скачать книгу бесплатно
Введение в объектно-ориентированный дизайн с Java
Тимур Машнин
Эта книга ориентирована на тех, кто уже знаком с языком программирования Java и хотел бы углубить свои знания и изучить объектно-ориентированный анализ и проектирование программного обеспечения. Вы познакомитесь с основными принципами и паттернами объектно-ориентированного дизайна, используемыми при разработке программных систем Java. Вы научитесь моделировать системы Java с помощью UML диаграмм, познакомитесь с основными понятиями и принципами объектно-ориентированного подхода, изучите порождающие, структурные и поведенческие шаблоны проектирования. Вы узнаете, как создавать модульное, гибкое и многоразовое программное обеспечение, применяя объектно-ориентированные принципы и шаблоны проектирования.
Тимур Машнин
Введение в объектно-ориентированный дизайн с Java
Введение
Что такое дизайн и архитектура программного обеспечения?
И как это может улучшить программные продукты?
Давайте рассмотрим сценарий.
Предположим, вы присоединяетесь к проекту, который находится уже в разработке некоторое время.
Вы смотрите на код проекта, и вы не можете понять, для чего предназначены эти куски кода, так как он плохо организован, и проектной документации не существует.
Вы даже не знаете, с чего начать.
Это все признаки того, что проект не был хорошо разработан с самого начала.
Или, допустим, вы сейчас работаете над персональным проектом.
Когда вы начинали, вы не были уверены, какая конкретно функциональность должна быть реализована, но тем не менее вы начали кодирование.
Для вас не имело значения, что код будет неорганизованным, потому что вы были единственным, кто работал над проектом.
И предположим, вы придумали замечательную новую функцию для своего продукта, но при ее реализации вы нарушили программу в других местах. И теперь вы должны все исправлять во многих местах своего кода.
Чего не произошло бы, если бы вы правильно и хорошо с самого начала спроектировали бы свой продукт.
И такие сценарии довольно часто встречаются в индустрии программного обеспечения, что показывает, почему дизайн и архитектура программного обеспечения так полезны.
В этом разделе вы узнаете, как применять принципы и паттерны дизайна и архитектуры для создания многоразовых и гибких программных систем. Вы узнаете, как задокументировать дизайн и архитектуру программного продукта визуально.
Итак, в чем разница между дизайном программного обеспечения и архитектурой программного обеспечения?
Роль дизайнера программного обеспечения или архитектора программного обеспечения может сильно отличаться от компании к компании.
На это влияют такие характеристики, как размер компании, объем проекта, опыт команды разработчиков, организационная структура и возраст компании.
В некоторых компаниях могут работать отдельные дизайнеры или архитекторы.
В других компаниях эта работа может выполняться членом или членами команды разработчиков.
И как правило, дизайнер программного обеспечения отвечает за определение программного решения для конкретной проблемы путем проектирования деталей отдельных компонентов и их обязанностей.
Дизайнер программного обеспечения отвечает за просмотр всей системы и выбор подходящих фреймворков, систем хранения данных, за решения и определения взаимодействий компонентов друг с другом.
И это подводит нас к основному различию между дизайном программного обеспечения и архитектором программного обеспечения.
Дизайнер программного обеспечения смотрит на аспекты системы более низкого уровня, тогда как архитектор программного обеспечения работает с более крупной картиной – с более высокими аспектами системы.
Подумайте об этом, как о проектировании здания.
Архитектор сосредотачивается на основных структурах и службах, в то время как дизайнер интерьера фокусируется на меньших пространствах внутри здания.
Дизайн программного обеспечения – это процесс превращения пожеланий и требований заказчика в рабочий код, который является стабильным и поддерживаемым в долгосрочной перспективе, и может быть развит и стать частью более крупной системы.
Архитектура программного обеспечения в первую очередь начинается с понимания того, в чем состоит бизнес-задача, которую должен решить клиент.
И основная задача заключается в том, чтобы выяснить, чего хочет клиент, тогда можно двигаться дальше.
Потому что, если вы понимаете задачу, вы можете начать думать о возможных решениях, а затем вы начинаете понимать, как будет выглядеть общее решение.
И архитектура важна, потому что, если вы ошибетесь, ваш проект не удастся.
Все просто.
Мы знаем это в области строительства, и мы это знаем в области программного обеспечения.
Архитектура – это понимание взаимосвязи между требованиями пользователя и способностью создавать систему, которая будет обеспечивать эти требования.
При этом самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся, – это понимание проблемы клиента.
Что он действительно хочет сделать?
И во многих случаях клиент фактически не знает, что он хочет делать. Он приходит лишь с частичным пониманием, смутным чувством, что он может сделать что-то лучше.
И одна из первых задач состоит в том, чтобы помочь ему лучше понять его проблему.
Задача архитекторов программного обеспечения – это взаимодействие между продуктом, клиентом и инженерными командами.
Архитектор программного обеспечения похож на архитектора здания. И он отвечает за общую концептуальную целостность проекта.
Возможно, вы слышали термин «объектно-ориентированное моделирование».
Что это?
При решении задачи, объектно-ориентированное моделирование включает в себя практику представления ключевых понятий через объекты в вашем программном обеспечении.
И в зависимости от задачи многие концепции становятся отдельными объектами в программном обеспечении.
Подумайте об объектах.
Вокруг нас все объекты.
Почему вы должны использовать объекты для представления вещей в вашем коде?
Это способ держать ваш код организованным, гибким и многоразовым.
Объектный подход создает организованный код, содержа связанные детали и конкретные функции в разных, легко доступных местах.
Это создает гибкость, поскольку вы можете легко изменять детали модульным способом, не затрагивая остальную часть кода. Также вы можете повторно использовать разные части кода.
Давайте рассмотрим, как может выглядеть объектно-ориентированное моделирование.
Рассмотрим, например, помещение для семинаров.
Первый объект, который мы идентифицируем, является сама комната.
В комнате есть такие детали, как номер комнаты и места для сидения.
Также мы можем идентифицировать объекты, которые содержатся в этой комнате.
Существует множество физических объектов, такие как стул, стол, проектор и белая доска.
Каждый из этих физических объектов может быть представлен объектами в программном обеспечении.
И существуют конкретные детали, связанные с каждым объектом.
Проектор имеет характеристики, связанные с его производительностью, такие как разрешение и яркость.
И объекты также могут иметь индивидуальные обязанности или поведение.
Например, проектор принимает видеопоток и отображает изображение.
Вы можете думать о разработке программного обеспечения как о процессе, который берет задачу и создает решение с помощью программного обеспечения.
И как правило, это итеративный процесс, при этом каждая итерация берет набор требований для реализации и тестирования и в конечном итоге создается полное решение.
Многие разработчики стремятся сразу кодировать, несмотря на то, что не полностью понимают, что программировать в первую очередь.
И погружение прямо в работу по реализации является основной причиной отказа проекта.
Если вы не хотите, чтобы ваши проекты потерпели неудачу, найдите время, чтобы сформировать требования и создать дизайн.
Вы не можете сделать их идеальными, но их важность для эффективного создания хорошего программного обеспечения не следует упускать из виду.
Выявление требований требует активного изучения видения клиента, задавая вопросы о проблемах, которые клиент, возможно, не рассмотрел.
Помимо выявления конкретных потребностей, нужно спрашивать о возможных компромиссах, которые клиент может принять в решении.
С четким представлением о том, что вы пытаетесь выполнить, далее вы можете обратиться к шаблонам дизайна и диаграммам.
Рассмотрим следующий сценарий.
Вас наняли, чтобы спроектировать дом.
Прежде чем приступить к закладке фундамента, вы должны сначала понять, чего хочет домовладелец.
Эта отправная точка известна как выявление требований.
Домовладелец хочет иметь тренажерный зал, санузел, три спальни и гостиную.
Выявление требований подразумевает не только выслушивание того, что говорит вам клиент, но и задавание вопросов для выяснения того, что клиент вам не сказал.
Например, это показалось вам странным, что в этом доме нет кухни?
Это было бы естественным вопросом.
Или все комнаты должны быть одинакового размера?
Насколько большой должен быть дом в целом?
И так далее.
После ответа на эти вопросы у вас теперь есть первоначальный набор требований, позволяющий начать думать о возможных проектах.
Проектная деятельность предполагает принятие требований и определение решения.
Эта деятельность включает в себя создание концептуального дизайна, а затем технического дизайна, что приводит к двум соответствующим видам артефактов, концептуальным макетам и техническим схемам.
Концептуальные макеты представляют то, как будут удовлетворены требования в целом.
На этом этапе вы фокусируетесь на дизайне дома, определяя основные компоненты и их соединения и откладывая технические детали.
И чем яснее концептуальный дизайн, тем лучше будут технические проекты.
После того, как концептуальные макеты завершены, настало время определить технические детали решения.
Из концептуального дизайна вы знаете все основные компоненты и их соединения и обязанности компонентов.
Описание того, как выполняются эти обязанности, является целью технического проектирования.
В техническом дизайне вы начинаете указывать технические детали каждого компонента.
Это делается путем разделения компонентов на более мелкие компоненты, которые достаточно специфичны для детального проектирования.
Например, компонент тренажерного зала потребует дополнительных компонентов, таких как пол.
Пол будет отвечать за поддержание большого веса.
Домовладелец тренируется как олимпийский атлет.
Разбивая компоненты все больше и больше на дополнительные компоненты, каждый из которых несет определенные обязанности, вы доходите до уровня, где вы можете сделать детальный дизайн конкретного компонента, например, описать, как укрепить пол.
