Бусыгин Б.С., Коротенко Г.М., Коротенко Л.М. Введение в современную информатику

Подождите немного. Документ загружается.

160

Microsoft с соответствующими средствами программных реализаций

компонентов.

Таблица 6.3.

Наименование модульных приложений (компонентов), реализованных

средствами компонентных технологий

№

пп

Название

компонента

Сущность понятия

Сервис

(service) или

компонент

–1) Компонент, способный выполнять задачу пользователя.

–2) WSDL сервис. Набор конечных точек.

–3) Смотри Web-сервис.

Портлет

(стандартны

портальный

компонент

или DDB-

компонент)

Реализация некоторого сервиса, запускаемого портальным сервером, которая

содержит некоторые данные, набор собственных бизнес-функци

й, а так

же

стандартное представление на рабочих панелях портала. С точки зрения

пользователя, портлет – это небольшое окно на страничке портала в браузере,

которое даёт специфические функции или элементы информации, такие как

календарь, заголовки новостей и др. С точки зрения разработчика, портлеты

являются подключаемыми модулями (фактически – отдельными

приложениями), которые разрабатываются для функционирования внутри

портлет-контейнера портала.

Assembly

(«пакет» или

«комплект»)

–1) (в .NET) Новая модель использования приложений, которая упрощает

инсталляцию и отслеживание версий. Ключевое понятие этой модели – асембл

(assembly).

–2) (в .NET) асембл (assembly), набор ресурсов и типов данных

, а так

же

метаданных, которые описывают данные и методы, реализованные в assembly.

Таким образом, assembly – это самоописанный компонент. Основное

преимущество таких компонентов в том, что для их использования не

требуются никакие другие файлы.

Сервлет

(servlet)

(В языке Java). Java программа, которая расширяет функции Web-сервера,

генерирует динамический контент и взаимодействует с Web-клиентом на

основе парадигмы запрос/ответ.

Сервлет-

контейнер

(распреде-

лённый)

(В языке Java). Контейнер сервлета, запускающий Web-приложение и который

скомпонован (связан) как распределённый. Он также может выполняться в

среде множества виртуальных машин Java (Java virtual machine), которые

выполняются на одном хосте или на разных хостах.

Апплет

(applet)

(В языке Java). Компонент, который, как правило, выполняется в Web-браузере,

но может также выполняться и в других разнообразных приложениях и

устройствах, которые поддерживают программную модель взаимодействия

апплетов.

Компонент

(component)

–1) Составная часть распределённого приложения.

–2) Компонент, является элементом архитектуры с определёнными

(заданными) границами.

–3) (В языке Java). Программный модуль уровня приложения, который

поддерживается контейнером. Компоненты конфигурируются во время

разворачивания. Платформа J2EE определяет четыре типа компонента:

корпоративные (промышленные) компоненты «зёрна» (enterprise beans), Web–

компоненты, апплеты и приложения клиенты.

–4) Компонент является объектом программного обеспечения, который

предназначен для взаимодействия с другими компонентами. Он инкапсулирует

некоторую функциональность или набор исполняемых функций. Компонент

имеет чётко определяемый интерфейс и подчиняется правилам поведения,

общим для всех компонентов в данной архитектуре.

–5) Компонент является абстрактным набором программных инструкций

(команд) и внутреннего состояния, которое обеспечивает преобразование

данных через его интерфейс.

161

Продолжение таблицы 6.3.

№

пп

Название

компонента

Сущность понятия

Bean (зерно)

(В языке Java). Повторно используемый программный компонент (или

компонент уровня предприятия). Может служить составной частью при

создании приложений.

Java Beans

(В языке Java) Программные компоненты - независимые программные

модули, которые повторно используются и которые способны

взаимодействовать друг с другом.

Контейнер

(В языке Java) Сущность, которая обеспечивает жизненый цикл

управления, безопасности, разворачивания и соответствующие сервисы

при выполнении компонента. Каждый тип контейнера (EJB–Enterprise Java

Beans, Web, JSP–Java Server Pages, сервлет, апплет и приложение клиент)

также обеспечивает компонентно-конкретизованные сервисы.

Приложение

(В языке Java). Собранное в момент выполнения из отдельных

компонентов, соединённых через сеть в отдельной конкретной среде

выполнения, как правило, располагаемое на разных платформах.

Распределённые приложения поддерживают следующие модели:

двухъярусную (клиент/сервер), трёхъярусную (клиент/промежуточное ПО

(middleware)/сервер) и многоярусную (клиент/ множественное

промежуточное ПО/множество серверов).

Модуль

(В языке Java). Программный модуль, который состоит из одного или

более компонентов J2EE, которые имеют одинаковый тип контейнера и

дескриптора (признака) разворачивания. Существует три типа модулей:

EJB (Enterprise Java Beans), Web и приложение клиент.

COM, DCOM

Открытая архитектура для кроссплатформенных разработок

клиент/серверных приложений, которая лежит в основе технологий

ActiveX, DirectX и OLE 2.0. Спецификация, модель и технология

корпорации Microsoft, которые предназначены для построения и

розработки компонентов программного обеспечения и их интерфейсов.

СОМ устанавливает абстракции и правила, необходимые для определения

объектов и их интерфейсов, которые реализуются. В её состав входит

также программное обеспечение, которое реализует все ключевые

функции. Такие компоненты легко объединяются в программы или могут

быть добавлены к существующим программам, чтобы придать им бóльшую

функциональность. Компоненты пишутся на разных языках (больше всего

при этом используются языки С++ или С#). COM сервер, как правило,

является .DLL или .EXE файлом.

Агент

–1) Устройство и/или программа, установленные в элементах

компьютерной сети для централизованного управления этими элементами

и всей сетью.

–2) Программа, которая действует от лица другого субъекта, сущности или процесса.

Web-сервис (Web

service)

–1) Web-сервисы являются новой Интернет-парадигмой, незаисимой от

платформ и языков программирования. Web-сервисы реализуются в виде

автономных, модульных приложений, которые могут быть описаны,

опубликованы, размещены и быть вызванными через электронную

вычислительную сеть для создания новых продуктов и сервисов.

–2) Web-сервис является программной системой, которая разработана для

поддержки интероперабельности межмашинного взаимодействия в

компьютерной сети. Он имеет интерфейс, описанный в машинно-

обрабатываемом формате (как правило, WSDL). Другие системы

взаимодействуют с Web-сервисом заданным способом, соответствующим

описанию, который использует SOAP-сообщение, обычно передаваемое с

использованием HTTP с XML сериализацией в привязке к другим Web-

ориентированным стандартам.

162

Технология Jini, основанная на языке программирования Java и

компонентах JavaBeans, разрабатывалась с целью создания системы, которая

бы не вызывала к себе много внимания при эксплуатации, успевала бы за

постоянными изменениями и необходимостью масштабирования, а также

обеспечивала постоянную доступность сервисов посредством Іnternet 24 часа в

сутки и 7 дней в неделю (24 х 7). Безопасность системы и конфиденциальность

информации, передающейся в сети, достигается за счёт распределённой

системы безопасности. Наращивание систем возможно за счёт добавления

новых, наследования и замены старых сервисов, также доступных при

посредничестве Іnternet.

Следует отметить, что в отличие от технологий Java и Jini, краеугольным

камнем программной модели Microsoft .NET является технология Web-

сервисов, базирующаяся на среде .NET Framework, которая в свою очередь

основана на следующих базовых концепциях:

 независимой от языка программирования средой выполнения

(Common Language Runtime);

 библиотеке классов .NET (.NET Class Library);

 языке-посреднике Microsoft Intermediate Language (MSIL);

 языках, которые поддерживают .NET.

Структура .NET Framework приведена на рис. 6.33.

Как видно, речь идёт фактически о единой среде выполнения программ и

поддержки процессов их разработки. Именно здесь собраны базовые классы

для всех языков программирования, которые реализованы в виде библиотеки

ядра System, а также большого количества (более 20) специализированных

Рис. 6.33.

Структурна схема .NET Framework

163

библиотек с именами System.Data, System.XML и т. д. Над ними располагается

набор средств формирования приложений для выполнения модулей различного

типа (кстати, общий для разных языков исполняемых модулей).

Интересно рассмотреть некоторые черты вышеуказанных технологий в

сравнении (см. табл.. 6.4.)

Таблица 6.4.

Сравнение основ технологий Jini и .Net

Технологии

.NET

Технологии

Jini

Разница

Java

С# и Java являются С (си)-подобными языками. При

построении некоторых компонентов в С# использовался

пакет JavaBeans.

Основной разницей является то, что С# запускает

ся

исключительно под Windows, а Java работает на любой

платформе, где есть JVM (Java Virtual Machine).

Оба языка прекомпилируются в just-in-time (JIT) байт-

код,

который на каждой платформе перекомпилируется во время

выполнения в подходящий для данной платформы код и

выполняется.

Active

Server Pages

(ASP+)

Java Server Pages

(JSP)

ASP+ будет использовать код, написанный на Visual Basic,

C# и на других языках программировання. JSP, в

свою

очередь, использует код, который написан, исключитель

но,

на Java.

Interface

Language

(IL) Common

Language

Runtime

Java Virtual

Machine (JVM)

CORBA

Ядро технологии .NET, Common Language Runtime,

позволяет запускать код, который написан на любом языке

программирования, в среде Windows или других

операционных системах, а также использовать совместный

набор компонентов и объектов.

JVM позволяет запускать, прекомпилированный с

Java,

байт-код на любой платформе.

CORBA позволяет использовать совместный набо

объектов, написанных на разних языках программировани

я,

на любой платформе.

ADO+ иі

SOAP Web

Services

JDBC, EJB, JMS

Java XML

Libraries (XML4J,

JAXP)

ADO+ использует модель обмена данных, основанную на

модели XML и SOAP, которая позволяет создавать

надстройки над протоколом HTTP.

В Jini эта модель реализована по-другому: технологи

оставляет возможнность разрабатывать транзакцииї

самим

программистам с помощью бибилиотек и компоненто

языка Java.

С одной стороны, допуская мультиязыковость программного кода,

концепция .NET привлекает наилучшее, что есть в таких широко

распространенных языках программирования, как Perl, Cobol, Eiffel, Python и

другие. С другой стороны, это усложняет работу над одним проектом группе

Jini[tm].NET. Александр Волоха (alex_frost@ukr.net), www.ixbt.com/editorial/ jini-vs-net.shtml

164

програмистов, которые пишут отрезки кода на разных языках

программирования. В Jini всё проще. Зжесь можно обойтись исключительно

языком программирования Java.

В последнее время появляются сообщения о розработке языков, которые

будут наследовать лучшее из Java и дополняться функциями,

позаимствованными из других языков. Среди таких можно назвать технологии,

возникшие на стыке двух языков. Это JPython, PERCobol, Tcl/Java project,

Eiffel-to-JavaVM. Эти языки, возможно, смогуь усилить и без того сильную

позицию языка Java среди разработчиков.

Несколько слов следует сказать о среде разработки компонентов и

приложений Microsoft Visual Studio.NET. Это набор средств быстрой

разработки приложений RAD для создания следующего поколения Web-

приложений и Web -сервисов на базе XML (рис.6.34).

Visual Studio.NET включает единую IDE с поддержкой функций RAD для

построения Web -приложений и компонентов промежуточного уровня,

отвечающих за бизнес-логику, а также RAD XML-конструкторы для работы с

данными. Microsoft предлагает пять языков "собственного приготовления":

VC++, C#, VB.NET, Jscript и J#.

В самую позднюю предыдущую версию VS.NET включены первые три.

Независимые поставщики также могут подключать свои средства

программирования к среде VS.NET. До настоящего времени известно более

Рис. 6. 34.

Выбор языка и типа проекта в RAD IDE Visual Studio.NET

165

30-ти систем на базе разных языков (Cobol, Fortran, Perl, Python и т. д.), которые

поддерживают создание .NET-приложений.

Visual Studio.NET даёт возможность разработчикам быстро проектировать

Web-приложения широкого спектра применения для любых устройств и любой

платформы. Visual Studio.NET полностью интегрируется с .NET Framework, с

обеспечением поддержки множества языков программирования и

автоматически решают множество распространённых задач программирования,

благодаря чему разработчики освобождаются от рутинной работы и могут

быстро создавать Web-приложения на том языке, которому отдаёт

предпочтение.

Вопросы.

Что собой представляет программа?

Какие названия имеют последовательности операторов языков

программирования в разном контексте?

Сколько Вы можете вспомнить названий программ и их

разновидностей ?

Чем отличаются между собой программа, подпрограмма и функция?

В каких средах пишутся программы?

Для чего предназначены API-интерфейсы?

Какие основные системные функции прикладного программного

интерфейса (API)?

Какие преимущества даёт использование RAD-систем?

В каких архитектурных средах исполняются программ?

10.

Чем архитектура компьютера отличается от архитектуры сети?

11.

Какие основные составляющие архитектуры Фон-Неймана?

12.

Назовите основные архитектуры, которые существуют в реальных

вычислительных системах?

13.

Какие основные этапы разработки приложения или решения?

14.

Какие существуют типы приложений, в зависимости от архитектуры,

в которой они работают?

15.

В каких формах существуют компонентные приложения, как они

называются и от чего зависит такое их большое количество?

16.

Какие современные вычислительные и программные архитектуры

наиболее популярны?

166

Сообщение – это передача

информации от одного объекта к

другому, в расчёте на то, что в

результате будет выполнена некоторая

деятельность. Сообщением может быть

сигнал или вызов операции.

Язык UML.

7. ЯЗЫК UML И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

7.1. Причины появления объектно-ориентированного подхода и

языка UML

Программирование во все времена развития компьютеров было непростым

делом. Особенно это касалось разработки больших программных систем.

Например, Джозеф Фокс, один из руководителей фирмы IBM (в 1969-1977 гг.),

приводил пример разработки информационной системы по управлению

полётами космических кораблей типа Аполлон/Скайлэб (рис. 7.1). Её общая

стоимость составляла 209 млн. долл.(!), а разработкой занимались 700

программистов в продолжение 7-ми лет.

При этом количество машинных команд в конце работы над системой

достигла 23-х млн., а разработка проекта велась на языках программирования

Фортран и Assembler. Те, кто хотя бы раз запрограммировал какой-либо

алгоритм на языке Assembler’а поймут что значит отобразить управление

компьютером в пошаговом режиме (рис. 7.2). Кстати, в операционной системе

Windows ″образца″ 1998 года по оценкам специалистов общее количество

команд оценивалось в таких же пределах, как и в проекте Аполлон/Скайлэб!

Рис. 7.1. Пункт управления полётами кораблей Аполлон (слева)

и момент стыковки космических кораблей Аполлон и Союз (справа)

167

Поэтому неудивительно, что нареканий на работу подобных больших

программных разработок всегда хватало. По оценкам экспертов, от 40 до 60

процентов проектов по созданию крупных программных систем в разных

предметных областях проваливаются и не доводяться до свого логического

конца. И недаром в новой модели разработки программных решений

корпорации Microsoft MSF (см. подраздел 6.5), одной из фаз разработки

является оценка рисков процесса их создания

Следует чётко представлять, что на сложную, многофакторную,

сложнопрогнозируемую работу больших коллективов специалистов разных

направлений (аналитиков, управленцев, системотехников, программистов,

системных администраторов, администраторов баз данных, технических

писателей, тестеров, сборщиков компонентов и многих, многих других) сильно

влияют факторы, которые специалисты выделили в систему следующих 5-и

уровней сложности программирования (рис.7.2):

 сложность самой решаемой задачи и её описания;

 сложность языка программирования или комплекса тех языков, которые

задействованы в сложном проекте;

Управление рисками (risk management)– это одна из ключевых дисциплин Microsoft Solutions Framework ®

(MSF). MSF видит в изменениях и неопределенности, возникающей вследствие этого, неоъемлемую часть

жизненого цикла информационных технологий. Дисциплина управления рисками в MSF отстаивает

превентивный подход к работе с рисками в условиях такой неопределённости, непрерывное оценивание рисков

и использование информации о рисках в рамках процесса принятия решенмй на протяжении всего жизненного

цикла проекта. Данный шестишаговый процес включает выявление и анализ рисков; планирование и

реализацию стратегий по их профилактике и смягчению возможных последствий; отслеживание состояния

рисков и извлечение уроков из приобретённого опыта.

Реальный

мир

Описание мира

на естественном языке

специалистов

(языке общности:

английском, украинском

русском и др.)

Язык

програм-

миро-

вания

высокого

уровня

КОМПЬЮТЕР

Язык

програм-

миро-

вания

нижнего

уровня

(двоич-

ные коды

0 и1)

Процес-

сор

Описание задач на

формальных языках (в

терминах математики,

логики и других).

Межпроблемные

(обслуживающие)

языки спецификаций.

Язык геометрических

символов, топографи-

ческих знаков и др.

Рис. 7.2. Процесс преобразования (трансформации) данных и объектов

окружающей природы в компьютерное представление

168

 сложность структуры среды выполнения программы (архитектура

аппаратных и программных средств), которая в настоящее время является

существенно сетевой и распределённой;

 организация технологического процесса коллективной розработки и

создания программного обеспечения (программных продуктов);

 стремление к достижению универсальности и эффективности

алгоритмов, программных компонентов и методов организации структур

данных (последние всегда распределены и хранятся в больших хранилищах).

От свойств сложности нельзя избавиться, но можно изменить

характеристики их проявлений путём применения соответствующих приёмов и

методов управления или организации.

Вместе с тем, ещё одним существенным фактором сложности разработки

программ на современном этапе, является постоянное усложнение

взаимодействия элементов архитектуры (структуры) сетевых, распределённых

информационных систем и интефейсов взаимодействия их компонентов, в том

числе и беспроводных! Поэтому создателям ИС приходится вести их

разработку в трёх областях (направлениях):

1.Создавать средства обеспечения всех необходимых пользовательских

интерфейсов существующих и вновь разрабатываемых технических и

программных компонентов.

2.Разрабатывать архитектуру построения и взаимодействия аппаратных и

программных компонентов новой информационной структуры.

3.Проектировать и реализовывать собственно программное обеспечение

(новый программный код), объединяющее всё это многообразие сущностей в

единый работоспособный информационно-компьютерный комплекс.

По мере развития дисциплины программирования, её методики управления

сложностью программных проектов отталкивались от применения широко

известного фундаментального принципа управления сложными системами, –

devide et impera (разделяй и властвуй, лат.). В соответствии с первой частью

этого принципа, при проектировании сложной программной системы

проводится алгоритмическая декомпозиция решаемой задачи. Целью

декомпозиции является представление разрабатываемой системы в виде

нескольких взаимодействующих подсистем (модулей или блоков), каждый из

которых легче детализировать, реализовать и проверить независимо от других.

Претворение в жизнь второй части принципа полностью ложится на

конкретных разработчиков. При таком подходе исполнителям необходимо

держать в голове информацию о значительно меньшем количестве деталей. А

при разработке больших программных систем легче разделить фрагменты

основной программы между участниками и управлять этим процессом. Для

дальнейшего повышения продуктивности работы программистов и

программистских коллективов были разработаны методы структуризации

элементов кода программ, структуры программ и программных проектов.

Следует чётко представлять, что все новшества в разработке программ

169

немедленно претворялись не только в новых версиях старых языков, но и в

абсолютно новых языках программирования! (См. гл. 5,6).

Структурный подход в программировании впервые появился с появлением

первых подпрограмм, процедур и функций, которые писались, в так

называемом процедурном (процедурно-ориентированном) стиле (рис. 7.3).

При этом, исполнитель просто определял в программе переменные и

константы встроенных (или базовых: integer, real, boolean и др.) типов,

встроенных в язык программирования, сохранял данные в памяти компьютера и

описывал или использовал алгоритм их обработки. Теоретическое обоснование

структурный подход получил в начале 70-х годов в работах Е. Дейкстры, А.П.

Ершова, Е. Йодана, Н. Вирта, Е. Брукса, а также многих других теоретиков и

практиков программирования. Дальнейшее развитие структурного подхода (по

мере увеличения программных систем и количества разработчиков,

одновременно принимающих участие в выполнении одного проекта) привело к

началу использования модульного программмирования. Оно предусматривает

декомпозицию прикладной задачи в виде иерархии модулей. Специализация

модулей по видам обработки данных и наличие у них каких-либо данных

определённых типов – являлось теми свойствами, которые отображают

генетическую связь модульного и объектно-ориентированного

программирования (рис.7.4).

Понятно, что важнейшими инструментами, формирующими структуру

представлений и образ мышления производителей программного обеспечения,

в которых находят отображение практически все аспекты эволюции технологий

программной индустрии, являются языки программирования. Язык

программирования с самого начала ориентирован на тип компьютера

(компьютерную платформу) и содержит набор типизированных базовых

данных, операторов, операций, функций и других операционных единиц языка,

которые достаточно просто могут быть переведены в инструкции (команды)

управления аппаратным и программным обеспечением компьютера. Язык

программирования, как правило, ориентирован на программиста и

предоставляет средства для моделирования в виде программы выбранных

объектов, их свойств и поведения при решеннии прикладных задач в некоторой

предметной области.

Рис. 7.3. Доступ к данным при работе программ в

процедурно-ориентированном стиле

Подпрограммы,

процедуры и

функции

Данные, находящиеся в памяти

компьютера или на магнитных

дисках и лентах