Инструментальные средства разработки и документирования программного обеспечения. Инструментальные средства разработки программ
1. Инструменты разработки программных средств. В процессе разработки программных средств в той или иной мере используется компьютерная поддержка процессов разработки ПС. Это достигается путем представления хотя бы некоторых программных документов ПС (прежде всего, программ) на компьютерных носителях данных (например, дисках) и предоставлению в распоряжение разработчика ПС специальных ПС или включенных в состав компьютера специальных устройств, созданных для какой-либо обработки таких документов. В качестве такого специального ПС можно указать компилятор с какого-либо языка программирования.
Компилятор избавляет разработчика ПС от необходимости писать программы на языке компьютера, который для разработчика. ПС был бы крайне неудобен, - вместо этого он составляет программы на удобном ему языке программирования, которые соответствующий компилятор автоматически переводит на язык компьютера. В качестве специального устройства, поддерживающего процесс разработки ПС, может служит эмулятор какого-либо языка. Эмулятор позволяет выполнять (интерпретировать) программы на языке, отличном от языка компьютера, поддерживающего разработку ПС, например на языке компьютера, для которого эта программа предназначена. ПС, предназначенное для поддержки разработки других ПС, будем называть программным инструментом разработки ПС, а устройство компьютера, специально предназначенное для поддержки разработки ПС, будем называть аппаратным инструментом разработки ПС.
Инструменты разработки ПС могут использоваться в течении всего жизненного цикла ПС для работы с разными программными документами. Так текстовый редактор может использоваться для разработки практически любого программного документа. С точки зрения функций, которые инструменты выполняют при разработке ПС, их можно разбить на следующие четыре группы: · редакторы, · анализаторы, · преобразователи, · инструменты, поддерживающие процесс выполнения программ.
Редакторы поддерживают конструирование (формирование) тех или иных программных документов на различных этапах жизненного цикла. Как уже упоминалось, для этого можно использовать один какой-нибудь универсальный текстовый редактор. Однако, более сильную поддержку могут обеспечить специализированные редакторы: для каждого вида документов - свой редактор. В частности, на ранних этапах разработки в документах могут широко использоваться графические средства описания (диаграммы, схемы и т. п.). В таких случаях весьма полезными могут быть графические редакторы. На этапе программирования (кодирования) вместо текстового редактора может оказаться более удобным синтаксически управляемый редактор, ориентированный на используемый язык программирования. Анализаторы производят либо статическую обработку документов, осуществляя различные виды их контроля, выявление определенных их свойств и накопление статистических данных (например, проверку соответствия документов указанным стандартам), либо динамический анализ программ (например, с целью выявление распределения времени работы программы по программным модулям). Преобразователи позволяют автоматически приводить документы к другой форме представления (например, форматеры) или переводить документ одного вида к документу другого вида (например, конверторы или компиляторы), синтезировать какой-либо документ из отдельных частей и т. п.
Инструменты, поддерживающие процесс выполнения программ, позволяют выполнять на компьютере описания процессов или отдельных их частей, представленных в виде, отличном от машинного кода, или машинный код с дополнительными возможностями его интерпретации. Примером такого инструмента является эмулятор кода другого компьютера. К этой группе инструментов следует отнести и различные отладчики. По-существу, каждая система программирования содержит программную подсистему периода выполнения, которая выполняет наиболее типичные для языка программирования программные фрагменты и обеспечивает стандартную реакцию на возникающие при выполнении программ исключительные ситуации (такую подсистему мы будем называть исполнительной поддержкой), - также можно рассматривать как инструмент данной группы.
2. Инструментальные среды разработки и сопровождения программных средств. В настоящее время с каждой системой программирования связываются не отдельные инструменты (например, компилятор), а некоторая логически связанная совокупность программных и аппаратных инструментов поддерживающих разработку и сопровождение ПС на данном языке программирования или ориентированных на какую-либо конкретную предметную область. Такую совокупность будем называть инструментальной средой разработки и сопровождения ПС. Для таких инструментальных сред характерно, во-первых, использование как программных, так и аппаратных инструментов, и, во-вторых, определенная ориентация либо на конкретный язык программирования, либо на конкретную предметную область. Инструментальная среда не обязательно должна функционировать на том компьютере, на котором должно будет применяться разрабатываемое с помощью ее ПС. Часто такое совмещение бывает достаточно удобным (если только мощность используемого компьютера позволяет это): не нужно иметь дело с компьютерами разных типов, в разрабатываемую ПС можно включать компоненты самой инструментальной среды.
Различают три основных класса инструментальных сред разработки и сопровождения ПС среды программирования, · рабочие места компьютерной технологии, · инструментальные системы технологии программирования. Среда программирования предназначена в основном для поддержки процессов программирования (кодирования), тестирования и отладки ПС. Рабочее место компьютерной технологии ориентировано на поддержку ранних этапов разработки ПС (спецификаций) и автоматической генерации программ по спецификациям. Инструментальная система технологии программирования предназначена для поддержки всех процессов разработки и сопровождения в течение всего жизненного цикла ПС и ориентирована на коллективную разработку больших программных систем с длительным жизненным циклом.
3. Инструментальные среды программирования содержат прежде всего текстовый редактор, позволяющий конструировать программы на заданном языке программирования, инструменты, позволяющие компилировать или интерпретировать программы на этом языке, а также тестировать и отлаживать полученные программы. Кроме того, могут быть и другие инструменты, например, для статического или динамического анализа программ. Взаимодействуют эти инструменты между собой через обычные файлы с помощью стандартных возможностей файловой системы. Различают следующие классы инструментальных сред программирования: · среды общего назначения, · языково-ориентированные среды.
Инструментальные среды программирования общего назначения содержат набор программных инструментов, поддерживающих разработку программ на разных языках программирования (например, текстовый редактор, редактор связей или интерпретатор языка целевого компьютера) и обычно представляют собой некоторое расширение возможностей используемой операционной системы. Для программирования в такой среде на каком-либо языке программирования потребуются дополнительные инструменты, ориентированные на этот язык (например, компилятор). . . Классификация инструментальных сред программирования
4. Понятие компьютерной технологии разработки программных средств и ее рабочие места. Имеются некоторые трудности в выработке строгого определения CASE-технологии (компьютерной технологии разработки ПС). CASE - это абревиатура от английского Computer-Aided Software Engineering (Компьютерно. Помогаемая Инженерия Программирования). Но без помощи (поддержки) компьютера ПС уже давно не разрабатываются (используется хотя бы компилятор). В действительности, в это понятие вкладывается более узкий (специальный) смысл, который постепенно размывается (как это всегда бывает, когда какое-либо понятие не имеет строгого определения). Первоначально под CASE понималась инженерия ранних этапов разработки ПС (определение требований, разработка внешнего описания и архитектуры ПС) с использованием программной поддержки (программных инструментов). Теперь под CASE может пониматься и инженерия всего жизненного цикла ПС (включая и его сопровождение), но только в том случае, когда программы частично или полностью генерируются по документам, полученным на указанных ранних этапах разработки. В этом случае CASE-технология стала принципиально отличаться от ручной (традиционной) технологии разработки ПС: изменилось не только содержание технологических процессов, но и сама их совокупность.
В настоящее время компьютерную технологию разработки ПС можно характеризовать - Использованием программной поддержки для разработки графических требований и графических спецификаций ПС, - автоматической генерации программ на каком-либо языке программирования или в машинном коде (частично или полностью), - программной поддержки прототипирования.
Инструментальная система технологии программирования - это интегрированная совокупность программных и аппаратных инструментов, поддерживающая все процессы разработки и сопровождения больших ПС в течение всего жизненного цикла в рамках определенной технологии. Из этого определения вытекают следующие основные черты этого класса компьютерной поддержки: · комплексность, · ориентированность на коллективную разработку, · технологическая определенность, · интегрированность.
С учетом обсужденных свойств инструментальных систем технологии программирования можно выделить три их основные компоненты: · база данных разработки (репозиторий), · инструментарий, · интерфейсы.
Репозиторий - центральное компьютерное хранилище информации, связанной с проектом (разработкой) ПС в течении всего жизненного цикла. Инструментарий - набор инструментов, определяющий возможности, предоставляемые системой коллективу разработчиков. Обычно этот набор является открытым: помимо минимального набора (встроенные инструменты), он содержит средства своего расширения (импортированными инструментами), - и структурированным, состоящим из некоторой общей части всех инструментов (ядра) и структурных (иногда иерархически связанных) классов инструментов. Интерфейсы разделяются на 1)пользовательский 2) системные. Пользовательский интерфейс обеспечивает доступ разработчикам к инструментарию (командный язык и т. п.), реализуется оболочкой системы. Системные интерфейсы обеспечивают взаимодействие между инструментами и их общими частями. Системные интерфейсы выделяются как архитектурные компоненты в связи с открытостью системы - их обязаны использовать новые (импортируемые) инструменты, включаемые в систему.
Различают два класса инструментальных систем технологии программирования: 1)инструментальные системы поддержки проекта и 2) языково-зависимые инструментальные системы. Инструментальная система поддержки проекта - это открытая система, способная поддерживать разработку ПС на разных языках программирования после соответствующего ее расширения программными инструментами, ориентированными на выбранный язык. Такая система содержит ядро (обеспечивающее, в частности, доступ к репозиторию), набор инструментов, поддерживающих управление (management) разработкой ПС, независимые от языка программирования инструменты, поддерживающие разработку ПС (текстовые и графические редакторы, генераторы отчетов и т. п.), а также инструменты расширения системы. Языково-зависимая инструментальная система - это система поддержки разработки ПС на каком-либо одном языке программирования, существенно использующая в организации своей работы специфику этого языка. Эта специфика может сказываться и на возможностях ядра (в том числе и на структуре репозитория), и на требованиях к оболочке и инструментам.
Унифицированный язык моделирования UML Большинство существующих методов объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП) включают как язык моделирования, так и описание процесса моделирования. Язык моделирования – это нотация (в основном графическая), которая используется методом для описания проектов. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, которые используются в моделях; она является синтаксисом языка моделирования. Например, нотация диаграммы классов определяет, каким образом представляются такие элементы и понятия, как класс, ассоциация и множественность. Процесс – это описание шагов, которые необходимо выполнить при разработке проекта. Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) – это преемник того поколения методов ООАП, которые появились в конце 80 -х и начале 90 -х гг.
Язык UML представляет собой общецелевой язык визуального моделирования, который разработан для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем. Язык UML одновременно является простым и мощным средством моделирования, который может быть эффективно использован для построения концептуальных, логических и графических моделей сложных систем самого различного целевого назначения. Конструктивное использование языка UML основывается на понимании общих принципов моделирования сложных систем и особенностей процесса объектно-ориентированного проектирования (ООП) в частности. Выбор выразительных средств для построения моделей сложных систем предопределяет те задачи, которые могут быть решены с использованием данных моделей. При этом одним из основных принципов построения моделей сложных систем является принцип абстрагирования, который предписывает включать в модель только те аспекты проектируемой системы, которые имеют непосредственное отношение к выполнению системой своих функций или своего целевого предназначения. При этом все второстепенные детали опускаются, чтобы чрезмерно не усложнять процесс анализа и исследования полученной модели.
UML содержит стандартный набор диаграмм и нотаций самых разнообразных видов. Диаграмма в UML – это графическое представление набора элементов, изображаемое чаще всего в виде связанного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Диаграммы рисуют для визуализации системы с разных точек зрения. Диаграмма – в некотором смысле одна из проекций системы. Как правило, за исключением наиболее тривиальных случаев, диаграммы дают свернутое представление элементов, из которых составлена система. Один и тот же элемент может присутствовать во всех диаграммах, или только в нескольких (самый распространенный вариант), или не присутствовать ни в одной (очень редко). Теоретически диаграммы могут содержать любые комбинации сущностей и отношений. На практике, однако, применяется сравнительно небольшое количество типовых комбинаций, соответствующих пяти наиболее употребительным видам, которые составляют архитектуру программной системы.
UML выделяют следующие типы диаграмм: – диаграммы вариантов использования (usecase diagrams) – для моделирования бизнес-процессов организации (требований к системе); – диаграммы классов (class diagrams) – для моделирования статической структуры классов системы и связей между ними. На таких диаграммах показывают классы, интерфейсы, объекты и кооперации, а также их отношения. При моделировании объектно-ориентированных систем этот тип диаграмм используют чаще всего. Диаграммы классов соответствуют статическому виду системы с точки зрения проектирования; – диаграммы поведения системы (behavior diagrams); диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами. – диаграммы состояний (statechart diagrams) – для моделирования поведения объектов системы при переходе из одного состояния в другое.
– диаграммы деятельностей (activity diagrams) – для моделирования поведения системы в рамках различных вариантов использования или моделирования деятельностей. – диаграммы реализации (implementation diagrams): диаграммы компонентов (component diagrams) – для моделирования иерархии компонентов (подсистем) системы; диаграммы размещения (deployment diagrams) – для моделирования физической архитектуры системы.
Инструментальное программное обеспечение -- программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ.
В процессе изучения предметной области были исследованы средства создания виртуальных экскурсий. В качестве средств создания виртуальной экскурсии были исследованы:
KPresenter - это свободная программа подготовки презентаций, входящая в проекты KOffice и KDE. Интерфейс программы представлен на рисунке 6.
Рисунок 6- Kpresenter.
Adobe Photoshop выбран из ряда других программ (Paint, Paint.net, Photoshop online и др.) в связи с тем, что он довольно- таки прост в изучении и использовании. По нему создано большое количество видеоуроков, и к тому же он входит в программу изучения. С его помощью будут удаляться неизменно возникающие искажения. Интерфейс программы представлен на рисунке 7.
Рисунок 7- Adobe Photoshop.
Microsoft Paint -- многофункциональный, но в то же время довольно простой в использовании растровый графический редактор компании Microsoft, входящий в состав всех операционных систем Windows, начиная с первых версий. Интерфейс программы представлен на рисунке 8.
Рисунок 8- Paint.
Paint.NET -- бесплатный растровый графический редактор для Windows NT, основанный на.NET Framework. Приложение начато как проект, разработанный группой студентов Университета штата Вашингтон для Microsoft Windows под руководством Microsoft. Paint.NET написан на C#, с некоторым количеством C++, используемого при установке и интеграции с оболочкой.
Photoshop online - бесплатный интернет ресурс, расположенный по адресу http://photoshop.domfailov.ru. Графический редактор, который оснащен большим количеством возможностей. Приложение, позволяющее производить различные действия по улучшению и обработке изображения. К числу таких действий относят: обработка цветовой гаммы, монтаж и многое другое. Интерфейс программы представлен на рисунке 9.
Рисунок 9- Photoshop online.
Microsoft Office Word 2003 - текстовый процессор, предназначенный для создания, просмотра и редактирования текстовых документов, с локальным применением простейших форм таблично-матричных алгоритмов. Выпускается корпорацией Microsoft в составе пакета Microsoft Office.. Интерфейс программы представлен на рисунке 10.
Рисунок 10- Microsoft Office Word 2003.
Microsoft Power Point - программа для создания и проведения презентаций, являющаяся частью Microsoft Office и доступная в редакциях для операционных систем Интерфейс программы представлен на рисунке 11.
Рисунок 11- Microsoft Power Point.
Microsoft ICE Autopano Giga, Ulead Cool 360, The Panorama Factory, PTGui Pro в связи со своей простотой использования и тем, что она бесплатная. Чтобы объединить фотографии в панораму, достаточно просто переместить их в рабочую область программы и дальше программа действует автоматически. Интерфейс программы представлен на рисунке 12.
Рисунок 12 - Microsoft ICE.
Autopano Giga - Весь процесс при создании полностью автоматизирован: она сама откорректирует и сбалансирует яркость и цвет, подгонит фрагменты, автоматически найдет подходящие для склейки фотографии в указанной пользователем папке. Поддерживается немалое количество форматов (включая формат RAW). Интерфейс программы представлен на рисунке 13.
Рисунок 13 - Autopano Giga.
PTGui Pro - коммерческая (условно-бесплатная) компьютерная программа для создания панорамных фотоснимков, разработанная и поддерживаемая основанной в 1996 году нидерландской компанией New House Internet Services из Роттердама. Первоначально PTGui представляла собой графический интерфейс к комплекту бесплатных инструментов Panorama Tools (из чего следует и название программы), однако более поздние версии программы работают на собственном алгоритме сшивания фотографий. Интерфейс программы представлен на рисунке 14.
Рисунок 14 - PTGui Pro.
Microsoft Office SharePoint Designer 2007 - Программа проста в использовании и распространяется бесплатно. Программа обладает широким спектром возможностей, в частности, может автоматически отправлять изменения, внесённые разработчиком сайта в исходные тексты, в режиме реального времени. Интерфейс программы представлен на рисунке 15.
Рисунок 15 - Microsoft Office SharePoint Designer.
Pano2VR наиболее прост из других вариантов(Photo Warp, Tourweaver, Panorama2Flash, Pano2QTVR free, JATC, Easypano Studio Pro) широко известных программ с такими возможностями совсем немного, а безоговорочным лидером в данной сфере считается американская компания IPIX Corporation (http://www.ipix.com), являющаяся автором технологии виртуальных туров. Поэтому именно ее программные продукты чаще всего используются при разработке туров, в том числе и в России. Однако существуют весьма интересные альтернативные варианты от других компаний, которые тоже позволяют получить отличные результаты, но стоят гораздо меньше.
Easypano Studio Пакет включает два программных модуля: Panoweaver и Tourweaver. Первый из них -- это сшиватель сферических панорам 360Ѕ360, что возможно как в полностью автоматическом, так и в ручном режиме, а второй позволяет объединять панорамы, равно как и иную информацию, в виртуальных турах. Приложение Tourweaver может использоваться не только в связке с Panoweaver, но и автономно, так как в нем поддерживается импорт панорам, созданных в других сшивателях. Например, можно импортировать цилиндрические панорамы, полученные в Panorama Factory, или панорамы, сгенерированные в 3D-пакетах, в частности в 3D Studio Max. Кроме того, возможен импорт панорам с цифровых панорамных камер Kaidan"s 360 One VR, Panoscan, RoundShot и др. Интерфейс программы представлен на рисунке 16.
Рисунок 16 - 360 Degrees Of Freedom Developer Suite.
SP_VTB, SP_STITCHER - Компания Spherical Panorama специализируется на разработке программного обеспечения для создания разных типов панорам и объединения их в виртуальные туры, однако в нашем случае наибольший интерес представляют сшиватель снимков в панорамы SP_STITCHER и построитель виртуальных туров SP_VTB. Они поставляются как отдельные приложения, однако при разработке виртуальных туров дополняют друг друга, так как SP_VTB позволяет создавать туры только на основе панорам в формате spf, получаемых в среде SP_STITCHER. Оба приложения достаточно просты в применении, а прилагаемые к ним подробная документация, несколько fisheye-наборов для тестирования сшивания и пробный виртуальный тур позволят быстрее разобраться с тонкостями работы. Интерфейс программы представлен на рисунке 17.
Рисунок 17 - SP_VTB, SP_STITCHER.
IPIX Interactive Studio, IPIX Real Estate Wizard, IPIX i-Linker - В качестве приложений для создания виртуальных туров компания IPIX предлагает программные пакеты IPIX i-Linker 3.1 и IPIX Multimedia Toolkit, которые имеет смысл использовать только в связке с IPIX-сшивателем, так как оба приложения настроены на применение IPIX-панорам. В качестве программ для сшивания панорам могут быть задействованы пакеты IPIX Interactive Studio и IPIX Real Estate Wizard. Интерфейс программы представлен на рисунке 18.
Рисунок 18 - SP_VTB, SP_STITCHER.
Ну и собственно Pano2VR- программа для занимающихся производством виртуальных 3D панорам, новый продукт обеспечит все необходимые современные возможности представления контента на основе технологии Flash. Помимо пост-продакшн, Вы также можете производить текстурные преобразования (выбор большой) и создавать превью-картинки (thumbnail). Новый концепт переписан с нуля, добавлено огромное количество улучшений и возможностей. Хотя программа, как прежде, и поддерживает конвертацию в формат QTVR, все же основной упор в этой редакции был сделан на технологию Flash. Приложение, для преобразования сферических или цилиндрических панорамных изображений в форматы QuickTime VR (QTVR) или Adobe Flash 8 и Flash 9/10 (SWF). С возможностью создания собственных шаблонов для панорам, кнопок, добавления анимации и звука, автоматическим вращением. Интерфейс программы представлен на рисунке 19.
Рисунок 19 - Pano2VR.
Средства Pano2VR:
Patch Tool. Позволяет динамическое исправление исходного изображения. Вы можете выбрать область панорамы и экспортировать его в программное обеспечение для редактирования изображений. Поддерживает возможность редактирования только выделенных областей, которые должны быть исправлены и остальная часть изображения не затрагивается.
Skin Editor. Возможность создать свой собственный шаблон для панорамы. Вы можете добавить свои собственные кнопки и графику, дизайн. Вы также можете добавить анимацию и звуковые эффекты к вашему шаблону.
Sound Editor. Возможность добавления различных звуков в панорамы.
Flash Export. Экспорт панорам, включая все графические элементы в виде одного файла SWF формате. Это в значительной степени упрощает процесс размещения панорамы в системы управления контентом, или поместить ее в блоге. Цилиндрические, а также кубические панорамы можно поворачивать автоматически с выбором направления движения, скорости и задержки. Панорамы могут содержать "горячие точки", а также заранее определенные или полностью настраиваемые шаблоны. Встроенный редактор шаблонов, также позволяет добавлять карты, ссылки, логотипы и другую информацию в панораму в удобном для пользователя виде.
QuickTime VR Export. Возможность экспортировать цилиндрические и кубические панорамы в формат QuickTime VR.
Adobe Flash Player - это программа, благодаря которой и будет демонстрироваться экскурсия, возможны и другие варианты (Java-аплета, записываемые на CD, просматриваются с помощью специальных обозревателей экскурсий), но благодаря известности марки Adobe и широкому распространению Flash Player именно он и будет использоваться
Share Point Designer 2007 -WYSIWYG HTML- бесплатный редактор и программа для веб-дизайна от компании Microsoft, замена для Microsoft Office FrontPage и часть семейства SharePoint. Является одним из компонентов пакета Microsoft Office 2007, однако не включен ни в один из комплектов офиса (устанавливается отдельно). Переход в названии от FrontPage к SharePoint Designer связан с его назначением: созданием и дизайном веб-сайтов Microsoft SharePoint. SharePoint Designer имеет один и тот же движок обрисовки HTML, что и Microsoft Expression Web и не полагается на движок Trident браузера Internet Explorer, который менее совместим с общими стандартами.
Yandex Интернет - наиболее современный и поэтому более высокоскоростной и перспективный браузер. На нем будет проводиться тестирование экскурсии, выбор осуществлялся из множества вариантов: Google Chrome (рисунок 2), Chromium (рисунок 22), Хром от Яндекса (рисунок 23), Microsoft Internet Explorer (рисунок 24), Mozilla Firefox (рисунок 25), Opera (рисунок 26), Yandex (рисунок 20) и др.
Рисунок 20 - Yandex браузер.
Рисунок 21 - Google Chrome.
Рисунок 22 - Opera.
Рисунок 23 - Chromium.
Рисунок 24 - Хром от Яндекса.
Рисунок 25 - Internet Explorer.
Рисунок 26 - Mozilla Firefox.
Перечисленные ниже программы выбраны из списка инструментальных средств по причинам перечисленным ниже.
Обоснование выбора инструментальных средств разработки и программного
На основании исследования инструментальных средств разработки программного обеспечения в качестве инструментальных средств разработки виртуальной экскурсии по школе №2 будут использоваться:
Adobe Photoshop CS3 - способен работать с большим количеством форматов, создавать, сохранять, редактировать изменять изображения различными способами. Многофункциональный графический редактор, как нельзя кстати подойдёт для более точного результата объединения фотографий в панораму.
Microsoft ICE version 1.4.4.0 - программа нужна для объединения множества отдельных фотографий одного объекта с правильной последовательностью в одно панорамное изображение.
Pano2VR версия 4.1.0 pro - программа для объединения панорамы в экскурсии.
Adobe flash player 13 plugin - бесплатная программа для просмотра экскурсии.
Яндекс Интернет 14.4.1750.13414 - наиболее новый, удобный и быстрый браузер.
Share Point Designer 2007 - бесплатная программа для редактирования web страниц, HTML-редактор и программа для веб-дизайна от компании Microsoft, замена для Microsoft Office FrontPage и часть семейства SharePoint.
Microsoft Word - текстовый редактор и редактор документов. Поражает своей функциональностью и возможностью применения, он способен работать с различными форматами.
Microsoft Office PowerPoint - является частью Microsoft Office. Это позволило PowerPoint стать наиболее распространённой во всем мире программой для создания презентаций. Файлы презентаций PowerPoint часто пересылаются пользователями программы на другие компьютеры, что означает необходимую совместимость с ними программ конкурентов.
Выбранные средства разработки были исследованы и установлены на компьютер. Разработка программного обеспечения будет вестись с их помощью.
Предмет: Технология разработки программных продуктов.
Тема:Инструментальные средства коллективной разработки программного обеспечения.
Образовательная
Ознакомление с инструментальными средствами коллективной разработки ПО.
Развивающая:
Развивать умение слушать других, делать выводы и обобщать полученные знания
Воспитательная:
Воспитывать чувство значимости предмета в профессиональной деятельности, аккуратности в работе
Межпредметные связи:
Английский язык
Операционные системы
Информационные технологии
Основы алгоритмизации и программирования
Оборудование: доска, мел, письменные принадлежности, проектор, ПК
Тип урока: комбинированный
Метод обучения: Объяснительно иллюстративный
Ход урока:
1.Организационный момент
Проверка готовности кабинета
Объявление темы
2. Постановка цели урока
3.Повторение пройденного материала
Инструменты разработки программных средств.
Инструментальные среды разработки и сопровождения программных средств и принципы их классификации
Основные классы инструментальных сред разработки и сопровождения программных средств
Инструментальные среды программирования
4.Сообщение новых знаний
Понятие компьютерной технологии разработки программных средств и ее рабочие места
Инструментальные системы технологии программирования
Инструментальные средства разработки программ
5. Восприятие и осознание учащимися нового материала
6. Осмысление обобщение и систематизация знаний
7. Подведение итогов урока ипостановка домашнего задания
Выучить содержимое темы
Гагарина Л.Г. стр. С.257-259.
Ответить на вопросы:
16.4. Понятие компьютерной технологии разработки программных средств и ее рабочие места
Имеются некоторые трудности в выработке строгого определения CASE-технологии (компьютерной технологии разработки ПС). CASE - это абревиатура от английского Computer-Aided Software Engineering (Компьютерно-Помогаемая Инженерия Программирования). Но без помощи (поддержки) компьютера ПС уже давно не разрабатываются (используется хотя бы компилятор). В действительности, в это понятие вкладывается более узкий (специальный) смысл, который постепенно размывается (как это всегда бывает, когда какое-либо понятие не имеет строгого определения). Первоначально под CASE понималась инженерия ранних этапов разработки ПС (определение требований, разработка внешнего описания и архитектуры ПС) с использованием программной поддержки (программных инструментов). Теперь под CASE может пониматься и инженерия всего жизненного цикла ПС (включая и его сопровождение), но только в том случае, когда программы частично или полностью генерируются по документам, полученным на указанных ранних этапах разработки. В этом случае CASE-технология стала принципиально отличаться от ручной (традиционной) технологии разработки ПС: изменилось не только содержание технологических процессов, но и сама их совокупность.
В настоящее время компьютерную технологию разработки ПС можно характеризовать использованием
- программной поддержки для разработки графических требований и графических спецификаций ПС,
- автоматической генерации программ на каком-либо языке программирования или в машинном коде (частично или полностью),
- программной поддержки прототипирования.
Говорят также, что компьютерная технология разработки ПС является "безбумажной", т.е. рассчитанной на компьютерное представление программных документов. Однако, уверенно отличить ручную технологию разработки ПС от компьютерной по этим признакам довольно трудно. Значит, самое существенное в компьютерной технологии не выделено.
На наш взгляд, главное отличие ручной технологии разработки ПС от компьютерной заключается в следующем. Ручная технология ориентирована на разработку документов, одинаково понимаемых разными разработчиками ПС, тогда как компьютерная технология ориентирована на обеспечение семантического понимания (интерпретации) документов программной поддержкой компьютерной технологии. Семантическое понимание документов дает программной поддержке возможность автоматически генерировать программы. В связи с этим существенной частью компьютерной технологии становится использование формальных языков уже на ранних этапах разработки ПС: как для спецификации программ, так и для спецификации других документов. В частности, широко используются формальные графические языки спецификаций. Именно это позволяет рационально изменить и саму совокупность технологических процессов разработки и сопровождения ПС.
Из проведенного обсуждения можно определить компьютерную технологию разработки ПС как технологию программирования, в которой используются программные инструменты для разработки формализованных спецификаций программ и других документов (включая и графические спецификации) с последующей автоматической генерацией программ и документов (или хотя бы значительной их части) по этим спецификациям.
Теперь становятся понятными и основные изменения в жизненном цикле ПС для компьютерной технологии. Если при использовании ручной технологии основные усилия по разработке ПС делались на этапах собственно программирования (кодирования) и отладки (тестирования), то при использовании компьютерной технологии - на ранних этапах разработки ПС (определения требований и функциональной спецификации, разработки архитектуры). При этом существенно изменился характер документации. Вместо целой цепочки неформальных документов, ориентированной на передачу информации от заказчика (пользователя) к различным категориям разработчикам, формируются прототип ПС, поддерживающий выбранный пользовательский интерфейс, и формальные функциональные спецификации (иногда и формальные спецификации архитектуры ПС), достаточные для автоматического синтеза (генерации) программ ПС (или хотя бы значительной их части). При этом появилась возможность автоматической генерации части документации, необходимой разработчикам и пользователям. Вместо ручного программирования (кодирования) - автоматическая генерация программ, что делает не нужной автономную отладку и тестирование программ: вместо нее добавляется достаточно глубокий автоматический семантический контроль документации. Появляется возможность автоматической генерации тестов по формальным спецификациям для комплексной (системной ) отладки ПС. Существенно изменяется и характер сопровождения ПС: все изменения разработчиком-сопроводителем вносятся только в спецификации (включая и прототип), остальные изменения в ПС осуществляются автоматически.
С учетом сказанного жизненный цикл ПС для компьютерной технологии можно представить следующей схемой (рис. 16.3).
Рис. 16.3. Жизненный цикл программного средства для компьютерной технологии.
Прототипирование ПС является необязательным этапом жизненного цикла ПС при компьютерной технологии, что на рис. 16.3 показано пунктирной стрелкой. Однако использование этого этапа во многих случаях и соответствующая компьютерная поддержка этого этапа является характерной для компьютерной технологии. В некоторых случаях прототипирование делается после (или в процессе) разработки спецификаций ПС, например, в случае прототипирования пользовательского интерфейса. Это показано на рис. 16.3 пунктирной возвратной стрелки. Хотя возврат к предыдущим этапам мы допускаем на любом этапе, но здесь это показано явно, так как прототипирование является особым подходом к разработке ПС (см. лекцию 3). Прототипирование пользовательского интерфейса позволяет заменить косвенное описание взаимодействия между пользователем и ПС при ручной технологии (при разработке внешнего описания ПС) прямым выбором пользователем способа и стиля этого взаимодействия с фиксацией всех необходимых деталей. По существу, на этом этапе производится точное описание пользовательского интерфейса, понятное программной поддержке компьютерной технологии, причем с ответственным участием пользователя. Все это базируется на наличие в программной поддержке компьютерной технологии настраиваемой оболочки с обширной библиотекой заготовок различных фрагментов и деталей экрана. Такое прототипирование, по-видимому, является лучшим способом преодоления барьера между пользователем и разработчиком.
Разработка спецификаций ПС распадается на несколько разных процессов. Если исключить начальный этап разработки спецификаций (определение требований), то в этих процессах используются методы, приводящие к созданию формализованных документов, т. е. используются формализованные языки спецификаций. При этом широко используются графические методы спецификаций, приводящие к созданию различных схем и диаграмм, которые определяют структуру информационной среды и структуру управления ПС. К таким структурам привязываются фрагменты описания данных и программ, представленные на алгебраических языках спецификаций (например, использующие операционную или аксиоматическую семантику), или логических языках спецификаций (базирующихся на логическом подходе к спецификации программ). Такие спецификации позволяют в значительной степени или полностью автоматически генерировать программы. Существенной частью разработки спецификаций является создание словаря именованных сущностей, используемых в спецификациях.
Автоматизированный контроль спецификаций ПС использует то обстоятельство, что значительная часть спецификаций представляется на формальных языках. Это позволяет автоматически осуществлять различные виды контроля: синтаксический и частичный семантический контроль спецификаций, контроль полноты и состоятельности схем и диаграмм (в частности, все их элементы должны быть идентифицированы и отражены в словаре именованных сущностей), сквозной контроль сбалансированности уровней спецификаций и другие виды контроля в зависимости от возможностей языков спецификаций.
Генерация программ ПС. На этом этапе автоматически генерирует скелеты кодов программ ПС или полностью коды этих программ по формальным спецификациям ПС.
Автоматизированное документирование ПС. Предполагает возможность генерации различных форм документов с частичным заполнением их по информации, хранящейся в репозитории. При этом количество видов документов сокращается по сравнению с традиционной технологией.
Комплексное тестирование и отладка ПС. На этом этапе тестируются все спецификации ПС и исправляются обнаруженные при этом ошибки. Тесты могут создаваться как вручную, так и автоматически (если это позволяют используемые языки спецификаций) и пропускаются через сгенерированные программы ПС.
Аттестация ПС имеет прежнее содержание.
Сопровождение ПС существенно упрощается, так как основные изменения делаются только в спецификациях.
Рабочее место компьютерной технологии разработки ПС представляет собой инструментальную среду, поддерживающую все этапы жизненного цикла этой технологии. В этой среде существенно используется репозиторий. В репозитории хранится вся информация, создаваемая в процессе разработки ПС (в частности, словарь именованных сущностей и все спецификации). По существу, рабочее место компьютерной технологии является интегрированным хотя бы по пользовательскому интерфейсу и по данным. Основными инструментами такого рабочего места являются:
- конструкторы пользовательских интерфейсов;
- инструмент работы со словарем именованных сущностей;
- графические и тестовые редакторы спецификаций;
- анализаторы спецификаций;
- генератор программ;
- документаторы.
14.5. Инструментальные системы технологии программирования
Инструментальная система технологии программирования - это интегрированная совокупность программных и аппаратных инструментов, поддерживающая все процессы разработки и сопровождения больших ПС в течение всего его жизненного цикла в рамках определенной технологии. Выше уже отмечалось (см. п. 14.3), что она помимо интегрированности обладает еще свойствами комплексности и ориентированности на коллективную разработку. Это означает, что она базируется на согласованности продукции технологических процессов. Тем самым, инструментальная система в состоянии обеспечить, по крайней мере, контроль полноты (комплектности) создаваемой документации (включая набор программ) и согласованности ее изменения (версионности). Поддержка инструментальной системой фазы сопровождения ПС, означает, что она должна обеспечивать управление конфигурацией ПС . Кроме того, инструментальная система поддерживает управление работой коллектива и для разных членов этого коллектива обеспечивает разные права доступа к различным фрагментам продукции технологических процессов и поддерживает работу менеджеров по управлению коллективом разработчиков. Инструментальные системы технологии программирования представляют собой достаточно большие и дорогие ПС, чтобы как-то была оправданна их инструментальная перегруженность. Поэтому набор включаемых в них инструментов тщательно отбирается с учетом потребностей предметной области, используемых языков и выбранной технологией программирования.
С учетом обсужденных свойств инструментальных систем технологии программирования можно выделить три их основные компоненты:
- репозиторий,
- инструментарий,
- интерфейсы.
Инструментарий - набор инструментов, определяющий возможности, предоставляемые системой коллективу разработчиков. Обычно этот набор является открытым и структурированным. Помимо минимального набора (встроенные инструменты ), он содержит средства своего расширения (импортированными инструментами ). Кроме того, в силу интегрированности по действиям он состоит из некоторой общей части всех инструментов (ядра ) и структурных (иногда иерархически связанных) классов инструментов.
Интерфейсы разделяются на пользовательский и системные. Пользовательский интерфейс обеспечивает доступ разработчикам к инструментарию. Он реализуется оболочкой системы. Системные интерфейсы обеспечивают взаимодействие между инструментами и их общими частями. Системные интерфейсы выделяются как архитектурные компоненты в связи с открытостью системы - их обязаны использовать новые (импортируемые ) инструменты, включаемые в систему.
Самая общая архитектура инструментальных систем технологии программирования представлена на рис. 16.4.
Рис. 16.4. Общая архитектура инструментальных систем технологии программирования.
Различают два класса инструментальных систем технологии программирования: инструментальные системы поддержки проекта и языково-зависимые инструментальные системы.
Инструментальная система поддержки проекта - это открытая система, способная поддерживать разработку ПС на разных языках программирования после соответствующего ее расширения программными инструментами, ориентированными на выбранный язык. Набор инструментов такой системы поддерживает разработкой ПС, а также содержит независимые от языка программирования инструменты, поддерживающие разработку ПС (текстовые и графические редакторы, генераторы отчетов и т.п.). Кроме того, он содержит инструменты расширения системы. Ядро такой системы обеспечивает, в частности, доступ к репозиторию.
Языково-зависимая инструментальная система - это система поддержки разработки ПС на каком-либо одном языке программирования, существенно использующая в организации своей работы специфику этого языка. Эта специфика может сказываться и на возможностях ядра (в том числе и на структуре репозитория), и на требованиях к оболочке и инструментам. Примером такой системы является среда поддержки программирования на Аде (APSE ).
7.1. Инструментальные средства разработки программ
Инструментальное программное обеспечение (Software tools) - программное обеспечение, используемое в ходеразработки, корректировки или развития других программ:
редакторы, компиляторы, отладчики, вспомогательные системныепрограммы, графические пакеты и др.
Сюда входят языки программирования, интегрированные среды разработки программ, CASE-системы и др.
7.1.2. Выбор языка программирования
Существующие на сегодняшний день языкипрограммирования можно выделить в 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 на сегодня является язык C++. Действительно, он имеет ряд достоинств:
Масштабируемость. На языке C++ разрабатываютпрограммы для самых различных платформ и систем;
Возможность работы на низком уровне с памятью,адресами, портами, что при неосторожном использовании может легко превратиться в недостаток;
C++ имеет мощный препроцессор, унаследованный от С, но, как и любой другой мощный инструмент, требуетосторожного использования;
Возможность создания обобщенных алгоритмов для разных типов данных, их специализация и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны.
При этом язык C++ обладает рядом существенныхнедостатков:
Подключение интерфейса внешнего модуля через препроцессорную вставку заголовочного файла (#include)серьезно замедляет компиляцию при подключении большогоколичества модулей;
Недостаток информации о типах данных во времякомпиляции;
Сложность для изучения и компиляции;
Некоторые преобразования типов неинтуитивны. Вчастности, операция над беззнаковым и знаковым числамивыдает беззнаковый результат.
Для C++ существует большое количество библиотек классов, поддерживающих создание пользовательского интерфейса,клиент-серверных приложений, работу с базами данных и т. д.,
поэтому пока альтернативы C++ нет . Для второстепенныхпроектов иногда используется Visual Basic. Язык Javaрассматривался как альтернатива Basic, но из-за отсутствия визуального
средства разработки форм он пока остается малопригодным.
Современный Object Pascal, как и Pascal, предложенный Н. Виртом в середине 70-х годов XX в., остается наиболее привлекательным для обучения основам программирования в силу своей
простоты, структурированности и обнаружения компиляторомбольшого количества не только синтаксических, но и семантических ошибок.
В нынешнее время в отличие от 60-х годов XX в. языкипрограммирования создаются крайне редко. За последние 15 лет можно отметить лишь две новинки, получившие широкоераспространение - это Java (Sun Microsystems, 1995 г.), ставшийпопулярным во многом благодаря технологии его использования в Интернете и появления такого понятия, как виртуальная Java-машина, и С# (Microsoft, 2000 г.), созданный на основе C++.
Создателем языка является сотрудник Microsoft Андреас Хейлсберг. Он стал известным в мире программистов задолго дотого, как пришел в Microsoft. Хейлсберг входил в число ведущих
разработчиков одной из самых популярных сред разработки - Delphi. В Microsoft он участвовал в создании версии Java - J++, так что опыта в написании языков и сред программирования ему не занимать. Как отмечал сам Андреас Хейлсберг, С# создавался как язык компонентного программирования, и в этом одно из главных достоинств языка, направленное на возможностьповторного использования созданных компонентов.
Другие достоинства языка С#:
Сохраняет лучшие черты популярных языковпрограммирования C/C++, на основе которых он создан. В связи с этим облегчается переход программистов от C++ к С#;
Является проще и надежнее C++. Простота и надежность главным образом связаны с тем, что на С# хотя идопускаются, но не поощряются такие опасные свойства C++,
как указатели, адресация, разыменование, адреснаяарифметика;
Является полностью объектно-ориентированным языком, где даже типы, встроенные в язык, представлены классами;
Реализует возможности наследования и универсализации;
Учитывает все возможности Framework .Net, так как С# создавался параллельно с данной средой;
Благодаря каркасу Framework .Net, ставшему надстройкой над операционной системой, программисты С# получают те же преимущества работы с виртуальной машиной, что и
программисты Java. Эффективность кода даже повышается, поскольку исполнительная среда CLR представляет собой компилятор промежуточного языка, в то время как
виртуальная Java-машина является интерпретатором байт-кода;
Мощная библиотека каркаса поддерживает удобствопостроения различных типов приложений на С#, позволяя легко строить Web-службы, другие виды компонентов,
достаточно просто сохранять и получать информацию из базы данных и других хранилищ данных;
Является источником надежного и эффективного кода.
Кроме вышеописанных языков к группе универсальных принадлежат также Modula, Ada, COBOL, FORTRAN инекоторые другие. Каждый из вышеописанных языков имеет своиособенности и, соответственно, свою область применения. В настоящее время универсальные языки программированияприменяются в самых различных областях человеческой деятельности, таких как:
Научные вычисления (языки C++, FORTRAN, Java);
Системное программирование (языки C++, Java);
Обработка информации (языки C++, COBOL, Java);
Искусственный интеллект (LISP, Prolog);
Издательская деятельность (Postscript, TeX);
Удаленная обработка информации (Perl, PHP, Java, C++);
Описание документов (HTML, XML).
С течением времени одни языки развивались, приобретали новые черты и остались востребованными, другие утратили свою актуальность и сегодня представляют в лучшем случае чистотеоретический интерес (Focal, PL/1 и др.). В значительной степени это связано с такими факторами:
Наличие среды программирования, поддерживающейразработку приложений на конкретном языкепрограммирования;
Удобство сопровождения и тестирования программ;
Стоимость разработки с применением конкретного языка программирования;
Четкость и ортогональность конструкций языка;
Применение объектно-ориентированного подхода.
Специализированные языки разработчика используют длясоздания конкретных типов программного обеспечения. К нимотносят:
Языки баз данных;
Языки создания сетевых приложений;
Языки создания систем искусственного интеллекта и т. д.
Специализированные языки пользователя обычно являютсячастью профессиональных сред пользователя, характеризуютсяузкой направленностью и разработчиками программногообеспечения не используются.
Языки низкого уровня позволяют осуществлятьпрограммирование практически на уровне машинных команд. При этомполучают самые оптимальные как с точки зрения времени
выполнения, так и с точки зрения объема необходимой памятипрограммы. Недостатком их является то, что они не поддерживают принципов структурного программирования .
В настоящее время языки типа ассемблера обычноиспользуют:
При написании сравнительно простых программ, дляобращения к техническим средствам, например драйверов;
В виде вставок в программы на языках высокого уровня, например, для ускорения преобразования данных в циклах с большим количеством повторений.
В большей степени выбор языка программированияопределяется опытом разработчика, требованиями ведущей разработку организации или просто устоявшимся мнением.
7.7.3. Выбор среды программирования
Интегрированной средой разработки программного обеспечения называют систему программных средств, используемуюпрограммистами для разработки программного обеспечения .
Обычно среда разработки включает в себя текстовыйредактор, компилятор и/или интерпретатор, компоновщик, отладчик и справочную систему. Иногда также содержит системууправления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя.
Многие современные среды разработки также включают инспектор объектов, браузер классов и диаграмму иерархии классов,которые используются для объектно-ориентированной разработки ПО.
Обычно среда разработки предназначается для одногоопределенного языка программирования, как, например, Visual Basic или Deiphi, но существуют среды разработки, предназначенные для нескольких языков, такие как Eclipse или Microsoft Visual Studio.
Примеры сред разработки - Turbo Pascal, Borland C++, GNU toolchain, DrPython.
В последнее время, с развитием объектно-ориентированного программирования, широкое распространение получилиупоминавшиеся ранее среды визуального программирования, в
которых наиболее распространенные блоки программного кодапредставлены в виде графических объектов.
Наиболее часто используемыми являются визуальные среды Delphi, C++ Builder фирмы Borland (Inprise Corporation), Visual C++, Visual Basic фирмы Microsoft, Visual Ada фирмы IBM и др.
Большую популярность в наши дни получила технология.NET Framework, предложенная фирмой Microsoft в качестве платформы для создания как обычных программ, так ивеб-приложений. Основным преимуществом.NET являетсясовместимость различных служб, написанных на разных языках.
Например, служба, написанная на C++ для.NET, может обратиться к методу класса из библиотеки, написанной на Delphi; на С#можно написать класс, наследующий от класса, написанного на Visual Basic .NET, а исключение, выброшенное методом, написанным на С#, может быть поймано и обработано в Delphi.
Так же как и в случае с выбором языка программирования, выбор среды программирования определяется характеромпроекта, привычками и навыками разработчика, веяниями времени, требованиями заказчика и просто общественным мнением: «Все подобные разработки должны выполняться в среде...
Общая характеристика инструментальных средств разработки программ
Общая характеристика инструментальных средств разработки программ
Инструментальные системы технологии программирования
CASE-средства. Характеристика современных CASE-средств
Обзор объектно-ориентированных инструментальных средств
Объектно-ориентированное программирование возникло раньше объектно-ориентированного анализа и проектирования, поэтому на сегодняшний день существует достаточно большое количество языков, поддерживающих данную технологию. Первым из них, по дате возникновения, считается язык Smalltalk , хотя многие элементы объектно-ориентированного подхода были использованы еще в языке Simula в 1967г. Наиболее мощным инструментом создания объектно-ориентированных программ на сегодня является язык C++ , созданный на базе языка структурного программирования C . Успешно развивается язык Java , который изначально разрабатывался как объектно-ориентированный.
Разработка крупных программных систем в современных условиях невозможна без использования средств автоматизации разработки программного обеспечения (CASE средств). CASE, поддерживающих объектно-ориентированный подход, не так много. Наиболее известное средство в этом направлении – система Rational Rose , которая поддерживает, в том числе, этапы объектно-ориентированного анализа и проектирования.
Объектно-ориентированное CASE средство Rational Rose
Разработчик Rational Rose - фирма Rational Software Corp., известная своими наработками в области объектно-ориентированных технологий, главной из которых является язык UML. Именно на поддержку UML, как основного языка проектирования ПО, и ориентированна данная CASE система.
Как и любое современное CASE средство, данная система поддерживает все стадии жизненного цикла ПО и предоставляет пользователю широкий спектр функций для анализа, проектирования, построения и сопровождения ПО. При этом используются объектно-ориентированные технологии и широко применяются графические модели.
Rational Rose состоит из следующих основных компонент: репозиторий, графический интерфейс пользователя, средства инспекции проекта (browser), средства контроля проекта, средства сбора статистики и генератор документов и также расширения для поддержки различных языков программирования.
Из основных возможностей можно перечислить следующие:
Мощный графический язык моделирования предметной области, обладающий высоким уровнем формализации и поддерживающий объектно-ориентированную методологию.
Удобная навигация между элементами модели при помощи "инспектора проекта".
Хранение результатов проектирования в виде единой модели.
Поддержка работы над проектом группы разработчиков.
Мощная система подготовки отчетов и документации о проекте.
Возможности синтеза программ практически на всех современных объектно-ориентированных языках, в том числе и на межплатформенном языке Java.
Поддержка компонентных технологий построения программных систем.
Широкие возможности по проектированию ПО различной архитектуры, от простых программ, до крупных "клиент-серверных" систем и Интернет-приложений.
Возможность реинжиниринга модели на основе исходных текстов программы. Этим обеспечивается поддержание единства проектной информации и реализации.
Настройка и расширение функциональных возможностей CASE среды путем установки модулей расширения, в первую очередь для поддержки различных языков программирования.
Принципы разработки программных систем в Rational Rose
Построение объектно-ориентированных систем имеет свою специфику. Очевидно, что для наибольшей эффективности следует использовать единую технологию на всех этапах жизненного цикла. Такую возможность предоставляет универсальный язык моделирования UML. Rational Rose поддерживает все этапы проектирования системы, которые определены в спецификации UML.
Основным способом проектирования является создание различного рода диаграмм и спецификаций, определяющих логическую и физическую структуры модели системы, ее статические и динамические аспекты. В их число входят диаграммы классов, состояний, сценариев, модулей, процессов.
На всех этапах предоставляется возможность применять специализированные графические редакторы элементов модели и использовать инспектор модели для навигации среди ее компонентов. Вся проектная информация сохраняется в едином файле модели (*.mdl).
Работа начинается с построения диаграммы использования (Use Case Diagram), характеризующей основные задачи и окружение проектируемой системы. Далее, для каждого блока использования (Use Case), представленного на диаграмме использования, разрабатываются диаграммы последовательностей (Sequence Diagram), идентифицирующие объекты в системе и описывающие последовательности событий, возникающих в процессе общения объектов. Rational Rose позволяет автоматически связывать диаграммы последовательностей с блоками использования.
Объекты, присутствующие на диаграммах последовательностей, определяются в системе с помощью классов. Классы и их взаимосвязь задается с помощью диаграмм классов, разработка которых также поддерживается Rational Rose . Классы группируются в пакеты. Rational Rose позволяет определить набор пакетов, взаимосвязи между ними и представить составляющие их классы на вложенных диаграммах классов.
Состав компилируемых и выполняемых модулей системы задается в Rational Rose с помощью диаграммы компонентов. На диаграмме определяются зависимости между компонентами. Для компонентов могут задаваться интерфейсы, через которые реализуются зависимости. Диаграммы развертывания в Rational Rose отражают конфигурацию исполняемой программной системы и состоят из узлов и отношений взаимодействия между узлами. Узлы включают в себя компоненты, представленные на диаграмме компонентов системы.
Для полностью определенной модели можно осуществить генерацию исходных программных текстов на различных объектно-ориентированных языках программирования, поддерживаемых Rational Rose , например Java или C++.
Полученные программные тексты могут быть модифицированы вне Rational Rose , а для учета произведенных изменений система позволяет выполнить реинжиниринг текстов в модель.
Проектирование программных средств
Моделирование предметной области . Создание проекта начинается с формирования принципов использования системы. В рамках Rational Rose это этап именуется "Use Case View". Реализация этого этапа позволяет идентифицировать внешних пользователей, блоки использования, объекты системы и связи между ними.
Составляется диаграмма использования, отражающая внешнее функционирование создаваемой системы. Эта модель во многом аналогична диаграмме потоков данных в структурном анализ. Основными ее составляющими являются внешние пользователи (actors), блоки использования (use case) и связи между компонентами. Для создания диаграммы в Rational Rose используется специализированный графический редактор.
Все элементы диаграммы использования выделяются системой как самостоятельные компоненты модели в рамках данного этапа и подлежат дальнейшей спецификации. В первую очередь это касается блоков использования, которые отражают группы функций системы, представляемые как единое целое для внешнего пользователя.
Для каждого блока использования строится диаграмма последовательностей, на которой отображается взаимодействие во времени объектов, выполняющих поставленную задачу. На подобных диаграммах идентифицируются объекты системы и определяются сообщения, с помощью которых эти объекты взаимодействуют. Построение диаграмм проводится в специализированном редакторе.
Каждый объект на диаграмме последовательностей сопровождается именем класса, к которому он принадлежит. Конкретный объект является экземпляром некоторого класса. Классы образуют логическую структуру системы.
Разработка логической структуры. После завершения формирования принципов использования системы, наступает этап разработки ее логической структуры. В Rational Rose он именуется "Logical View". Результатом данного этапа должна стать главная диаграмма, и детализирующие диаграммы для ее элементов.
На этом этапе следует определить классы, которые необходимы в системе. Экземпляры этих классов уже указаны на диаграммах последовательностей. Классы и их связи отражается в модели в виде диаграммы классов. Группы классов на этих диаграммах могут быть объединены в пакеты.
Проектирование логической структуры следует начинать с определения основных пакетов. Пакет – универсальное средство для группировки элементов модели. Применение пакетов позволяет сделать модель более обозримой. Пакеты могут быть вложенными друг в друга. Классы, составляющие каждый пакет, детализируются на вложенной диаграмме.
Встроенный в Rational Rose редактор диаграмм классов представляет удобные средства для таких операций, а инспектор модели облегчает перемещение по иерархии диаграмм.
Для каждого класса задается спецификация, описывающая состав атрибутов и методов, связи, шаблон, на основе которого создан класс, и особенности реализации.
Наличие шаблонов позволяет легко создавать классы различной структуры.
Классы могут импортироваться в систему извне. Rational Rose поддерживает компонентную структуру программного обеспечения и позволяет использовать в модели двоичные компоненты, такие как COM и ActiveX. Их представление в модели выполняется с помощью классов, основанных на интерфейсах данных компонентов.
Кроме диаграмм классов, для описания логики системы применяются на данном этапе применяются диаграммы состояний, диаграммы сценариев и другие элементы языка UML
Проектирование физической структуры приложения. Классы, описанные на предыдущем этапе, связываются с физическими компонентами программы при помощи диаграмм компонент.
Компонент представляет собой выполняемый модуль системы, и связан с файлом исходного текста, двоичным файлом библиотеки, объектным модулем, исполняемым файлом. Компоненты могут включать в себя другие компоненты.
Для визуализации компонентов проектируемой системы используются диаграммы компонент. Этап построения диаграмм компонент в Rose именуется "Component View". Он состоит из построения общей диаграммы и, при необходимости, детализации отдельных компонентов на вложенных диаграммах.
Данные диаграммы отражают взаимосвязь составных частей программного обеспечения. Взаимосвязь реализуется через интерфейсы, которые также отображаются на диаграмме.
Построение диаграмм выполняется в специализированном редакторе. Для компонента задаются составляющие его классы.
Для компонента может производится генерация исходного текста на различных языках программирования, поддерживаемых Rational Rose, или назначаться программные фрагменты, разработанные вне среды Rose . В последнем случае их интерфейс должен соответствовать объявленному в модели.
Последним этапом в проектировании программного обеспечения является подготовка диаграммы развертывания. В Rose этот этап именуется "Deployment View". Диаграммы развертывания показывает конфигурацию исполняемой программной системы. Она состоит из узлов и отношений взаимодействия между узлами и компонентами. Узлы могут включать компоненты и объекты. Узлы являются физическими элементами времени выполнения.
Построение и сопровождение системы
Генерация исходных текстов . После того, как определены конкретные компоненты разрабатываемой системы, наступает время генерации программного кода для каждого компонента.
Фактически, Rose генерирует скелет программы, который в последствии передается программистам на доработку. Автоматически синтезируются определения классов и методов, конкретную реализацию которых следует выполнить вручную.
Исходной информацией для этой операции являются сведения о классах, составляющих данный компонент и выбранном языке реализации данного компонента.
Перед выполнением операции следует определить состав и параметры сохранения полученного кода. Далее, выполнить генерацию, выбрав требуемый язык. При возникновении ошибок система проинформирует об этом.
Возможна выборочная генерация программного кода для отдельных компонентов модели и настройка информации, помещаемой в программные файлы. Этим достигается высокая гибкость при модернизации и модификации модели.
Rational Rose 98 Enterprise Edition позволяет генерировать исходный текст на Visual Basic, C++, Java, а также получать описание интерфейсов компонент на языке IDL и создавать проекты для системы Oracle 8.
Реинжиниринг модели на основе исходных текстов . Возможность реинжиниринга, или, как его еще называют, "обратного проектирования", модели по исходным программным текстам представляется одной из важных и, безусловно, полезных функций Rose . Потребность в такой операции часто возникает при выполнении модификации и модернизации проекта. Сгенерированные по модели шаблоны программы, после их передачи программистам, могут быть модифицированы и необходимо учитывать эти изменения в модели. Кроме того, поскольку Rational Rose поддерживает импорт двоичных компонентов (COM объекты в среде Win32), то поддержка построения классов на основе описания интерфейсов двоичного компонента просто необходима.
Реинжиниринг классов можно выполнить, выбрав язык программирования, на котором реализованы классы, и задав каталог с исходными файлами. Далее можно выбрать необходимые файлы или провести реинжиниринг для всех. При выполнении этих действий надо быть внимательным, и выделять только те элементы, которые действительно могут быть преобразованы в модель. В процесс работы система будет информировать вас о наличии ошибок.
После успешного завершения операции, на диаграмме компонентов (этап "Component View") появится новый элемент, имеющий имя, совпадающее с каталогом исходных файлов. Переход на этап "Logical View" покажет, что все классы и пакеты, составляющие новый компонент, также появились на диаграммах классов.
Теперь становится возможным внести в модель изменения, определяемые добавленными компонентами, и вновь генерировать исходные тексты.
Поддержка этапов разработки
Компоненты и шаблоны. Одной из возможностей Rose является моделирование двоичных компонентов, поддерживающих спецификацию COM. В модели подобные компоненты представляются интерфейсными классами, созданными на основе IDL файлов, сопровождающих COM объект. Это позволяет включать в модель различные готовые компоненты.
Поддержка шаблонов элементов модели позволяет упростить процесс проектирования. В Rose можно создавать и использовать шаблоны для большинства элементов модели, в том числе: блоков использования, пакетов, классов, компонентов, а также для операций над моделью. В процессе создания нового элемента следует указать, какой шаблон используется, и элемент будет включать все свойства шаблона. Такой подход позволяет избавиться от рутинной работы и сконцентрироваться на самом проекте.
Рабочие среды. Логичным развитием идеи использования шаблонов и внешних двоичных компонентов в Rational Rose стало появление рабочей среды (Framework).
Рабочая среда является разновидностью шаблона, устанавливающего окружение для создаваемой модели. Это выполняется путем загрузки базовых элементов, включенных в рабочую среду, которые становятся неотъемлемой частью модели.
Rose предоставляет широкий набор стандартных рабочих сред, кроме того можно создавать собственные. Набор стандартных рабочих сред следующий:
Среда проектирования распределенных приложений (Application Performance Explorer)
Стандартная среда (Standard). Ориентированна на создание приложений на Visual Basic. Включает объявление многих стандартных объектов VB.
Среда проектирования приложений для Интернет (Internet). Включает определение различных компонентов ActiveX и библиотек VB.
Среда проектирования приложений для работы с локальными базами данных (Local Database). Содержит объявление объектов системы DAO
Среда проектирования приложений с использованием RDO (Remote Data Object). Позволяет использовать объекты RDO для создания клиент-серверных приложений.
Среда проектирования приложений для доступа к SQL-серверами (SQL Server Distributed Management Object (SQL-DMO)), поддерживающая доступ к SQL через объекты OLE-Automation.
Среда поддержки Microsoft Transaction Server
Среда поддержки Microsoft Outlook
Среды проектирования приложений на Java (Java JDK 114 Full и Java JDK 114 Quick). Включают модели классов и интерфейсов Java полученные путем реинжиниринга.
Среда поддержки Oracle8
Среда разработки назначается при создании модели. Хранятся среды разработки в виде файлов модели (*.mdl) предназначенных только для чтения (Read only). В процессе создания новой модели необходимые элементы загружаются из выбранной среды разработки, после чего новую модель.
Среды разработки представляют собой замечательный механизм для настройки Rose на конкретный проект. Можно создать собственную среду разработки, которая будет включать необходимые вам элементы из различных стандартных сред. В состав Rational Rose входит "мастер" по созданию рабочих сред.
Поддержка группы разработчиков. Всякий крупный проект обычно выполняется группой разработчиков, в которую входят аналитики, проектировщики, программисты. Процесс разработки представляет собой последовательные итерации с циклом "анализ"-"проектирование"-"реализация". На каждом этапе с моделью работают несколько разработчиков и этапы циклически повторяются. В таких условиях необходимо поддерживать целостность проекта, учитывать изменения, вносимые на разных этапах и согласовывать этапы. Все это требует использования общего репозитория и специальной идеологии проектирования.
Наряду с удобным средством инспектирования модели, облегчающим переключение между этапами, в Rational Rose определены механизмы поддержки группы разработчиков.
Создаются различные рабочие области для разработчиков и рабочая область всего проекта. Каждый разработчик производит изменения в своей части (подмодели), и эти изменения становятся глобальными (переносятся в общую модель) только после их утверждения системой управления проектом. В качестве контроллеров проекта в Rose могут использоваться внешние системы, такие как ClearCase и Microsoft SourceSafe .
Использование модулей расширения . В Rational Rose введен гибкий механизм конфигурации и настройки возможностей системы. Существуют различные модули расширения, устанавливаемые в Rose и решающие различные задачи. Можно выделить два основных типа модулей расширения: расширения, поддерживающие языки программирования и расширения функциональных возможностей среды.
При добавлении нового расширения, оно интегрируется с системой путем добавления пунктов в системные меню и установкой необходимых библиотек и исполняемых файлов. Кроме того, каждое расширение может добавлять в систему собственные типы и шаблоны.
Добавление необходимых расширений обычно производится при начальной установки системы, однако их можно установить и позднее. Поддерживается распространение расширений через сеть Internet
Для управления расширениями в Rose существует менеджер расширений. С его помощью можно активизировать и де активизировать различные модули расширений.
Достоинства и недостатки Rational Rose
Данное CASE средство может быть применено для создания разнообразного объектно-ориентированного программного обеспечения, в первую очередь для платформы Windows, а так же на межплатформенном языке Java.
На всех этапах разработки применяется язык UML, и проект программного средства представляет собой единую модель.
Важными достоинствами являются настройка на различные языки программирования и архитектуры программных систем, а также возможность "обратного проектирования" на основе исходных текстов, на различных языках программирования. Существует поддержка различных способов физической реализации для компонент проектируемой системы.
Очень полезной оказывается возможность конфигурирования системы с помощью модулей расширения. По сути, единственным способом написания приложения для не-Windows операционной системы является использование языка Java.
Этап 1: до середины 50-х .
Основные затраты связаны с кодированием (в машинных кодах). Появляются автокоды (языки с использованием мнемонических обозначений команд) и трансляторы с них (ассемблеры).
Реализуются возможности раздельной компиляции и перемещаемости программ. Появляются загрузчики и компоновщики программ.
Этап 2: середина 50-х – середина 60-х гг.
Увеличиваются размеры программ, выявляется разрыв между понятиями проблемных областей и машинно-ориентированных языков. Появляются различные языки высокого уровня (алгоритмические, универсальные):
Fortran (1954-1957);
Algol-60 (1958-1960);
Cobol (1959-1961);
и трансляторы с них (компиляторы). Изобретаются и опробуются почти все основные типы данных, операции над ними, управляющие структуры и способы изображения их в программах, различные варианты параметризации подпрограмм.
Этап 3: середина 60-х – начало 70-х гг.
Резко увеличиваются размеры ПО, происходит переход к коллективному характеру работ. Повышаются требования к ПО вследствие перехода к товарному производству.
Изменяется соотношение затрат на разработку ПО (40% и более тратится на отладку, проектирование и документирование), кодирование – один из самых простых видов работ. Используются и создаются "большие" языки программирования – ПЛ/1, АЛГОЛ-68, СИМУЛА-67, обобщающие и интегрирующие ранее найденные решения.
Появляются развитые системы программирования с оптимизирующими и отладочными трансляторами, макробиблиотеками, библиотеками стандартных программ, специализированных текстовыми редакторами, средствами анализа и диалоговой отладки в терминах входного языка. Разрабатываются развитые операционные системы, первые СУБД, многочисленные системы автоматизации документирования, системы управления программной конфигурацией (отслеживания модификаций и сборки версий ПО).
Этап 4 (“этап кризиса в развитии ПО”): начало 70-х–середина 70-х гг.
Несмотря на развитие инструментальных средств, производительность труда программистов не растёт. Более того, вследствие повышения требований к ПО и нелинейного роста его сложности, производительность труда падает. Срываются сроки разработки ПО, растёт его стоимость, непредсказуемо его качество, не срабатывают традиционные методы (предоставление дополнительных человеческих и материальных ресурсов), что характеризуется как "кризис ПО".
Получают признание методологии структурного программирования (Дейкстра, 1968г.), формируются основы технологии программирования (язык Паскаль (Н.Вирт), 1971г.).
Этап 5:1976г.– наше время. Этап посткризисного развития инструментальных средств.
1976г. – публикация работы Боэма, где вводится понятие жизненного цикла ПО и указывается, что основные затраты приходятся не на разработку, а на сопровождение программ.
Языки программирования:
C (начало 1970-х, впервые достаточно полно описан в 1978 г.);
Modula-2 (1978 г., развитие – язык Oberon (1988));
Prolog (1972 г., распространение получил с 1980 г.);
Smalltalk (1970-е годы, в 1980 был представлен как Smalltalk-80);
C++ (начало 1980-х гг., название – 1983, в привычном сегодня виде существует с 1990 г.);
Java (версия Java 1.0 – 1996 г., Java 2.0 – 1998, Java 5 – 2004...);
C# (1998–2001, версия 1.0 – 2000–2002, версия 2.0 – 2003-2005, версия 3.0 – 2004–2008, версия 4.0 – 2008–2010).
Развиваются интегрированные инструментальные среды разработки программ. Получает признание объектно-ориентированный подход к проектированию и программированию. Разрабатываются программы, поддерживающие создание ПО на каждом этапе.
Контрольные вопросы:
1. Какие действия включает в себя разработка программного продукта?
2. Какие этапы в разработке программ выделяются в рамках Rational Unified Process (RUP)?
3. Что обеспечивает использование инструментальных средств?
4. Какие составные части входят в программу? Назначение каждой из частей.
5. Определения программы и программного обеспечения.
6. Какими свойствами должно обладать программное обеспечение?
7. Какие языки программирования применяют при разработке программ?
8. Определение инструментального программного обеспечения.
9. На какие четыре группыможно разбить инструментальное ПО? Примеры ПО для каждой группы.
10. По каким критериям можно сравнивать программы из одного класса?
11. Какие этапы выделяют в развитии инструментальных средств разработки ПО?
12. Назначение и основные характеристики компиляторов (ассемблеров) и редакторов связей.
13. Назначение и основные характеристикиредакторов текстов.
14. Назначение и основные характеристикиотладчиков.
15. Назначение и основные характеристикипрограмм создания инсталляторов.
16. Назначение и основные характеристикиредакторов ресурсов.
17. Назначение и основные характеристикипрофилировщиков.
18. Назначение и основные характеристикипрограмм поддержки версий.
19. Назначение и основные характеристикипрограмм создания файлов помощи (документации).
20. Назначение и основные характеристикигенераторов документации.
21. Назначение и основные характеристикидизассемблеров и декомпиляторов.
22. Назначение и основные характеристикипрограмм отслеживания активности системы и изменений, происходящих в системе.
23. Назначение и основные характеристикипрограмм-вериферов и контейнеров.
24. Назначение и основные характеристики программ для защиты разрабатываемого программного обеспечения (протекторов).
25. Назначение и основные характеристикиSDK.
26. Назначение и основные характеристики парсеров.
27. Назначение технологических стандартов.
ТЕМА: Методологии разработки ПО.
Литература: 1. Зелковиц М., Шоу А., Гэннон Дж. Принципы разработки программного обеспечения.
2. Гецци К., Джазайери М., Мандриоли Д. Основы инженерии программного обеспечения.
3. Камаев В. А., Костерин В. В. Технологии программирования.
Рассмотрим понятия методологии, метода и средства.
Определение 1: Метод (от греч. methodos - способ исследования или познания, теория или учение) - прием или система приемов практического осуществления чего-нибудь в какой-либо предметной области, совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения действительности, подчиненных решению конкретных задач.
Метод включает средства - с помощью чего осуществляется действие и способы - каким образом осуществляется действие.
Определение 2: Методология - это система принципов, а также совокупность идей, понятий, методов, способов и средств, определяющих стиль разработки программного обеспечения.
Методология - это реализация стандарта. Сами стандарты лишь говорят о том, что должно быть, оставляя свободу выбора и адаптации.
Конкретные вещи реализуются через выбранную методологию. Именно она определяет, как будет выполняться разработка. Существует много успешных методологий создания программного обеспечения. Выбор конкретной методологии зависит от размера команды, от специфики и сложности проекта, от стабильности и зрелости процессов в компании и от личных качеств сотрудников.
Методологии представляют собой ядро теории управления разработкой программного обеспечения.
В зависимости от используемой модели жизненного цикла методологии делятся на:
Водопадные (каскадные);
Итерационные (спиральные).
Также существует и более общая классификация на:
Прогнозируемые;
Адаптивные.
Прогнозируемые методологии фокусируются на детальном планировании будущего. Известны запланированные задачи и ресурсы на весь срок проекта. Команда с трудом реагирует на возможные изменения. План оптимизирован исходя из состава работ и существующих требований. Изменение требований может привести к существенному изменению плана, а также дизайна проекта. Часто создается специальный комитет по «управлению изменениями», чтобы в проекте учитывались только самые важные требования.
Адаптивные методологии нацелены на преодоление ожидаемой неполноты требований и их постоянного изменения. Когда меняются требования, команда разработчиков тоже меняется. Команда, участвующая в адаптивной разработке, с трудом может предсказать будущее проекта. Существует точный план лишь на ближайшее время. Более удаленные во времени планы существуют лишь как декларации о целях проекта, ожидаемых затратах и результатах.
Каскадная разработка или модель водопада (англ. waterfall model) - модель процесса разработки программного обеспечения, в которой процесс разработки выглядит как поток, последовательно проходящий фазы анализа требований, проектирования, реализации, тестирования, интеграции и поддержки.
Принципиальной особенностью каскадного подхода является: переход на следующую стадию осуществляется только после того, как будет полностью завершена работа на текущей стадии, и возвратов на пройденные стадии не предусматривается . Каждая стадия заканчивается получением некоторых результатов, которые служат в качестве исходных данных для следующей стадии (рис. 1).
Рис. 1. Каскадная модель жизненного цикла.
Каждая стадия завершается выпуском комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков. Критерием качества разработки при таком подходе является точность выполнения спецификаций технического задания.
Преимущества применения каскадного способа:
На каждой стадии формируется законченный набор проектной документации, отвечающий требованиям полноты и согласованности;
Выполняемые в логической последовательности стадии работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.
Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении электронных информационных систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования, с тем, чтобы предоставить разработчикам свободу реализовать их технически как можно лучше.
В то же время этот подход обладает рядом недостатков, вызванных, прежде всего тем, что реальный процесс создания программного обеспечения никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему. Процесс создания ПО носит, как правило, итерационный характер: результаты очередной стадии часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на предыдущих стадиях. Таким образом, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим стадиям и уточнении или пересмотре ранее принятых решений (рис. 2). Изображенную схему можно отнести к отдельной модели - модели с промежуточным контролем, в которой межстадийные корректировки обеспечивают большую надежность по сравнению с каскадной моделью, хотя увеличивают весь период разработки.
Основным недостатком каскадной модели является существенное запаздывание с получением результатов и, как следствие, высокий риск создания системы, не удовлетворяющей изменившимся потребностям пользователей. Это объяснятся двумя причинами:
Пользователи не в состоянии сразу изложить все свои требования и не могут предвидеть, как они изменятся в ходе разработки;
За время разработки могут произойти изменения во внешней среде, которые повлияют на требования к системе.
Рис. 2. Каскадная модель ЖЦ на практике.
В рамках каскадного подхода требования к разрабатываемому продукту фиксируются в виде технического задания на все время его создания, а согласование получаемых результатов с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждой стадии (при этом возможна корректировка результатов по замечаниям пользователей, если они не затрагивают требования, изложенные в техническом задании). Таким образом, пользователи могут внести существенные замечания только после того, как работа над системой будет полностью завершена. Пользователи могут получить систему, не удовлетворяющую их потребностям. В результате приходится начинать новый проект, который может постигнуть та же участь.
Для преодоления перечисленных проблем в середине 80-х годов была предложена спиральная модель жизненного цикла (рис.3).
Рис. 3. Спиральная (итерационная) модель ЖЦ.
Ее принципиальной особенностью является следующее: прикладное ПО создается не сразу, как в случае каскадного подхода, а по частям с использованием метода прототипирования .
Под прототипом понимается действующий программный компонент, реализующий отдельные функции и внешние интерфейсы разрабатываемого ПО. Создание прототипов осуществляется в несколько итераций, или витков спирали. Каждая итерация соответствует созданию фрагмента или версии ПО, на ней уточняются цели и характеристики проекта, оценивается качество полученных результатов и планируются работы следующей итерации. На каждой итерации производится тщательная оценка риска превышения сроков и стоимости проекта, чтобы определить необходимость выполнения еще одной итерации, степень полноты и точности понимания требований к системе, а также целесообразность прекращения проекта.
Спиральная модель избавляет пользователей и разработчиков от необходимости точного и полного формулирования требований к системе на начальной стадии, поскольку они уточняются на каждой итерации. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.
Спиральная модель - классический пример применения эволюционной стратегии конструирования. Спиральная модель (автор Барри Боэм, 1988) базируется на лучших свойствах классического жизненного цикла и макетирования, к которым добавляется новый элемент - анализ риска, отсутствующий ранее.
Спиральная модель определяет четыре действия, представляемые отдельными секторами спирали:
1. Планирование - определение целей, вариантов и ограничений.
2. Анализ риска - анализ вариантов и распознавание/выбор риска.
3. Конструирование - разработка продукта следующего уровня.
4. Оценивание - оценка заказчиком текущих результатов конструирования.
Интегрирующий аспект спиральной модели очевиден при учете радиального измерения спирали. С каждой итерацией по спирали (продвижением от центра к периферии) строятся все более полные версии ПО.
В первом витке спирали определяются начальные цели, варианты и ограничения, распознается и анализируется риск. Если анализ риска показывает неопределенность требований, на помощь разработчику и заказчику приходит макетирование (используемое в квадранте проектирования). Для дальнейшего определения проблемных и уточненных требований может быть использовано моделирование. Заказчик оценивает инженерную (конструкторскую) работу и вносит предложения по модификации. Следующая фаза планирования и анализа риска базируется на предложениях заказчика. В каждом цикле по спирали результаты анализа риска формируются виде «продолжать, не продолжать». Если риск слишком велик, проект может быть остановлен.
В большинстве случаев движение по спирали продолжается, с каждым шагом продвигая разработчиков к более общей модели системы.
При итеративном способе недостающую часть работы можно выполнять на следующей итерации. Главная же задача - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований.
Спиральная модель не исключает каскадного подхода на завершающих стадиях проекта в тех случаях, когда требования к системе оказываются полностью определенными.
Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующую стадию. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждую из стадий ЖЦ. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных на предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.
Достоинства спиральной модели:
Наиболее реально (в виде эволюции) отображает разработку программного обеспечения;
Позволяет явно учитывать риск на каждом витке эволюции разработки;
Включает шаг системного подхода в итерационную структуру разработки;
Использует моделирование для уменьшения риска и совершенствования программного изделия.
Недостатки спиральной модели:
Новизна (отсутствует достаточная статистика эффективности модели);
Повышенные требования к заказчику;
Трудности контроля и управления временем разработки.
На сегодняшний день можно выделить следующие итеративные методологии разработки программного обеспечения:
Rational Unified Process (RUP)
Гибкие методологии разработки (SCRUM, KANBAN, DSDM, MSF, ALM, XP)
Гибкая методология разработки (англ. Agile software development).
Большинство гибких методологий нацелены на минимизацию рисков, путём сведения разработки к серии коротких циклов, называемых итерациями , которые обычно длятся одну-две недели. Каждая итерация сама по себе выглядит как программный проект в миниатюре, и включает все задачи, необходимые для выдачи мини-прироста по функциональности: планирование, анализ требований, проектирование, кодирование, тестирование и документирование. Хотя отдельная итерация, как правило, недостаточна для выпуска новой версии продукта, подразумевается, что гибкий программный проект готов к выпуску в конце каждой итерации. По окончании каждой итерации, команда выполняет переоценку приоритетов разработки.
Agile-методы делают упор на непосредственное общение лицом к лицу. Большинство agile-команд расположены в одном офисе. Как минимум она включает и «заказчиков» (заказчики которые определяют продукт, также это могут быть менеджеры продукта, бизнес-аналитики или клиенты). Офис может также включать тестировщиков, дизайнеров интерфейса, технических писателей и менеджеров.
Одной из наиболее известных и передовых гибких методик является методология SCRUM.
SCRUM - методология, предназначенная для небольших команд (до 10 человек). Весь проект делится на итерации (спринты) продолжительностью 30 дней каждый. Выбирается список функций системы, которые планируется реализовать в течение следующего спринта. Самые важные условия - неизменность выбранных функций во время выполнения одной итерации и строгое соблюдение сроков выпуска очередного релиза, даже если к его выпуску не удастся реализовать весь запланированный функционал. Руководитель разработки проводит ежедневные 20 минутные совещания, которые так и называют - scrum, результатом которых является определение функции системы, реализованных за предыдущий день, возникшие сложности и план на следующий день. Такие совещания позволяют постоянно отслеживать ход проекта, быстро выявлять возникшие проблемы и оперативно на них реагировать.
KANBAN – гибкая методология разработки программного обеспечения, ориентированная на задачи.
Основные правила:
Визуализация разработки:
o разделение работы на задачи;
o использование отметок о положение задачи в разработке;
Ограничение работ, выполняющихся одновременно, на каждом этапе разработки;
Измерение времени цикла (среднее время на выполнение одной задачи) и оптимизация процесса.
Преимущества KANBAN:
Уменьшение числа параллельно выполняемых задач значительно уменьшает время выполнения каждой отдельной задачи;
Быстрое выявление проблемных задач;
Вычисление времени на выполнение усредненной задачи.
DYNAMIC SYSTEM DEVELOPMENT METHOD (DSDM) появился в результате работы консорциума из 17 английских компаний. Целая организация занимается разработкой пособий по этой методологии, организацией учебных курсов, программ аккредитации и т.п. Кроме того, ценность DSDM имеет денежный эквивалент.
Все начинается с изучения осуществимости программы и области ее применения. В первом случае, вы пытаетесь понять, подходит ли DSDM для данного проекта. Изучать область применения программы предполагается на короткой серии семинаров, где программисты узнают о той сфере бизнеса, для которой им предстоит работать. Здесь же обсуждаются основные положения, касающиеся архитектуры будущей системы и план проекта.
Далее процесс делится на три взаимосвязанных цикла: цикл функциональной модели отвечает за создание аналитической документации и прототипов, цикл проектирования и конструирования - за приведение системы в рабочее состояние, и наконец, последний цикл - цикл реализации - обеспечивает развертывание программной системы.
Базовые принципы, на которых строится DSDM:
Активное взаимодействие с пользователями;
Частые выпуски версий;
Самостоятельность разработчиков в принятии решений;
Тестирование в течение всего цикла работ.
Как и большинство других гибких методологий, DSDM использует короткие итерации, продолжительностью от двух до шести недель каждая. Особый упор делается на высоком качестве работы и адаптируемости к изменениям в требованиях.
MICROSOFT SOLUTIONS FRAMEWORK (MSF) - методология разработки программного обеспечения, предложенная корпорацией Microsoft. MSF опирается на практический опыт Microsoft и описывает управление людьми и рабочими процессами в процессе разработки решения.
Базовые концепции и принципы модели процессов MSF:
Единое видение проекта - все заинтересованные лица и просто участники проекта должны чётко представлять конечный результат, всем должна быть понятна цель проекта;
Управление компромиссами - поиск компромиссов между ресурсами проекта, календарным графиком и реализуемыми возможностями;
Гибкость – готовность к изменяющимся проектным условиям;
Концентрация на бизнес-приоритетах - сосредоточенность на той отдаче и выгоде, которую ожидает получить потребитель решения;
Поощрение свободного общения внутри проекта;
Создание базовых версии - фиксация состояния любого проектного артефакта, в том числе программного кода, плана проекта, руководства пользователя, настройки серверов и последующее эффективное управление изменениями, аналитика проекта.
MSF предлагает проверенные методики для планирования, проектирования, разработки и внедрения успешных IT-решений. Благодаря своей гибкости, масштабируемости и отсутствию жестких инструкций MSF способен удовлетворить нужды организации или проектной группы любого размера. Методология MSF состоит из принципов, моделей и дисциплин по управлению персоналом, процессами, технологическими элементами и связанными со всеми этими факторами вопросами, характерными для большинства проектов.
Application Lifecycle Management (ALM) - разработанная и поддерживаемая компанией Borland.
Extreme Programming (XP) -экстремальное программирование, поддерживаемое открытым сообществом независимых разработчиков.