مقدمة إلى نمذجة البرمجيات
هل ترغب في معرفة مقدمة إلى نمذجة البرمجيات، حيث تُستخدم النمذجة على نطاق واسع في العلوم والهندسة لتوفير تجريدات للنظام بمستوى معين من الدقة والتفصيل، وفي هذا المقال سوف نفند لها من احديث ما يجعلك تتعرف على النمذجة بسهولة، فتابعنا:
مقدمة إلى نمذجة البرمجيات
ثم يتم تحليل النموذج من أجل الحصول على فهم أفضل للنظام الجاري تطويره، ووفقًا لمجموعة نمذجة الكائنات، فإن اللغة الموحدة للنمذجة هي تصميم تطبيقات البرامج قبل البرمجة”.
وفي تصميم وتطوير البرمجيات القائمة على النماذج، يتم استخدام نمذجة البرمجيات كجزء أساسي من عملية تطوير البرمجيات، ويتم بناء النماذج وتحليلها قبل تنفيذ النظام، ويتم استخدامها لتوجيه التنفيذ اللاحق.
عند ذكر مقدمة إلى نمذجة البرمجيات، فإنه يمكن الحصول على فهم أفضل للنظام من خلال النظر إليه من وجهات نظر مختلفة (يشار إليها أيضًا بوجهات النظر المتعددة) مثل نماذج المتطلبات، والنماذج الثابتة، والنماذج الديناميكية للنظام البرمجي، وتساعد لغة النمذجة الرسومية مثل UML في تطوير وجهات النظر المختلفة وفهمها وتوصيلها.
صناعة النماذج الأولية للبرمجيات
يقدم هذا الفصل الأساليب والرموز الموجهة للكائنات، ونظرة عامة على نمذجة البرامج والتصميم المعماري، ومقدمة للهندسة المعمارية القائمة على النماذج وUML.
ثم يصف الفصل بإيجاز تطور أساليب تصميم البرمجيات، وأساليب التحليل والتصميم الموجهة للكائنات، وأساليب التصميم المتزامنة والموزعة وفي الوقت الحقيقي.
التعريف وأهمية نمذجة البرمجيات
تعني بالنمذجة البرمجية التعبير عن نظرية علمية أو خوارزمية في البرمجيات، وهذا ما يسميه العلماء تقليديًا بالنموذج البرمجي، وما نعنيه هنا بالنمذجة البرمجية أكبر من خوارزمية أو طريقة واحدة، ويجب أن تتناول نمذجة البرامج تصميم
البرنامج بالكامل بما في ذلك الواجهات والتفاعلات مع البرامج الأخرى وجميع الأساليب البرمجية.
نماذج البرمجيات
هي طرق للتعبير عن تصميم البرمجيات، وعادةً ما يتم استخدام نوع من اللغة المجردة أو الصور للتعبير عن تصميم
البرنامج، وبالنسبة للبرامج الموجهة للكائنات، كما يتم استخدام لغة نمذجة الكائنات مثل UML لتطوير تصميم البرنامج
والتعبير عنه، وهناك العديد من الأدوات التي يمكنك استخدامها لتطوير تصميم UML الخاص بك.
في جميع الحالات تقريبًا، يتم استخدام لغة النمذجة لتطوير التصميم وليس فقط لالتقاط التصميم بعد اكتماله، ويتيح ذلك للمصمم تجربة تصميمات مختلفة وتحديد الأفضل للحل النهائي.
الرسم هو لغة النمذجة الخاصة بك وسيكون المخطط الناتج نموذجًا لتصميمك النهائي، وستستمر في تعديل رسوماتك
حتى تصل إلى التصميم الذي يلبي جميع متطلباتك، وعندها فقط يجب أن تبدأ في استخدام ألواح التقطيع أو كتابة
التعليمات البرمجيةن ومرة أخرى، تتمثل فائدة تصميم برنامجك باستخدام لغة النمذجة في اكتشاف المشكلات مبكرًا وإصلاحها دون إعادة هيكلة التعليمات البرمجية الخاصة بك.
الفرق بين النمذجة والبرمجة
الغرض من نمذجة البرمجيات هو إنشاء تصميمات فعالة وقابلة للتعديل ومفهومة وسهلة الاستخدام، وتوفر نماذج عملية
تطوير البرمجيات المختلفة، مثل صندوق أدوات تصميم تحسين نموذج الوكيل الرياضي والدراسة المقارنة لنماذج عملية
تطوير البرمجيات المختلفة، أطرًا ومبادئ توجيهية لنمذجة البرامج وتطويرها، وينصب تركيز نمذجة البرمجيات على التأكد من
أن النماذج خاصة بالمجال ولا تخلط المعلومات من المجالات الأخرى، مثل المفاهيم التكنولوجية، وبشكل عام، تلعب نمذجة البرمجيات دورًا حاسمًا في تحليل وتصميم وتنفيذ واختبار البرامج، خاصة في الأنظمة المدمجة.
أنواع النماذج
لعل السؤال هو مما يتكون كل نموذج عادة؟
عند تناول مقدمة إلى نمذجة البرمجيات، نجد أن نموذج البرنامج النموذجي يتكون من مجموعة من النماذج الفرعية
المتعددة، ويوفر كل نموذج فرعي وصفًا جزئيًا ومبسطًا وتمثيلًا لبعض جوانب أو منظور البرنامج قيد النظر، ويتم إنشاء النماذج الفرعية لأغراض محددة ومحددة جيدًا، بالإضافة إلى أن النموذج الفرعي الفردي يشتمل على واحد أو أكثر من المخططات والأوصاف النصية وبنيات النمذجة الأخرى.
كما تستخدم مجموعة النماذج الفرعية عدة لغات نمذجة مختلفة، سواء رسومية أو نصية، أو قد تستخدم لغة نمذجة مشتركة واحدة.
ويتم تحديد التجميع الخاص للنماذج الفرعية من خلال:
- الأسباب والأهداف المحددة التي دفعت الحاجة إلى النمذجة في المقام الأول.
- تعمل النماذج الفرعية معًا لمعالجة تلك الدوافع بشكل كامل.
ما هي لغة النمذجة الموحدة؟
لغة النمذجة الموحدة (UML) هي لغة نمذجة رسومية معتمدة على نطاق واسع في مجال هندسة البرمجيات، وهو
يحدد مجموعة غنية من أنواع المخططات التي يمكن لمهندسي البرمجيات استخدامها لتطوير النماذج الهيكلية
والسلوكية التي تمثل وجهات نظر مختلفة لنظام البرمجيات، وتتضمن بعض الأمثلة على أنواع مخططات UML
المستخدمة في النمذجة الهيكلية مخططات الفئات ومخططات المكونات ومخططات الكائنات ومخططات النشر
ومخططات الحزمة، وتتضمن مخططات النمذجة السلوكية المحددة في UML مخططات آلة الحالة، ومخططات النشاط، ومخططات الاتصال، ومخططات التسلسل.
كما توفر مخططات UML هذه بنيات مرئية لنمذجة البرنامج من المنظور المختار، ومع ذلك، فإن:
القواعد وبناء الجملة والدلالات والترميز التي تحددها لغة نمذجة UML وهي التي تعطي المعنى والدقة للعناصر الموضوعة
في هذه المخططات.
والرسوم البيانية نفسها هي مجرد لوحات مرئية لالتقاط ونقل النماذج باستخدام لغة UML.
ما هي النمذجة السلوكية؟
وأثناء تناول مقدمة إلى نمذجة البرمجيات، نجد أن النمذجة السلوكية هي نوع من النماذج يركز على تحديد وتعريف
الجوانب السلوكية الديناميكية لمكونات البرامج، والهدف هو تمثيل كيفية عمل وظائف البرنامج وميزاته وعناصر النظام
أثناء التشغيل، وتأخذ النماذج السلوكية عمومًا أحد الأشكال الثلاثة الأساسية:
تمثيلات أجهزة الحالة:
تصور هذه النماذج سلوك البرنامج من حيث الحالات المحددة التي يمكن أن يكون فيها البرنامج أو المكونات، إلى جانب الأحداث التي يمكن أن تؤدي إلى التحولات بين تلك الحالات. تعد نمذجة آلة الحالة ذات قيمة لتوضيح مسارات العمل المعقدة والبروتوكولات ودورات الحياة وتدفقات تفاعل المستخدم.
نماذج تدفق التحكم:
توضح هذه النماذج السلوكية سلوك البرنامج من خلال تسلسل الأحداث والمشغلات والرسائل التي تتسبب في تنشيط عمليات البرنامج أو إلغاء تنشيطها ديناميكيًا بمرور الوقت. تعتبر تدفقات التحكم مفيدة للتعبير عن منطق التنسيق والتنسيق.
نماذج تدفق البيانات:
ويمثل هذا النموذج سلوك البرنامج من حيث كيفية انتقال البيانات عبر العمليات والتحويلات والتعيينات المختلفة في الطريق إلى وجهتها النهائية في مخازن البيانات أو أحواض البيانات، وتساعد نمذجة تدفق البيانات في توضيح سلوك معالجة الإنتاجية والإشارات.
المحاكاة المتوفرة في العديد من بيئات نمذجة البرامج تمنح مهندس البرمجيات طريقة للتنقل بشكل ديناميكي واختبار النماذج السلوكية والنماذج الأولية بشكل تفاعلي.
وتساعد القدرة على تصور السلوك النموذجي والتحقق من صحته أثناء العمل على التحقق من أن الأجزاء المكونة المختلفة للبرنامج تعمل معًا وفقًا لتصميم التفاعل المقصود.
ما هي المبادئ العامة لنمذجة البرمجيات؟
عند تطرقنا لدراسة مقدمة إلى نمذجة البرمجيات، فهناك مبادئ عامة شاملة، توجه أنشطة نمذجة البرمجيات:
نموذج الأساسيات:
النماذج الجيدة لا تمثل كل ميزة ثانوية لجميع السيناريوهات، وتتضمن النمذجة أبرز الجوانب اللازمة لمعالجة القضايا أو الأسئلة المحددة. يتم تجريد التفاصيل التافهة بعيدًا لإبقاء النموذج مفهومًا وعمليًا. ويركز هذا على الخصائص الأساسية لاتخاذ قرارات مستنيرة.
توفير المنظور:
تقوم النمذجة ببناء وجهات نظر مختلفة باستخدام قواعد محددة للتعبير عن كل منها ضمن لغة وأدوات النمذجة المختارة. هذا النهج متعدد الأوجه القائم على المنظور يجلب الأبعاد. على سبيل المثال، قد توفر النماذج وجهات نظر هيكلية أو سلوكية أو زمنية أو تنظيمية، ويركز التنظيم في وجهات نظر منفصلة على وضع نماذج لكل وجهة نظر حول اهتمامات محددة.