Сложность программных систем

Примеры сложных систем
Структура вещества
Структура персонального компьютера
Структура живых организмов
Структура социальных институтов

Признаки сложной системы (по Саймону)
Сложность часто представляется в виде иерархии
Выбор, какие компоненты в данной системе считаются элементарными, относительно произволен (на усмотрение наблюдателя)
Внутрикомпонентная связь обычно сильнее, чем связь между компонентами
Иерархические системы обычно состоят из немногих типов подсистем, по-разному скомбинированных и организованных
Работающая сложная система является
результатом развития работавшей
простой системы

1. Сложность часто представляется в виде иерархии
Структура вещества
Структура социальных институтов

2. Выбор, какие компоненты в данной системе считаются элементарными, относительно произволен
(на усмотрение наблюдателя)

3. Внутрикомпонентная связь обычно сильнее, чем связь между компонентами

4. Иерархические системы обычно состоят из немногих типов подсистем, по-разному скомбинированных и организованных

4. Иерархические системы обычно состоят из немногих типов подсистем, по-разному скомбинированных и организованных
Структура вещества
Структура живых организмов

5. Работающая сложная система является результатом развития работавшей простой системы

Пример: структура ПК

Промышленные программные системы
Большие системы
терабайты и петабайты данных, сотни и тысячи пользователей
Сложные системы
тысячи файлов, десятки подсистем, сотни компонент
Качественные системы надежность, безопасность, отказоустойчивость, эргономика, многократное использование, документация, сопровождаемость
Сложная архитектура
клиентская и серверная часть,
базы данных, веб-сервисы, распределенность, масштабируемость
Создаются командами разработчиков

Причины сложности разработки программной системы
Сложность проблемы (предметной области),
изменение требований
Сложность управления процессом разработки
Сложность обеспечения гибкости конечного программного продукта
Сложность самой программной системы,
описания поведения отдельных подсистем
«Сложность программного обеспечения – отнюдь неслучайное его свойство»
(Ф. Брукс)

Задача разработчиков программной системы
Создать иллюзию простоты и защитить пользователей от сложности описываемого предмета или процесса
(Г. Буч)

Зачем бороться со сложностью?
Главная причина проблем: физическая ограниченность возможностей человека при работе со сложными системами
Человеческий мозг может одновременно следить
за 7 ± 2 объектами

Внесение порядка в хаос
Способы преодоления сложности:

Декомпозиция
Роль декомпозиции: разделение сложной системы на простые части
Алгоритмическая декомпозиция
Объектно-ориентированная декомпозиция

Виды декомпозиции: процедурная
Действия
Процессы
Процедуры
Алгоритмы
Функции
Этапы/Блоки
глаголы

Виды декомпозиции: объектно-ориентированная
Объекты
Классы
Модули
Компоненты
Подсистемы
существительные

Какая декомпозиция лучше:
алгоритмическая или объектно-ориентированная?
Опыт показывает, что полезнее начинать с объектной декомпозиции:
объектная декомпозиция уменьшает размер программных систем за счет повторного использования общих механизмов
объектно-ориентированные системы более гибки и проще эволюционируют со временем
объектная декомпозиция помогает
нам разобраться
в сложной программной системе

Абстракция

Абстракция
Роль абстракции: выделение важных деталей сложной системы
Абстракция (от лат. abstractio отвлечение) — форма познания, основанная на мысленном выделении существенных свойств и связей предмета и отвлечении от других, частных его свойств и связей
Любая система (окружающий мир) у человека
представляется в виде некоторой абстракции
Абстракция – существенные характеристики некоторого объекта,
которые отличают его от других видов объектов и, таким образом,
четко определяют особенности данного объекта с точки зрения
дальнейшего рассмотрения и анализа (Г. Буч).

Примеры абстракций
Монитор
Системный
блок
Клавиатура
Мышь
Обычный пользователь
Системный администратор
процессор
Мат.плата
Видео-
адаптер
RAM
HDD
USB

Уровни абстракции
Конкретизация
Абстрагирование

Иерархия
Роль иерархии: упорядочение родственных абстракций по уровням