Методология моделирования на основе графа взаимодействия при сопровождении программной системы

2.2 Граф взаимодействий как модель.42.

2.3 Интеграция различных представлений системы.46.

2.4 Анализ графа взаимодействий.49.

2.4.1 Количественные методики анализа графа взаимодействий.50.

2.4.2 Анализ топологии графа взаимодействий.53.

2.4.2.1 Анализ смежности в графе взаимодействий.53.

2.4.2.2 Анализ связности графа взаимодействий.59.

2.4.2.3 Возможности поиска.61.

2.4.2.4 Повторное использование кода и архитектурных решений.65.

2.4.2.5 Анализ блоков.66.

2.4.2.6 Анализ циклов.69.

2.4.3. Конфигурационные методики анализа графа взаимодействий.71.

2.5. Граф взаимодействий и нотации описания программных систем.72.

2.5.1 Отображение графа взаимодействий в нотации ГОЕБ.73.

2.5.2 Отображение графа взаимодействий в структурные карты Джексона и Константайна.74.

2.5.3 Граф взаимодействий и объектные модели.75.

2.5.4 Граф взаимодействий и модели для описания поведения системы.77.

2.5.5 Граф взаимодействий и информационное моделирование.78.

2.5.6 Расширение представления под конкретную задачу или новые требования.79.

2.6 Заключение.81.

Глава 3. Применение моделей на основе графа взаимодействий для сопровождения программного обеспечения.82.

3.1 Введение.82.

3.2 Организация хранения модели.83.

3.3 Типовые операции над репозиторием.86.

3.4 Обработка типизации элементов репозитория.92.

3.5 Интеграция моделей.94.

3.6 Реализация операций анализа.95.

3.7 Дополнительная информация в узлах графа. 101.

3.8 Документирование. 103.

3.9 Конфигурационное управление. 106.

3.10 Порядок работы с моделью. 113.

3.11 Другие возможности и перспективы использования. 116.

3.12 Заключение.117.

Заключение

120.

Литература

121.

Глоссарий.126.

Приложение 1. Примеры диаграмм.128.

Приложение 2. Дополнения к главе 3.140.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ — начало доказательства. Ў - окончание доказательства.

Цель работы — формализация подхода моделирования программных систем на основе графа взаимодействий, разработка аналитического аппарата для этого подхода и обоснование его применения на этапе сопровождения программных систем. Термин «методология» понимается как система принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности, а также учение об этой системе [47].

Сопровождение — наиболее длительный, трудоемкий и дорогостоящий этап жизненного цикла программного обеспечения [21, 44]. Фактически длительность этого этапа определяет длину всего жизненного цикла программной системы. Основное содержание сопровождения — внесение изменений в программное обеспечение по требованию заказчика. Изменения могут быть вызваны изменением в требованиях к программному обеспечению или его модернизацией, а также исправлением выявленных ошибок. Поддержка этапа сопровождения особенно важна для крупных программных проектов, потому что разработка и внедрение новой системы в случае невозможности изменить старую сопряжена с большими затратами и может привести к потере критически важной информации [20]. При этом необходимо учитывать, что внесение изменений ограничивается по времени [44]. Несвоевременность внесения изменений тоже может вынудить заказчика отказаться от продукта.

Для любой модификации необходимо знать, что поменять и как это сделать. Эти задачи требует глубокого понимания организации программной системы. Может потребоваться любая информация с предыдущих этапов жизненного цикла приложения. Незнание организации системы, недостаток информации или просто несогласованные изменения приводят к ошибкам, ухудшению характеристик программного обеспечения [44]. Ситуация усугубляется тем что, в результате многочисленных модификаций, вносимых разными участниками разработки, ограниченных жесткими временными рамками, программное обеспечение значительно увеличивается в объеме и принимает бесструктурный вид. Теряются первоначальные цели многих компонент системы, становятся неясными методы, которыми достигалось решение задачи. Именно при длительном сопровождении становится особенно сложно понять, как организована система, поэтому усложняется внесение в нее изменений, и эффективность разработки падает. При этом на ранних этапах сопровождения сразу после внедрения внесение изменений не представляет такую большую сложность.

Для того, чтобы упростить сопровождение приложения, повысить его эффективность и продлить его жизненный цикл программной системы, во-первых, необходима правильно построенная архитектура. Именно при проектировании закладываются пути развития программной системы. Под архитектурой понимают первоначальную организацию программной системы как совокупности ее частей и взаимодействий между ними. При этом недостаток времени на проектирование, недостаток квалификации разработчиков, неясные требования и просто устаревание технологий проектирования приводят к тому, что далеко не каждая система обладает правильной адекватной архитектурой, в которой легко разобраться.

Во-вторых, надо упорядочить процесс модификации системы. Для этого требуется организовать сбор информации на каждом из этапов жизненного цикла. Эта информация разнородна и сильно зависит от самой программной системы, технологий, используемых при ее создании, и предметной области. Форма хранения сведений о программной системе составляет ее представление и определяет возможности ее анализа. Цель этого анализалокализовать изменения, определить их содержание или структурировать систему для улучшения сопровождаемое&tradeв дальнейшем. Важно отметить, что решающую роль для анализа играет и организация самого приложения.

На сегодняшний день существует множество методов и нотаций представления программных систем, предназначенных для описания систем вообще, программных систем или каких-либо их аспектов. Отдельные нотации ориентированы на работу в рамках определенных технологий, инструментов и предметных областей [17, 36]. Некоторые фирмы, занимающиеся производством программных систем, разрабатывают свои собственные методологии, которые наиболее полно соответствуют их деятельности и специфики предметных областей их программного обеспечения [20, 4]. При этом для развитых программных систем при длительном сопровождении адаптация представления к специфике предметной области делает систему более понимаемой и облегчает ее анализ.

Хранение и анализ информации о системе производится с помощью CASE-средств (Computer Aided System Engineering)^ 8, 37, 56]. Вопрос о том, какие нотации войдут в состав инструмента, решает производитель, а возможности расширения представления отсутствуют или ограничены. Такое положение дел ограничивает возможности анализа. Совместное использование нескольких инструментов требует согласования информации. В работе предлагается разработанный автором принцип моделирования программных систем, называемый графом взаимодействий и позволяющий наиболее полно подобрать представление сведений о системе необходимых для ее модификации при длительном сопровождении, построить модель системы в заданном представлении и обеспечить анализ введенных данных. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• обеспечить построение модели программной системы в заданной нотации.

• обеспечить расширяемость представления.

• обеспечить интеграцию нескольких методологий.

• обобщить методики анализа программных систем.

В первой главе проведен обзор нотаций, методологий и подходов в моделировании программных систем, а также области их применения. Вторая глава посвящена описанию и обоснованию хмоделирования и анализа программных систем на основе графа взаимодействий. Здесь же рассматривается, как соотносится предлагаемый подход с описанными нотациями. В третьей главе рассматриваться применение моделей на основе графа взаимодействий в задачах сопровождения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На защиту выносятся следующие результаты:

— Принцип моделирования программной системы на основе графа взаимодействий, обеспечивающий уменьшение сложности настройки нотации представления [27,28,34,29,30,33].

— Аналитический аппарат для решения задач сопровождения программной системы, в основе которого лежат доказанные в работе свойства графа взаимодействий при описании архитектуры программных систем [27,28,34,30,33].

— Методология моделирования систем с использованием предложенного аналитического аппарата [27−29,32,34,35].

— Уточнённые схемы хранения модели и связанной с ней информации, а также алгоритмы их анализа [27−29,32,34,35].