Объектно-ориентированное проектирование ПО

Объектно-Объектно-ориентированное ориентированное

проектирование ПОпроектирование ПО

Сущность Объектно-Сущность Объектно-ориентированного ориентированного

подхода подхода • Объектно-ориентированный Объектно-ориентированный подход использует подход использует

объектную декомпозицию, при этом статическая объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. сообщениями между объектами.

Class1

Class2

Class4

Class3

Class5

Class6

Class7

-E10..1

-E2 *

Объектный подходОбъектный подход

• OOA (object oriented analysis)OOA (object oriented analysis)

объектно-ориентированный анализобъектно-ориентированный анализ• OOD (object oriented design)OOD (object oriented design)

объектно-ориентированное объектно-ориентированное проектированиепроектирование

• OOP (object oriented programming)OOP (object oriented programming)

объектно-ориентированное объектно-ориентированное программированиепрограммирование

Принципы объектного Принципы объектного подходаподхода

• Абстрагирование -Абстрагирование - выделяем главное, выделяем главное, выявляем виды абстракцийвыявляем виды абстракций

• Инкапсуляция - Инкапсуляция - скрываем детали скрываем детали реализацииреализации

• Иерархия - Иерархия - иерархия помогает разбить задачу иерархия помогает разбить задачу на уровни и постепенно ее решатьна уровни и постепенно ее решать

• Агрегация и наследование - Агрегация и наследование - абстракции абстракции можно создавать на основе имеющихсяможно создавать на основе имеющихся

• Полиморфизм - Полиморфизм - полиморфизм позволяет полиморфизм позволяет иметь естественные имена и выполнять действия, иметь естественные имена и выполнять действия, релевантные ситуации, разбираясь на этапе релевантные ситуации, разбираясь на этапе работы программыработы программы

Моделирование и Моделирование и объектный подходобъектный подход

• Объектный подходОбъектный подход – один из – один из ключевых подходов к ключевых подходов к моделированию.моделированию.В результате В результате OOA & OOD OOA & OOD мы получаем мы получаем

«хороший» проект программной «хороший» проект программной системы, прозрачный, удовлетворяющий системы, прозрачный, удовлетворяющий требованиям, удобный для тестирования требованиям, удобный для тестирования и отладки, коллективной разработки, и отладки, коллективной разработки, развиваемый, допускающий повторное развиваемый, допускающий повторное использование компонентов.использование компонентов.

Моделирование и Моделирование и объектный подходобъектный подход

Преимущества ВИЗУАЛЬНОГО Преимущества ВИЗУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

– ВизуализацияВизуализация упрощает понимание упрощает понимание проекта в целом.проекта в целом.

– ВизуализацияВизуализация помогает согласовать помогает согласовать терминологию и убедиться, что все терминологию и убедиться, что все одинаково понимают термины.одинаково понимают термины.

– ВизуализацияВизуализация делает обсуждение делает обсуждение конструктивным и понятным.конструктивным и понятным.

UML UML как воплощение как воплощение идеи идеи

визуального визуального моделированиямоделирования• Для визуального моделирования нужна Для визуального моделирования нужна

специальная нотация или специальная нотация или языкязык..

• UMLUML (unified modeling language)(unified modeling language) –– это это язык язык длядля – визуализации, визуализации,

– специфицирования,специфицирования,

– конструирования,конструирования,

– документированиядокументирования

элементов программных систем элементов программных систем [[11]]..

• UMLUML – – язык общего назначения, язык общего назначения,

предназначенный для объектного моделирования.предназначенный для объектного моделирования.

Унифицированный Унифицированный язык моделирования язык моделирования

UMLUML • Унифицированный язык Унифицированный язык моделирования моделирования UMLUML ( (Unified Unified Modeling LanguageModeling Language) предназначен ) предназначен для определения, представления, для определения, представления, проектирования и проектирования и документирования программных документирования программных систем, организационно-систем, организационно-экономических, технических и др. экономических, технических и др.

• UML UML содержит стандартный содержит стандартный набор диаграмм и нотаций.набор диаграмм и нотаций.

ИсторияИстория UML UML. . Этапы большого путиЭтапы большого пути……**

• 19941994:: Grady Booch & James Rumbaugh (Rational Software)Grady Booch & James Rumbaugh (Rational Software) объединили методы объединили методы BoochBooch (проектирование) и (проектирование) и OMTOMT (анализ) (анализ) -> ->Unified methodUnified method

• 19951995:: присоединился Ivar Jacobson присоединился Ivar Jacobson ( (OOSEOOSE Object-Oriented Object-Oriented

Software EngineeringSoftware Engineering методметод))

•Источник: www.wikipedia.org; http://www-306.ibm.com/software/rational/bios; http://www.ivarjacobson.com

James Rumbaugh Grady Booch Ivar Jacobson

ИсторияИстория UML UML. . Этапы большого путиЭтапы большого пути……**

• 19961996 – – Идея о Идея о Unified Modeling LanguageUnified Modeling Language ( (three amigos)three amigos)

• 19919966 – – UML PartnersUML Partners консорциум под руководством консорциум под руководством three three

amigosamigos

• Июнь, Октябрь 1996 – Июнь, Октябрь 1996 – UML 0.9 & UML 0.91UML 0.9 & UML 0.91

• Январь Январь 19971997 – спецификации – спецификации UML 1.0UML 1.0 предложены предложены OMG OMG

(Object Management Group)(Object Management Group)

• Август Август 19971997 – спецификации – спецификации UML 1.UML 1.11 предложены предложены OMGOMG

• Ноябрь Ноябрь 19971997 – – UML 1.UML 1.22 результат адаптации результат адаптации OMGOMG

• Июнь 1999Июнь 1999 – – UML 1.3UML 1.3

• Сентябрь 2001Сентябрь 2001 – – UML 1.4 UML 1.4

• Март 2003Март 2003 – – UML 1.5 UML 1.5


ИсторияИстория UML UML. . Этапы большого путиЭтапы большого пути……

ИсторияИстория UML UML. . Этапы большого путиЭтапы большого пути**

Принятый стандартПринятый стандарт::

• ISO/IEC 19501:2005ISO/IEC 19501:2005 Information technology – Information technology – Open Distributed Processing – Unified Modeling Open Distributed Processing – Unified Modeling Language (Language (UMLUML) ) Version 1.4.2Version 1.4.2

• ОктябрьОктябрь 2004 2004 – – UML 2.0UML 2.0..


Взято с сайта www.uml.org

Синтаксис и семантика Синтаксис и семантика основных объектов UMLосновных объектов UML

Классы Классы

• КлассыКлассы — это базовые элементы — это базовые элементы любой любой объектно-объектно-ориентированнойориентированной системы. системы.

• КлассыКлассы представляют собой представляют собой описание совокупностей описание совокупностей однородных объектов с присущими однородных объектов с присущими им свойствами — атрибутами, им свойствами — атрибутами, операциями, отношениями и операциями, отношениями и семантикой. семантикой.

КлассыКлассы• рамках модели каждому рамках модели каждому классуклассу присваивается присваивается

уникальное имя, отличающее его от других уникальное имя, отличающее его от других классовклассов

• Атрибут — это свойство Атрибут — это свойство классакласса, которое может , которое может принимать множество значений. принимать множество значений.

• Операция — реализация функции, которую Операция — реализация функции, которую можно запросить у любого объекта можно запросить у любого объекта классакласса

Диаграммы классовДиаграммы классов

• КлассыКлассы в в UMLUML изображаются на изображаются на диаграммах классовдиаграммах классов, которые , которые позволяют описать систему в позволяют описать систему в статическом состоянии — определить статическом состоянии — определить типы объектов системы и различного типы объектов системы и различного рода статические связи между ними.рода статические связи между ними.

• Между Между классамиклассами возможны различные возможны различные отношения:отношения:зависимости, которые описывают зависимости, которые описывают

существующие между существующие между классамиклассами отношения отношения использования; использования;

обобщения, связывающие обобщенные обобщения, связывающие обобщенные классыклассы со специализированными; со специализированными;

ассоциации, отражающие структурные ассоциации, отражающие структурные отношения между объектами отношения между объектами классовклассов. .

Диаграммы классовДиаграммы классов•Зависимостью Зависимостью называется отношение называется отношение использования, согласно использования, согласно которому изменение в которому изменение в спецификации одного спецификации одного элемента может элемента может повлиять на повлиять на использующий его использующий его элемент элемент

Обобщение — это Обобщение — это отношение между отношение между общей сущностью общей сущностью (родителем) и ее (родителем) и ее

конкретным конкретным воплощением воплощением

(потомком)(потомком)

Диаграммы классовДиаграммы классов

• Ассоциация — это отношение, показывающее, Ассоциация — это отношение, показывающее, что объекты одного типа неким образом что объекты одного типа неким образом связаны с объектами другого типа связаны с объектами другого типа

Диаграммы Диаграммы использованияиспользования

• Диаграммы использования описывают Диаграммы использования описывают функциональность ПС, которая будет функциональность ПС, которая будет видна пользователям системы. «Каждая видна пользователям системы. «Каждая функциональность» изображается в виде функциональность» изображается в виде «прецедентов использования» (use case) «прецедентов использования» (use case) или просто прецедентов. или просто прецедентов.

• Прецедент — это типичное Прецедент — это типичное взаимодействие пользователя с системой, взаимодействие пользователя с системой, которое при этом:которое при этом:описывает видимую пользователем функцию, описывает видимую пользователем функцию, может представлять различные уровни может представлять различные уровни

детализации, детализации, обеспечивает достижение конкретной цели, обеспечивает достижение конкретной цели,

важной для пользователя.важной для пользователя.

Диаграммы Диаграммы использованияиспользования

Связь типа «расширение»

применяется, когда один прецедент

подобен другому, но несет несколько

большую функциональную

нагрузку.

Связь типа «использование» позволяет

выделить некий

фрагмент поведения системы и

включать его в различные прецеденты

без повторного описания.

Диаграммы Диаграммы взаимодействиявзаимодействия

• UMLUML отделяет описание поведения в отделяет описание поведения в диаграммы взаимодействиядиаграммы взаимодействия. .

• Поток сообщений между объектами Поток сообщений между объектами выносится на выносится на диаграммы диаграммы взаимодействиявзаимодействия

• Диаграмма взаимодействияДиаграмма взаимодействия охватывает охватывает поведение объектов в рамках одного поведение объектов в рамках одного варианта использования.варианта использования.

• Существуют два вида Существуют два вида диаграмм диаграмм взаимодействиявзаимодействия: : диаграммы последовательностей диаграммы последовательностей кооперативные диаграммы кооперативные диаграммы

Диаграммы Диаграммы последовательностейпоследовательностей

• Диаграммы последовательностей используется Диаграммы последовательностей используется для точного определения логики сценария для точного определения логики сценария выполнения прецедента. Они отображают типы выполнения прецедента. Они отображают типы объектов, взаимодействующих при исполнении объектов, взаимодействующих при исполнении прецедентов, сообщения, которые они посылают прецедентов, сообщения, которые они посылают друг другу, и любые возвращаемые значения, друг другу, и любые возвращаемые значения, ассоциированные с этими сообщениями ассоциированные с этими сообщениями

Кооперативные Кооперативные диаграммыдиаграммы

• На кооперативных диаграммах объекты (или На кооперативных диаграммах объекты (или классыклассы) ) показываются в виде прямоугольников, а стрелками показываются в виде прямоугольников, а стрелками обозначаются сообщения, которыми они обмениваются в обозначаются сообщения, которыми они обмениваются в рамках одного варианта использования. Временная рамках одного варианта использования. Временная последовательность сообщений отражается их нумерацией.последовательность сообщений отражается их нумерацией.

Диаграммы состоянийДиаграммы состояний• Диаграммы состоянийДиаграммы состояний используются для описания используются для описания

поведения сложных систем. Они определяют все возможные поведения сложных систем. Они определяют все возможные состояния, в которых может находиться объект, а также состояния, в которых может находиться объект, а также процесс смены состояний объекта в результате некоторых процесс смены состояний объекта в результате некоторых событий. Они обычно используются для описания поведения событий. Они обычно используются для описания поведения одного объекта в нескольких прецедентах одного объекта в нескольких прецедентах

Диаграммы деятельностиДиаграммы деятельности

• На диаграмме деятельности представлены На диаграмме деятельности представлены переходы потока управления от одной переходы потока управления от одной деятельности к другой внутри системы. Этот вид деятельности к другой внутри системы. Этот вид диаграмм обычно используется для описания диаграмм обычно используется для описания поведения, включающего в себя множество поведения, включающего в себя множество параллельных процессов.параллельных процессов.

Диаграммы компонентовДиаграммы компонентов• Диаграммы компонентовДиаграммы компонентов позволяют позволяют

изобразить модель системы на физическом изобразить модель системы на физическом уровне уровне

• Элементами диаграммы являются компоненты Элементами диаграммы являются компоненты — физические замещаемые модули системы. — физические замещаемые модули системы.

Разработка ПОРазработка ПО• UML обеспечивает поддержку всех этапов UML обеспечивает поддержку всех этапов

жизненного цикла ПС и предоставляет для этих жизненного цикла ПС и предоставляет для этих целей ряд графических средств – диаграмм целей ряд графических средств – диаграмм

Разработка модели бизнес-Разработка модели бизнес-прецедентовпрецедентов

• Модель бизнес-прецедентовМодель бизнес-прецедентов описывает бизнес- описывает бизнес-процессы с точки зрения внешнего пользователя, т.е. процессы с точки зрения внешнего пользователя, т.е. отражает взгляд на деятельность организации извне. отражает взгляд на деятельность организации извне.


• Для включения в Для включения в диаграмму выбранные диаграмму выбранные прецеденты должны прецеденты должны удовлетворять следующим удовлетворять следующим критериям:критериям: прецедент должен прецедент должен

описывать, описывать, ЧТОЧТО нужно нужно делать, а не делать, а не КАККАК; ;

прецедент должен прецедент должен описывать действия с описывать действия с точки зрения точки зрения ИСПОЛНИТЕЛЯИСПОЛНИТЕЛЯ; ;

прецедент должен прецедент должен возвращать исполнителю возвращать исполнителю некоторое некоторое СООБЩЕНИЕСООБЩЕНИЕ; ;

последовательность последовательность действий внутри действий внутри прецедента должна прецедента должна представлять собой одну представлять собой одну НЕДЕЛИМУЮНЕДЕЛИМУЮ цепочку. цепочку.


• Выполнение Выполнение прецедента прецедента описывается с описывается с помощью помощью диаграмм видов диаграмм видов деятельности, деятельности, которые которые отображают отображают исполнителей и исполнителей и последовательностпоследовательность выполнения ь выполнения соответствующих соответствующих бизнес-процессов бизнес-процессов

Разработка модели Разработка модели бизнес-объектовбизнес-объектов

• Следующим этапом проектирования ИС является Следующим этапом проектирования ИС является разработка разработка модели бизнес-объектовмодели бизнес-объектов, которая показывает , которая показывает выполнение бизнес-процессов организации ее выполнение бизнес-процессов организации ее внутренними исполнителями. Основными компонентами внутренними исполнителями. Основными компонентами моделей бизнес-объектовмоделей бизнес-объектов являются внешние и являются внешние и внутренние исполнители, а также бизнес-сущности, внутренние исполнители, а также бизнес-сущности, отображающие все, что используют внутренние отображающие все, что используют внутренние исполнители для реализации бизнес-процессов. исполнители для реализации бизнес-процессов.

Разработка Разработка концептуальной модели концептуальной модели

данныхданных• На основе информации, выявленной на этапах бизнес-На основе информации, выявленной на этапах бизнес-моделирования, выполняется разработка моделирования, выполняется разработка концептуальной концептуальной модели данныхмодели данных, которые будут использоваться в , которые будут использоваться в

разрабатываемой системе.разрабатываемой системе.

Разработка требований к Разработка требований к системесистеме

• На этапе формирования требований, На этапе формирования требований, прежде всего, необходимо определить прежде всего, необходимо определить область действия разрабатываемой область действия разрабатываемой системы и получить точное представление системы и получить точное представление о желаемых возможностях системы.о желаемых возможностях системы.

• Основой разработки требований является Основой разработки требований является модель системных прецедентовмодель системных прецедентов (вариантов использования)(вариантов использования), , отражающая выполнение конкретных отражающая выполнение конкретных обязанностей внутренними и внешними обязанностей внутренними и внешними исполнителями с использованием ПСисполнителями с использованием ПС

Разработка требований к Разработка требований к системесистеме• Источником данных для создания Источником данных для создания модели системных модели системных

прецедентовпрецедентов являются разработанные на предыдущем являются разработанные на предыдущем этапе бизнес-модели. этапе бизнес-модели.

• При создании модели полезно предварительно составить При создании модели полезно предварительно составить детальные описания прецедентов, содержащие детальные описания прецедентов, содержащие определения используемых данных и точную определения используемых данных и точную последовательность их выполнения. Описание обычно последовательность их выполнения. Описание обычно включает следующие разделы:включает следующие разделы:заголовок (название прецедента, ответственный за заголовок (название прецедента, ответственный за

исполнение, дата создания шаблона/внесения исполнение, дата создания шаблона/внесения изменений); изменений);

краткое описание прецедента; краткое описание прецедента; ограничения; ограничения; предусловия (необходимое состояние системы или предусловия (необходимое состояние системы или

условия, при которых должен выполняться прецедент); условия, при которых должен выполняться прецедент); постусловия (возможные состояния системы после постусловия (возможные состояния системы после

выполнения прецедента); выполнения прецедента); предположения; предположения; основная последовательность действий; основная последовательность действий; альтернативные последовательности действий и альтернативные последовательности действий и

условия, их инициирующие; условия, их инициирующие; точки расширения и включения прецедентов.точки расширения и включения прецедентов.

Модель системных Модель системных прецедентовпрецедентов

Модель системных Модель системных прецедентовпрецедентов

• В процессе создания В процессе создания модели системных прецедентовмодели системных прецедентов осуществляется преобразование и перенос осуществляется преобразование и перенос компонентов бизнес-моделей на новые диаграммы компонентов бизнес-моделей на новые диаграммы

Элементы бизнес-Элементы бизнес-моделимодели

Элементы Элементы модели модели системных системных прецедентовпрецедентов

Бизнес-прецедентыБизнес-прецеденты ПодсистемыПодсистемы

Внешние исполнителиВнешние исполнители ИсполнителиИсполнители

Внутренние Внутренние исполнителиисполнители

Исполнители или Исполнители или прецедентыпрецеденты

Процессы, Процессы, выполняемые выполняемые внутренними внутренними исполнителямиисполнителями

ПрецедентыПрецеденты

Анализ требований и Анализ требований и предварительное предварительное

проектирование системыпроектирование системы• Для каждого варианта использования Для каждого варианта использования

разрабатывается диаграмма последовательности, разрабатывается диаграмма последовательности, описывающая его исполнение описывающая его исполнение


проектирование системыпроектирование системы • Основным инструментом на данном Основным инструментом на данном

этапе являются диаграммы классов этапе являются диаграммы классов системы, которые строятся на основе системы, которые строятся на основе разработанной разработанной модели системных модели системных прецедентовпрецедентов. .

• Одновременно на этом этапе Одновременно на этом этапе уточняются диаграммы уточняются диаграммы последовательностей выполнения последовательностей выполнения отдельных прецедентов, что приводит отдельных прецедентов, что приводит к изменениям в составе объектов и к изменениям в составе объектов и диаграммах классов. диаграммах классов.


проектирование системыпроектирование системы• Диаграммы классов системы заполняются объектами Диаграммы классов системы заполняются объектами

из из модели системных прецедентовмодели системных прецедентов. Они содержат . Они содержат описание этих объектов в виде классов и описание описание этих объектов в виде классов и описание взаимодействия между классами. взаимодействия между классами.

Разработка моделей базы Разработка моделей базы данных и приложенийданных и приложений

• На этом этапе осуществляется отображение На этом этапе осуществляется отображение элементов полученных ранее моделей элементов полученных ранее моделей классов в элементы моделей базы данных и классов в элементы моделей базы данных и приложений:приложений:классы отображаются в таблицы; классы отображаются в таблицы; атрибуты – в столбцы; атрибуты – в столбцы; типы – в типы данных используемой СУБД; типы – в типы данных используемой СУБД; ассоциации – в связи между таблицами ассоциации – в связи между таблицами

(ассоциации «многие-ко-многим» преобразуются (ассоциации «многие-ко-многим» преобразуются в ассоциации «один-ко-многим» посредством в ассоциации «один-ко-многим» посредством создания дополнительных таблиц связей); создания дополнительных таблиц связей);

приложения – в отдельные классы с приложения – в отдельные классы с окончательно определенными и связанными с окончательно определенными и связанными с данными в базе методами и атрибутами.данными в базе методами и атрибутами.


• Поскольку модели базы данных и Поскольку модели базы данных и приложений строятся на основе единой приложений строятся на основе единой логической модели, автоматически логической модели, автоматически обеспечивается связность этих обеспечивается связность этих проектов проектов


• Отображение Отображение классов подтипов в классов подтипов в таблицы таблицы осуществляется осуществляется одним из одним из стандартных стандартных способов:способов:одна таблица на класс; одна таблица на класс; одна таблица на одна таблица на

суперкласс; суперкласс; одна таблица на одна таблица на

иерархию.иерархию.


• Результатом этапа является детальное описание Результатом этапа является детальное описание проекта базы данных и приложений системы проекта базы данных и приложений системы

Проектирование Проектирование физической реализации физической реализации

системысистемы• На этом этапе На этом этапе

проектирования проектирования модели баз данных модели баз данных и приложений и приложений дополняются дополняются обозначениями их обозначениями их размещения на размещения на технических технических средствах средствах разрабатываемой разрабатываемой системы системы

ЛитератураЛитература1.1. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. UML. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. UML.

Руководство пользователя.– ДМК-Пресс, Руководство пользователя.– ДМК-Пресс, Питер, 2004.Питер, 2004.

2.2. Соммервиль И. Инженерия Соммервиль И. Инженерия программного обеспечения, 6 изд. – программного обеспечения, 6 изд. – И.д. "Вильямс", 2002.И.д. "Вильямс", 2002.

3.3. Вигерс К. Вигерс К. Разработка требований к:Разработка требований к: программному обеспечению.: Пер. с программному обеспечению.: Пер. с англ. - М.:Русская редакции, 2004.англ. - М.:Русская редакции, 2004.

4.4. Спецификация языка Спецификация языка UML -UML - www.omg.orgwww.omg.org..

Объектно-ориентированное проектирование ПО

Documents