

В рамках объектной декомпозиции мы пытаемся выделить основные содержательные элементы задачи, разбить их на типы (классы). Далее для каждого класса абстракций мы определяем его свойства (данные) и поведение (операции), а также, как эти классы абстракций взаимодействуют друг с другом.

На сегодняшний день объектный подход и его основы - объектная модель и объектная декомпозиция - поддерживаются современными объектно-ориентированными языками программирования (Object Pascal, C++, Java, C#…).

2.1.2. Составные части объектного подхода

Как было сказано ранее, основами объектного подхода являются объектная модель и объектная декомпозиция. Рассмотрим кратко составные части объектного подхода, грамотное выполнение которых, как правило, приводит к созданию качественного программного продукта.

Объектный подход:

• OOA (object oriented analysis) - объектно-ориентированный анализ.
• OOD (object oriented design) - объектно-ориентированное проектирование.
• OOP (object oriented programming) - объектно-ориентированное программирование.

Рассмотрим кратко эти ключевые понятия (определения Г. Буча):

Объектно-ориентированный анализ - это методология, при которой требования к системе воспринимаются с точки зрения классов и объектов, выявленных в предметной области [3.2].

Объектно-ориентированное проектирование - это методология проектирования, соединяющая в себе процесс объектной декомпозиции и приемы представления логической и физической, а также статической и динамической моделей проектируемой системы [3.2].

Объектно-ориентированное программирование - это методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования [3.2].

В русскоязычной литературе, как правило, под аббревиатурой ООП рассматривают все 3 составляющих объектного подхода. Далее и мы будем следовать этому принципу.

Курсы из цикла "Методы программирования" и, конкретнее, "Объектно-ориентированное программирование" преимущественно концентрируются на OOP. Данный курс, по крайней мере, его теоретическая часть основное внимание уделяет OOA и OOD.