Yazılım Tasarımı(Software Design)

Transkript

1 Yazılım Tasarımı(Software Design) Yazılım Nedir? Hem bilgisayar sistemini oluşturan donanım parçalarının yönetimini hem de kullanıcıların işlerini yapmak için gerekli olan konular topluluğuna yazılım denir. Tasarım ise herhangi bir mühendislik ürünü geliştirme sürecindeki ilk adım sayılabilir. Bir kodlayıcı, ne kadar iyi olursa olsun, bir tasarım yapıp onu yeterli bir şekilde yazılı hale getirmedikten sonra verimli bir geliştirme yapamaz. Yazılım tasarımı, Bir binanın temeline benzetilebilir yeteri kadar sağlam olmayan bir temel üzerine plansızca inşa edilen katlardan inşa edilen katlardan oluşan bir binanın depreme dayanıklı olması da beklenemez. Ayrıca üzerine başka katlarda çıkmak da mümkün olmayabilir. Tasarımın temel amacı, ziyaretçi ile içerik arasında gerçekleşen iletişimi kolaylaştırmaktır. Ziyaretçilerin içeriği özgürce keşfedebilecekleri arayüz çalışmasını geliştirmek öncelikli prensip olmalıdır.

2 Tasarım Aşaması (Design stage) Tasarım, yazılımın testine kadar her şeyi etkilediğinden nitelik unsurunun öne çıktığı ilk aşama olma özelliğini taşımaktadır. Yazılım geliştirme sürecinin ana aşamalarından ilki olan isterler çözümlemesi daha kuramsal iken, tasarım, kodlama ve test daha tekniktir. Tasarım aşaması bir tür süreç şeklindedir. Aşamalar halinde sürdürülen bu süreç sonunda ortaya çıkan tasarım, kodlamanın ve testin temelini oluşturduğu için mutlaka yeterli dikkat ve zaman ayrılmalıdır. Tasarımcılar, sistem tasarımının yapılması, sisteminin yazılım öğelerinin tasarlanması, öğeler de yer alacak standart yazılım birimlerinin belirlemesi ve bu uygulama için hazırlanması, iç yapılarının tasarlarken sıfırdan başlamak zorunda değildir. Daha önce benzer bir iş yapılmış ve başarılı olduğu görülmüş bir tasarım tekrar kullanılabilir. Tasarımın birinci amacı her zaman basitlik olmalıdır. Çünkü anlaşılır ve basit bir tasarım hem kodlamada hem de sonraki değişikliklerde kolaylık sağlar. Sistem öyle tasarlanmalıdır ki bir dizi değişiklik yapılsa bile sistem hala basit kalabilmelidir. Bunun için veri yapılarında esneklik sağlanmalı, Programlama dilinin sağladığı kolaylıklar göz önüne alınmalıdır. Basit tasarım, yetenekleri ve özellikleri kısıtlı tasarım olarak algılanmamalıdır.

3 Tasarım Nitelikleri(Design Attributes) İşlevselliği, başarımı ve güvenilirliği yüksek, nitelikli bir ürün oluşturmak ana hedef olmalıdır. Öğrenim ve kullanım kolaylığı göz önünde tutulmalıdır. Tasarımın isterler ile izlenebilirliği olmalıdır. Geliştirilen birimin kodu ve testleri ile izlenebilirliği olmalıdır. Tasarım programlama dilinden olabildiğince bağımsız, kolay anlaşılabilir kolay değiştirilebilir Ve tekrar kullanılabilir olmalıdır. Yazılım projelerinde tasarım, projenin büyüklüğüne göre yazılım tasarım uzmanları veya yazılım mimarları tarafından kullanılır. Yazılım Tasarım Süreci(Software Design Process) Genelde bir bütün olarak düşünülmesine rağmen yazılım tasarım aşaması da adımlar halinde gerçekleştirilir. En önemli adımlardan biri veri tasarımı olup, çözümleme sırasında toplanan bilgilerin ve bilgi yapılarının yazılımda kullanılacak veri yapılarına dönüştürülmesini içerir. Tasarım sırasında isterlerin yazılım geliştirmede kullanılacak ifadelere dönüştürülmesi ana amaçtır. Teknik olarak, süreç başında, bu ifadeler ve gösterim tarzı ile yazılımın genel görünüşünü oluşturulurken, süreç sonunda tasarım kaynak koda yakın bir hale gelir.

4 Veri Tasarımı(Data Design) Veri, Bilgilerin işlenmemiş halidir. Örnek Verecek olursak Öğrenci bilgi Sistemindeki(Obis) öğrencininadi, ÖğrenciniSoyadi, ÖğrencininNumarasi Veya şirkette çalışan personeladı, PersonelSoyadi,PersonelCalistigi Departman bunların hepsi veriye örnektir. Veri yapısı, Bilgisayar ortamında verilerin,etkin olarak saklanması ve işlenmesi için kullanılan yapıya denir. Veri modelleme, bir işletmenin, kurumun hatırlamaya değer bulduğu verilerin şekil ve metin olarak ifade edilmesidir. Veri Yapıları ve veri modelleri, Birbirleriyle mantıksal olarak ilişkili olan verileri yönetilebilir şekilde bir arada tutmaya yararlar. Bu yapı ve modeller, veriler arasındaki sıradüzensel ilişkileri ve erişim yöntemlerini de belirler. Yapıların düzenlemesi ve karmaşıklık düzeyi tamamen tasarımcı

5 belirler. Tasarımcı, veriye erişim yöntemi, hız, etkinlik, büyüklük, işlev bakımından çözümlenmesini yaparak en uygun veri türlerini ve yapılarını belirler. Veri yapısı ile veri modeli, iç içe geçmiş iki ayrı kavramdır. Birisi verinin bellekte tutulması veya saklanmasıyla ilgilenirken diğeri veriler arasındaki ilişki ve bağıntılar konusuyla ilgilenir. İşlevsel çözümlemeye verilen önem kadar veri çözümlemesi ve tasarımı da önem verilmelidir. İyi Bir Veri Tasarımı Nasıl Olmalı?(How to Design a Good Data) Veri Yapıları ve modelleri yanında bu yapılar üzerinde yapılacak işlemlerin de tanımlanması gereklidir. Bu tanımlama, nesneye yönelik tasarımda doğal olarak yapılır. Ancak

6 tasarımda ayrı dikkat edilmelidir. Kullanılacak veri yapılarını oluşturan birimlerin türleri, sınırları ve birbirleri ile olan ilişkileri bir Veri Sözlüğü içinde toplanmalıdır. Bu sözlükte kullanılacak karmaşık yapıların ve algoritmaların tasarımında kolaylık sağlanır. Veri yapıları yalnızca kullanan modüllere görünür olmalıdır. Bu şekilde Bilgi Gizleme ilkesine uyulmuş olur. Çok kullanılacak veri yapıların soyut veri türleri şeklinde önceden geliştirilerek bir kütüphane haline getirilirse, tasarım sırasında bunlarla ilişkilendirilir ve kodlama test için zaman ayrılmasına gerek kalmaz. C, C++ dillerindeki kütüphaneler örnek verilebilir. Tasarım sırasında, kodlamada kullanılacak programlama dilinin özellikleri dikkate alınarak veri yapıları tanımlanır. Karmaşık veri yapılarının kullanımı gerekiyorsa kullanılacak programlama dili soyut veri türlerini(abstract data types) destekleyecek şekilde seçilmelidir. Mimari Tasarım(Architectural Design) Mimari Tasarım, Sistemin tüm yapısının tasarımı ve sistemin nasıl kurulduğunu anlamayla ilgili aşamadır. Daha net olarak ifade edecek olursak, bu aşamada, sistemin nasıl bir yapı

7 üzerine oturması gerektiği hakk Uygulama yazılımı bir problemin çözümünü çeşitli parçalara bölerek sağlayabilir. Bu parçaların yazılımdaki karşılığı modüllerdir. Modüllerin sıradüzensel ilişkilerini gösteren yapıya uygulama yazılımı mimarisi denir. Yazılım içindeki modüller birer nesne olabileceği gibi, tasarım veya gerçekleştirme yönteminin özelliğine göre, birer programi birer paket, birer nesne veya birer yordam olabilirler. Yapının çıkış yelpazesi, genişliği ve derinliği modüler yapı hakkındaki önemli ölçütlerdir. Uygulama Yazılım Tasarımı Uygulama alanının özellikleri Yazılımın kullanılacağı alanın gereksinimine göre yazılım birimlerini fiziksel olarak belirli donanım ögeleri üzerinde çalıştırmak gerekebilir. Sistemin merkezi yada dağınık olması, açık sistem olması, belirli bir amaçla kullanmak üzere tahsis edilmesi veya gömülü sistem olması mimari seçimine etki eder. Uygulama yazılımının karmaşıklık derecesi Basit uygulamalar, tek program içinde, her türlü arayüz ve

8 bilgi işlemeyi kapsayacak şekilde geliştirilebilirler. Daha karmaşık uygulamalarda, hem geliştirme hem de yürütme bakımından yazılımı ögelere, ögeleri bileşenlere, onları da birimlere bölmek, daha kolay şekilde geliştirme, test ve bakım olanağı sağlar. Kullanıcı arayüz kısıtlamaları Geliştirilen yazılımın sonradan başka işletim sistemi veya donanım ile kullanılmak üzere farklı ortamlara taşınması gerekiyorsa, katmanlı bir yaklaşımla, asıl yazılımı olası taşıma işinden etkilenmeyecek şekilde tasarlamak gerekir. Bu nedenle, yazılım mimarisi içine uygun katmanlar yerleştirilebileceği gibi iletişimin zorluklarını gidermek üzere bir ara katman mantığı da kullanılabilir. Yordamsal Tasarım(Procedural Design) Yordam(procedure, function), bilgi işlemeyi gerçekleştirmek üzere yazılım modülünün iç yapısında bulunan ve belirli işlevleri olan kod parçalarıdır. Bir yordam, veri yapıları, döngüler, karşılaştırmalar, dallanmalar yardımıyla tüm bilgi işleme özelliklerini tanımlamalıdır. Veri ve program yapılarının tasarımı tamamlandıktan sonra yordamsal tasarım başlar. Yordamsal tasarım, modüllerin iç yapılarındaki algoritmik ayrıntıların tanımlanmasıdır.tasarım,konuşma diline yakın bir anlatımla yapılabileceği gibi çeşitli şekilsel gösterimlelr de yapılabilir. Yordamsal Tasarım Nasıl Yapılır?(How to

9 Do Procedural Design) A-)Yapısal Programlama Gösterimi: Yazılım tarihinin en eski tasarım yöntemlerinden biri işlevleri metinsel bir şekilde anlatmaktır. Bu anlatım için genellikle ingilizce kullanılmaktadır. Program tasarım dili(programming design language) adı verilen bir dil de tasarım için tanımlanmıştır. Sözde Kod(Psodue) adı verilen yöntem, Gerçek programlama dili yapılarına benzer şekilde,ancak daha serbest bir sözdilimiyle her yapı ve her yordam tanımlanır. Program tasarım dilleri genellikle ADA veya Pascal gibi yüksek düzey bir dili andırırlar. Özel bir yazılım paketi getirmeksizin normal bir metin yazıcı kullanılabilir. Tasarım dili ile yazılmış metin dosyalarını grafiksel bir tasarım yöntemine dönüştürülebilen araçlar da bulunmaktadır. Yordamsal Tasarım Dillerinin Sahip Olduğu Ortak Özellikler Her türlü yapıyı destekleyebilen sabit bir anahtar sözcük listesi Veri yapıları ve veri tipleri tanımlama yeteneği Alt program tanımlama ve çağırma düzeneği Bilgi işlemeyi serbest bir dille anlatabilme yeteneği Arayüz tanımlama yeteneği Giriş/Çıkış yapıları Zaman belirtimleri Bilinen yapıların kullanımı nedeniyle okunması ve takibi kolaydır. Programlama diline yakın olduğu için kodlayıcının işi daha kolaydır. Ancak, bu anlatımda aşırıya kaçılır. ve gereksiz ayrıntıya girilirse tasarım uzar (örneğin anlaşılır olmasına rağmen bir veri yapısının tüm alanlarına tek tek veri atamayı göstermek gibi), ayrıntıya boğulur ve amacı dışına çıkılır.

10 B-) Grafiksel Gösterimi: Bazen bir resim birçok satırdan oluşan bir anlatımın yerine geçebilir. Bu gerçekten hareketle, çeşitli grafiksel gösterim yöntemleri bulunmuş,bu yöntemleri kullanan yazılım tasarım araçları geliştirilmiştir.ancak bir şeklin eksik yada yanlış çizilmesi okuyucunun gösterim simgelerini iyi bilmemesi sınucu tasarımı yanlış anlaması hatalı kodlamaya neden olabilir. Bu nedenle grafiksel gösterimlerinin iyi öğrenilmesi ve iyi anlaşılması gereklidir. Yapısal çözümleme ve tasarım yapmak için veri akış diyagramları ve durum geçiş diyagramları kullanılır. Unified Modelling Language(UML) : Nesneye yönelik çözümleme ve tasarımın hem metinsel hem de grafiksel olarak yapılanilmesine yardımcı olan uluslararası çevrelerce kabul edilmiş, Standart ve yaygın bir tanımlama dilidir. UML Diyagram Türleri (Tr)

11 UML Diyagram Türleri (ENG) Akış Diyagramları (Flow Charts):En Eski ve en yaygın program tasarım yöntemlerinden biri akış diyagramları(flow Chart) kullanılmaktadır. Günümüzde bir program çok sayıda modülden veya yordamdan oluştuğundan, çok sayıda akış diyagramı kullanmak gerekebilir. Basit Flow Chart Kullanımı (Eng)

12 Basit Flow Chart Kullanımı (Tr) Arayüz Tasarımı(interface design) Arayüz tasarımı, kullanıcının faydalanması amacıyla sunmuş olduğunuz çeşitli yazılımsal ürünlerde onların işini kolaylaştırmak ve dilediklerini yapabilmelerini sağlamak amacıyla gerçekleştirilir. Arayüz tasarımlarının genel prensibi kullanıcı odaklı olmalarıdır. Kullanıcı odaklı arayüzün mutlaka sahip olması gereken üç nitelik bulunmaktadır. Etkileşimli arayüz, görsel tasarım ve bilgi mimarisi bu üç niteliği oluşturmaktadır. Kullanıcı odaklı arayüzün mutlaka sahip olması gereken üç nitelik bulunmaktadır. Etkileşimli arayüz, görsel tasarım ve bilgi mimarisi bu üç niteliği oluşturmaktadır.

13 Bileşen Arayüz Tasarımı Büyük Yazılımlar birkaç ana ögeden, her bir öge birkaç bileşenlerden ya da birimden oluşabilir. Bu bileşenler arasında mutlaka tanımlı bir arayüz vardır. Bileşenler ya da birimler birer yürütülebilir program olabilecekleri gibi, bir program grubu da olabilirler. Sistem- Altsistem Arayüz Yazılım Tasarımı Bilgi sistemlerinin bazıları, başka sistemleri, altsistem veya aygıtları tümleştirerek daha büyük sistemler elde etmek üzere tasarlanırlar.tümleştirme için özel olarak tasarlanan altsistem arayüz yazılımları kullanılır. Kullanıcı Arayüz Tasarımı Bilgi Sistemleri, insanların denetiminde çalıştıkların için kullanımı kolay, etkin ve açık arayüzlere sahip olmalıdırlar. Arayüz tasarımı gerçekleştirmek istiyorsanız öncelikli olarak kullanıcıyı merkeze yerleştirmelisiniz. Kullanıcının beklentilerini karşılayabilmeli, ihtiyaçlarına cevap verebilmeli ve onların eğilimlerini tahmin edebilmelisiniz. Referanslar(Kaynakçalar) Erhan SARIDOĞAN Yazılım Mühendisliği Kitabı Papatya Yayıncılık, rme#.we-ey2i0piu

14 Hazırlayan:Necmi Altuk Rifai Kuçi UML ile Nesneye Yönelik Modelleme Herşeyden önce UML(Unified Modeling Language) bir progralama dili değildir. UML daha çok Nesneye Dayalı Programlama için kullanabileceğimiz bir modelleme dilidir. Grady Blooch, James Rumbaugh ve Ivar Jacobson tarafından geliştirilmiştir. Yazılım teknolojisi geliştikçe yazılan programların karmaşıklığı ve zorluğu giderek artmaktadır. Yazılan programların karmaşıklığı arttığı için kod organizasyonu önem kazanmıştır. Bu sebeple üretilen modelleme ve analiz dili olan UML. Programlama aşamasında olabilecek sorunların en aza indirilmesini sağlamaktadır. UML yazılımların hem maliyetini hem etkisini hemde ömürünü artırır. UML ile dokümantasyonu yapılan bir programın sonradan düzenlenmesi daha kolay olur. UML in faydalarından bahsedersek : Kodlama işlemini kolaylaştırır. Çünkü programdan ne beklediğimizi ve programlama ile neler yapacağımızı belirleriz. Programda beklenmedik mantıksal hataları (bug) minimuma indirgemiş oluruz. Tasarım aşaması düzgün yapıldıysa, programın daha kolay geliştirilebilmesi sağlanacaktır. Bellek kullanımının daha iyi belirlenmesini sağlar. Programın kararlılığını artırır. Ortak çalışılan projelerde programcıların iletişimini

15 daha kolay hale getirir. UML 9 Diyagram Türünden Oluşur : Class Diagram: Sınıfları baz alarak yapılan diyagramdır. Object Diagram: Sınıfın yerine gerçek nesneler kullanılır. State Diagram: Nesnelerin zamanlara ayrılmış durumlarını gösteren diyagramdır. Sequence Diagram: Gerçek zamanlı sistemlerde zaman içinde değişen interaktiviteleri gösterir. Activity Diagram: Bir nesnenin durumunun değişim sırasını gösterir. Use Case Diagram: Programın davranışlarının kullanıcı gözüyle incelenmesidir. Collaboration Diagram: Bir sistemin bütün parçalarının birbirleriyle olan ilişkilerini gösterir. Component Diagram: Birden çok geliştiricinin birlikte çalıştığı projelerde program componentlere ayrılır. Bu tür projelerde bu diagram kullanılır. Deployment Diagram: Sistemin, bilgisayarlar arasındaki bağlantılar, programın kurulacağı makinalar ve sistemdeki aletler gibi fiziksel incelenmeleri yapılır. Nesne kavramında önemli olan özellikler vardır. Bunlar: Kimlik(identity): Nesneyi unique olarak tanımlar ve onu diğer nesnelerden ayırır. Durum(state): Özellikler(fields veya attributes) ile belirtilir. Davranış(behavior): Metot, metot adı, aldıüı parametre türleri ve döndürdüğü tür ile tanımlanır. [crayon-5c37120dd /] Sınıf kavramının önemli özellikleri : Alanlar(fields): Nesne özelliklerini tanımlayan değişkenler, adları ve türleri ile. Metotlar(methods): Metot adları, döndürdüğü tür,

16 parametreleri, ve metotu gerçekleştiren program kodu. [crayon-5c37120dd200f /] Erişim Belirleyicilerin Gösterimi Public: UML de + sembolü ile gösterilir. Protected: UML de # sembolü ile gösterilir. Package: UML de ~ sembolü ile gösterilir. Private: UML de sembolü ile gösterilir. UML de Nesne Gösterimi UML de Paket Gösterimi

17 Assocation (Sınıflar arası ilişki) Sınıflar arasındaki ilişkiyi göstermek için iki sınıf arasına düz bir çizgi çekilir. İlişkiyi gösteren çizginin üzerine ilişkinin türü yazılır. Bir İnsan sınıfı gerçek nesnesi olan Ali ile kitap sınıfı gerçek nesnesi olan UML kitabı arasında okuma ilişkisi vardı.kısaca şöyle deriz. Ali, UML kitabı okur. Bazı durumlarda sınıflar arasındaki ilişki, bir çizgiyle belirtebileceğimiz şekilde basit olmayabilir.bu durumda ilişki sınıfları kullanılır.ilişki sınıfları bildigimiz sınıflarla aynıdır. Özellik ve işlev elemanları olabilir. Sınıflar arasındaki ilişki eğer bir sınıf türüyle belirleniyorsa UML ile gösterimi aşağıdaki şekildeki gibi yapılır.

18 Şu ana kadar gördüğümüz ilişkiler bire bir ilişkilerdi.ilişkiler bire bir olmak zorunda değildir.bir sınıf, n tane başka bir sınıf ile ilişkiliyse buna bire çok ilişiki denir.mesela Yüzbaşı ile Er arasında bire yüz bir ilişki vardır. Diyagramda bunu gösterirken Yüzbaşı sınıfına 1 Er sınıfına ise 100 yazacağız. Gösterimi aşağıdaki gibidir: Kalıtım(Inheritance) Kalıtım UML de şu şekilde gösterilir: İçerme (Aggregations) Bazı sınıflar birden fazla parçadan oluşur.bu tür özel ilişkiye Aggregation denir.mesela,bir TV yi ele alalım.bir televizyon çeşitli parçalardan oluşmuştur.ekran,uzaktan Kumanda,Devreler vs.. Bütün bu parçaları birer sınıf ile temsil edersek TV bir bütün olarak oluşturulduğunda parçalarını istediğimiz gibi ekleyebiliriz. Aggregation ilişkisini bütün parça yukarıda olacak şekilde ve bütün parça nın ucuna içi boş elmas yerleştirecek şekilde gösteririz. Örnek bir şekil aşağıdaki gibidir.

19 Arayüz(Interface) Sınıf ile arayüz arasındaki ilişkiyi kesik çizgilerle ve çizginin ucunda boş üçgen olacak şekilde gösteririz. Sınıf ile arayüz arasındaki bu ilişkiye gerçekleme(realization) denir. Sınıfla, arayüz arasında UML gösterimi açısından fazla bir fark yoktur.tek fark arayüzde özellik(attribute) yoktur.diğer bir fark ise arayüz adlarını yazarken adın üstüne <interface> yazısını eklemektir.aşağıda bir arayüz sınıf ilişkisi mevcuttur. Kapsülleme (Encapsulation)

20 Şimdi ise kalıtım kullanarak hayvanları oluşturalım: Böylece kalıtım olmadan: 9 dosya, 200 satır tutan kodun, Kalıtım Kullanarak: 13 dosya, 167 satır koda, %15 tasarruflu bir şekilde nasıl dönüştüğünü UML kullanarak daha iyi kavramış oluyoruz. Use Cases Diyagramları Sistem gereksinimleri UML Use Case (kullanım şekilleri) diagramları ile belirtilir. Yazılım geliştirme için gerekli değildir, fakat gereksinimler ve nesnel modeller arasında

21 önemli bir bağlantıdır. Ücretsiz bir UML programı için : ArgoUML Yazar: Hasan Alp ZENGİN Kaynaklar: sibelsomyurek.com/veritabani/11_uml.pptx univera-ng.blogspot.cz/2009/12/uml-ve-modelleme-bolum-4- class-snf.html slideshare.net/aselmanb/uml-ile-modelleme

22