Сопоставление и взаимосвязь структурного и объектно-ориентированного подходов к проектированию программного обеспечения распределенны

Ряд современных методов моделирования бизнес-процессов основан на использовании языка UML. Хотя UML изначально предназначался для моделирования систем программного обеспечения, его использование в другой области стало возможным благодаря наличию в UML механизмов расширения (стереотипов).

Среди таких методов наиболее известными являются метод Ericsson-Penker и метод, реализованный в технологии Rational Unified Process (RUP).

Метод Ericsson-Penker [23] представляет интерес прежде всего в связи с попыткой применения UML в рамках процессного подхода к моделированию бизнес-процессов. Авторы метода создали свой профиль UML для моделирования бизнес-процессов, введя набор стереотипов, описывающих процессы, ресурсы, правила и цели деятельности организации. Метод использует четыре основные категории бизнес-модели:

Ресурсы - различные объекты, используемые или участвующие в бизнес-процессах (люди, материалы, информация или продукты).

Процессы - виды деятельности, изменяющие состояние ресурсов в соответствии с бизнес-правилами.

Цели - назначение бизнес-процессов Цели могут быть разбиты на подцели и соотнесены с отдельными процессами.

Бизнес-правила - условия или ограничения выполнения процессов (функциональные, поведенческие или структурные). Правила могут быть определены с использованием языка OCL.

Основной диаграммой UML, используемой в данном методе, является диаграмма деятельности. Метод Eriksson-Penker представляет процесс в виде деятельности со стереотипом "process" (основой данного представления является расширение метода IDEF0). Полная бизнес-модель включает множество представлений, подобных представлениям архитектуры программного обеспечения. Каждое представление выражено в одной или более диаграммах UML. Диаграммы могут иметь различные типы и изображать процессы, правила, цели и ресурсы во взаимодействиях друг с другом. Метод использует четыре различных представления бизнес-модели:

концептуальное представление - структура целей и проблем;

представление процессов - взаимодействие между процессами и ресурсами (в виде набора диаграмм деятельности);

структурное представление - структура организации и ресурсов (в виде диаграмм классов);

представление поведения - поведение отдельных ресурсов и детализация процессов (в виде диаграмм деятельности, состояний и взаимодействия).

Методика моделирования RUP [13] предусматривает построение двух моделей:

модели бизнес-процессов (Business Use Case Model);

модели бизнес-анализа (Business Analysis Model).

Модель бизнес-процессов представляет собой расширение модели вариантов использования UML за счет введения набора стереотипов - Business Actor (стереотип действующего лица) и Business Use Case (стереотип варианта использования). Business Actor (действующее лицо бизнес-процессов) - это некоторая роль, внешняя по отношению к бизнес-процессам организации. Business Use Case (вариант использования с точки зрения бизнес-процессов) определяется как описание последовательности действий (потока событий) в рамках некоторого бизнес-процесса, приносящей ощутимый результат конкретному действующему лицу. Это определение подобно общему определению бизнес-процесса, но имеет более точный смысл. В терминах объектной модели Business Use Case представляет собой класс, объектами которого являются конкретные потоки событий в рамках описываемого бизнес-процесса.

Описание Business Use Case может сопровождаться целью процесса, которая, так же, как и в методе Eriksson-Penker, моделируется с помощью класса со стереотипом «goal», а дерево целей изображается в виде диаграммы классов.

Для каждого Business Use Case строится модель бизнес-анализа - объектная модель, описывающая реализацию бизнес-процесса в терминах взаимодействующих объектов (бизнес-объектов - Business Object), принадлежащих к двум классам - Business Worker и Business Entity. Business Worker (исполнитель) - класс, представляющий собой абстракцию исполнителя, выполняющего некоторые действия в рамках бизнес-процесса. Исполнители взаимодействуют между собой и манипулируют различными сущностями, участвуя в реализациях сценариев Business Use Case. Business Entity (сущность) является объектом различных действий со стороны исполнителей.

Кроме диаграммы данных классов, модель бизнес-анализа может включать:

Диаграммы последовательности (и кооперативные диаграммы), описывающие сценарии Business Use Case в виде последовательности обмена сообщениями между объектами-действующими лицами и объектами-исполнителями. Такие диаграммы помогают явно определить в модели обязанности каждого исполнителя в виде набора его операций.

Диаграммы деятельности, описывающие взаимосвязи между сценариями одного или различных Business Use Case.

Диаграммы состояний, описывающие поведение отдельных бизнес-объектов.

Методика моделирования Rational Unified Process обладает следующими достоинствами:

модель бизнес-процессов строится вокруг участников процессов (заинтересованных лиц) и их целей, помогая выявить все потребности клиентов организации. Такой подход в наибольшей степени применим для организаций, работающих в сфере оказания услуг (торговые организации, банки, страховые компании и т.д.);

моделирование на основе вариантов использования способствует хорошему пониманию бизнес-модели со стороны заказчиков.

Однако следует отметить, что при моделировании деятельности крупной организации, занимающейся как производством продукции, так и оказанием услуг, необходимо применять различные методики моделирования, поскольку для моделирования производственных процессов более предпочтительным является процессный подход (например, метод Eriksson-Penker).

Спецификация требований к программному обеспечению является составной частью процесса управления требованиями [15]. Выявленные в результате применения перечисленных методов требования к программному обеспечению оформляются в виде ряда документов и моделей. Так, в технологии RUP функциональные требования к системе моделируются и документируются с помощью вариантов использовании. Стиль их написания зависит от масштаба, количества участников и критичности проекта.

Спецификация требований в RUP не требует обязательного моделирования бизнес-процессов организации, для которых создается ПО, однако, наличие бизнес-моделей существенно упрощает построение системной модели вариантов использования.

 

2.5 Методы анализа и проектирования  программного обеспечения

Целью анализа требований является трансформация функциональных требований к программному обеспечению в предварительный системный проект и создание стабильной основы архитектуры системы. В процессе проектирования системный проект «погружается» в среду реализации с учетом всех нефункциональных требований.

Все современные технологии создания программного обеспечения реализуют ту или иную методику анализа и проектирования программного обеспечения. Одна из типичных методик ООП реализована в технологии RUP. Согласно этой методике, объектно-ориентированный анализ включает два вида деятельности: архитектурный анализ и анализ вариантов использования. Архитектурный анализ выполняется архитектором системы и включает в себя:

утверждение общих стандартов (соглашений) моделирования и документирования системы;

предварительное выявление архитектурных механизмов (надежности, безопасности и т.д.);

формирование набора основных абстракций предметной области (классов анализа);

формирование начального представления архитектурных уровней.

Анализ вариантов использования выполняется проектировщиками и включает в себя:

идентификацию классов, участвующих в реализации потоков событий варианта использования;

распределение поведения, реализуемого вариантом использования, между классами (определение обязанностей классов);

определение атрибутов и ассоциаций классов.

Сравнительный анализ данных методов структурного анализа проводится по следующим параметрам:

адекватность средств решаемым задачам;

согласованность с другими средствами структурного анализа;

интеграция с другими процессами жизненного цикла программного обспечения (прежде всего с процессом проектирования).

Адекватность средств решаемым задачам. Модели SADT (IDEF0) традиционно используются для моделирования организационных систем (бизнес-процессов). С другой стороны, не существует никаких принципиальных ограничений на использовании DFD в качестве средства моделирования бизнес-процессов. Следует отметить, что метод SADT успешно работает только при описании хорошо специфицированных и стандартизованных бизнес-процессов в зарубежных корпорациях, поэтому он и принят в CШA в качестве типового. Достоинствами применения моделей SADT для описания бизнес-процессов являются:

полнота описания бизнес-процесса (управление, информационные и материальные потоки, обратные связи);

комплексная декомпозиция; возможность агрегирования и детализации потоков данных и управления (разделение и слияние стрелок);

жесткие требования метода, обеспечивающие получение моделей стандартного вида;

соответствие подхода к описанию процессов стандартам ISO 9000.

В большинстве российских организаций бизнес-процессы начали формироваться и развиваться сравнительно недавно, они слабо типизированы, поэтому разумнее ориентироваться на модели, основанные на потоковых диаграммах. Кроме того, на практике у большинства моделей SADT отмечается ряд недостатков, в частности:

сложность восприятия (большое количество стрелок);

большое количество уровней декомпозиции;

трудность увязки нескольких процессов, представленных в различных моделях одной и той же организации.

Практически любой класс систем успешно моделируется при помощи DFD-ориентированных методов. SADT-диаграммы оказываются значительно менее выразительными и удобными при моделировании программного обеспечения. Так, дуги в SADT жестко типизированы (вход, выход, управление, механизм). В то же время применительно к программному обеспечению стирается смысловое различие между входами и выходами, с одной стороны, и управлениями и механизмами, с другой: входы, выходы и управления являются потоками данных и правилами их преобразования. Анализ системы при помощи потоков данных и процессов, их преобразующих, является более прозрачным и недвусмысленным.

В SADT вообще отсутствуют выразительные средства для моделирования особенностей ИС. DFD же с самого начала создавались как средство проектирования ИС (тогда как SADT — как средство моделирования систем вообще) и имеют более богатый набор элементов, адекватно отражающих специфику таких систем (например, хранилища данных являются прообразами файлов или баз данных, внешние сущности отражают взаимодействие моделируемой системы с внешним миром).

Наличие в DFD спецификаций процессов нижнего уровня позволяет преодолеть логическую незавершенность SADT (а именно, обрыв модели на некотором достаточно низком уровне, когда дальнейшая ее детализация становится бессмысленной) и построить полную функциональную спецификацию разрабатываемой системы.

Жесткие ограничения SADT, запрещающие использовать более 6—7 блоков на диафрагме, в ряде случаев вынуждают искусственно детализировать процесс, что затрудняет понимание модели заказчиком, резко увеличивает ее объем и, как следствие, ведет к неадекватности модели реальной предметной области. В качестве примера достаточно рассмотреть модель операции по снятию денег с вклада физического лица в банке. В настоящий момент существуют более тридцати типов таких вкладов. Для моделирования соответствующих операций целесообразно использовать единственную DFD, поскольку все без исключения операции имеют одни и те же входы (сберегательная книжка и расходный ордер) и выходы (сберегательная книжка и наличные деньги) и различаются лишь механизмами начисления процентов. Если же попытаться структурировать эти операции путем группирования по какому-либо признаку (срочные, пенсионные, размеры процентов и т.п.) в соответствии с ограничениями SADT, то получится как минимум 6 диаграмм (верхний уровень и округленная в большую сторону дробь 30/7), сложность каждой из которых не меньше сложности единственной диаграммы, моделирующей все операции.

Согласованность с другими средствами структурного анализа. Главным достоинством любых моделей является возможность их интеграции с моделями других типов. В данном случае речь идет о согласованности функциональных моделей со средствами моделирования данных. Согласование SADT-модели с ERM практически невозможно или носит искусственный характер. В свою очередь, DFD и ERM взаимно дополняют друг друга и являются согласованными, поскольку в DFD присутствует описание структур данных, непосредственно используемое для построения ERM.

Интеграция с другими процессами жизненного цикла программного обеспечения. Важная характеристика модели — ее совместимость с моделями, используемыми в последующих процессах (прежде всего в процессе проектирования).

DFD могут быть легко преобразованы  в модели проектируемой системы. Известен ряд алгоритмов автоматического  преобразования иерархии DFD в структурные карты различных видов, что обеспечивает логичный и безболезненный переход от формирования требований к проектированию системы. С другой стороны, формальные методы преобразования SADT-диаграмм в проектные решения отсутствуют.

Необходимо отметить, что рассмотренные разновидности средств структурного анализа примерно одинаковы с учетом возможностей изобразительных средств моделирования. При этом одним из основных критериев выбора того или иного метода является степень владения им со стороны консультанта или аналитика, грамотность выражения своих мыслей на языке моделирования. В противном случае в моделях, построенных с использованием любого метода, будет невозможно разобраться.

В потоках событий варианта использования выявляются классы трех типов:

Граничные классы (Boundary) - служат посредниками при взаимодействии внешних объектов с системой. Типы граничных классов: пользовательский интерфейс (обмен информацией с пользователем, без деталей интерфейса - кнопок, списков, окон), системный интерфейс и аппаратный интерфейс (используемые протоколы, без деталей их реализации).

Классы-сущности (Entity) - представляют собой основные абстракции (понятия) разрабатываемой системы, рассматриваемые в рамках конкретного варианта использования.

Управляющие классы (Control) - обеспечивают координацию поведения объектов в системе. Примеры управляющих классов: менеджер транзакций, координатор ресурсов, обработчик ошибок.

Классы анализа отражают функциональные требования к системе и моделируют объекты предметной области. Совокупность классов анализа представляет собой начальную концептуальную модель системы