ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2016 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,493
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,389
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,732
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,364
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,303
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 5022
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 355
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 499
Десятилетний индекс Хирша: 11
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год: 304
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 11

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2016 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2017

Аспектно-ориентированное программирование в контексте решения вопросов повышения эффективности экономических показателей IT-проектов

Aspect-oriented programming as an approach to improve the efficiency of IT projects economic performance
Дата подачи статьи: 2016-04-05
УДК: 004.413.5
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2016 год. [ на стр. 149-153 ][ 22.08.2016 ]
Аннотация:Оценка бюджета разрабатываемого проекта, классификация расходов, планирование сроков разработки и анализ затрат сопровождаются неточностями и искажениями в силу того, что исходный код промышленных информационных систем характеризуется необоснованной сложностью, излишним дублированием, шаблонными ошибками, неопределенностью, наличием сильной взаимосвязи между модулями. Статья посвящена способу решения актуальной задачи повышения эффективности экономических показателей IT-проектов. В ней описан современный подход к проектированию крупных информационных систем с использованием аспектно-ориентированного программирования. Аспектно-ориентированное программирование является современным развитием объектно-ориентированного программирования и предназначено для отделения бизнес-логики информационных систем от сквозных функций. Бизнес-логика описывает реализацию бизнес-правил для конкретного промышленного предприятия. В статье подчеркнута актуальность использования аспектно-ориентированного программирования в крупных промышленных информационных системах, а также описаны его преимущества и недостатки с точки зрения наибольшей практической ценности. Предложен механизм, позволяющий абстрагировать бизнес-процессы предприятия на всех итерациях стадий проектирования и реализации ПО от несущественных (вспомогательных) аспектов системы. Кроме этого, в статье приводится практический пример использования аспектно-ориентированного программирования. Абстрагирование совокупности задач в аспекты позволяет получать корректное отображение связей между бизнес-процессами и требованиями к реализации объектов предметной области проектируемой информационной системы.
Abstract:Budget evaluation of the developed project, expenditure classification, time development planning and cost analysis are accompanied by inaccuracies and distortions due to the fact that the initial code of industrial information systems is characterized by undue complexity, excessive duplication, formulaic errors, uncertainty, strong relationship s between modules. The article is devoted to the method of solving the current problem of increasing efficiency of IT-projects economic performance. It describes the modern approach to large-scale information system design using aspect-oriented programming. Aspect-oriented programming is a modern development of object-oriented programming. It is intended to separate business logic from information systems through features. Business logic describes business rules implementation for particular industrial enterprises. The article highlights the relevance of using aspect-oriented programming in large industrial information systems. It also describes its advantages and disadvantages in terms of the greatest practical value. The authors propose a mechanism that allows abstracting business processes at all stages of design iterations and implementation of non-essential (auxiliary) aspects of the system. In addition, the article provides a practical example of using aspect-oriented programming. Abstracting a set of problems into aspects allows obtaining the correct display of the links between business processes and requirements to the implementation of the designed information system domain objects.
Авторы: Гончаров А.А. (andre_goncharov@hotmail.com) - Тверской государственный технический университет, Тверь, Россия, Аспирант , Семенов Н.А. (dmitrievtstu@mail.ru) - Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, доктор технических наук
Ключевые слова: эффективность, программирование, проектирование, информационная система, задача, аспектно-ориентированное программирование
Keywords: effectively, programming, design, information system, task, aspect-oriented programming
Количество просмотров: 2172
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (6.81Мб)
Скачать обложку в формате PDF (0.36Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Тенденция к проникновению информационных технологий (ИТ) в подавляющее большинство областей деятельности человека, особенно в промышленность, развитие средств массовой ком- муникации и масштабность бизнеса находят свое отражение в сложности принимаемых решений и неопределенности представления предметной области при разработке ПО.

Общепризнано, что предметная область является инвариантной составляющей в современном рекуррентном подходе к проектированию промышленного ПО, который характеризуется компоновкой различных взглядов в отношении реализации функциональности бизнес-процессов будущей информационной системы (ИС).

Таким образом, необходим механизм, позволяющий абстрагировать каждый бизнес-процесс предприятия на всех итерациях стадий проектирования и реализации ПО от несущественных (вспомогательных) аспектов системы.

Методологии программирования

Среди основных методологий программиро- вания (императивного, функционального, логи- ческого программирования и объектно-ориентированного программирования (ООП)) наиболее востребованным подходом при проектировании и разработке ПО является ООП (Object-Oriented Programming) [1].

ООП – методология программирования, основанная на представлении программного продукта в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром конкретного класса. ООП использует в качестве базовых элементов взаимодействие объектов – именованных моделей реальной сущности, обладающих конкретными значениями свойств и проявляющих свое поведение [2].

ООП можно описать четырьмя главными характерными свойствами: абстрагирование, инкапсуляция, модульность, иерархия (рис. 1).

Абстрагирование позволяет выделить наиболее значимые свойства объекта и тем самым моделировать объект, отличающийся от других объектов. С помощью абстракции разработчики промышленных ИС могут решать разнообразные сложные проблемы, последовательно дифференцируя их на более простые [3].

Инкапсуляция предназначена для сокрытия реализации элементов, описывающих поведение объекта.

Под модульностью подразумевается свойство разделения программы на независимые составные части – модули.

Иерархия позволяет упорядочить абстракции и модули, формируя из них уровни взаимодействия.

Рассматривая ООП в контексте проектирования крупных промышленных ИС, можно отметить, что исходный код данных ИС характеризуется необоснованной сложностью, излишним дублированием, шаблонными ошибками, неопределенностью, наличием сильной взаимосвязи между модулями. Как следствие, оценка бюджета разрабатываемого проекта, классификация расходов, планирование сроков разработки и анализ затрат сопровождаются неточностями и искажениями.

В связи с этим особую актуальность приобретает применение инновационного подхода к проектированию ПО, который с точки зрения разработки ПО позволит

-     значительно повысить уровень програм- мной абстракции;

-     разрабатывать ПО как независимую совокупность различных надежных компонентов функциональности и предметной области;

-     повысить качество исходного кода: уменьшить дублирование и, как следствие, объем, повысить прозрачность (улучшить структуру) и читаемость, упростить тестирование;

-     не зависеть от возможного изменения конфигурации ИС (масштабирование);

-     систематически добавлять и модифицировать функциональность (адаптивность);

-     упростить разработку документации и сопровождение ИС.

С точки зрения экономических показателей позволит

-     повысить точность оценки предполагаемого бюджета разрабатываемой ИС;

-     улучшить качество решений при планировании сроков разработки ИС;

-     рациональнее распределять расходы по аспектам разработки ИС;

-     корректно отражать величину трудозатрат при разработке ИС на каждом из этапов жизненного цикла ПО.

Парадигмой программирования, нацеленной на решение указанных проблем, является аспектно-ориентированное программирование (АОП).

Описание АОП

АОП является современным развитием ООП и предназначено для отделения бизнес-логики  ИС от сквозных функций.

Сквозная функциональность (Cross-cutting concern) – это функциональность, рассеянная по всему исходному коду ПО, систематически независимая от предметной области. АОП предоставляет возможность вызывать код сквозных функций без изменения исходного кода программы в определенный момент работы программы [4]:

-     перед вызовом метода;

-     после вызова метода независимо от результата;

-     после успешного вызова (выполнение метода завершилось успешно);

-     после исключения (вызванный метод возбудил исключение);

-     вокруг (до и после вызова метода).

К общесистемным требованиям обычно относятся сквозные функции (рис. 2).

К сокращению количества вариантов сквозной функциональности приводит реализация главной цели АОП, которая состоит в том, что типовой код (не связанный с решением прикладных задач предметной области и повторяющийся от компонента к компоненту) не должен смешиваться с прикладной бизнес-логикой [4].

Описание предлагаемой модели ПО

Наиболее общую модель архитектуры промышленной ИС без использования АОП можно представить множеством , где  – обозначение модели промышленной ИС;  – сведения о предметной области;  – набор реализаций функций бизнес-логики ИС;  – сквозная функциональность.

Сведения о предметной области представляют собой формализованную структуру, отображающую взаимодействие бизнес-процессов предприятия.

Под бизнес-логикой понимается набор функций, необходимый для корректного и полного описания алгоритма взаимодействия бизнес-процессов предприятия на каком-либо языке программирования.

Общая модель архитектуры промышленной ИС без использования АОП в соответствии с представленным множеством отражена на рисунке 3.

В данном подходе целевой код будущей ИС зависит от общесистемных требований (сквозной функциональности). Это приводит к увеличению сложности модификации кода и невозможности повторного использования кода, реализующего конкретную, специфичную для данной предметной области поведенческую особенность ИС.

Модель ПО с использованием АОП можно транслитерировать в следующее представление: , где  – обозначение модели промышленной ИС с использованием АОП; СПО – сведения о предметной области; SБ – набор реализаций функций бизнес-логики ИС; СФ – сквозная функциональность.

Общая модель архитектуры промышленной ИС с использованием АОП представлена на рисунке 4.

Очевидно, что данный подход позволяет изолировать целевой код сквозной функциональности от предметной области и бизнес-логики, следовательно, вынести реализацию функций сквозной функциональности в отдельный, независимый процесс разработки.

Иллюстрация использования АОП

В качестве иллюстрации использования АОП рассмотрим следующий фрагмент программы на языке Java:

public class UserFileService { ... public void getCustomInfo(File file) { if (file == null) { throw new FileNotFoundException( file.getPath() + " not found..."); } if (this.id == file.id) { System.out.println(file.getInfo()); } else { throw new SecurityException( "Not allowed"); } } ... } ...

Данный модуль (метод getCustomInfo объекта класса UserFileService) реализует алгоритмы двух аспектов:

-     вывод на экран титульных сведений о содержимом объекта класса File – главный аспект;

-     обеспечение безопасности (в данном случае проверка совпадения значений идентификаторов файлов, доступных для чтения текущему пользователю) – сквозная функциональность.

Поскольку к одному модулю программы предъявляются требования сразу двух аспектов, один из которых реализует сквозную функциональность, средствами АОП необходимо изолировать данные аспекты в независимые модули (для примера был выбран язык AspectJ, который является расширением языка Java):

public class UserFileService { ... public void getCustomInfo(File file) { System.out.println(file.getInfo()); } ... } ... public aspect Security { ... void around(UserFileService service, File file): call(void UserFileService.getCustomInfo(File)) && args(file) && target(service) { if (file == null) { throw new FileNotFoundException( file.getPath() + " not found..."); } if (file.id == service.id) { proceed(service, file); } else { throw new SecurityException( "Not allowed"); } } ... } ...

Как видно, реализация чтения титульных све- дений о содержимом объекта класса File теперь изолирована от сквозной функциональности (проверки совпадения значений идентификаторов файлов, доступных для чтения текущему пользователю).

Параметр aspect предназначен для инициализации нового аспекта – Security.

С помощью конструкции around объявляется, что вместо метода UserFileService.getCustom­Info(File) будет выполнен метод (алгоритм), указанный в фигурных скобках [5]. Алгоритм реализует сквозную функциональность (простую проверку совпадения идентификаторов файлов).

Служебное слово proceed выполняет метод getCustomInfo объекта service класса UserFileSer­vice с аргументом file класса File в случае успеха выполнения алгоритма сквозной функциональности [6].

Преимущества и недостатки методологии АОП с точки зрения наибольшей практической ценности приведены в таблице.

В целом можно отметить, что основная польза АОП заключается в повышении прозрачности кода бизнес-логики и в упрощении прикладных моду- лей, поскольку они будут содержать только базо- вую функциональность, а вторичные проблемы будут вынесены в аспекты.

Преимущества и недостатки АОП

AOP advantages and disadvantages

Преимущество

Недостаток

Более прозрачный код логики (уменьшение связанности классов)

Отсутствие структурированной информации о разработке ПО с использованием данной методологии

Легкость модификации кода

Высокий порог вхождения (трудности с пониманием концепции)

Меньшая вероятность возникновения ошибок

Ограниченная помощь среды разработки (IDE)

Соблюдение принципа DRY (Don’t repeat you’re self – не повторяйся) [7]

Отсутствие подробной документации на русском языке

Уменьшение шаблонных ошибок

Незначительное снижение скорости выполнения кода

Упрощение разработки документации, и, как следствие, улучшение ее читаемости

 

Улучшение модульности ИС (модули содержат только базовую функциональность, а вторичные проблемы вынесены в аспекты)

 

Упрощение модульного тестирования (unit testing)

 

Недостатки в контексте использования методологии АОП при разработке крупных промышленных ИС не являются существенными.

В заключение сделаем следующие выводы. Реализация сквозной функциональности в отдельные автономные модули, называемые аспектами, является существенным отличием АОП от иных парадигм разработки ПО.

Аспектно-ориентированный сценарий жизненного цикла программного продукта, с одной стороны, предполагает упрощение адаптации к каждому конкретному IT-проекту, с другой, поднимает качество оценки эффективности экономических показателей на новый уровень.

Обобщая сказанное, можно констатировать, что реализация большей части будущей функциональности в виде аспектов – потенциальный шаг к повышению качества принимаемых экономических решений, вследствие чего возможны

-     оценка предполагаемого бюджета разрабатываемой ИС без фактического проектирования;

-     варьирование численностью команды разработчиков при наличии эквивалентной работы;

-     гибкое распределение сроков разработки и соблюдение требуемого качества программного продукта независимо от количества функциональ- ных точек [8];

-     уменьшение трудности поиска разумного компромисса между функционалом и затратами ресурсов на создание ИС;

-     прозрачность понимания в каждый конкретный момент времени реальной продуктивности разработчиков.

Абстрагирование и модуляризация совокупности задач в аспекты позволяет получить корректное отображение связей между бизнес-процессами и требованиями к реализации объектов предметной области проектируемой ИС.

Независимость целевого кода и аспектов способствует реализации более гибкого процесса разработки ПО, тем самым предполагается улучшение качества принимаемых экономических решений на всех итерациях жизненного цикла программного продукта.

Литература

1.     Programming Community Index – TIOBE Index. URL: http://www.tiobe.com/tiobe_index?page=index (дата обращения: 28.02.2016).

2.     Блинов И.Н., Романчик В.С. Java. Методы программирования. Минск: Четыре четверти, 2013. 896 с.

3.     Стелтинг С., Маасен О. Применение шаблонов Java. Библиотека профессионала. М.: Вильямс, 2002. 576 с.

4.     Йенер М., Фидом А. Java EE. Паттерны проектирования для профессионалов. СПб: Питер, 2016. С. 122–123.

5.     Laddad R., Johnson R. AspectJ in Action: Enterprise AOP with Spring Applications, Manning Publ., 2009. 568 p.

6.     Gradecki J.D., Lesiecki N. Mastering AspectJ: Aspect-Oriented Programming in Java, Wiley Publ., 2003. 456 p.

7.     The Don’t Repeat Yourself Principle and the Wormhole Anti-Pattern. URL: http://codebetter.com/jeremymiller/2007/03/22/ the-dont-repeat-yourself-principle-and-the-wormhole-anti-pattern/ (дата обращения: 28.02.2016).

8.     Уоллс К. Spring в действии. М.: ДМК Пресс, 2013. С. 202–203.

9.     Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование. М.: Вильямс, 2010. С. 506–509.

10.   Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. М.: Манн, Иванов и Фербер, 2013. 544 с.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=4191&lang=
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (6.81Мб)
Скачать обложку в формате PDF (0.36Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2016 год. [ на стр. 149-153 ]

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: