Унифицированный процесс разработки объектно-ориентрованных программных систем

13

Содержание

1. Введение

2. Этапы унифицированного процесса разработки

3. Оценка качества проектирования

4. Заключение

5. Список литературы

Введение

В данном реферате внимание сосредоточено на детальном обсуждении унифицированного процесса разработки объектно-ориентированного ПО, на базе которого возможно построение самых разнообразных схем конструирования программных приложений. Далее описывается содержание ХР-процесса экстремальной разработки, являющегося носителем адаптивной технологии, применяемой в условиях частого изменения требований заказчика.

Эволюционно-инкрементная организация жизненного цикла разработки

Рассматриваемый подход является развитием спиральной модели Боэма [8], [40], [44], [57]. В этом случае процесс разработки программной системы организуется в виде эволюционно-инкрементного жизненного цикла. Эволюционная составляющая цикла основывается на доопределении требований в ходе работы, инкрементная составляющая - на планомерном приращении реализации требований.

В этом цикле разработка представляется как серия итераций, результаты которых развиваются от начального макета до конечной системы. Каждая итерация включает сбор требований, анализ, проектирование, реализацию и тестирование. Предполагается, что вначале известны не все требования, их дополнение и изменение осуществляется на всех итерациях жизненного цикла. Структура типовой итерации показана на рис. 15.1.

Видно, что критерием управления этим жизненным циклом является уменьшение риска. Работа начинается с оценки начального риска. В ходе выполнения каждой итерации риск пересматривается. Риск связывается с каждой итерацией так, что ее успешное завершение уменьшает риск. План последовательности реализаций гарантирует, что наибольший риск устраняется в первую очередь.

Такая методика построения системы нацелена на выявление и уменьшение риска в самом начале жизненного цикла. В итоге минимизируются затраты на уменьшение риска.

Рис. 15.1. Типовая итерация эволюционно-инкрементного жизненного цикла

Рис. 15.2. Два измерения унифицированного процесса разработки

Как показано на рис. 15.2, в структуре унифицированного процесса разработки выделяют два измерения:

§ горизонтальная ось представляет время и демонстрирует характеристики жизненного цикла процесса;

§ вертикальная ось представляет рабочие потоки процесса, которые являются логическими группировками действий.

Первое измерение задает динамический аспект развития процесса в терминах циклов, этапов, итераций и контрольных вех. Второе измерение задает статический аспект процесса в терминах компонентов процесса, рабочих потоков, приводящих к выработке искусственных объектов (артефактов), и участников.

Этапы унифицированного процесса разработки

Обсудим назначение, цели, содержание и основные итоги каждого этапа унифицированного процесса разработки.

Этап НАЧАЛО (Inception)

Главное назначение этапа - запустить проект. Цели этапа НАЧАЛО:

§ определить область применения проектируемой системы (ее предназначение, границы, интерфейсы с внешней средой, критерий признания - приемки);

§ определить элементы Use Case, критические для системы (основные сценарии поведения, задающие ее функциональность и покрывающие главные проектные решения);

§ определить общие черты архитектуры, обеспечивающей основные сценарии, создать демонстрационный макет;

§ определить общую стоимость и план всего проекта и обеспечить детализированные оценки для этапа развития;

§ идентифицировать основные элементы риска. Основные действия этапа НАЧАЛО:

§ формулировка области применения проекта - выявление требований и ограничений, рассматриваемых как критерий признания конечного продукта;

§ планирование и подготовка бизнес-варианта и альтернатив развития для управления риском, определение персонала, проектного плана, а также выявление зависимостей между стоимостью, планированием и полезностью;

§ синтезирование предварительной архитектуры, развитие компромиссных решений проектирования; определение решений разработки, покупки и повторного использования, для которых можно оценить стоимость, планирование и ресурсы.

В итоге этапа НАЧАЛО создаются следующие артефакты:

§ спецификация представления основных проектных требований, ключевых характеристик и главных ограничений;

§ начальная модель Use Case (20% от полного представления);

§ начальный словарь проекта;

§ начальный бизнес-вариант (содержание бизнеса, критерий успеха - прогноз дохода, прогноз рынка, финансовый прогноз);

§ начальное оценивание риска;

§ проектный план, в котором показаны этапы и итерации.

Этап РАЗВИТИЕ (Elaboration)

Главное назначение этапа - создать архитектурный базис системы. Цели этапа РАЗВИТИЕ:

§ определить оставшиеся требования, функциональные требования формулировать как элементы Use Case;

§ определить архитектурную платформу системы; а отслеживать риск, устранить источники наибольшего риска; а разработать план итераций этапа КОНСТРУИРОВАНИЕ. Основные действия этапа РАЗВИТИЕ:

§ развитие спецификации представления, полное формирование критических элементов Use Case, задающих дальнейшие решения;

§ развитие архитектуры, выделение ее компонентов. В итоге этапа РАЗВИТИЕ создаются следующие артефакты: а модель Use Case (80% от полного представления);

§ дополнительные требования (нефункциональные требования, а также другие требования, которые не связаны с конкретным элементом Use Case);

§ описание программной архитектуры; а выполняемый архитектурный макет;

§ пересмотренный список элементов риска и пересмотренный бизнес-вариант;

§ план разработки для всего проекта, включающий крупноблочный проектный план и показывающий итерации и критерий эволюции для каждой итерации.

Обсудим более подробно главную цель этапа РАЗВИТИЕ - создание архитектурного базиса.

Архитектура объектно-ориентированной системы многомерна - она описывается множеством параллельных представлений. Как показано на рис. 15.4, обычно используется "4+1"-представление [44].

Рис. 15.4. "4+1 "-представление архитектуры

Представление Use Case описывает систему как множество взаимодействий с точки зрения внешних актеров. Это представление создается на этапе НАЧАЛО жизненного цикла и управляет оставшейся частью процесса разработки.

Логическое представление содержит набор пакетов, классов и отношений. Изначально создается на этапе развития и усовершенствуется на этапе конструирования.

Представление процессов создается для параллельных программных систем, содержит процессы, потоки управления, межпроцессорные коммуникаций и механизмы синхронизации. Представление изначально создается на этапе развития, усовершенствуется на этапе конструирования.

Представление реализации содержит модули и подсистемы. Представление изначально создается на этапе развития и усовершенствуется на этапе конструирования.

Представление размещения содержит физические узлы системы и соединения между узлами. Создается на этапе развития.

В качестве примера рассмотрим порядок создания логического п ре дета вл е н ия архитектуры. Для решения этой задачи исследуются элементы Use Case, разработанные на этапе НАЧАЛО. Рассматриваются экземпляры элементов Use Case - сценарии. Каждый сценарий преобразуется в диаграмму последовательности. Далее в диаграммах последовательности выделяются объекты. Объекты группируются в классы. Классы могут группироваться в пакеты.

Согласно взаимодействиям между объектами в диаграммах последовательности устанавливаются отношения между классами. Для обеспечения функциональности в классы добавляются свойства (они определяют их структуру) и операторы (они определяют поведение). Для размещения общей структуры и поведения создаются суперклассы.

В качестве другого примера рассмотрим разработку плана итераций для этапа КОНСТРУИРОВАНИЕ. Такой план должен задавать управляемую серию архитектурных реализаций, каждая из которых увеличивает свои функциональные возможности, а конечная - покрывает все требования к полной системе. Главным источником информации являются элементы Use Case и диаграммы последовательности. Будем называть их обобщенно - сценариями. Сценарии группируются так, чтобы обеспечивать реализацию определенной функциональности системы. Кроме того, группировки должны устранять наибольший (в данный момент) риск в проекте.

План итераций включает в себя следующие шаги:

1. Определяются все элементы риска в проекте. Устанавливаются их приоритеты.

2. Выбирается группа сценариев, которым соответствуют элемент риска с наибольшим приоритетом. Сценарии исследуются. Порядок исследования определяется не только степенью риска, но и важностью для заказчика, а также потребностью ранней разработки базовых сценариев.

3. В результате анализа сценариев формируются классы и отношения, которые их реализуют.

4. Программируются сформированные классы и отношения.

5. Разрабатываются тестовые варианты.

6. Тестируются классы и отношения. Цель - проверить выполнение функционального назначения сценария.

7. Результаты объединяются с результатами предыдущих итераций, проводится тестирование интеграции.

8. Оценивается итерация. Выделяется необходимая повторная работа. Она назначается на будущую итерацию.

Этап КОНСТРУИРОВАНИЕ (Construction)

Главное назначение этапа - создать программный продукт, который обеспечивает начальные операционные возможности.

Цели этапа КОНСТРУИРОВАНИЕ:

§ минимизировать стоимость разработки путем оптимизации ресурсов и устранения необходимости доработок;

§ добиться быстрого получения приемлемого качества;

§ добиться быстрого получения контрольных версий (альфа, бета и т. д.).

Основные действия этапа КОНСТРУИРОВАНИЕ:

§ управление ресурсами, контроль ресурсов, оптимизация процессов;

§ полная разработка компонентов и их тестирование (по сформулированному критерию эволюции);

§ оценивание реализаций продукта (по критерию признания из спецификации представления).

В итоге этапа КОНСТРУИРОВАНИЕ создаются следующие артефакты:

§ программный продукт, готовый для передачи в руки конечных пользователей;

§ описание текущей реализации;

§ руководство пользователя.

Реализации продукта создаются в серии итераций. Каждая итерация выделяет конкретный набор элементов риска, выявленных на этапе развития. Обычно в итерации реализуется один или несколько элементов Use Case. Типовая итерация включает следующие действия:

1. Идентификация реализуемых классов и отношений.

2. Определение в классах типов данных (для свойств) и сигнатур (для операций). Добавление сервисных операций, например операций доступа и управления. Добавление сервисных классов (классов-контейнеров, классов-контроллеров). Реализация отношений ассоциации, агрегации и наследования.

3. Создание текста на языке программирования.

4. Создание (обновление) документации.

5. Тестирование функций реализации продукта.

6. Объединение текущей и предыдущей реализаций. Тестирование итерации.

Этап ПЕРЕХОД (Transition)

Главное назначение этапа - применить программный продукт в среде пользователей и завершить реализацию продукта.

Этап начинается с предъявления пользователям бета-реализации продукта. В ней обнаруживаются ошибки, они корректируются в последующих бета-реализациях. Параллельно решаются вопросы размещения, упаковки и сопровождения продукта. После завершения бета-периода тестирования продукт считается реализованным.

Оценка качества проектирования

Качество проектирования оценивают с помощью объектно-ориентированных метрик, введенных в главе 14.

Этап РАЗВИТИЕ

Качество логического представления архитектуры оценивают по метрикам:

§ WMC - взвешенные методы на класс;

§ NO С - количество детей;

§ DIT - высота дерева наследования;

§ NO M - суммарное количество методов, определенных во всех классах системы;

§ NC - общее количество классов в системе.

Метрики WMC, NOC вычисляются для каждого класса, кроме того, формируются их средние значения в системе. Метрики DIT, NOM, NC вычисляются для всей системы.

Этап КОНСТРУИРОВАНИЕ

На каждой итерации конструирования продукта вычисляются метрики:

§ WMC - взвешенные методы на класс;

§ NOC - количество детей;

§ СВО - сцепление между классами объектов;

§ RFC - отклик для класса;

§ LCOM - недостаток связности в методах;

§ CS - размер класса;

§ NO О - количество операций, переопределяемых подклассом;

§ NOA - количество операций, добавленных подклассом;

§ SI - индекс специализации;

§ OS_avg - средний размер операции;

§ NP_avg - среднее количество параметров на операцию;

§ NC - общее количество классов в системе;

§ LOC - суммарная LOC-оценка всех методов системы;

§ DIT - высота дерева наследования;

§ NOM - суммарное количество методов в системе.

Метрики WMC, NOC, СВО, RFC, LCOM, CS, NOO, NOA, SI, OS_AVG, NP_AVG вычисляются для каждого класса, кроме того, формируются их средние значения в системе. Метрики DIT, NOM, NC, LОС_? вычисляются для всей системы.

На последней итерации дополнительно вычисляется набор метрик MOOD, предложенный Абреу:

§ МНР - фактор закрытости метода;

§ AHF - фактор закрытости свойства;

§ MIF - фактор наследования метода;

§ AIF - фактор наследования свойства;

§ POF - фактор полиморфизма;

§ COF - фактор сцепления.

Заключение

В свою очередь, каждый этап процесса разделяется на итерации. Итерация - это полный цикл разработки, вырабатывающий промежуточный продукт. По мере перехода от итерации к итерации промежуточный продукт инкрементно усложняется, постепенно превращаясь в конечную систему. В состав каждой итерации входят все рабочие потоки - от сбора требований до тестирования. От итерации к итерации меняется лишь удельный вес каждого рабочего потока - он зависит от этапа. На этапе Начало основное внимание уделяется сбору требований, на этапе Развитие - анализу и проектированию, на этапе Конструирование - реализации, на этапе Переход - тестированию. Каждый этап и итерация уменьшают некоторый риск и завершается контрольной вехой. К вехе привязывается техническая проверка степени достижения ключевых целей. По результатам проверки возможна модификация дальнейших действий.

Список литературы

1. Боэм Б. У. Инженерное проектирование программного обеспечения. М.: Радио и связь, 1985. 511 с.

2. Липаев В. В. Отладка сложных программ: Методы, средства, технология. М.: Энергоатомиздат, 1993. 384 с.

3. Майерс Г. Искусство тестирования программ. М.: Финансы и статистика, 1982. 176с.

4. Орлов С. А. Принципы объектно-ориентированного и параллельного программирования на языке Ada 95. Рига: TSI, 2001. 327 с.