Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В информатике , разделение интересов ( SoC ) является принципом конструкции для отделения компьютерной программы в различные разделы , так что каждый раздел адрес отдельной озабоченности . Проблема - это набор информации, которая влияет на код компьютерной программы. Проблема может быть столь же общей, как «детали оборудования для приложения», или настолько конкретной, как «имя класса для создания экземпляра». Программа, которая хорошо воплощает SoC, называется модульной [1] программой. Модульность и, следовательно, разделение задач достигается за счет инкапсуляции информации внутри раздела кода, имеющего четко определенный интерфейс. Инкапсуляция - это средствосокрытие информации . [2] Многоуровневые конструкции в информационных системах - это еще один вариант разделения задач (например, уровень представления, уровень бизнес-логики, уровень доступа к данным, уровень сохраняемости). [3]

Разделение проблем приводит к большей степени свободы для некоторых аспектов разработки, развертывания или использования программы. Общим среди них является повышенная свобода упрощения и сопровождения кода. Когда задачи четко разделены, появляется больше возможностей для обновления модуля, повторного использования и независимой разработки. Скрытие деталей реализации модулей за интерфейсом позволяет улучшить или изменить отдельный раздел кода проблемы без необходимости знать детали других разделов и без необходимости вносить соответствующие изменения в эти другие разделы. Модули также могут предоставлять различные версии интерфейса, что увеличивает свободу обновления сложной системы по частям без временной потери функциональности. [ необходима цитата ]

Разделение интересов - это форма абстракции . Как и в случае с большинством абстракций, разделение задач означает добавление дополнительных интерфейсов кода, как правило, создание большего количества кода для выполнения. Таким образом, несмотря на множество преимуществ четко разделенных задач, часто возникает связанный с этим штраф исполнения. [ необходима цитата ]

Реализация [ править ]

Механизмы модульного или объектно-ориентированного программирования, предоставляемые языком программирования, - это механизмы, которые позволяют разработчикам предоставлять SoC. [4] Например, объектно-ориентированные языки программирования, такие как C # , C ++ , Delphi и Java, могут разделять задачи на объекты , а шаблоны архитектурного проектирования, такие как MVC или MVP, могут отделять контент от представления и обработку данных (модель) от содержимого. . Сервис-ориентированный дизайн может разделять проблемы на сервисы .Языки процедурного программирования, такие как C и Pascal, могут разделять задачи на процедуры или функции . Аспектно-ориентированные языки программирования могут разделять проблемы на аспекты и объекты .

Разделение интересов является важным принципом дизайна и во многих других областях, таких как городское планирование , архитектура и информационный дизайн . [5] Цель состоит в том, чтобы более эффективно понимать, проектировать и управлять сложными взаимозависимыми системами, чтобы функции можно было повторно использовать, оптимизировать независимо от других функций и изолировать от возможного отказа других функций.

Распространенные примеры включают разделение пространства на комнаты, чтобы деятельность в одной комнате не влияла на людей в других комнатах, и поддержание печи на одном контуре, а свет на другом, так что перегрузка печкой не приводит к выключению света. Пример с комнатами показывает инкапсуляцию, когда информация внутри одной комнаты, например, насколько она беспорядочная, недоступна для других комнат, кроме как через интерфейс, которым является дверь. Пример с цепями демонстрирует, что активность внутри одного модуля, который представляет собой цепь с подключенными потребителями электроэнергии, не влияет на активность в другом модуле, поэтому каждый модуль не заботится о том, что происходит в другом.

Происхождение [ править ]

Термин « разделение интересов», вероятно, был введен Эдсгером В. Дейкстра в его статье 1974 г. «О роли научной мысли». [6]

Позвольте мне попытаться объяснить вам, что, на мой вкус, характерно для всего интеллектуального мышления. Он заключается в том, что человек желает углубленно изучать аспект своего предмета изолированно ради его собственной последовательности, все время зная, что он занимается только одним из аспектов. Мы знаем, что программа должна быть правильной, и можем изучать ее только с этой точки зрения; мы также знаем, что он должен быть эффективным, и мы можем изучить его эффективность, так сказать, в другой день. В другом настроении мы можем спросить себя, желательна ли программа, и если да, то почему. Но ничего не получается - наоборот! - одновременным рассмотрением этих различных аспектов. Это то, что я иногда называю «разделением интересов»., который, хотя и не вполне возможен, все же является единственным доступным методом эффективного упорядочивания своих мыслей, о котором я знаю. Это то, что я имею в виду под «сосредоточением внимания на каком-то аспекте»: это не означает игнорирование других аспектов, это просто отдает должное тому факту, что с точки зрения этого аспекта другой не имеет значения. Это одновременно одно- и многостороннее мышление.

Пятнадцать лет спустя стало очевидно, что термин « разделение интересов» становится общепринятой идеей. В 1989 году Крис Рид написал книгу под названием «Элементы функционального программирования» [7], в которой описывается разделение задач:

Программист должен делать несколько вещей одновременно, а именно:

  1. описать, что нужно вычислить;
  2. организовать последовательность вычислений на небольшие шаги;
  3. организовать управление памятью во время вычислений.

Рид продолжает говорить:

В идеале программист должен иметь возможность сконцентрироваться на первой из трех задач (описывающих, что должно быть вычислено), не отвлекаясь на две другие, более административные задачи. Ясно, что администрирование важно, но, отделив его от основной задачи, мы, вероятно, получим более надежные результаты и сможем облегчить проблему программирования, автоматизируя большую часть администрирования.

Разделение интересов имеет и другие преимущества. Например, проверка программы становится намного более осуществимой, когда в программе отсутствуют детали последовательности операций и управления памятью. Кроме того, описания того, что должно быть вычислено, не должны содержать таких подробных пошаговых описаний того, как это делать, если они должны оцениваться с использованием различных архитектур машин. Последовательности небольших изменений в объекте данных, хранящемся в хранилище, могут быть неподходящим описанием того, как что-то вычислять, когда используется высокопараллельная машина с тысячами процессоров, распределенных по всей машине, и локальные, а не глобальные хранилища.

Автоматизация административных аспектов означает, что разработчик языка должен иметь дело с ними, но у него / нее гораздо больше возможностей использовать очень разные вычислительные механизмы с разными архитектурами машин.

Примеры [ править ]

Стек интернет-протокола [ править ]

Разделение проблем имеет решающее значение при проектировании Интернета. В Internet Protocol Suite были приложены большие усилия для разделения проблем на четко определенные уровни . Это позволяет разработчикам протоколов сосредоточиться на проблемах на одном уровне и игнорировать другие уровни. Протокол прикладного уровня SMTP, например, касается всех деталей проведения сеанса электронной почты через надежную транспортную службу (обычно TCP ), но ни в коей мере не озабочен тем, как транспортная служба делает эту службу надежной. Точно так же TCP не заботится о маршрутизации пакетов данных, которая обрабатывается на уровне Интернета .

HTML, CSS, JavaScript [ править ]

Язык разметки гипертекста (HTML), каскадные таблицы стилей (CSS) и JavaScript (JS) - это дополнительные языки, используемые при разработке веб-страниц и веб-сайтов. HTML в основном используется для организации контента веб-страниц, CSS используется для определения стиля представления контента, а JS определяет, как контент взаимодействует и ведет себя с пользователем. Исторически это было не так: до появления CSS HTML выполнял как функции определения семантики, так и стиля.

Предметно-ориентированное программирование [ править ]

Предметно-ориентированное программирование позволяет решать отдельные проблемы как отдельные программные конструкции, каждая наравне с другими. Каждая задача предоставляет свою собственную структуру классов, в которую организованы общие объекты, и вносит состояние и методы в составной результат, где они пересекаются друг с другом. Правила соответствия описывают, как классы и методы в различных задачах связаны друг с другом в точках, где они взаимодействуют, что позволяет формировать составное поведение метода из нескольких задач. Многомерное разделение проблем позволяет манипулировать анализом и составом проблем как многомерной «матрицей», в которой каждая проблема обеспечивает измерение, в котором перечислены различные точки выбора, а ячейки матрицы заняты соответствующими программными артефактами.

Аспектно-ориентированное программирование [ править ]

Аспектно-ориентированное программирование позволяет рассматривать сквозные проблемы в качестве основных. Например, для большинства программ требуется какая-то защита и ведение журнала.. Безопасность и ведение журнала часто являются второстепенными задачами, тогда как основной задачей часто является достижение бизнес-целей. Однако при разработке программы ее безопасность должна быть заложена в проект с самого начала, а не рассматриваться как второстепенная задача. Последующее применение безопасности часто приводит к недостаточной модели безопасности, которая оставляет слишком много пробелов для будущих атак. Это можно решить с помощью аспектно-ориентированного программирования. Например, аспект может быть написан для обеспечения того, чтобы вызовы определенного API всегда регистрировались или чтобы ошибки всегда регистрировались при возникновении исключения, независимо от того, обрабатывает ли процедурный код программы исключение или распространяет его. [8]

Уровни анализа в искусственном интеллекте [ править ]

В когнитивной науке и искусственном интеллекте принято ссылаться на уровни анализа Дэвида Марра . В любой момент времени исследователь может сосредоточиться на (1) том, что необходимо вычислить какому-либо аспекту интеллекта, (2) используемому алгоритму или (3) тому, как этот алгоритм реализован на оборудовании. Это разделение задач аналогично разделению интерфейса / реализации в программной и аппаратной инженерии.

Нормализованные системы [ править ]

В нормализованных системах разделение проблем является одним из четырех руководящих принципов. Соблюдение этого принципа - один из инструментов, который помогает уменьшить комбинаторные эффекты, которые со временем появляются в поддерживаемом программном обеспечении. В Нормализованных системах разделение задач активно поддерживается инструментами.

SoC через частичные классы [ править ]

Разделение проблем может быть реализовано и принудительно выполнено через частичные классы . [9]

SoC через частичные классы в Ruby [ править ]

bear_hunting.rb
класс  Медведь  деф  охота в  лесу . выберите ( & : еда? )  конец конец
bear_eating.rb
class  Bear  def  eat ( еда )  поднять  " # { food } несъедобно!"  кроме  еды . response_to?  : Nutrition_value  еда . Nutrition_value  конец конец
bear_hunger.rb
class  Bear  attr_accessor  : голод  def  monitor_hunger  если  голод  >  50  food  =  охота  голод  - =  есть ( еда )  конец  конец конец

См. Также [ править ]

  • Принцип абстракции (программирование)
  • Аспектно-ориентированная разработка программного обеспечения
  • Концерн (информатика)
  • Основная проблема
  • Связь (информатика)
  • Межсекторальная озабоченность
  • Холизм
  • Модульная конструкция
  • Модульное программирование
  • Ортогональность § Информатика
  • Разделение презентации и содержания
  • Принцип единоначалия

Ссылки [ править ]

  1. ^ Laplante, Филипп (2007). Что должен знать каждый инженер о программной инженерии . CRC Press. ISBN 978-0849372285.
  2. Перейти ↑ Mitchell, Dr. RJ (1990). Управление сложностью в разработке программного обеспечения . IEE. п. 5. ISBN 0863411711.
  3. ^ Руководство по архитектуре приложений Microsoft . Microsoft Press. 2009. ISBN. 978-0-7356-2710-9.
  4. ^ Художник Роберт Ричард. «Планы программного обеспечения: многомерное детальное разделение проблем». Penn State. CiteSeerX 10.1.1.110.9227 .  Cite journal requires |journal= (help)
  5. Перейти ↑ Garofalo, Raffaele (2011). Создание корпоративных приложений с помощью Windows Presentation Foundation и шаблона ViewModel представления модели . Microsoft Press. п. 18. ISBN 978-0735650923.
  6. ^ Дейкстра, Эдсгер W (1982). «О роли научной мысли» . Избранные труды по вычислениям: личная перспектива . Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Springer-Verlag. С.  60–66 . ISBN 0-387-90652-5.
  7. ^ Рид, Крис (1989). Элементы функционального программирования . Бостон, Массачусетс, США: Эддисон-Уэсли Лонгман. ISBN 0-201-12915-9.
  8. ↑ Джесс Нильсен (июнь 2006 г.). «Создание безопасных приложений» (PDF) . Проверено 8 февраля 2012 .
  9. ↑ Тьяго Диас (октябрь 2006 г.). «Hyper / Net: поддержка MDSoC для .NET» (PDF) . DSOA 2006 . Проверено 25 сентября 2007 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Многомерное разделение проблем
  • ТАОСАД
  • Учебник и семинар по аспектно-ориентированному программированию и разделению проблем