Проектування програмного забезпечення

Лекція 5

План:

1. Поняття проектування ПЗ.

1. Базова концепція проектування ПЗ.
2. Ключові питання проектування.
3. Поняття архітектури проекту.
4. Поняття патера. Основна мова проектування.
5. Види патеру.
6. Нотації проектування. Види нотацій.
7. Стратегія і методи проектування ПЗ.

Проектування ПЗ - це процес визначення архітектури, набору компонентів, їх інтерфейсів, інших характеристик системи і кінцевого складу програмного про­дукту.

Область знань «Проектування ПЗ (Software Design)» складається з таких роз­ділів:

- базові концепції проектування ПЗ (Software Design Basic Concepts),

- ключові питання проектування ПЗ (Key Issue in Software Design),

- структура й архітектура ПЗ (Software Structure and Architecture),

- аналіз і оцінка якості проектування ПЗ (Software Design Quality Analysis and Evaluation),

- нотації проектування ПЗ (Software Design Notations),

- стратегія і методи проектування ПЗ (Software Design Strategies and Methods).

Базова концепція проектування ПЗ - це методологія проектування архітектури за допомогою різних методів (об'єктного, компонентного й ін.), процеси ЖЦ (стандарт ISO/IEC 12207) і техніки - декомпозиція, абстракція, інкапсуляція й ін. На початкових стадіях проектування предметна область декомпозується на окремі об'єкти (при об'єктно-орієнтованому проектуванні) або на компоненти (при компонентному проектуванні). Для подання архітектури програмного забезпечення вибираються відповідні артефакти (нотації, діаграми, блок-схеми і методи).

Ключові питання проектування - це декомпозиція програм на функціона­льні компоненти для незалежного і одночасного їхнього виконання, розподіл ком­понентів у середовищі функціонування і їх взаємодія між собою, забезпечення яко­сті і живучості системи й ін.

Проектування архітектури ПЗ проводиться архітектурним стилем, заснова­ним на визначенні основних елементів структури - підсистем, компонентів, об'єктів і зв'язків між ними.

Архітектура проекту - високорівневе подання структури системи і специфі­кація її компонентів. Архітектура визначає логіку системи через окремі компоненти системи настільки детально, наскільки це необхідно для написання коду, а також визначає зв'язки між компонентами. Існують і інші види подання структур, засно­вані на проектуванні зразків, шаблонів, сімейств програм і каркасів програм.

Один з інструментів проектування архітектури - патери (шаблон). Це типо­вий конструктивний елемент ПЗ, що задає взаємодію об'єктів (компонентів) проектованої системи, а також ролі і відповідальності виконавців. Основна мова опису - UML. Патерн може бути структурним, що містить у собі структуру типової композиції з об'єктів і класів, об'єктів, зв'язків і ін.; поведінковим, що визначає схеми взаємодії класів об'єктів і їх поведінку, задається діаграмами адитивностей, взаємодії, потоків керування й ін.; погоджувальним, що відображає типові схеми розподілу ролей екземплярів об'єктів і способи динамічної генерації структур об'єктів і класів.

Аналіз і оцінка якості проектування ПЗ - це заходи щодо аналізу сформу­льованих у вимогах атрибутів якості, функцій, структури ПЗ, з перевірки якості ре­зультатів проектування за допомогою метрик (функціональних, структурних і ін.) і методів моделювання і прототипування.

Нотації проектування дозволяють представити опис об'єкта (елемента) ПЗ і його структуру, а також поведінку системи. Існує два типи нотацій: структурна, поведінкова, та множина їх різних представлень.

Структурні нотації - це структурне, блок-схемне або текстове подання аспектів проектування структури ПЗ з об'єктів, компонентів, їх інтерфейсів і взаємозв'язків. До нотацій відносять формальні мови специфікацій і проектування: ADL (Architecture Description Language), UML (Unified Modeling Language), ERD (Entity-Relation Diagrams), IDL (Interface Description Language) тощо. Нотації містять y собі мовний опис архітектури й інтерфейсу, діаграм класів і об'єктів, діаграм сутність-зв'язок, конфігурації компонентів, схем розгортання, а також структурні діаграми, що задають у наочному вигляді оператори циклу, розгалуження, вибору і послідовності.

Поведінкові нотації відбивають динамічний аспект роботи системи та її ком­понентів. Ними можуть бути діаграми потоків даних (Data Flow), діяльності (Activity), кооперації (Colloboration), послідовності (Séquence), таблиці прийняття рішень (Décision Tables), передумови і посту мови (Pre-Post Conditions), формальні мови специфікації (Z, VDM, RAISE) і проектування.

Стратегія і методи проектування ПЗ. До стратегій відносять: проектування вгору, вниз, абстрагування, використання каркасів і ін. Методи є функціонально-орієнтовані, структурні, які базуються на структурному аналізі, структурних кар­тах, діаграмах потоків даних й ін. Вони орієнтовані на ідентифікацію функцій і їх уточнення знизу-вгору, після цього уточнюються діаграми потоків даних і прово­диться опис процесів.

В об'єктно-орієнтованому проектуванні ключову роль відіграє спадкування, поліморфізм й інкапсуляція, а також абстрактні структури даних і відображення об'єктів. Підходи, орієнтовані на структури даних, базуються на методі Джексона [12] і використовуються для подання вхідних і вихідних даних структурними діаграмами. Метод UML призначений для опису сценаріїв роботи проекту у наоч­ному діаграмному вигляді. Компонентне проектування ґрунтується на використанні готових компонентів (reuse) з визначеними інтерфейсами і їх інтеграції в конфігурацію, як основи розгортання компонентної системи для її функціонування в операційному середовищі.

Формальні методи опису програм ґрунтуються на специфікаціях, аксіомах, описах деяких попередніх умов, твердженнях і посту мовах, що визначають заключну умову одержання правильного результату програмою. Специфікація функцій і даних, якими ці функції оперують, а також умови і твердження — основа доведення правильності програми.

Дата добавления: 2014-01-07