Концептуализация

Цель. Концептуализация должна установить основные требования к системе. Для каждой принципиально новой части программы или даже для нового применения существующей системы найдется такой момент, когда в голову разработчика, архитектора, аналитика или конечного пользователя западет идея о новом приложении.

Это может быть новое деловое предприятие, дополнительное изделие на поточной линии или, например, новая функция в существующей программной системе. Цель концептуализации не в том, чтобы полностью определить идею, а в том, чтобы выработать взгляд на нее и мысленно проверить ее.

Результаты. Первичными продуктами концептуализации являются прототипы системы. Определенно, каждой существенно новой программной системе необходим некоторый черновой прототип, пусть и выполненный "на скорую руку". Такие прототипы не полны по самой своей природе и разработаны лишь схематически. Однако, нужно сохранять интересные (пусть, возможно, и отвергнутые) прототипы, так как этим организация поддерживает корпоративную память о первоначальном замысле и сохраняет связь с исходными предположениями. При проектировании этот архив дает незаменимый материал для экспериментирования, к которому аналитики и архитекторы могут возвращаться, когда хотят опробовать новые идеи.

Очевидно, для грандиозных приложений (национального или международного значения), само построение прототипов может оказаться большим свершением. Ведь гораздо лучше столкнуться с трудностями при реализации, обнаружив, что неверны какие-то предположения о функциональности, эффективности, размере или сложности системы, чем пренебречь прогрессивным решением. Такое пренебрежение может грозить финансовой или социальной катастрофой.

Подчеркнем: прототипы хороши, но их следует выбросить. Нельзя позволять им непосредственно эволюционировать в готовую систему, если к этому не имеется достаточно серьезных оснований. Сжатые сроки не являются уважительной причиной: оптимизация краткосрочной разработки, игнорирующая последующие затраты владельца программного продукта, - типичный пример ложной экономии.

Виды деятельности. Концептуализация по самой своей природе - творческая деятельность, и, следовательно, она не должна быть скована жесткими правилами разработки. Возможно, самое важнее для организации - создать структуру, которая обеспечивала бы достаточные ресурсы для возникновения и исследования новых идей [Если организация не сделает этого сама, то отдельные разработчики все равно сделают это, не спрашиваясь у компании, в которой они работают. Так и возникают новые программистские фирмы. Их появление хорошо для индустрии в целом, но не для самой осиротевшей компании]. Новые идеи могут исходить из самых различных источников: конечных пользователей, групп пользователей, разработчиков, аналитиков, проектировщиков, распространителей и т.д. Для руководства важно вести регистрацию этих идей, располагая их по приоритетам и распределяя ограниченные ресурсы так, чтобы исследовать самые многообещающие из них. Когда для исследования выбрано конкретное направление, типичен следующий порядок дальнейших действий:

• Решить, какие цели преследуются при опробовании концепции и каковы критерии того, что считать благополучным исходом.
• Собрать подходящую команду для разработки прототипа. Часто она состоит из единственного члена (который и есть тот самый мечтатель). Самое лучшее, что организатор может сделать, чтобы облегчить усилия команды - не стоять на ее пути.
• Оценить готовый прототип и принять ясное решение о проектировании конечного продукта или о дальнейшем исследовании. Решение приступить к разработке конечного продукта нужно принимать с разумным учетом потенциального риска, выявленного при опробовании концепции.

Концептуализация не содержит ничего специфически объектно-ориентированного. Каждая программная парадигма должна предусматривать опробование концепций. Однако, как часто бывает, разработка прототипов обычно происходит быстрее в тех случаях, когда на лицо зрелая объектно-ориентированная среда.

Довольно часто концепции опробуются на одном языке (например, на Smalltalk), а разработка конечного продукта ведется на другом (скажем, C++).

Путевые вехи и характеристики. Важно, чтобы для оценки прототипа были установлены четкие критерии. Работу над прототипом чаще планируют по срокам (имея в виду, что прототип должен быть завершен к определенной дате), чем по требованиям. Это не всегда плохо, так как искусственно ограничивает усилия по созданию прототипа и пресекает попытки выпустить концептуально недоношенный продукт.

Менеджеры верхнего звена могут оценить здоровье организации по ее отношению к новым идеям. Любая организация, которая сама не генерирует новые идеи, либо уже мертва, либо близка к этому. Наиболее благоразумное действие в такой ситуации - выделить независимые подразделения либо вообще уйти из бизнеса. С другой стороны, любая организация, заваленная новыми идеями, но неспособная определить их разумный приоритет, неуправляема. Такие компании часто тратят впустую существенные ресурсы, перескакивая к разработке изделия слишком рано, без исследования риска. Наиболее благоразумно здесь было бы формализовать процесс производства и наладить переход от концепции к продукту.

Анализ

Цель. Как утверждает Меллор, "цель анализа - дать описание задачи. Описание должно быть полным, непротиворечивым, пригодным для чтения и обозрения всеми заинтересованными сторонами, реально проверяемым" [16]. Говоря нашим языком, цель анализа - представить модель поведения системы.

Надо подчеркнуть, что анализ сосредоточен не на форме, а на поведении. На этой фазе неуместно заниматься проектированием классов, представлением или другими тактическими решениями. Анализ должен объяснить, что делает система, а не то, как она это делает. Любое, сделанное на стадии анализа (вопреки этому правилу) утверждение о том "как", может считаться полезным только для демонстрации поведения системы, а не как проверяемое требование к ее проектированию.

В этом отношении цели анализа и проектирования весьма различны. В анализе мы ищем модель мира, выявляя классы и объекты (их роли, обязанности и взаимодействия), которые формируют словарь предметной области. В проектировании мы изобретаем искусственные персонажи, которые реализуют поведение, требуемое анализом. В этом смысле, анализ - это деятельность, которая сводит вместе пользователей и разработчиков системы, объединяя их написанием общего словаря предметной области.

Сосредоточившись на поведении, мы приступаем к выяснению функциональных точек системы. Функциональные точки, впервые описанные Аланом Альбрехтом, обозначают видимые извне и поддающиеся проверке элементы поведения системы [17]. С точки зрения конечного пользователя, функциональная точка представляет некоторое простейшее действие системы в ответ на некоторое событие [Как отмечает Дрегер, в теории управления информационными системами функциональная точка представляет отдельную бизнес-функцию конечного пользователя [18]]. Функциональные точки часто (но не всегда) обозначают отображение входов на выходы и таким образом представляют преобразования, совершаемые системой. С точки зрения аналитика, функциональные точки представляют кванты поведения. Действительно, функциональные точки - мера сложности системы: чем их больше, тем она сложнее. На стадии анализа мы передаем семантику функциональных точек сценариями.

Анализ никогда не происходит независимо. Мы не стремимся к исчерпывающему пониманию поведения системы и даже утверждаем, что сделать полный анализ до начала проектирования не только невозможно, но и нежелательно. Процесс построения системы поднимает вопросы о ее поведении, на которые реально нельзя дать гарантированный ответ, занимаясь только анализом. Достаточно выполнить анализ всех первичных элементов поведения системы и некоторого количества вторичных, добавляемых для гарантии того, что никакие существенные шаблоны поведения не пропущены.

Достаточно полный и формальный анализ необходим в первую очередь для того, чтобы ход проекта можно было проследить. Возможность проследить проект нужна для обеспечения возможности его просчитать, дабы гарантировать, что не пропущено ни одной функциональной точки. Возможность проследить проект является также основой управления риском. При разработке любой нетривиальной системы, менеджеры столкнутся с необходимостью сделать нелегкий выбор либо в распределении ресурсов, либо в решении некоторой тактической проблемы. Имея возможность проследить процесс от функциональных точек до реализации, гораздо легче оценить влияние подобных проблем на архитектуру.

Результаты. ДеШампо считает, что результатом анализа должно быть описание назначения системы, сопровождаемое характеристиками производительности и перечислением требуемых ресурсов [19]. В объектно-ориентированном проектировании мы получаем такие описания с помощью сценариев. Каждый сценарий представляет одну функциональную точку. Мы используем первичные сценарии для иллюстрации ключевого поведения и вторичные для описания поведения в исключительных ситуациях.

Как говорилось в предыдущих главах, мы используем технику CRC-карточек для раскадровки сценариев, а потом применяем диаграммы объектов для более точной иллюстрации семантики каждого сценария. Такие диаграммы должны демонстрировать взаимодействие объектов, обеспечивающее выполнение функций системы, и упорядоченный процесс этого взаимодействия, состоящий в посылке объектами сообщений друг другу. Кроме диаграмм объектов, в рассмотрение можно включить диаграммы классов (чтобы показать существующие ассоциации между классами объектов) и состояний (чтобы показать жизненный цикл важнейших объектов).

Часто эти результаты анализа объединяют в один формальный документ, который формулирует требования анализа к поведению системы, иллюстрируя их диаграммами, и показывает такие неповеденческие аспекты системы, как эффективность, надежность, защищенность и переносимость [20].

Побочным результатом анализа будет оценка риска: выявление опасных мест, которые могут повлиять на процесс проектирования. Обнаружение имеющегося риска в начале процесса проектирования облегчит возможные архитектурные компромиссы на поздних этапах разработки.

Виды деятельности. С анализом связаны два основных вида деятельности: анализ предметной области и планирование сценариев.

Как мы описали в главе 4, анализ области должен идентифицировать обитающие в данной проблемной области классы и объекты. Прежде, чем взяться за разработку новой системы, обычно изучают уже существующие. В этом случае мы можем извлечь выгоду из опыта других проектов, в которых принимались сходные решения. Лучшим результатом анализа предметной области может явиться вывод, что нам не надо проектировать новый продукт, а следует повторно использовать или адаптировать существующую программу.

Планирование сценариев является центральным действием анализа. Интересно, что по этому вопросу, кажется, имеется совпадение мнений среди других методологов, особенно у Рубина и Голдберга (Rubin adn Goldberg), Адамса (Adams), Вирфс-Брока (Wirfs-Brock), Коада (Coad) и Джекобсона (Jacobson). Типичный порядок его выполнения следующий:

• Идентифицировать основные функциональные точки системы и, если возможно, сгруппировать функционально связанные виды поведения. Рассмотреть возможность создания иерархии функций, в которой высшие функции вытекают из низших.
• Для каждого представляющего интерес набора функциональных точек сделать раскадровку сценария, используя технику анализа поведения и примеров использования, описанную в главе 4 [Всесторонний анализ этого предмета можно найти в работах Джекобсона [22] и Рубина и Голдберга [23]]. В мозговом штурме каждого сценария эффективна техника CRC-карточек. Когда прояснится семантика сценариев, следует документировать их, используя диаграммы объектов, которые иллюстрируют объекты, инициирующие и обеспечивающие поведение, и их взаимодействие при выполнении действий сценария. Приложить описание событий, происходящих при выполнении сценария, и порядок выполняемых в результате действий. Кроме того, необходимо перечислить все предположения, ограничения и показатели эффективности для каждого сценария [21].
• Если необходимо, сделать вторичные сценарии, иллюстрирующие поведение системы в исключительных ситуациях.
• Для объектов с особо важным жизненным циклом описать диаграммы состояний (построить конечный автомат).
• Найти в сценариях повторяющиеся шаблоны и выразить их в терминах более абстрактных обобщенных сценариев или в терминах диаграмм классов, показывающих связи между ключевыми абстракциями.
• Внести изменения в словарь данных; включить в него новые классы и объекты, выявленные для каждого сценария, вместе с описанием их ролей и обязанностей.

Как описано в следующей главе, планирование сценариев выполняется аналитиками в сотрудничестве с экспертами в предметной области и архитекторами. В планировании сценария дополнительно должен участвовать контролер качества, так как сценарии представляют тестируемое поведение. Привлечение контролеров в самом начале процесса помогает сразу установить высокие стандарты качества. Эффективно также привлекать и других членов коллектива, чтобы дать им возможность включиться в процесс проектирования и ускорить понимание строения системы.

Путевые вехи и характеристики. Мы благополучно завершим эту фазу, когда мы будем иметь уточненные и подписанные сценарии для всех фундаментальных типов поведения системы. Говоря подписанные, мы предполагаем, что конечные результаты анализа проверялись экспертами, конечными пользователями, аналитиками и архитекторами; говоря фундаментальные, мы имеем в виду типы поведения, основные для данного приложения. Повторим, мы не ожидаем полного анализа, - достаточно рассмотреть только основные и несколько второстепенных видов поведения.

Степень совершенства анализа будет измеряться, в частности, его полнотой и простотой. Хороший анализ выявляет все первичные сценарии и, как правило, важнейшие вторичные. Разумный анализ включает также просмотр всех стратегически важных сценариев, так как это помогает привить единое видение системы всему коллективу разработчиков. Наконец, следует найти шаблоны поведения, которые давали бы возможно более простую структуру классов и учитывали бы все, что есть общего в различных сценариях.

Другой важной составной частью анализа является оценка риска, которая облегчит будущие стратегические и тактические компромиссы.