|
Библиотека: А. Горев, С. Макашарипов, Р. Ахаян. Эффективная работа с СУБД Постановка задачи и разработка бизнес-правил Создать хорошее приложение для обработки данных непросто. Это непросто, даже если вы создаете программу "для внутреннего использования", то есть для себя или своих коллег. Создание коммерческого приложения труднее в несколько раз, почему это так, вы поймете после прочтения этой книги. Для начала скажем, что если вы пишете приложение для себя или других пользователей и начали работу с создания файлов и заполнения их данными, считайте, что первая ошибка уже совершена. Опыт показывает, что пока у вас нет четкого и подробного представления о будущем проекте, СУБД - система управления базами данных - вам не нужна. 1.1. Некоторые определения В черновике рукописи этот параграф назывался "Основные определения теории..." Внимательно следя за первыми рецензентами и неизменно наблюдая резкую смену выражения лиц, авторы, не рассчитывая на большую, чем у рецензентов, выдержку читателей, с помощью клавиши Del сильно откорректировали текст. И хотя в заголовке вместо слова "основные" появилось "некоторые", в этом параграфе вы найдете описание терминов, наиболее, на наш взгляд, важных для программиста, который собирается написать приложение для автоматизации обработки данных.
Каждой цивилизации приходится иметь дело с обработкой информации. С развитием экономики и ростом численности населения возрастает и объем взаимосвязанных данных, необходимых для решения коммерческих и административных задач. Взаимосвязанные данные называют информационной системой. Такая система в первую очередь призвана облегчить труд человека, но для этого она должна как можно лучше соответствовать очень сложной модели реального мира.
Предметной областью называется часть реальной системы, представляющая интерес для данного исследования. При проектировании автоматизированных информационных систем предметная область отображается моделями данных нескольких уровней. Число используемых уровней зависит от сложности системы, но в любом случае включает логический и физический уровни. Предметная область может относиться к любому типу организации (например, банк, университет, больница или завод).
Объектом называется элемент информационной системы, информацию о котором мы сохраняем. В реляционной теории баз данных объект называется сущностью. Объект может быть реальным (например, человек, какой-либо предмет или населенный пункт) и абстрактным (например, событие, счет покупателя или изучаемый студентами курс). Так, в области продажи автомобилей примерами объектов могут служить МОДЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ, КЛИЕНТ и СЧЕТ. На товарном складе - это ПОСТАВЩИК, ТОВАР, ОТПРАВЛЕНИЕ и т. д. Каждый объект обладает определенным набором свойств, которые запоминаются в информационной системе. При обработке данных часто приходится иметь дело с совокупностью однородных объектов, например таких, как служащие, и записывать информацию об одних и тех же свойствах для каждого из них. Классом объектов называют совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Таким образом, для объектов одного класса набор свойств будет одинаков, хотя значения этих свойств для каждого объекта, конечно, могут быть разными. Например, класс объектов МОДЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ будет иметь одинаковый набор свойств, описывающих характеристики автомобилей, и каждая модель будет иметь различные значения этих характеристик.
Атрибут - это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект характеризуется рядом основных атрибутов. Например, модель автомобиля характеризуется типом кузова, рабочим объемом двигателя, количеством цилиндров, мощностью, габаритами, названием и т. д. Клиент магазина, продающего автомобили, имеет такие атрибуты, как фамилию, имя, отчество, адрес и, возможно, идентификационный номер. Каждый атрибут в модели должен иметь уникальное имя - идентификатор. Атрибут при реализации информационной модели на каком-либо носителе информации часто называют элементом данных, полем данных или просто полем. Взаимосвязь между перечисленными выше понятиями проиллюстрирована схемой, приведенной на рис. 1.1.  Рис. 1.1. Три области представления данных Таблица - это некоторая регулярная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей. В некоторых источниках таблица называется отношением. Мы постараемся избегать последнего термина, так как с развитием реляционной теории "отношением" наряду с термином "связь" часто стали называть связи между таблицами. Каждая запись одной таблицы состоит из конечного (и одинакового!) числа полей, причем конкретное поле каждой записи одной таблицы может содержать данные только одного типа. Значение данных представляет собой действительные данные, содержащиеся в каждом элементе данных. Элемент данных "НАИМЕНОВАНИЕ МОДЕЛИ" может принимать такие значения, как "Voyager'96 3.8 Grand", "Continental 4.6" или "Crown Victoria 4.6". В зависимости от того, как элементы данных описывают объект, их значения могут быть количественными, качественными или описательными.
Ключевым элементом данных называется такой элемент, по которому можно определить значения других элементов данных. Однозначно идентифицировать объект могут два и более элемента данных. В этом случае их называют "кандидатами" в ключевые элементы данных. Вопрос о том, какой из кандидатов использовать для доступа к объекту, решается пользователем или разработчиком системы. Выбирать ключевые элементы данных следует тщательно, поскольку правильный выбор способствует созданию достоверной концептуальной модели данных. Первичный ключ - это атрибут (или группа атрибутов), которые единственным образом идентифицируют каждую строку в таблице. Понятие первичного ключа является исключительно важным в связи с понятием целостности баз данных, которое мы подробно рассмотрим в конце этого параграфа. Альтернативный ключ - это атрибут (или группа атрибутов), несовпадающий с первичным ключом и уникально идентифицирующий экземпляр объекта. Например, для объекта "служащий", который имеет атрибуты "ИДЕНТИФИКАТОР СЛУЖАЩЕГО", "ФАМИЛИЯ", "ИМЯ" и "ОТЧЕСТВО", группа атрибутов "ФАМИЛИЯ", "ИМЯ", "ОТЧЕСТВО" может являться альтернативным ключом по отношению к атрибуту "ИДЕНТИФИКАТОР СЛУЖАЩЕГО" (в предположении, что на предприятии не работают полные тезки). Запись данных - это совокупность значений связанных элементов данных. На рис. 1.2 такими элементами данных являются уникальный ключ и наименование модели, рабочий объем, количество цилиндров и мощность двигателя. Например, одна из записей - "7 Voyager'96 3.8 Grand 3778 6 164,0". Эта строка представляет собой значения, которые принимают элементы данных объекта МОДЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ (MODEL). Такие строки формируют записи данных. Записи хранятся на некотором носителе, в качестве которого может выступать человеческий мозг, лист бумаги, память ЭВМ, внешнее запоминающее устройство и т. д.  Рис. 1.2. Записи данных объекта MODEL Тип данных характеризует вид хранящихся данных. Понятие типа данных в информационной модели полностью адекватно понятию типа данных в языках программирования. Обычно в современных СУБД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (например, суммы в денежных единицах), а также данных специального формата (дата, время, временной интервал и пр.). В любом случае при выборе типа данных следует учитывать возможности той СУБД, с помощью которой будет реализовываться физическая модель информационной системы. Доменом называется набор значений элементов данных одного типа, отвечающий поставленным условиям. Понятие домена более специфично для баз данных, хотя и имеет определенные аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементу типа данных, который "забраковывает" недопустимые значения. Если вычисление этого логического выражения дает результат "истина", то элемент данных является элементом домена. Например, домен "НАИМЕНОВАНИЕ" в нашем примере (рис. 1.3) определен на базовом типе строк символов, но в число его значений могут входить только те строки, которые могут изображать имя (в частности, очевидно, что такие строки не должны начинаться с какого-нибудь специфичного символа типа знака подчеркивания или тире). В упрощенном виде понятие домена может характеризоваться как потенциальное множество допустимых значений одного типа. Например, значением атрибута "ПОЛ" может быть только либо "мужской", либо "женский". Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену. В нашем примере значения доменов "КЛЮЧ МОДЕЛИ" и "РАБОЧИЙ ОБЪЕМ" относятся к типу целых чисел, но не являются сравнимыми.  Рис. 1.3. Иерархия понятий в таблице МОДЕЛЬ Представление - это сохраняемый в базе данных именованный запрос на выборку данных (из одной или нескольких таблиц). Результатом выполнения любого запроса на выборку данных является таблица, и поэтому концептуально можно относиться к любому представлению как к таблице. Связь - это функциональная зависимость между сущностями. Если между некоторыми сущностями существует связь, то факты из одной сущности ссылаются или некоторым образом связаны с фактами из другой сущности. Поддержание непротиворечивости функциональных зависимостей между сущностями называется ссылочной целостностью. Поскольку связи содержатся "внутри" реляционной модели, реализация ссылочной целостности может выполняться как приложением, так и самой СУБД (с помощью механизмов декларативной ссылочной целостности и триггеров).
Связь называется идентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется (однозначно определяется) через ее связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в первичный ключ дочерней сущности. Дочерняя сущность при идентифицирующей связи всегда является зависимой.
Хранимые процедуры - это приложение (программа), объединяющее запросы и процедурную логику (операторы присваивания, логического ветвления и т. д.) и хранящееся в базе данных. Хранимые процедуры позволяют содержать вместе с базой данных достаточно сложные программы, выполняющие большой объем работы без передачи данных по сети и взаимодействия с клиентом. Как правило, программы, записываемые в хранимых процедурах, связаны с обработкой данных. Тем самым база данных может представлять собой функционально самостоятельный уровень приложения, который может взаимодействовать с другими уровнями для получения запросов или обновления данных. Правила позволяют вызывать выполнение заданных действий при изменении или добавлении данных в базу данных (БД) и тем самым контролировать истинность помещаемых в нее данных. Обычно действие - это вызов определенной процедуры или функции. Правила могут ассоциироваться с полем или записью и, соответственно, срабатывать при изменении данных в конкретном поле или записи таблицы. Нельзя использовать правила при удалении данных.
Триггеры - это предварительно определенное действие или последовательность действий, автоматически осуществляемых при выполнении операций обновления, добавления или удаления данных. Триггер является мощным инструментом контроля за изменением данных в БД, а также помогает программисту автоматизировать операции, которые должны выполняться в этом случае. Триггер выполняется после проверки правил обновления данных.
Использование триггеров при проектировании БД позволяет получить при разработке приложения следующие преимущества:
Ссылочная целостность - это обеспечение соответствия значения внешнего ключа экземпляра дочерней сущности значениям первичного ключа в родительской сущности. Ссылочная целостность может контролироваться при всех операциях, изменяющих данные. Для каждой связи на логическом уровне могут быть заданы требования по обработке операций добавления, обновления или удаления данных для родительской и дочерней сущности. Могут использоваться следующие варианты обработки этих событий:
Нормализация отношений - это процесс построения оптимальной структуры таблиц и связей в реляционной БД. В процессе нормализации элементы данных группируются в таблицы, представляющие объекты и их взаимосвязи. Теория нормализации основана на том, что определенный набор таблиц обладает лучшими свойствами при включении, модификации и удалении данных, чем все остальные наборы таблиц, с помощью которых могут быть представлены те же данные. Словарь данных - это централизованное хранилище сведений об объектах, составляющих их элементах данных, взаимосвязях между объектами, их источниках, значениях, использовании и форматах представления. В следующей главе мы будем подробно говорить о словаре данных и рассмотрим практический пример его использования. 1.2. Описание, постановка задачи и разработка бизнес-правил Занимаясь разработкой автоматизированных систем на протяжении
длительного времени, мы можем отметить, что в 77 случаях из 100 заказчик
сам не знает, чего хочет, и в 99 из 100 постановку задачи приходится
воспринимать на слух, в процессе работы неоднократно уточняя те или
иные мелкие, но значимые моменты будущего приложения. Более того,
в таких случаях очень часто, при очередном обсуждении с заказчиком
возможностей новой системы, мы открываем для себя все новые и новые
горизонты предстоящей работы, требующие существенного расширения функциональности
будущей программы. Но это не самый плохой вариант. Иной раз уже через
несколько часов после прощального рукопожатия заказчик полностью переосмысливает
свои цели, после чего задача в корне меняется, и следующий визит заставляет
нас начать всю работу заново. Именно по этой причине мы рекомендуем
вам, внимательно выслушав заказчика, попросить его описать задачу
в письменном виде, на основании чего самостоятельно сформулировать
постановку задачи. Уверяем вас, если результат окажется положительным,
то это будет признанием того, что ваш заказчик действительно нуждается
в данной программе, а самое главное, знает чего хочет.
 Рис. 1.4. Упрощенная схема бизнес-процесса При ответе на первый вопрос: "Что лежит в основе бизнеса данной фирмы?", как правило, выявляются наиболее важные для данного бизнеса или производственного процесса компоненты. В нашем случае это будут:
Ответы на второй вопрос: "Как это делается?" позволяют получить список основных бизнес-процессов, происходящих в фирме. Для нашего примера в такой список можно включить следующие пункты:
Вопрос: "Где происходят данные процессы?" больше относится
к проблемам телекоммуникаций и организации совместной работы персонала.
Ведь в случае, например, большого объема операций, которые выполняются
вне территории фирмы торговыми агентами, придется учитывать проблемы
синхронизации данных. При наличии филиалов весьма непростой проблемой
является оптимальный выбор системы распределения данных. Можно централизовать
всю обработку данных, и филиалы будут выполнять свои операции, пользуясь
возможностями телекоммуникаций. Работа с данными в этом случае упрощается,
но каково будет удивление клиента, когда вы ему сообщите, что не можете
взять у него несколько десятков тысяч долларов и продать приглянувшуюся
машину, так как оборвалась связь с центральным офисом. В рассматриваемом
примере допустим, что все операции выполняются в пределах одного здания,
а организация совместного использования данных основана на возможностях
локальной сети и сервера БД.
 Рис. 1.5. Важно получить и ответ на вопрос: "Когда выполняется то или иное действие?" Это прояснит периодичность осуществляемых бизнес-процессов и позволит правильно расставить акценты в будущей прикладной программе. В нашем случае примем такую временную последовательность выполняемых процессов:
Последний вопрос: "Почему эти действия выполняются?" позволяет определить мотивацию производственной деятельности фирмы. Бизнес-задачи фирмы "Фронтон" определим так:
Ответы на шесть перечисленных вопросов позволяют подойти к главному в постановке задачи - построении информационной модели предприятия. В простейшем виде такая модель может быть отображена в виде взаимосвязей между бизнес-компонентами и бизнес-процессами, как это показано на рис. 1.6. В практике проектирования информационных систем такие схемы получили название ER-диаграмм (Entity-relationship diagram (ERD) - диаграмма "Сущность-связь"). ER-диаграммы хорошо вписываются в методологию структурного анализа и проектирования информационных систем. Такие методологии обеспечивают строгое и наглядное описание проектируемой системы, которое начинается с ее общего обзора и затем уточняется, давая возможность получить различную степень детализации объекта с различным числом уровней.  Рис. 1.6. Диаграмма взаимосвязей между бизнес-компонентами и бизнес-процессами Максимально формализованное описание задачи в нашем примере будет выглядеть следующим образом. Наименование задачи:
Бизнес-правила:
Требования к программе:
Перечень печатных отчетов:
Требования к оснащению офиса фирмы компьютерной техникой:
|