Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML

Предисловие

Краткое содержание книги

Разработка информационной системы (ИС) - от становления идеи до первой версии, передаваемой заказчикам, - состоит из трех этапов: анализа, проектирования и реализации, в результате итеративного выполнения которых происходит пошаговое "наращивание" системы. В этой книге представлены методы и средства, используемые на первых двух этапах. Вопросы реализации затрагиваются только в той мере, в которой они необходимы при рассмотрении этапа проектирования. Тестированию и управлению изменениями посвящена последняя глава.

Центральной темой книги являются вопросы объектно-ориентированной разработки программного обеспечения (ПО). Для описания артефактов при моделировании используется язык UML (Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования). Основное внимание уделяется разработке ИС с помощью метода последовательного уточнения, при этом упомянутый язык моделирования (UML) используется на протяжении всего жизненного цикла разработки. Аналитики, разработчики и программисты "говорят" на одном языке, хотя иногда в своих профессиональных интересах и могут пользоваться диалектами (профилями) языка.

Поначалу объектная технология применялась для разработки графических интерфейсов пользователя (GUI - graphical user interface) и была в основном направлена на ускорение разработки новых систем и ускорение выполнения программ. В этой книге основной упор сделан на применение объектной технологии к разработке ИС. На этом пути необходимо преодолеть такие трудности, как большие объемы и сложные структуры данных, совместный доступ к информации со стороны многих пользователей, обработка транзакций, изменяющиеся требования и т.д. Основным преимуществом применения объектной технологии в среде ИС является то, что она облегчает решение проблем, связанных с сопровождением и масштабируемостью.

Разработка информационной системы может служить синонимом анализа и проектирования "в большом". Проект ИС не может быть успешным при несоблюдении строго определенного процесса разработки, а также в отсутствии понимания лежащей в основе системы архитектуры ПО. Подобную разработку можно охарактеризовать как крупномасштабную, объектно-ориентированную, итеративную и наращиваемую. Архитектура ПО основана на решениях клиент/сервер, где клиент представляет собой рабочую станцию с GUI, а на сервере хранится база данных. Программы клиента и сервера выполняются в рамках отдельных процессов и взаимодействуют через обмен сообщениями между объектами. База данных сервера может быть реляционной, объектно-реляционной или чисто объектно-ориентированной.

В книге предложен детализированный подход к анализу и проектированию информационных систем с использованием UML, и определены способы решения следующих задач.

1. Преодоление сложности моделей больших систем.

2. Усовершенствование архитектуры ПО.

3. Повышение уровня понятности, удобства сопровождения и масштабируемости.

4. Обеспечение многоуровневой структуризации объектов.

5. Управление интеграцией компонент.

6. Усовершенствование модели взаимодействия между GUI и перманентными объектами базы данных и т.д.

Отличительные особенности книги

Книге присущи некоторые отличительные черты, сочетание которых делает ее просто уникальной. Изложение ведется с позиций подхода, который можно назвать "обучением на примерах". В основу рассмотрения положены примеры, а также наставление по анализу и проектированию. Примеры независимы друг от друга и относятся к пяти проблемным областям: Запись на университетские курсы (University Enrollment), Магазин видеопроката (Video Store), Управление контактами с клиентами (Contact Management), Телемаркетинг (Telemarketing) и Internet-магазин (OnLine Shopping). Примеры построены в виде разбора конкретных ситуаций, которые можно расширить или модифицировать с помощью вопросов, приведенных в конце большей части глав в разделе "Упражнения". В некоторых из упражнений используется шестая проблемная область - Оценка расходов на рекламу (Advertising Expenditure Measurement).

Чтобы облегчить самостоятельное изучение материала, наставление (Internet-магазин) и анализ примеров излагаются в форме вопросов и ответов. В начале книги помещен специальный раздел, "Диаграммы видов деятельности для книги", содержащий диаграммы, которые связывают шаги "вопрос/ответ", используемые в наставлении и при разборе ситуаций. Диаграммы видов деятельности могут служить в качестве альтернативного "оглавления" для примеров, разбросанных по книге.

В данном пособии рассматриваются принципы, методы и приемы, способные обеспечить надлежащий анализ и надлежащее проектирование. Особое внимание уделяется этапу проектирования, трактовка которого далека от его понимания как простого преобразования результатов анализа. При этом в книге находит подтверждение факт существования трудностей и сложностей на пути разработки крупномасштабных объектно-ориентированных систем клиент/сервер. Во многих отношениях книга содержит свежий взгляд на проектирование "в большом", итеративную пошаговую разработку больших систем, а также на возможности и ограничения, присущие средствам и методам, которые применяются при создании крупных программных изделий.

Своим уникальным характером книга обязана в первую очередь гармоничному сочетанию практического акцента в объяснении материала с проникновением в его теоретическую суть. В качестве основной предпосылки является стремление избежать ненужной сложности, не утратив необходимой строгости. Книга написана с позиций опыта. Вопросы, не имеющие прямого отношения к индустрии ПО либо представляющие сегодня чисто научный интерес, не вошли в книгу.

Книга отражает последние достижения в сфере информационной технологии; использует самый последний стандарт в области моделирования систем - язык UML и обращается к новейшим разработкам в технологии баз данных, включая объектно-реляционные базы данных. В этом контексте в книге не могло не найти отражения такое явление, как возврат от "толстого клиента" (т.е. мощного настольного компьютера) к серверным вычислениям, происходящий под влиянием развития Internet. Рассматриваемые в книге принципы анализа и проектирования в равной мере применимы как в случае решений, основанных на архитектуре клиент/сервер, так и современных распределенных приложений, построенных с использованием компонентного подхода.

Разработка ПО не сводится к однозначным решениям типа "черное-белое", "истина-ложь", "нуль-один". Источником эффективных программных решений служат идеи толковых бизнес-аналитиков, системных проектировщиков и программистов, а не безоглядное применение алгоритмов. Здесь проводится линия, направленная на то, чтобы предупреждать читателя о потенциальных трудностях, которые не могут быть полностью разрешены в рамках предлагаемого подхода. Благодаря этому можно надеяться, что читатели станут применять приобретенные знания обдуманно и не будут рассчитывать на то, что использование предлагаемого подхода не потребует от них усилий, в противном случае они рискуют обмануться в своих ожиданиях.

Подводя итог, можно отметить следующие отличительные черты, свойственные книге.

1. Книга устанавливает связь теории с действительностью - в виде практических проблем и ограничений, на которые следует обращать внимание, применяя предлагаемый подход на деле.

2. Особое внимание в книге уделяется этапу проектирования. Проектирование не рассматривается как простое преобразование результатов анализа, при этом внимание читателей обращается на трудности и сложности, присущие разработке крупномасштабных систем клиент/сервер.

3. Книга изобилует нетривиальными примерами и упражнениями, которые приводятся вместе со всеми необходимыми решениями и пояснениями.

Для кого предназначена эта книга

Это пособие предназначено как для студентов, так и для практиков, что полностью отвечает растущей потребности в университетских курсах, более приближенных к отраслевой практике. Его подготовка была непростой задачей, но есть основания надеяться, что ее удалось успешно решить. Чтобы полученные знания оставались актуальными в течение более продолжительного времени, относящиеся к разработке ПО аспекты реализации рассматриваются безотносительно к специфике тех или иных конкретных программных продуктов, представленных сегодня на рынке (хотя коммерческие CASE-средства используются в иллюстративных целях и в качестве примеров решений).

Книга призвана служить в качестве учебного курса по теории вычислительных систем и информационным системам. Поскольку она содержит как "высокоуровневые" темы, относящиеся к системному моделированию, так и "низкоуровневые" вопросы проектирования пользовательского интерфейса и баз данных, книга может оказаться полезной для курсов по системному анализу, проектированию систем, программной инженерии, базам данных, объектной технологии, а также курсов по программным проектам, которые требуют от студентов разработки системы в соответствии с жизненным циклом разработки: начиная с определения требований и заканчивая реализацией GUI и баз данных. Настоящее пособие задумано как односеместровый курс, однако потенциально может быть использовано при чтении двух односеместровых курсов - одного по анализу требований, а другого по проектированию систем.

Для той части читателей, которые относятся к специалистам-практикам, представленные теории увязываются с реальными проблемами. Источником большинства постановок задач, примеров и упражнений послужил опыт работы автора в качестве консультанта. Мы предупреждаем читателя о потенциальных трудностях и ограничениях, связанных с предлагаемым подходом. По нашему мнению, наибольшую пользу от книги могут получить следующие категории специалистов-практиков: бизнес-аналитики и системные аналитики, проектировщики, программисты, системные архитекторы, руководители и менеджеры проектов, специалисты по анализу решений, тестированию и подготовке технической документации, инструкторы производственного обучения.

Структура книги

Книга полностью охватывает вопросы объектно-ориентированного анализа и проектирования информационных систем. Материал представлен в порядке, соответствующем современным процессам разработки. Пособие состоит из десяти глав. Охват материала равномерно распределен между анализом и проектированием. Первые пять глав касаются вопросов анализа, а вторые пять - проектирования и связанных с ним сведений.

Читатели с различным базовым уровнем подготовки должны иметь возможность по-разному работать с книгой применительно к своим потребностям. Две главы книги посвящены объяснению оснований анализа и проектирования. Оставшиеся главы предполагают понимание этих оснований. Читателям предоставляется выбор: изучать главы, посвященные "основаниям" досконально, или же использовать их только в качестве обзора.

Чтобы сделать изложение более ясным и нарушить его однообразие, в книге используется несколько приемов, перечисленных ниже.

• Разделы сделаны небольшими по объему.
• Примеры и постановки задач помещены в рамки, чтобы выделить их из остального текста. Графические пиктограммы (см. ниже) на полях страниц также отмечают начало каждого примера.
• Поля страниц используются для размещения:
• номеров и заголовков рисунков и таблиц;
• пиктограмм, которые служат указателями примеров в тексте, а также вопросов и упражнений, заключающих главы.

Вспомогательные материалы