Разделение проблем - Separation of concerns

В Информатика, разделение проблем (SoC) является принципом конструкции для разделения компьютерная программа на отдельные разделы, так что каждый раздел касается отдельного беспокойство. 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 модульный^[1] программа. Модульность и, следовательно, разделение задач достигается за счет инкапсуляция информация внутри раздела кода, имеющего четко определенный интерфейс. Инкапсуляция - это средство скрытие 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.^{[нужна цитата ]}

Разделение проблем - это форма абстракция. 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.^{[нужна цитата ]}

Выполнение

Механизмы модульного или объектно-ориентированного программирования, предоставляемые язык программирования - это механизмы, которые позволяют разработчикам предоставлять SoC.^[4] Например, объектно-ориентированного программирования языки, такие как C #, C ++, Delphi, и Ява может разделить проблемы на объекты, и архитектурные шаблоны проектирования подобно MVC или же MVP может отделять контент от презентации и обработка данных (модель) из контента.Сервис-ориентированный дизайн может разделить проблемы на Сервисы. Процедурное программирование языки, такие как C и Паскаль может разделить проблемы на процедуры или же функции. Аспектно-ориентированное программирование языки могут разделить проблемы на аспекты и объекты.

Разделение проблем является важным принципом проектирования 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 света 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.

Источник

Период, термин разделение проблем вероятно был придуман Эдсгер 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 согласованности, 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 достигается - наоборот! - одновременным рассмотрением этих различных аспектов. Это то, что я иногда называл «разделение интересов», который, хотя и не вполне возможен, все же является единственным известным мне методом эффективного упорядочивания мыслей. 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 проблем становилась общепринятой идеей. В 1989 году Крис Рид написал книгу под названием «Элементы функционального программирования».^[7] который описывает разделение проблем:

Программист должен делать несколько вещей одновременно, а именно:
описать, что нужно вычислить;
организовать последовательность вычислений на небольшие шаги;
организовать управление памятью во время вычислений.

Рид продолжает говорить:

В идеале программист должен быть в состоянии сконцентрироваться на первой из трех задач (описывающих, что должно быть вычислено), не отвлекаясь на две другие, более административные задачи. Очевидно, что администрирование важно, но, отделив его от основной задачи, мы, вероятно, получим более надежные результаты и сможем облегчить проблему программирования, автоматизируя большую часть администрирования.
В разделение проблем имеет и другие преимущества. Например, проверка программы становится намного более осуществимой, когда в программе отсутствуют детали последовательности операций и управления памятью. Более 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 объекта данных, хранящегося 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

Стек интернет-протокола

Разделение проблем имеет решающее значение при проектировании Интернета. в Пакет Интернет-протокола, были приложены большие усилия, чтобы разделить проблемы на четко определенные слои. 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 нисколько не обеспокоен тем, как транспортная служба делает эту службу надежной. Точно так же TCP не заботится о маршрутизации пакетов данных, которая обрабатывается в Интернет-уровень.

HTML, CSS, JavaScript

Язык гипертекстовой разметки (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

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 их взаимодействия, что позволяет определять 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

Аспектно-ориентированное программирование позволяет сквозные проблемы должны рассматриваться как первоочередные проблемы. Например, для большинства программ требуется некоторая форма безопасность и протоколирование. Безопасность и ведение журнала часто являются второстепенными задачами, в то время 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 что ошибки всегда регистрировались при возникновении исключения, независимо от того, обрабатывает ли процедурный код программы исключение или распространяет его.^[8]

Уровни анализа в искусственном интеллекте

В наука о мышлении и искусственный интеллект, часто ссылаются на Дэвида Марра уровни анализа. В любой момент времени исследователь может сосредоточиться на (1) том, что необходимо вычислить какому-либо аспекту интеллекта, (2) на каком алгоритме он работает или (3) на том, как этот алгоритм реализован на оборудовании. Такое разделение проблем похоже на интерфейс / Особенности реализации в программной и аппаратной инженерии.

Нормализованные системы

В нормализованные системы разделение интересов - один 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

Разделение проблем может быть реализовано и обеспечено с помощью частичные классы.^[9]

SoC через частичные классы в Ruby

bear_hunting.rb

учебный класс медведь  def охота    лес.Выбрать(&:еда?)  конецконец

bear_eating.rb

учебный класс медведь  def есть(еда)    поднимать "#{еда} не съедобно! " пока не еда.response_to? : Nutrition_value    еда.Nutrition_value  конецконец

bear_hunger.rb

учебный класс медведь  attr_accessor : голод  def monitor_hunger    если голод > 50      еда = охота      голод -= есть(еда)    конец  конецконец

Смотрите также

внешняя ссылка

[laplante-1] Лапланте, Филипп (2007). Что каждый инженер должен знать о разработке программного обеспечения. CRC Press. ISBN 978-0849372285.

[mitchell-2] Митчелл, доктор Р. Дж. (1990). Управление сложностями в разработке программного обеспечения. IEE. п. 5. ISBN 0863411711.

[microsoft-3] Руководство по архитектуре приложений Microsoft. Microsoft Press. 2009 г. ISBN 978-0-7356-2710-9.

[richard-4] Художник Роберт Ричард. «Планы программного обеспечения: многомерное детальное разделение проблем». Penn State. CiteSeerX 10.1.1.110.9227. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)

[garofalo-5] Гарофало, Рафаэле (2011). Создание корпоративных приложений с помощью Windows Presentation Foundation и шаблона представления модели ViewModel. Microsoft Press. п. 18. ISBN 978-0735650923.

[6] Дейкстра, Эдсгер В (1982). «О роли научной мысли». Избранные труды по вычислениям: личная перспектива. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Springer-Verlag. стр.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). Получено 2012-02-08.

[9] Тьяго Диас (октябрь 2006 г.). «Hyper / Net: поддержка MDSoC для .NET» (PDF). DSOA 2006. Получено 2007-09-25.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]