Методология RAD — Rapid Application Development

На начальном этапе существования компьютерных информационных систем их разработка велась на традиционных языках программирования. Однако по мере возрастания сложности разрабатываемых систем и увеличения запросов пользо­вателей (чему в значительной степени способствовал прогресс в области вычис­лительной техники, а также появление удобного графического интерфейса пользо­вателя в системном программном обеспечении) потребовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. Это послужило предпосылкой к созданию целого направления в области программного обеспече­ния — инструментальных средств для быстрой разработки приложений. Развитие этого направления привело к появлению на рынке программного обеспечения средств автоматизации практически всех этапов жизненного цикла информаци­онных систем.

Основные особенности методологии RAD

Методология разработки информационных систем, основанная на использовании средств быстрой разработки приложений, получила в последнее время широкое распространение и приобрела название методологии быстрой разработки прило­жений — RAD (Rapid Application Development). Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла современных информационных систем.

RAD — это комплекс специальных инструментальных средств быстрой разработки прикладных информационных систем, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отображающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией быстрой разработки приложений обычно понимается процесс разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:

- небольшой команде программистов (обычно от 2 до 10 человек);

- тщательно проработанный производственный график работ, рассчитанный на сравнительно короткий срок разработки (от 2 до 6 мес.);

- итерационная модель разработки, основанная на тесном взаимодействии с за­казчиком — по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализуют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.

При использовании методологии RAD большое значение имеют опыт и профессионализм разработчиков. Группа разработчиков должна состоять из профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, программировании и тестировании программного обеспечения.

Основные принципы методологии RAD можно свести к следующему:

- используется итерационная (спиральная) модель разработки;

- полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обяза­тельно;

- в процессе разработки информационной системы необходимо тесное взаимо­действие с заказчиком и будущими пользователями;

- необходимо применение CASE-средств и средств быстрой разработки приложений;

- необходимо применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;

- необходимо использование прототипов, позволяющее полнее выяснить и реа­лизовать потребности конечного пользователя;

- тестирование и развитие проекта осуществляются одновременно с разработкой;

- разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой про­фессионалов;

- необходимы грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.

Средства RAD дали возможность реализовывать совершенно иную по сравнению с традиционной технологию создания приложений. Информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирова­ние согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить не­посредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.

Возможность использования подобного подхода в значительной степени является результатом применения принципов объектно-ориентированного проектирования, Применение объектно-ориентированных методов позволяет преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем — колоссаль­ный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой пробле­мы) и имитирующей средой.

Использование объектно-ориентированных методов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов — сущностей, объ­единяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры). Каждый объект обладает своим собственным поведением и моделирует некоторый объект реаль­ного мира. С этой точки зрения объект является вполне осязаемой вещью, которая демонстрирует определенное поведение.

В объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики физи­ческой или абстрактной системы, являющейся предметом программного модели­рования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Та­ким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неиз­менными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

Широкую известность объектно-ориентированное программирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слия­ние (инкапсуляция) данных с процедурами, описывающими поведение реаль­ных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определен­ным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добивать­ся наивысшего уровня абстракции. В свою очередь, объектно-ориентированное про­граммирование позволяет создавать более надежные коды, так как у объектов про­грамм существует точно определенный и жестко контролируемый интерфейс.

При разработке приложений с помощью инструментов RAD используется множе­ство готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако обес­печивается и возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и «с нуля».

Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуще­ством RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разра­ботке интерфейсов пользователя (при использовании обычных средств разработ­ка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, отнимающую много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.

Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных деловых процессов предприятия, для которого со­здается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.

Применение принципов объектно-ориентированного программирования позволи­ло создать принципиально новые средства проектирования приложений, называе­мые средствами визуального программирования. Визуальные инструменты RAD позволяют создавать сложные графические интерфейсы пользователя вообще без написания кода программы. При этом разработчик может на любом этапе наблю­дать то, что закладывается в основу принимаемых решений.

Визуальные средства разработки оперируют в первую очередь со стандартными интерфейсными объектами — окнами, списками, текстами, которые легко можно связать с данными из базы данных и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления — кнопки, переключатели, флажки, меню и т.п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для дальнейшего повторного использования.

В настоящее время существует довольно много различных визуальных средств разработки приложений. Но все они могут быть разделены на две группы — универсальные и специализированные.

Среди универсальных систем визуального программирования сейчас наиболее распространены такие, как Borland Delphi и Visual Basic. Универсальными мы их называем потому, что они не ориентированы на разработку только приложений баз данных — с их помощью могут быть разработаны приложения почти любого типа, в том числе и информационные приложения. Причем программы, разраба­тываемые с помощью универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми системами управления базами данных. Это обеспечивается как исполь­зованием драйверов ODBC или OLE DB, так и применением специализирован­ных средств (компонентов).

Специализированные средства разработки ориентированы только на создание приложений баз данных. Причем, как правило, они привязаны к вполне определен­ным системам управления базами данных. В качестве примера таких систем мож­но привести Power Builder фирмы Sybase (естественно, предназначенный для работы с СУБД Sybase Anywhere Server) и Visual FoxPro фирмы Microsoft.

Поскольку задачи создания прототипов и разработки пользовательского интерфейса, по существу, слились, программист получил непрерывную обратную связь с конечными пользователями, которые могут не только наблюдать за созданием приложения, но и активно участвовать в нем, корректировать результаты и свои требования. Это также способствует сокращению сроков разработки и является важным психологическим аспектом, который привлекает к RAD все большее число пользователей.

Визуальные инструменты RAD позволяют максимально сблизить этапы создания информационных систем; анализ исходных условий, проектирование системы, раз­работка прототипов и окончательное формирование приложений становятся сход­ными, так как на каждом этапе разработчики оперируют визуальными объектами.

Логика приложения, построенного с помощью RAD, является событийно-ориен­тированной. Это означает следующее: каждый объект, входящий в состав прило­жения, может генерировать события и реагировать на события, генерируемые дру­гими объектами. Примерами событий могут быть: открытие и закрытие окон, нажатие кнопки, нажатие клавиши клавиатуры, движение мыши, изменение дан­ных в базе данных и т. п.

Разработчик реализует логику приложения путем определения обработчика каж­дого события — процедуры, выполняемой объектом при наступлении соответству­ющего события. Например, обработчик события «нажатие кнопки» может открыть диалоговое окно. Таким образом, управление объектами осуществляется с помо­щью событий.

Обработчики событий, связанных с управлением базой данных (DELETE, INSERT, UPDATE), могут реализовываться в виде триггеров на клиентском или серверном узле. Такие обработчики позволяют обеспечить ссылочную целостность базы дан­ных при операциях удаления, вставки и обновления, а также автоматическую ге­нерацию первичных ключей.

При использовании методологии быстрой разработки приложений жизненный цикл информационной системы состоит из четырех фаз:

- фаза анализа и планирования требований;

- фаза проектирования;

- фаза построения;

- фаза внедрения.

На фазе анализа и планирования требований выполняются следующие работы:

- определяются функции, которые должна выполнять разрабатываемая инфор­мационная система;

- определяются наиболее приоритетные функции, требующие разработки в пер­вую очередь;

- проводится описание информационных потребностей;

- ограничивается масштаб проекта;

- определяются временные рамки для каждой из последующих фаз;

- в заключение, определяется сама возможность реализации данного проекта в установленных рамках финансирования, на имеющихся аппаратных и про­граммных средствах.

Если реализация проекта принципиально возможна, то результатом фазы анализа и планирования требований будет список функций разрабатываемой информационной системы с указанием их приоритетов и предварительные функциональные и информационные модели системы.

На фазе проектирования необходимым инструментом являются CASE-средства, используемые для быстрого получения работающих прототипов приложений.

Прототипы, созданные с помощью CASE-средств, анализируются пользователя­ми, которые уточняют и дополняют те требования к системе, которые не были вы­явлены на предыдущей фазе. Таким образом, на данной фазе также необходимо участие будущих пользователей в техническом проектировании системы.

Далее на этой фазе проводится анализ и при необходимости корректировка функ­циональной модели системы. Детально рассматривается каждый процесс системы.

При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный про­тотип: экран, диалог или отчет (это позволяет устранить неясности или неоднознач­ности). Затем определяются требования разграничения доступа к данным.

После детального рассмотрения процессов определяется количество функциональ­ных элементов разрабатываемой системы. Это позволяет разделить информаци­онную систему на ряд подсистем, каждая из которых реализуется одной командой разработчиков за приемлемое для RAD-проектов время (порядка полутора меся­цев). С использованием CASE-средств проект распределяется между различными командами — делится функциональная модель.

На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.

Результатами данной фазы являются:

- общая информационная модель системы;

- функциональные модели системы в целом и подсистем, реализуемых отдель­ными командами разработчиков;

- точно определенные с помощью CASE-средства интерфейсы между автономно разрабатываемыми подсистемами;

- построенные прототипы экранов, диалогов и отчетов.

Одной из особенностей применения методологии RAD на данной фазе является то, что каждый созданный прототип развивается в часть будущей системы. Таким обра­зом, на следующую фазу передается более полная и полезная информация. При тра­диционном подходе использовались средства прототипирования, не предназначен­ные для построения реальных приложений, поэтому разработанные прототипы не могли быть использованы на последующих фазах и просто «выбрасывались» после того, как выполняли задачу устранения неясностей в проекте.

На фазе построения выполняется собственно быстрая разработка приложения. На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных ранее моделей, а также требований нефункционального ха­рактера. Разработка приложения ведется с использованием визуальных средств программирования. Формирование программного кода частично выполняется с помощью автоматических генераторов кода, входящих в состав CASE-средств. Код генерируется на основе разработанных моделей.

На фазе построения также требуется участие пользователей системы, которые оце­нивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям. Тестирова­ние системы осуществляется непосредственно в процессе разработки.

После окончания работ каждой отдельной команды разработчиков производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется пол­ный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной ча­сти приложения с остальными, а затем тестирование системы в целом.

Завершается физическое проектирование системы, а именно:

- определяется необходимость распределения данных;

- производится анализ использования данных;

- производится физическое проектирование базы данных;

- определяются требования к аппаратным ресурсам;

- определяются способы увеличения производительности;

- завершается разработка документации проекта.

Результатом данной фазы является готовая информационная система, удовлетво­ряющая всем требованиям пользователей.

Фаза внедрения в основном сводится к обучению пользователей разработанной информационной системы.

Так как фаза построения достаточно непродолжительна, планирование и подготовка к внедрению должны начинаться заранее, еще на этапе проектирования системы.

Приведенная схема разработки информационной системы не является универсальной. Вполне возможны различные отклонения от нее. Это связано с зависимостью схемы выполнения проекта от начальных условий, при которых начинается разработка (например, разрабатывается совершенно новая система или на предприятии уже существует некоторая информационная система). Во втором случае существующая система может либо использоваться в качестве прототипа новой системы, либо интегрироваться в новую разработку в качестве одной из подсистем.

Несмотря на все свои достоинства, методология RAD тем не менее (как, впрочем, и любая другая методология) не может претендовать на универсальность. Ее при­менение наиболее эффективно при выполнении сравнительно небольших систем, разрабатываемых для вполне определенного предприятия.

При разработке же типовых систем, не являющихся законченным продуктом, а представляющих собой совокупность типовых элементов информационной системы, большое значение имеют такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Это свя­зано с тем, что типовые системы обычно централизованно сопровождаются и могут быть адаптированы к различным программно-аппаратным платформам, системам управления базами данных, коммуникационным средствам, а также интегрировать­ся с существующими разработками. Поэтому для такого рода проектов необходим высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима не только для создания типовых информацион­ных систем, но и для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления сложными инженерно-техническими объекта­ми — программ, требующих написания большого объема уникального кода.

Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в ко­торых интерфейс пользователя является вторичным, то есть отсутствует нагляд­ное определение логики работы системы. Примерами таких приложений могут служить приложения реального времени, драйверы или службы.

Совершенно неприемлема методология RAD для разработки систем, от которых зависит безопасность людей, — например, систем управления транспортом или атомных электростанций. Это обусловлено тем, что итеративный подход, являю­щийся одной из основ RAD, предполагает, что первые версии системы не будут полностью работоспособны, что в данном случае может привести к серьезнейшим катастрофам.