28. Средства моделирования при разработке программного обеспечения.

Язык моделирования UML.

UML (англ. Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования) — язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это — открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем. UML не является языком программирования, но на основании UML-моделей возможна генерация кода.

Использование

Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Его также используют для моделирования бизнес-процессов, системного проектирования и отображенияорганизационных структур.

UML позволяет также разработчикам программного обеспечения достигнуть соглашения в графических обозначениях для представления общих понятий (таких как класс, компонент, обобщение (англ. generalization), агрегация (англ. aggregation) и поведение) и больше сконцентрироваться на проектировании и архитектуре.

Преимущества UML

UML объектно-ориентирован, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных объектно-ориентированных языках;
UML позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы;
Диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом;
UML расширяет и позволяет вводить собственные текстовые и графические стереотипы, что способствует его применению не только в сфере программной инженерии;
UML получил широкое распространение и динамично развивается.

Критика

Несмотря на то, что UML — достаточно широко распространённый и используемый стандарт, его часто критикуют из-за следующих недостатков:

Избыточность языка. UML часто критикуется, как неоправданно большой и сложный. Он включает много избыточных или практически неиспользуемых диаграмм и конструкций. Чаще это можно услышать в отношении UML 2.0, чем UML 1.0, так как более новые ревизии включают больше «разработанных комитетом» компромиссов.
Неточная семантика. Так как UML определён комбинацией себя (абстрактный синтаксис), OCL (языком описания ограничений — формальной проверки правильности) и английского (подробная семантика), то он лишен скованности, присущей языкам, точно определённым техниками формального описания. В некоторых случаях абстрактный синтаксис UML, OCL и английский противоречат друг другу, в других случаях они неполные. Неточность описания самого UML одинаково отражается на пользователях и поставщиках инструментов, приводя к несовместимости инструментов из-за уникального трактования спецификаций.
Проблемы при изучении и внедрении. Вышеописанные проблемы делают проблематичным изучение и внедрение UML, особенно когда руководство насильно заставляет использовать UML инженеров при отсутствии у них предварительных навыков^[12].
Только код отражает код. Ещё одно мнение — что важны рабочие системы, а не красивые модели. Как лаконично выразился Джек Ривс, «The code is the design» («Код и есть проект»)^[13][14]. В соответствии с этим мнением, существует потребность в лучшем способе написания ПО; UML ценится при подходах, которые компилируют модели для генерирования исходного или выполнимого кода. Однако этого всё же может быть недостаточно, так как UML не имеет свойств полноты по Тьюрингу и любой сгенерированный код будет ограничен тем, что может разглядеть или предположить интерпретирующий UML инструмент.
Кумулятивная нагрузка/Рассогласование нагрузки (Cumulative Impedance/Impedance mismatch). Рассогласование нагрузки — термин из теории системного анализа для обозначения неспособности входа одной системы воспринять выход другой. Как в любой системе обозначений UML может представить одни системы более кратко и эффективно, чем другие. Таким образом, разработчик склоняется к решениям, которые более комфортно подходят к переплетению сильных сторон UML и языков программирования. Проблема становится более очевидной, если язык разработки не придерживается принципов ортодоксальной объектно-ориентированной доктрины (не старается соответствовать традиционным принципам ООП).
Пытается быть всем для всех. UML — это язык моделирования общего назначения, который пытается достигнуть совместимости со всеми возможными языками разработки. В контексте конкретного проекта, для достижения командой проектировщиков определённой цели, должны быть выбраны применимые возможности UML. Кроме того, пути ограничения области применения UML в конкретной области проходят через формализм, который не полностью сформулирован, и который сам является объектом критики.

CASE-технологии.

CASE (англ. Computer-Aided Software Engineering) — набор инструментов и методов программной инженерии для проектирования программного обеспечения, который помогает обеспечить высокое качество программ, отсутствие ошибок и простоту в обслуживании программных продуктов. Также под CASE понимают совокупность методов и средств проектирования информационных систем с использованием CASE-инструментов.

Основной целью CASE-технологии является разграничение процесса проектирования программных продуктов от процесса кодирования и последующих этапов разработки, максимально автоматизировать процесс разработки. Для выполнения поставленной цели CASE-технологии используют два принципиально разных подхода к проектированию: структурный и объектно-ориентированный.

Структурный подход предполагает декомпозицию (разделение) поставленной задачи на функции, которые необходимо автоматизировать. В свою очередь, функции также разбиваются на подфункции, задачи, процедуры. В результате получается упорядоченная иерархия функций и передаваемой информацией между функциями.

Структурный подход подразумевает использование определенных общепринятых методологий при моделировании различных информационных систем:

SADT (Structured Analysis and Design Technique);
DFD (Data Flow Diagrams);
ERD (Entity-Relationship Diagrams).

Существует три основных типа моделей, используемых при структурном подходе: функциональные, информационные и структурные.

Основным инструментом объектно-ориентированного подхода является язык UML — унифицированный язык моделирования, который предназначен для визуализации и документирования объектно-ориентированных систем с ориентацией их на разработку программного обеспечения. Данный язык включает в себя систему различных диаграмм, на основании которых может быть построено представление о проектируемой системе.

CASE-средства.

Средства автоматизации разработки программ (CASE-средства) — инструменты автоматизации процессов проектирования и разработки программного обеспечения для системного аналитика, разработчика ПО и программиста. Первоначально под CASE-средствами понимались только инструменты для упрощения наиболее трудоёмких процессов анализа и проектирования, но с приходом стандарта ISO/IEC 14102 CASE-средства стали определять как программные средства для поддержки процессов жизненного цикла ПО.

В функции CASE входят средства анализа, проектирования и программирования программных средств, проектирования интерфейсов, документирования и производства структурированного кода на каком-либо языке программирования.^[4]

CASE-инструменты классифицируются по типам и категориям.

Классификация по типам отражает функциональную ориентацию средств на те или иные процессы жизненного цикла разработки программного обеспечения, и, в основном, совпадают с компонентным составом крупных интегрированных CASE-систем, и включает следующие типы:

средства анализа — предназначены для построения и анализа модели предметной области;
средства проектирования баз данных;
средства разработки приложений;
средства реинжиниринга процессов;
средства планирования и управления проектом;
средства тестирования;
средства документирования.

Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включают — отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи, набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла и полностью интегрированных средств, охватывающий весь жизненный цикл информационной системы и связанных общим репозиторием.

Типичными CASE-инструментами являются:

инструменты управления конфигурацией;
инструменты моделирования данных;
инструменты анализа и проектирования;
инструменты преобразования моделей;
инструменты редактирования программного кода;
инструменты рефакторинга кода;
генераторы кода;
инструменты для построения UML-диаграмм.

Содержание