Решения начальных этапов проектирования

На начальных этапах процесса проектирования должны быть приняты принципиальные решения, во многом определяющие этот процесс, а также качество и трудоемкость разработки. К таким решениям относят:

· выбор архитектуры программного обеспечения;

· выбор типа пользовательского интерфейса и технологии работы с документами;

· выбор подхода к разработке (структурного, объектного и т.п.);

· выбор языка и среды программирования.

Другими словами, эти решения определяют, что проектируется, с какими потребительскими характеристиками, как и какими средствами.

Часть решений может быть определена в техническом задании, образовав группу технологических требований, остальные, должны быть приняты как можно раньше, так как представляют собой исходные данные для процесса проектирования.

Решение: Выбор архитектуры программного обеспечения. Под архитектурой программного обеспечения понимают совокупность базовых концепций (принципов) его построения. Архитектура программного обеспечения определяется сложностью решаемых задач, степенью универсальности разрабатываемого программного обеспечения и числом пользователей.

Различают:

· однопользовательскую архитектуру, при которой программное обеспечение рассчитано на одного пользователя, работающего за персональным компьютером;

· многопользовательскую архитектуру, которая рассчитана на работу в локальной или глобальной сети.

Кроме того, в рамках однопользовательской архитектуры различают:

· программы;

· пакеты программ;

· программные комплексы;

· программные системы.

Многопользовательскую архитектуру реализуют системы, построенные по принципу «клиент-сервер».

Программой называют адресованный компьютеру набор инструкций, точно описывающий последовательность действий, которые необходимо выполнить для решения конкретной задачи. При структурном подходе программы представляют собой иерархию подпрограмм, вызывающих друг друга в процессе решения поставленной задачи, при объектном подходе – совокупность обменивающихся сообщениями объектов, для реализации которых разработаны специальные классы. Программа в этом случае представляет собой отдельно компилируемую программную единицу, которая может использовать стандартные библиотеки подпрограмм, но, как правило, не организует свои. Это самый простой вид архитектуры, который обычно используется при решении небольших задач.

Пакеты программ представляют собой совокупность программ, решающих задачи некоторой прикладной области. Например, пакет графических программ, пакет математических программ. Программы такого пакета связаны между собой только принадлежностью к определенной прикладной области. Пакет программ реализует как набор отдельных программ, каждая из которых сама вводит необходимые данные и выводит результаты. По сути дела пакет программ – это некоторая библиотека программ.

Программные комплексы представляют собой совокупность программ, совместно обеспечивающих решение небольшого класса сложных задач прикладной области. Для решения такой задачи может потребоваться решить несколько подзадач, последовательно вызывая программы комплекса. Вызов программой – диспетчером, который обеспечивает несложный интерфейс с пользователем и, возможно, выдачу некоторой справочной информации. От пакета программ программный комплекс отличается еще и тем, что несколько программ могут последовательно или циклически вызываться для решения одной задачи, и, следовательно, желательно хранить исходные данные и результаты вызовов в пределах одного пользовательского проекта. Программы в этом случае могут реализоваться как отдельно, так и как совместно компилируемые программные единицы, а исходные данные храниться в оперативной памяти или в файлах.

Программные системы представляют собой организованную совокупность программ (подсистем), позволяющую решать широкий класс задач из некоторой прикладной области. В отличие от программных комплексов программы, входящие в программную систему, взаимодействуют через общие данные. Программные системы обычно имеют развитые пользовательский и внутренний интерфейсы, что требует их тщательного проектирования.

Многопользовательские (распределенные) программные системы в отличие от обычных программных систем должны организовывать сетевое взаимодействие отдельных компонентов программного обеспечения, что еще усложняет процесс его разработки. Для разработки подобного программного обеспечения используют специальные технологии или платформы, например, технологии CORBA, COM, J2EE, .NET и т.п.

Решение: Выбор типа пользовательского интерфейса. Различают четыре типа пользовательских интерфейсов:

· примитивные – реализуют единственный сценарий работы, например, ввод данных – обработка – вывод результатов;

· меню – реализуют множество сценариев работы, операции которых организованы в иерархические структуры, например, «вставка»: «вставка файла», «вставка символа» и т.д.;

· со свободной навигацией – реализуют множество сценариев, операции которых не привязаны к уровням иерархии, и предполагают определение множества возможных операций на конкретном шаге работы; интерфейсы данной формы в основном используют Windows-приложения;

· прямого манипулирования – реализуют множество сценариев, представленных в операциях над объектами, основные операции инициируются перемещением пиктограмм объектов мышью, данная форма реализована в интерфейсе самой операционной системы Windows альтернативно интерфейсу со свободной навигацией.

Тип пользовательского интерфейса во многом определяет сложность и трудоемкость разработки, которые существенно возрастают в порядке перечисления типов. По последним данным до 80% программного кода может реализовать именно пользовательский интерфейс.

Появление объектно-ориентированных визуальных сред разработки программного обеспечения, использующих событийный подход к программированию и в основном рассчитанных на создание интерфейсов сосвободной навигацией, существенно снизило трудоемкость разработки подобных интерфейсов и упростило реализацию интерфейсов прямого манипулирования. Таким образом, выбор двух последних типов интерфейсов предполагает использование одной из визуальных сред разработки программного обеспечения. Если соответствующие среды разработчику не доступны, то следует учитывать большую трудоемкость создания подобных интерфейсов.

Кроме того, выбор типа интерфейса включает выбор технологии работыс документами. Различают две технологии:

· однодокументная, которая предполагает однодокументный интерфейс (SDI – Single Document Interface);

· многодокументная, которая предполагает многодокументный интерфейс (MDI – Multiple Document Interface).

Многодокументную технологию используют, если программное обеспечение должно работать с несколькими документами одновременно, например, с несколькими текстами или несколькими изображениями. Однодокументную технологию - если одновременная работа с несколькими документами не обязательна.

Трудоемкость реализации многодокументных интерфейсов с использованием современных библиотек примерно на 3..5% выше, чем первого. Выбор типа влияет на трудоемкость более существенно.

Решение: Выбор подхода к разработке. Если выбран интерфейс со свободной навигацией или манипулирования, то, как указывалось выше, это практически однозначно предполагает использование визуального проектирования и событийного программирования, так как современные среды программирования, такие как Visual C++, Delphi, Builder C++, Microsoft.NET Framework, предоставляют интерфейсные компоненты именно в виде объектов библиотечных классов. При этом, в зависимости от сложности предметной области, программное обеспечение может реализовываться как с использованием объектов и, соответственно, классов, так и чисто процедурно. Исключение составляют случаи использования специализированных языков разработки Интернет - приложений, таких как PERL, построенных по совершенно другому принципу.

Примитивный интерфейс и интерфейс типа меню совместимы как со структурным, так и с объектным подходами к разработке. Поэтому выбор подхода осуществляют с использованием дополнительной информации.

Практика показывает, что объектный подход эффективен для разработки очень больших программных систем, и, в тех случаях, когда объектная структура предметной области ярко выражена.

Следует также учитывать, что необходимо осторожно использовать объектный подход при жестких ограничениях на эффективность разрабатываемого программного обеспечения, например, при разработке систем реального времени.

Во всех прочих случаях выбор подхода остается за разработчиком.

Решение: Выбор языка программирования. В большинстве случаев, никакой проблемы выбора языка программирования реально не существует. Язык может быть определен:

· организацией, ведущей разработку; например, если фирма владеет лицензионным вариантом С# Builder, то она будет вести разработки преимущественно в данной среде на языке C#;

· программистом, который по возможности всегда будет использовать хорошо знакомый ему язык;

· устоявшимся мнением («все разработки подобного рода должны выполняться на C++, C# или на JAVA) и т.п.

Если же все-таки выбор языка реально возможен, то нужно иметь в виду, что все существующие языки программирования можно разделить на следующие группы:

· универсальные языки высокого уровня;

· специализированные языки разработчика программного обеспечения;

· специализированные языки пользователя;

· языки низкого уровня.

В группе универсальных языков высокого уровня безусловным лидером является язык С (вместе с С++). Действительно различные версии С и С++ имеют целый ряд очень существенных достоинств:

· многоплатформенность – для всех используемых в настоящее время платформ существуют компиляторы с языка С и С++;

· наличие операторов, реализующих основные структурные алгоритмические конструкции (условную обработку, все виды циклов);

· возможность программирования на низком (системном) уровне с использованием адресов оперативной памяти;

· огромные библиотеки подпрограмм и классов.

Все это сделало С и С++ основными языками, используемыми для создания операционных систем, и, в свою очередь, служит для них дополнительной рекламой. Однако С и С++ имеют и серьезные недостатки:

· отсутствие полноценных встроенных структурных типов данных (имеющиеся псевдоструктурные типы, использующие адресную арифметику, недостаточно жестко определены, чтобы контролировать многие операции над этими данными, что приводит к большому количеству ошибок, выявляемых только в процессе отладки программ);

· наличие синтаксических неоднозначностей, которые также не позволяют компилятору контролировать правильность программы и т.п.

Кроме этих языков к группе универсальных принадлежит также Basic, Modula, Ada, C# и некоторые другие. Каждый из указанных языков, также, как С++ и Pascal, имеет свои особенности и, соответственно, свою область применения.

Специализированные языки разработчика используют для создания конкретных типов программного обеспечения. К ним относят:

· языки баз данных;

· языки создания сетевых приложений;

· языки создания систем искусственного интеллекта и т.д.

Специализированные языки пользователя обычно являются частью профессиональных сред пользователя, характеризуются узкой направленностью и разработчиками программного обеспечения не используются.

Языки низкого уровня позволяют осуществлять программирование практически на уровне машинных команд. При этом получают самые оптимальные, как с точки зрения выполнения, так и с точки зрения объема необходимой памяти программы. Но эти языки совершенно не годятся для создания больших программ и, тем более, программных систем. Основная причина – низкий уровень абстракций, которыми должен оперировать разработчик, откуда недопустимо большое время разработки. Существенно и то, что сами языки низкого уровня не поддерживают принципов структурного программирования, что значительно ухудшает технологичность разрабатываемых программ.

В настоящие время языки типа Ассемблера обычно используют:

· при написании сравнительно простых программ, взаимодействующих непосредственно с техническими средствами, например драйверов, поскольку в этом случае приходится кропотливо настраивать соответствующее оборудование, преимущества языков программирования высокого уровня становятся несущественными;

· в виде ставок в программы на языках высокого уровня, например, для ускорения преобразования данных в циклах с большим количеством повторений.

Решение: Выбор среды программирования. Средой программирования называют программный комплекс, который включает специализированный текстовой редактор, встроенные компилятор, компоновщик, отладчик, справочную систему и другие программы, использование которых упрощает процесс написания и отладки программ.

В последнее время широкое распространение получили упоминавшиеся выше среды визуального подключения к программе некоторых кодов из специальных библиотек компонентов, что стало возможным с развитием объектно-ориентированного программирования.

Наиболее часто используемыми являются визуальные среды Delphi, C++ Builder фирмы Borland (Inprise Corporation), Visual C++, Visual Basic, C# Builder фирмы Borland, Visual Ada фирмы IBM и Visual Studio.NET.

В общем случае, если речь идет о выборе между этими средами, то он в значительной степени должен определяться характером проекта.

Решение: Выбор или формирование стандартов разработки. Реальное применение любой технологии проектирования требует формирования или выбора ряда стандартов, которые должны соблюдаться всеми участниками проекта:

· стандарт проектирования;

· стандарт оформления проектной документации;

· стандарт интерфейса пользователя.

Стандарт проектирования должен определять:

· набор необходимых моделей (схем, диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень их детализации;

· правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе правила именования объектов и соглашения по терминологии, набор атрибутов для всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления диаграмм, включая требования к форме и размерам объектов;

· требования к конфигурации рабочих мест разработчиков, включая настройки операционной системы и используемых Case-средств;

· механизм обеспечения совместной работы над проектом, в том числе и правила интеграции подсистем проекта и анализа проектных решений на непротиворечивость.

Стандарт оформления проектной документации должен регламентировать:

· комплектность, состав и структуру документации на каждой стадии;

· требования к ее содержанию и оформлению;

· правила подготовки, рассмотрения, согласования и утверждения документов.

Стандарт интерфейса пользователя должен определять:

· правила оформления экранов (шрифты и цветовую палитру), состав и расположение окон и элементов управления;

· правила пользования клавиатурой и мышью;

· правила оформления текстов помощи;

· перечень стандартных сообщений;

· правила обработки реакции пользователя.

Все описанные выше проектные решения существенно влияют на трудоемкость и сложность разработки ПО. Только после их принятия следует переходить к анализу требований и разработке спецификаций проектируемого программного обеспечения.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: