Объектно-ориентированное моделирование

В настоящее время в практику разработки сложных информационных систем всё шире внедряется концепция объектно-ориентированного моделирования. Эта концепция явилась результатом развития концептуального и онтологического моделирования

Концептуальное моделирование. Процесс, целью которого является выявление, анализ и описание релевантных его целям сущностей предметной области, взаимосвязей между ними, ограничений, которым они должны удовлетворять, а также их поведения (в смысле изменения их состояния во времени), называют концептуальным моделированием. По существу, концептуальное моделирование представляет структуру знаний о предметной области системы, являющихся необходимой предпосылкой для квалифицированного проектирования таких систем.

Моделирование на базе онтологий. Понятие концептуального моделирования удалось уточнить и расширить, используя понятие онтологии. Онтология — это структурная спецификация некоторой предметной области, ее формализованное представление, которое включает словарь (или имена) указателей на термины предметной области и логические выражения, которые описывают, как они соотносятся друг с другом. Смена терминологии привела к появлению таких понятий, как онтологическое моделирование и онтологический инжиниринг.

Онтологический инжиниринг – это процесс проектирования и разработки онтологий. Он является ядром концепции «управления (менеджмента) знаниями» и технологий инженерии знаний, охватывающих широкий круг методов – от извлечениязнаний до их структурирования и формализации.

Онтологический инжиниринг возник в середине 90-ых годов в крупных корпорациях, где проблемы обработки информация приобрели особую остроту и стали критическими. Стало очевидным, что основным узким местом в технологиях корпоративного управления является обработка знаний, накопленных специалистами компании, так как именно знания обеспечивают преимущество перед конкурентами. Так появился термин «Управление Знаниями» или «Менеджмент Знаний» (МЗ). МЗ трактуется как совокупность процессов, которые управляют созданием, распространением, обработкой и использованием информации внутри предприятия.

Объектно-ориентированное моделирование. Онтологическое моделирование легло также в основу методологий объектно-ориентированного моделирования (ООМ), которая ориентирована, прежде всего, на создание больших и сложных систем, коллективную их разработку, последующее активное сопровождение при эксплуатации и регулярные модификации. В ООМ включают:

· объектно-ориентированный анализ (Object-Oriented Analysis, OOA),

• объектно-ориентированное проектирование (Object-Oriented Design, OOD),

· объектно-ориентированное программирование (Object-Oriented Programming, OOР).

Методология ООA – это методология анализа сущностей реального(или идеального) мира на основе понятий класса (как типа объектов) и объекта (как экземпляра класса). Объекты и их отношения, представленные в диаграммах классов, относит эту методологию к категории онтологического моделирования.

Для реализации ОО-моделей разработан объектно-ориентированный унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language, UML). Он используется для спецификации, визуализации и документирования компонентов объектно-ориентированных информационных (программных) систем во время разработки.

Для моделирования таких систем UML предоставляет свыше десятка типов диаграмм, моделирующих структуру и функционирование («поведение») объектных систем с разных точек зрения. Моделирование начинается с анализа и моделирования предметной области программной системы и разработки требований её пользователей. Разработанный список требований представляется Use-Case-диаграмами UML. Затем моделируется структура системы в форме «структурных» диаграмм:

- диаграмм классов (Class Diagram),

- диаграмм программных компонентов (Component) и

- диаграмм развёртывания программных компонентов на программно-аппаратной платформе (Deployment Diagram).

Динамические свойства системы моделируются набором диаграмм «поведенческих» типов, определяющих

- алгоритмы взаимодействия программных объектов (Sequential- и Collaboration-диаграммы),

- поведение дискретных объектов (Statechart-диаграммы),

- процессы, протекающие в объектной системе (Activity-диаграммы.

В качестве примера на рис. 36 представлены требования пользователей к электронному книжному магазину (в форме Use-Case-диаграмм системы Rational Rose).

 

 

Рис 36. Use Case-диаграммы Rose-проекта eBookShop

Рис. 37. Диаграмма классов предметной области Rose-проекта eBookShop

 

Рис. 38. Полная статическая модель Rose-проекта eBookShop (в форме UML-диаграммы Классов)

В основе этой модели лежит модель предметной области книжного магазина, показанная на рис. 37. Полная статическая модель электронного книжного магазина, удовлетворяющая всем требованиям пользователей, показана на рис. 38.

Методики объектно-ориентированного моделирования совершили коренной переворот в архитектуре современных информационных систем. На смену традиционной архитектуры алгоритмической обработки данных пришла архитектура, базирующаяся на (объектных) моделях (Model-Driven Architecture, MDA).