Материал: ВВПИ. Лекции

особую эффективность алгоритмов, организованных таким образом, и т.д. Всех удивил ответ мэтра. Он сказал, что именно столько человек (то есть ровно 21), было у него в команде разработчиков…..

Итак, архитектура продукта оказывается инвариантом проекта, встречается и неожиданно возникает в его разных частях. Это и есть аналог «простым» естественнонаучным постулатам и законам, отсутствие которых в разработке ПО, по мнению Брукса, является причиной сложности ПО (в смысле хаоса, то есть «плохой» сложности). Создавать такие структуры – непростое дело, требующее большого искусства. Но именно это путь к управлению хаосом, увеличивающейся энтропией в виде изменяющихся требований к системе, потере разработчиками ясного понимания, какую же именно систему они создают. И именно разработка таких структур доставляет истинное творческое наслаждение при разработке программных систем. Хорошо «работают» простые модели, которые не просто создавать. Они оказываются путеводной нитью проекта, ведущей его через пучины хаоса. Эти модели имеют такое свойство, что показывая или упоминая о них можно рассказывать о проекте очень долго, их можно красиво оформить и повесить на стенку, а можно этого и не делать.

В рамках многих проектов не создается оригинальной архитектуры, поскольку они являются типовыми и/или небольшими и основываются на готовых технологиях, архитектурных образцах, моделях команды и оргструктуры проекта.

Однако часто перед коллективами, которые хорошо себя зарекомендовали в таких проектах, возникает задача построить действительно оригинальную новую архитектуру, основывающуюся на прежних разработках. Или не основывающуюся – просто количество стремиться перейти в качество. Здесь прежде всего важно заметить этот переход, осознать, что старые методы работы не годятся и требуется принципиально новый опыт. Которого, очень часто, у коллектива и его лидеров нет…..

Множественность точек зрения

При разработке архитектуры ПО важным оказывается совмещение множества точек зрения. ПО оказывается настолько сложным, что его архитектуру не построить как единую модель – множество отдельных аспектов должны быть представлены в архитектуре, их связи сложны и плохо выразимы в явном виде. Полезнее оказывается создание множества моделей, созданных с разных точек зрения.

Причина множественности точек зрения при разработке ПО. Умение рассматривать предмет с разных точек зрения является важнейшей философией успешной практики при работе с большими объемами разнородной и сложной информации. Посмотрим на разработку ПО и то, почему там востребованы разные взгляды на процесс, систему и т.д.

Это происходит, прежде всего, из-за разных видов деятельности процесса разработки ПО (см. рис. 4.1). При составлении функциональных требований к ПО обращают внимание на то, какая именно функциональность должна быть реализована, но при этом опускаются принципы и детали реализации. При проектировании, наоборот, на первое место выходят принципы реализации ПО. А при тестировании детали реализации снова неважны — на ПО смотрят как на черный ящик, реализующий (не важно каким способом) некоторый набор пользовательской функциональности. При развертке у заказчика на ПО смотрят как на набор файлов, хранилищ данных и т. д.

21

Создаваемая

система

Рис. 4.1 Разные виды деятельности – разные взгляды на систему

Далее, в разработку/использование ПО вовлечено большое количество очень разных специалистов: программисты, инженеры, тестеры, технические писатели, менеджеры, заказчик, пользователи, продавцы-маркетологи и т. д. (см. рис. 4.2). Для всех эти специалистов нужна разная информация о программной системе. Представьте, что произойдет, если, например, продавцу или заказчику-непрограммисту в ответ на просьбу получше ознакомиться с ПО вы дадите почитать программные коды…

Продавец

Создаваемая

система

Разработчик

Рис. 4.2. Разные специалисты – разные взгляды на систему

Множественность точек зрения происходит также от того, что нет единых стандартов и норм разработки ПО. То есть разработка ПО во многом «state of art». Часто приходится изобретать новую точку моделирования зрения прямо по ситуации – чтобы именно этот эксперт тебя понял, чтобы именно эти особенности системы были отражены.

22

Часто здесь – как в лотереи: создается несколько описаний системы с разных точек зрения, какое-то оказывается удачным и его все используют в дальнейшем.

Итак, разные виды деятельности при разработке ПО, разные категории специалистов, задействованные в программном проекте, и уникальность каждой конкретной ситуации при разработке — все это приводит к созданию и использованию различных моделей, выполненных с разных точек зрения.

Точка зрения (viewpoint) — это определенный взгляд на систему, который осуществляется для выполнения какой-то определенной задачи кем-либо из участников

проекта. Точку зрения нужно ясно осознавать при создании визуальных моделей, например, модели случаев использования. Важно понимать, что она может быть в каждом конкретном случае своя. Важнейшими характеристиками точки зрения моделирования является цель (зачем создается модель) и целевая аудитория (то есть, для кого она предназначается).

Важным вопросом, на который нужно честно себе ответить в самом начале моделирования — это зачем вы используйте диаграммы (в частности, UML). Это и есть определение цели моделирования. Потому, что так создавать модели правильно, нужно? И все проблемы (даже те, о которых ничего еще не известно) волшебным образом исчезнут, развеются? Очень часто, например, при создании модели случаев использования присутствует именно такая «цель» моделирования. А потом оказывается, что никакие проблемы не «вылечились», а наоборот, возникли новые (например, созданные нами диаграммы никто не понимает и не принимает). Да и сам аналитик чувствует, что диаграммы получились какие-то странные….

А может все происходить совсем не так. Например, аналитик действительно задался целью выявить требования к системе — не навязать свое собственное видение другим, а выяснить нужную информацию, смоделировать и изложить ее доступно. Для этого он и использует диаграммы случаев использования. Ему важно, чтобы будущие пользователи системы могли участвовать в этом процессе, диаграммы рисуются для них, они понятны и не избыточны. И эти же диаграммы структурируют и проясняют информацию для самого аналитика.

Подобных сюжетов на практике происходит множество. Тут важно понимать, что цель модели — это не какая-то гипотетическая задача типа «описания архитектуры, потому что так нужно, так правильно», а целевая аудитория — это не абстракция типа «люди, желающие познакомиться с ПО». И то и другое — что-то очень конкретное, реально существующее в проекте или рядом с ним. Ведь разработчики ПО не могут позволить себе за деньги заказчика создавать нечто на все века и для всех народов. И цель моделирования, и аудитория, которая будет работать с диаграммами, всегда существуют, важно лишь ясно понимать, какие они…

Вот полезный практический прием для ориентации на целевой аудиторию, для которой предназначена создаваемая вами модель. Можно выбрать одного представителя такой аудитории — конкретного и известного вам человека — и создавать диаграммы, понятные именно ему. При этом важно не обсуждать чрезмерно с ним ваши модели, поскольку это может создать дополнительный контекст, которого другие пользователи моделей будут лишены. Полезно представлять воображать себе этого человека при работе над моделями — его реакции, вопросы, недоумения и пр. И, исходя из этого, корректировать, исправлять созданное. И, конечно же, полезно проверить свои предположения, показав ему, что получилось.

Кроме того, важно, чтобы точка зрения была «живая», а не выдумывалась аналитиком или бездумно копировалась из книжек и тренингов, посвященных UML. Незаметно для себя аналитик может придумать свой собственный проект, своих собственных пользователей системы, заказчика и т.д. То есть аналитик исподволь,

23

навязывает самому себе определенное восприятие реально существующих людей, задач, сильно искажая реальное положение дел. И именно в контексте этой воображаемой ситуации он создает свои модели. Но ведь реальные люди, реальные ситуации обладают своеобразием, большим диапазоном вариативности. Соответственно, аналитик должен обладать гибкостью сознания, большим диапазоном техник, а также чуткостью и искренним стремлением к тому, чтобы сделать каждый конкретный проект, где он участвует, более гармоничным, более адекватным.

Язык UML

Часто понятие архитектуры сильно сужают, понимая под ним лишь описание основных, важных аспектов ПО, создаваемых, например, архитектором при разработке дизайна системы. Для этих целей используется язык моделирования UML (Unified Modeling Language).

Этот язык является итогом развития средств схематического описания программных систем, которые развивались с блок-схем, предложенных еще фон Нейманом в конце 40-х годов. Он предполагал, что эти схемы станут высокоуровневым языком ввода алгоритмов в вычислительные машины, но эволюция языков программирования пошла по пути текстовых языков. Тем не менее блок-схемы получили распространение при спецификации и документировании ПО, были стандартизованы, однако широкого практического применения не получили. В конце 60-х годов, в связи с поиском новых средств разработки ПО, рождением программной инженерии и общими следованиями в области проектирования и разработки искусственных систем появился термин структурный анализ (structured analysis) систем. Термин был введен ученым из MIT, Дугласом Россом, который также предложил диаграммный метод анализа и проектирования больших искусственных систем. Метод назывался SADT (Structured Analisys and Desing Technique), стал основой серии военных стандартов США серии IDEF и широко распространился в индустрии. Однако диаграммный язык в SADT был очень скромным – набор блоков и связей между ними, с поддержкой декомпозиции блоков. В 70-х годах, в связи с массовым выходом ПО на свободный рынок (то есть ghjuhfvvyst системы стали создаваться не только в военной области, для крупного бизнеса, но также для среднего и малого бизнеса) структурный анализ стал бурно эволюционизировать – набор диаграмм обогатился диаграммами состояний и переходов, сущность-связь, потоков данных и т.д. С развитием объектно-ориентированных средств разработки (конец 80-х – середина 90-х) структурный анализ превратился в объектно-ориентированный анализ и проектирование. Появилось большое количество методологий, и постепенно сложился единый язык моделирования, который и был закреплен в стандарте UML. Произошло это

в1997 году.

Стех пор вышло несколько версий стандарта UML. Текущая версия UML 2.1. Виды диаграмм. «Скелетом» UML является диаграммная структура. Каждый вид

диаграмм является типом моделей, реализующим определенную точку зрения на программную систему. Виды диаграмм не являются строго обязательными в UML – их можно перемешивать, создавать свои собственные виды диаграмм. Тем не менее стандартные виды диаграмм являются определенным достоянием программной инженерии, так как отражают опыт многих исследователей и практиков.

Структурные диаграммы:

-диаграммы классов (class diagrams) предназначены для моделирования структуры объектно-ориентированных приложений классов, их атрибутов и заголовков методов, наследования, а также связей классов друг с другом;

-диаграммы компонент (component diagrams) используются при моделировании компонентной структуры распределенных приложений;

24

внутри каждая компонента может быть реализована с помощью множества классов;

-диаграммы объектов (object diagrams) применяются для моделирования фрагментов работающей системы, отображая реально существующие в runtime экземпляры классов и значения их атрибутов;

-диаграммы композитных структур (composite structure diagrams) используются для моделирования составных структурных элементов моделей – коопераций, композитных компонент и т.д.;

-диаграммы развертывания (deployment diagrams) предназначены для моделирования аппаратной части системы, с которой ПО непосредственно связано (размещено или взаимодействует);

-диаграммы пакетов (package diagrams) служат для разбиения объемных моделей на составные части, а также (традиционно) для группировки классов моделируемого ПО, когда их слишком много.

Поведенческие диаграммы:

-диаграммы активностей (activity diagrams) используются для спецификации бизнес-процессов, которые должно автоматизировать разрабатываемое ПО,

атакже для задания сложных алгоритмов;

-диаграммы случаев использования (use case diagrams) предназначены для «вытягивания» требований из пользователей, заказчика и экспертов предметной области;

-диаграммы конечных автоматов (state machine diagram) применяются для задания поведения реактивных систем;

-диаграммы взаимодействий (interaction diagram):

диаграммы последовательностей (sequence diagram) используются для моделирования временных аспектов внутренних и внешних протоколов ПО;

диаграммы схем взаимодействия (interaction overview diagram)

служат для организации иерархии диаграмм последовательностей;

диаграммы коммуникаций (communication diagrams) являются аналогом диаграмм последовательностей, но по-другому изображаются (в привычной, графовой, манере);

-временные диаграммы (timing diagrams) являются разновидностью диаграмм последовательностей и позволяют в наглядной форме показывать внутреннюю динамику взаимодействия некоторого набора компонент системы.

Примеры. Центральным видом диаграмм являются диаграммы классов. Пример представлен на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Пример диаграмм классов. 25