Техники применения (Enabling Techniques)
Процесс проектирования (Software Design Process)
Контекст проектирования (Context of Software Design)
Общие концепции проектирования (General Design Concepts)
Основы проектирования (Software Design Fundamentals)
Эта секция вводит концепции, понятия и терминологию в качестве основы для понимания роли и содержания проектирования (как деятельности) и дизайна (архитектуры, как результата) программного обеспечения.
Темы данной секции:
К ним относятся: цель архитектуры, ее ограничения, возможные альтернативы, используемые представления и решения.
Например, архитектурный фреймворк – TOGAF [TOGAF, 2003], разработанный и развиваемый консорциумом The Open Group (www.opengroup.org), предлагает следующие <возможные> цели (goals):
- Улучшение и повышение продуктивности бизнес-процессов
- Уменьшение затрат
- Улучшение операционной бизнес-деятельности
- Повышение эффективности управления
- Уменьшение рисков
- Повышение эффективности ИТ-организации
- Повышение продуктивности работы пользователей
- Повышение интероперабельности (возможности и прозрачности взаимодействия)
- Уменьшение стоимости <поддержки> жизненного цикла
- Улучшение характеристик безопасности
- Повышение управляемости
Для понимания роли проектирования программного обеспечения важно понимать контекст, в котором осуществляется проектирование и используются его результаты. В качестве такого контекста выступает жизненный цикл программной инженерии, а проектирование напрямую связано с результатами анализа требований, конструированием программных систем и их тестированием. Стандарты жизненного цикла, например, IEEE и ISO/IEC (ГОСТ Р) 12207 уделяют специальное внимание вопросам проектирования и детализируют их, описывая контекст проектирования – от требований до тестов.
Проектирование в основном рассматривается как двух-шаговый процесс:
1.3.1 Архитектурное проектирование – декомпозиция структуры (статической) и организации (динамической) компонент;
1.3.2 Детализация архитектуры – описывает специфическое поведение и характеристики отдельных компонент.
Выходом этого процесса является набор моделей и артефактов, содержащих результаты решений, принятых по способам реализации требований в программном коде.
Принципы проектирования, также называемые техниками применения, являются ключевыми идеями и концепциями, рассматриваемыми на фундаментальном уровне в различных методах и подходах к проектированию программного обеспечения.
1.4.1 Абстракция (Abstraction)
В контексте проектирования программных систем существует два механизма абстракции – параметризация и специфицирование (может интерпретироваться как детализация). При этом, абстракция через специфицирование бывает трех видов: процедурная абстракция (динамическая, то есть в отношении поведения), абстракция данных (статическая, то есть в отношении информации) и абстракция контроля (то есть управления системой и обрабатываемой ею информацией).
Обычно под абстракций, как результатом процесса абстракции, понимают модель, упрощающую поставленную проблему до рамок, значимых для заданного контекста.
1.4.2 Связанность и соединение (Coupling and Cohesion)
Связанность (Coupling) – определяет силу связи (часто, взаимного влияния) между модулями. Соединение (Cohesion) – определяет как тот или иной элемент обеспечивает связь внутри модуля, внутреннюю связь.
Значение оригинальных терминов очень близко и, в зависимости от контекста, “связанность” и “соединение” могут рассматриваться как степень самодостаточности или ее отсутствия (coupling) и функциональная зависимость (cohesion) , соответственно.
Хочется особенно подчеркнуть значимость этих понятий, так как с развитием сервисно-ориентированной архитектуры (Service-Oriented Architecture, SOA), слабосвязанной по своей природе (то есть со слабым “сопряжением”, слабой “силой связи” между модулями), по сравнению, например, с OMG CORBA (Common Object Request Broker Architecture), все чаще приходится сравнивать различные подходы и решения, определяемые способом и степенью связанности различных модулей, компонент и самих программных систем.
1.4.3 Декомпозиция и разбиение на модули (Decomposition and Modularization)
Декомпозиция и разбиение на модули сложных программных систем производится с целью получения более мелких и относительно независимых программных компонентов, каждый из которых несет различную функциональность (логически связанные группы функциональности).
1.4.4 Инкапсуляция/сокрытие информации (Encapsulation/information hiding)
Данная концепция предполагает группировку и упаковку (с точки зрения подготовки к развертыванию и эксплуатации) элементов и внутренних деталей абстракции (то есть модели) в отношении реализации с тем, чтобы эти детали (как малозначимые для использования компонента или по другим причинам) были недоступны пользователям элементов (компонент). При этом, в качестве “пользователя” одного компонента может выступать другой компонент. Более того, при использовании объектно-ориентированного подхода, наследники компонентов могут не иметь доступа ко внутренним деталям реализации компонента, который является их предком (зависит от объектно-ориентированной модели конкретного языка программирования или платформы).
1.4.5 Разделение интерфейса и реализации (Separation of interface and implementation)
Данная техника предполагает определение компонента через специфицирование интерфейса, известного (описанного) и доступного клиентам (или другим компонентам), от непосредственных деталей реализации.
1.4.6 Достаточность, полнота и простота (Sufficiency, completeness and primitiviness)
Этот подход подразумевает, что создаваемые программные компоненты обладают всеми необходимыми характеристиками, определенными абстракцией (моделью), но не более того. То есть не включают функциональность, отсутствующую в модели.
Данный принцип особенно ярко выделен и явно представлен в виде рекомендуемых практик (best practices) методологий гибкого моделирования и экстремального программирования, где “все, что надо, но ни граммом больше” лежит в основе самой концепции “прагматичного” подхода (и на стадии моделирования, и в отношении реализации в коде). В оригинале этот принцип звучит как YAGNI – “You Aren’ t Going to Need It”, то есть “не делай этого, пока не понадобится”.