Программное обеспечение и его разработка - Фокс Джозеф М.

Рис 5.21. Типичная структура большой системы программного обеспечения.

Для наземного контроля системы «Аполлон» было создано более 400 программных модулей. Но все же «познать» программу мы не могли. Диаграмма давала нам лишь безжизненную иллюстрацию. Работающая программа — это нечто совсем другое.

Это все равно что сравнить художественный фильм с пленкой, на которой снят этот фильм. Увидеть пленку без использования кинопроектора не означает еще увидеть фильм! Мы имеем здесь два совершенно разных явления! Слово «пленка» обозначает понятие носителя, на котором заснят фильм; а слово «фильм» связано с самим результатом — объектами, о которых идет речь в фильме. К счастью, в области программного обеспечения такого рода путаница не возникает.

Составные части и процесс проектирования

В проектировании можно выделить три части. Принятие решения, структуризацию и представление (описание) (см. рис. 5.22).

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ

Собираемся ли мы организовывать поиск последовательным просмотра файла или хотим применить метод двоичного поиска — настраиваясь сразу на середину файла, определяя нужную нам половину, верхнюю или нижнюю, и затем переходя в середину выбранной части, многократно повторяя данный процесс?

Это и есть принятие решения, выбор алгоритма, процесса. Обычно это творческий акт, в результате которого возникает новый метод, особенно в новых, сложных или очень крупномасштабных разработках.

Рис. 5.22. Составные части проектирования. Структура

Выбрав некоторый метод, мы «детализируем» его, превращая в некоторую «структуру». В любой значительной работе к одному и тому же результату могут привести десятки различных структур. Различия в структурах могут быть значительными, результат же будет одинаковым.

Например, выбрав метод двоичного поиска, я могу писать программу либо на Фортране, либо на Коболе. В Коболе затруднено индексирование, а в Фортране очень неудобны манипуляции с данными. Программы на этих языках будут сильно отличаться друг от друга; в результате две разные программы будут осуществлять один и тот же двоичный поиск.

Оценивать структуру можно разными способами. Двумя мерами оценки могут служить модульность и четкость интерфейса.

Описание

Описание, или представление, программы может принимать различные формы. Это могут быть блок-схемы, снабженные некоторыми примечаниями; это могут быть иерархические схемы ввода, обработки, вывода (HIPO), схемы Вернера — Орра и т. д.

Целью описания является объяснение новичкам и продолжателям разработки назначения программы и методов, которыми она решает задачу. Следовательно, оценивать описание нужно по тому, насколько хорошо оно отражает эти сведения. «Хорошо» означает понятно, однозначно и немногословно.

В книге Лоуренса Хэлприна «Творческие процессы в жизни людей»[15] исследуются процессы, с помощью которых люди пытаются проиллюстрировать, документировать в удобочитаемом виде формы в различных областях искусства или связанную с ними деятельность. Слово «партитура» используется автором для обозначения представления, «синтезирования процесса, его развития во времени. Наиболее известны музыкальные партитуры, но я расширил это понятие и включил в него все области человеческой деятельности».

Далее Хэлприн переходит к обсуждению танцев и партитур для них. Вслед за этим он исследует городское планирование, астрономию, архитектуру, игру, посадку на Луну — и десятки других видов деятельности. Он показывает, какой замечательной изобретательностью отличаются люди при создании методов изображения развивающихся процессов.

Он также указывает, что, хотя партитура и сама деятельность неразрывно связаны, они сильно отличаются друг от друга. Скрипач-виртуоз исполняет Брамса намного лучше, чем студент, пользующийся теми же нотами. Разработчики программного обеспечения знают, что всякое описание большой программы статично и что в процессе ее работы может случиться множество вещей, не отраженных в описании! Мы не можем описывать выполняющуюся программу. На с.96 мы уже отмечали тот факт, что при выполнении различных вариантов последовательностей команд их даже невозможно оттестировать. Когда начинает выполняться наша большая система программ, реализуется какой-нибудь один из вариантов.

Многие из новейших «методов проектирования», предлагаемых в настоящее время, имеют чисто описательный характер. Однако это не должно их опорочить. Мы отчаянно нуждаемся в лучших способах обмена сложными идеями.

В большинстве книг, в том числе и в этой, мало пишут о первой части проектирования или создания. Мы просто еще не готовы много говорить об этом. Книги, посвященные подобным вопросам, имеют гораздо более широкую область приложения, чем вычислительная техника и программное обеспечение. Обычно в них идет речь о свободных ассоциациях, или о «мозговом штурме», или об изучении процесса решения реальных проблем.

Последовательный ход процесса проектирования программной системы

Процесс, ход проектирования понимается недостаточно хорошо даже самыми опытными программистами. Многие выполняют его инстинктивно, пропуская некоторые шаги, необходимые для хорошей разработки. Многие выполняют этот процесс очень плохо.

Показанный на рис. 5.23 процесс проектирования начинается после определения требований к системе и развивается, охватывая все более мелкие его этапы.

Функции процесса определения требований рассматривались нами в предыдущем разделе книги. На этой схеме мы снова показываем этот процесс, причем документы, получающиеся в результате, являются первой, исходной точкой проектирования. Заметьте, что мы отделяем действие от продукта, получающегося в результате, помечая и то и другое. Делаем мы это потому, что при разработке программного обеспечения и систем часто путают некоторые из этих терминов.

Второй шаг, проектирование, связан с рассмотрением различных подходов к решению проблемы и с выяснением, могут ли они привести нас к этому решению. Этот шаг часто связан с применением методов проб и ошибок, нередки возвраты к предыдущему шагу. По мере продвижения вперед, нам часто бывает необходимо развить наш проект еще дальше, чтобы проверить, действительно ли мы можем завершить его так, как нам бы этого хотелось. После того как это будет проделано достаточное число раз и с достаточной степенью детализации, мы получим некий подход — и очень часто он оказывается искомым подходом, в большинстве случаев он более или менее работоспособен.

К сожалению, в подавляющем большинстве случаев проектирование на этом и заканчивается, а все дальнейшие работы по созданию системы связаны с воплощением в жизнь только что выбранных вариантов.

Заметим, однако, что в результате второго шага создаются многие тома документов и отчетов. Ведь мы получили какое-то решение. В некоторых случаях кипа документов достигает двух и более метров в высоту.

Рис. 5.23. Основные шаги процесса проектирования.

Может ли это называться проектом? Конечно, но только не вполне законченным, причем, по всей вероятности, он не очень-то нам понятен и его трудно кому-нибудь объяснить! Даже если он правилен!

И надо проделать еще третий шаг, чтобы сделать полученный проект более компактным, четким, легким для понимания и объяснения и, следовательно, для реализации.