Что такое декомпозиция функции

Функциональная декомпозиция

Структурный подход.

Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны.

При разработке системы «снизу-вверх» от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов. В качестве двух базовых принципов используются следующие:

· принцип «разделяй и властвуй» – принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

· принцип иерархического упорядочивания – принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

· принцип абстрагирования – заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

· принцип формализации – заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

· принцип непротиворечивости – заключается в обоснованности и согласованности элементов;

· принцип структурирования данных –заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

Функциональная декомпозиция

Вначале сегментируется вычислительный алгоритм(точно определенное указание действий над данными, позволяющее с помощью цифровой вычислительной машины дискретного действия преобразовать за конечное количествоопераций некрый массив данных (входные данные) в другой массив данных (выходные данные).), а затем уже под эту схему подгоняется схема декомпозиции данных.

Метод функциональной декомпозиции может оказаться полезным в ситуации, где нет структур данных, которые очевидно могли бы быть распараллелены. Эффективность декомпозиции обеспечивается выполнением следующих рекомендаций:

· количество подзадач после декомпозиции должно примерно на порядок превосходить количество процессоров;

· следует избегать лишних вычислений и пересылок данных;

· подзадачи должны быть примерно одинакового размера;

· в идеале сегментация должна быть такой, чтобы с увеличением объема задачи количество подзадач также возрастало (при сохранении постоянным размера одной подзадачи).

Размер подзадачи определяется зернистостью алгоритма. Мерой зернистости является количество операций в блоке. Выделяют три степени зернистости:

Важнейшим условием декомпозиции является независимость подзадач. Существуют следующие виды независимости:

Полной независимости добиться обычно не удается. (плак-плак)

Восходящее проектирование – это проектирование, при котором выполнение процедур низких уровней предшествует выполнению проектных процедур, относящихся к более высоким иерархическим уровням (т.е. – снизу вверх).

Нисходящее проектирование – это проектирование сверху вниз, и характеризуется противоположной последовательностью выполнения процедур.

Типичная последовательность процедур нисходящего проектирования ЭС, включает в себя:

— системно-техническое проектирование – это анализ тактико-технических требований на проектировании комплекс определенных основ принципов функционирования, разработка структурных схем.

— схемотехническое проектирование – это разработка функциональных и принципиальных схем.

— конструкторское проектирование – это выбор формы, компоновки и размещения конструктивов, трассировка межсоединений и разработка конструкторской документации.

— технологическое проектирование – это разработка маршрутов и технологической базы, выбор оснастки.

Типичная последовательность процедур восходящего проектирования включает в себя:

Приборно-технологическое проектирование – это выбор базовой технологии, расчёт диффузии профиля, выбор топологии компонентов.

Схемотехническое проектирование – это синтез принципиальной электрической схемы, оптимизация параметров элементов.

Функционально-логическое проектирование – это синтез логических схем, реализация памяти, синтез контролирующих и проверяющих тестов.

Конструкторско-технологическое проектирование – это размещение элементов, трассировка межсоединений, проверка соответствия топологических и электрических схем, вычерчивание послойной топологии.

При этом как при нисходящем, так и при восходящем проектировании последовательности этапов проектирования свойственен итерационный характер, при котором приближение к окончательным результатам осуществляется путём многократного выполнения одной и той же процедуры с корректировкой исходных данных.

Структурирование.

В основу структурирования положены следующие простые правила:

1. программа должна составляться мелкими шагами, размер шага определяется количеством решений, применяемых программистом на этом шаге.

2. сложная задача разбивается на простые легко воспринимаемые части, каждая из которых имеет только один вход и один выход.

3. логика программы должна опираться на минимальное число простых базовых управляющих структур.

Фундаментом структурного программирования является теорема о структуризации. Эта теорема устанавливает, что как бы не была сложна задача, блок-схема программы может быть представлена с использованием весьма ограниченного числа элементарных управляющих структур. Эти элементарные структуры могут соединяться между собой, образуя более сложные структуры, при этом они могут представлять собой довольно сложные блок-схемы с одним входом и с одним выходом.

Чтобы обойтись без произвольных передач управления в программе, там где это возможно, лучше не использовать операторы GOTO, RETURN. Характерной особенностью структурированной программы является не столько отсутствие этих операторов, а сколько наличие жесткой структуры ее организации. Если текст программы будет занимать несколько десятков страниц, то восприятие такой программы будет затрудненно, поэтому рекомендуется вести структурирование текста программы (например, программа состоит из 80 страниц исходного текста, необходимо этот исходный текст заменить на текст в котором отражаются наиболее важные, в функциональном смысле, фразы в виде сегментов). Если расписать весь программный комплекс крупными сегментами, то описание всего комплекса может занять всего одну страницу, а это наглядно и удобно.

Любую программу можно составить только из структур трех типов: следования, ветвления и цикла (это базовые конструкции).

Источник

Как справиться с декомпозицией задач и не перестараться

Меня зовут Виктор, я системный аналитик в компании «Спортмастер». И сегодня я хотел бы поговорить о декомпозиции задач и передачи их в разработку. Любой объект состоит из частей, будь это автомобиль или программный продукт. И чтобы собрать любой из этих объектов в единое целое из составных частей, потребуется время. Иногда — даже очень много времени. Особенно, если перед этим вы не просто разобрали основную часть, а решили докопаться до сути на атомарном уровне.

Как видно из приведенных примеров, описание каждой задачи зависит по большей части от фантазии и здравого смысла заказчика. Где-то оно больше, где-то оно меньше, но аналитикам надо как-то с этим работать. Иногда указывают еще и границы функционала, а иногда присылают просто тему. Если передать такую задачу сразу в разработку, на выходе получим что-то непонятное. Что приходится делать?

Идти к заказчику ногами и выспрашивать все требования, уточнять, что именно должно быть на выходе. Правда, бывают еще золотые заказчики, которых, на самом деле, большинство — они пишут все требования у себя в Confluence, поэтому можно в любой момент пойти и спокойно почитать, задать вопросы. И когда уже все понятно с рамками фичи, можно приступать к нарезке задачи.

Зачем нужна декомпозиция

Основная цель декомпозиции заключается в том, чтобы бизнес мог быстро реализовывать все свои хотелки, и чтобы от самой идеи до появления функционала у пользователя проходило как можно меньше времени. Для этого можно делать более мелкие задачки, от которых пусть небольшой, но все-таки рабочий функционал будет доходить до пользователя.

Помимо достижения глобальной цели удовлетворения потребностей пользователя и бизнеса, декомпозиция задач позволяет получать более быстрый фидбэк от заказчика, в правильном ли направлении копает разработка, или же получилось совсем не то, что заказчик себе представлял.

Если задача изначально большая и мы взялись за нее сразу целиком, то мы потратим на нее очень много времени и после комментариев заказчика нам придется все выбросить. Ну а если задача маленькая, день-два работы от силы, — ничего страшного. Переделка займет еще примерно столько же. Второй подход, к тому же, обойдется еще и дешевле. Не говоря уже о сэкономленных нервах с обеих сторон.

Если один функционал разбить на несколько кусочков, разработчики могут работать над ними параллельно. Таким образом мы распараллелим поток и ускорим вывод функционала в прод. Важная штука — при этом задачи должны как можно меньше зависеть друг от друга.

Плюс быстрое тестирование и исправление багов. Опять же, мелкий функционал гораздо проще и быстрее тестировать, чем монструозную махину. И если что-то пойдет не так, на «пофиксить» разработчик потратит совсем немного, и все быстрее заработает.

На этапе разбивки задач вместе с заказчиком можно сразу понять, какой функционал важен прямо здесь и сейчас, чтобы уже начать получать прибыль, что можно оставить на потом, а что, возможно, само отвалится за ненадобностью.

Бизнесу же важно знать, как быстро появится рабочий функционал. И при разбивке на задачи мы можем спрогнозировать и более точно оценить время, которое потребуется на их реализацию, чем когда у тебя один большой фронт работ. Но помимо того, что мелкие задачи легче оценить в плане времени на их проработку, разработчику также проще оценить риски, которые могут возникнуть в процессе работы.

Например, обновились фреймворки, какие-то методы вывели из эксплуатации, проблемы с кодом и прочее. Беря в работу небольшие задачи, мы минимизируем все эти риски, и даже если такая задача что-то заблокирует в потоке, это будет не так критично, как если бы это был здоровенный кусок (который бы заблокировал вообще всё). В случае необходимости можно будет сделать рабочее решение и в бэклог положить техдолг, с которым можно будет разобраться чуть позже, когда проблемы будут решены.

Основные подходы и правила декомпозиции

Существуют два основных подхода к декомпозиции задач — горизонтальный и вертикальный. При горизонтальном задачи делятся по типам работ, по уровням или по компонентам. Например, у нас каждая задача проходит через несколько стадий: фронтенд, бэкенд, базы данных. И при горизонтальном подходе одна задача идет в бэк, вторая во фронт, а третья приводит к изменениям в базе данных.

Чем плох данный подход? Мы не получаем рабочий функционал после выполнения каждой отдельной задачи. Только собрав результаты из трех источников, мы можем получить какой-то результат и фидбэк на него. По этой причине горизонтальную декомпозицию чаще всего не используют.

Гораздо удобнее вертикальный подход, при котором в каждой задаче можно сделать наглядный функционал — задача проходит по всем стадиям и на выходе есть результат, который можно проанализировать, протестировать, показать заказчику и поправить, если надо. И быстренько запустить в работу и использовать.

Если говорить про правила, здесь я выделил всего три. Во-первых, задача должна быть логически завершенной, то есть независимой сама по себе. Она не должна ломать логику вокруг себя и обязательно должна нести в себе хоть какой-нибудь бизнес-смысл, который в результате получит пользователь. При этом не стоит разбивать на части те задачи, которые не несут бизнес-смысла (в идеале их вообще не должно быть).

Во-вторых, результат выполнения одной небольшой задачи должен нести небольшие изменения. Чем меньше изменения, тем быстрее они попадают в общий код, и таким образом код не устаревает. Кроме того, маленькие задачи помогают избежать конфликта между разработчиками при мердже.

В-третьих, не стоит разбивать задачу на совсем уж микроскопические части. Если разбить слишком мелко, очень много времени уйдет на управление этими задачами. На каждом этапе их, возможно, придется переприоритезировать, заново проставлять связи зависимости и вот это всё. Таким образом, скорость разработки не увеличится, а наоборот, резко упадет. Поэтому нужно искать золотую середину.

Способы декомпозиции

В зависимости от источника, количество способов декомпозиции очень сильно варьируется: где-то их указывают всего восемь, где-то десять, где-то двадцать. Я бы хотел остановиться на тех способах, которыми мне приходится пользоваться каждый день на работе.

Несколько потребностей

Этот способ удобнее всего использовать, когда в истории присутствуют союзы «и», «или». Например, потребитель хочет сделать заказ и оплатить его картой или бонусами. Эту задачу можно разделить на три: первая, в которой пользователь делает заказ, вторая, где он оплачивает его картой, и третья, где в ход идут бонусы.

Сценарии использования

Еще один часто встречающийся способ — делить задачи в зависимости от сценария использования. В этом случае одна история представляет из себя один основной путь и несколько альтернативных. Допустим, пользователь хочет купить товар, и это будет основной сценарий. Но есть еще альтернативные пути — он может сразу положить товар в корзину и оплатить, а может захотеть перед покупкой сравнить этот товар с другими. И тогда отдельной задачей мы делаем сравнение товаров.

Возможно, он не хочет покупать прямо сейчас, а отложить куда-нибудь, добавить в избранное, чтобы позже к нему вернуться. Или пользователю понравился товар и уже готов его купить, но его нет в наличии. Значит, надо дать ему знать о том, когда товар появится. И вот таким образом получается четыре сценария.

От простого к сложному

Главная страница сайта «Спортмастер» состоит из баннеров. И самое простое, что мы можем сделать — взять одну картинку и показать ее пользователю. Это самый простой и быстрый способ донести нужную информацию. Дальше мы можем наращивать функционал и добавлять не одну картинку, а три-четыре, которые объединяются в сетку. Это уже отдельная задача.

При таком подходе с каждой последующей задачей функционал должен расти. Мы можем, например, сделать из сетки карусель, а потом добавить какие-нибудь ссылки, тексты, кнопки и остальное. В общем, сначала реализуем самый простой и быстрый в исполнении вариант, а затем движемся к более сложному.

Как раз недавно я занимался похожей задачей по реализации баннера. Баннер должен был висеть на главной управляться из CMS. Если спросить у заказчика, а чем бы именно он хотел управлять, он, не моргнув, радостно ответит — всем. Поэтому здесь было важно немного погрузиться в тему и выделить то, чем нужно управлять прямо сейчас, чем просто часто, а чем почти совсем не пользуются. И таким образом расставить приоритеты по реализации и поделить на задачи.

Операции (CRUD)

Это, наверное, самый распространенный способ декомпозиции. Здесь задачи деляться по операциям Create, Read, Update и Delete. Он подходит для задач, где нужно чем-то управлять или что-то конфигурировать. Например, задача по оформлению заказа делится на четыре более мелкие: создание заказа, его просмотр, редактирование и удаление.

Варианты интерфейса

Используется, когда надо поддержать несколько вариантов интерфейса. Например, сайт должен поддерживать несколько языков. Сначала мы делаем русскоязычную версию. Затем, при запусках в других странах, добавляем английский. Если же в стране используется язык, отличный от английского, то можем добавить и его. В этом случае проще все сделать сначала на одном языке, а потом постепенно добавлять переводы.

Совсем недавно мы завершили проект личного кабинета для юридических лиц, в котором нужна была поддержка мультиязычности. Сроки были сжатые, поэтому изначально сделали все на одном языке, но заложили основу для дальнейшего перевода. Теперь, чтобы добавить поддержку нового языка, нужна всего лишь одна небольшая задача. Если нужно добавить сразу несколько языков, на каждый из них заводится отдельная задача.

Разделение по ролям

Подходит для ситуаций, в которых функциональность подразумевает работу нескольких ролей и групп пользователей. На сайте «Спортмастера» у пользователя могут быть разные роли. Например, пользователи делятся по ролям на авторизованного пользователя, анонимного пользователя, и, допустим, пользователь колл-центра. Последняя роль также может делиться на две — это может быть как рядовой пользователь, так и администратор.

Для каждой роли мы можем сделать отдельную задачу. Начать с отображения для анонимного пользователя, а затем добавить какой-нибудь расширенный функционал в рамках задачи для авторизованного. И не забыть про технические роли операторов колл-центра и функционал для них.

Обработка ошибок

Если сроки сжатые, а минимальный функционал нужен как можно быстрее, можно вынести обработку ошибок в отдельную задачу. Здесь речь идет не о написании тестов, а об обработке ошибок пользователей и систем, с которыми интегрирован сайт. Представим, что мы обрабатываем страницу с каталогом, которая содержит плитку с товарами. В каждой карточке есть описание, фото и дополнительная информация.

Случилось так, что какая-то часть информации не приходит из баз данных.
Возможно, если речь идёт о бренде или материале, то этим можно пренебречь и просто не показать информацию. Но если не дойдет цена или название, стоит ли показывать эту карточку?

Что в такой ситуации делать? Этот вопрос можно вынести в отдельную задачку и затем обрабатывать каждое отдельное поле. То есть, если не пришла цена, то выполняем одно действие, потерялось описание товара — другое. То же самое с ошибками пользователя. Если он ввел что-то некорректно и отобразилась ошибка, например, «Страница не найдена» или ошибка 500, мы должны показать ему конкретную информацию о том, что случилось, и предложить ему сценарий, что он может сделать дальше.

Этот способ также подходит для ситуаций, когда нужно быстро получить обратную связь на функциональность, чтобы решить, оставлять ее или нет.

Статические, затем динамические

Это один из моих любимых способов. Подходит в ситуациях, когда можно реализовать функционал «на заглушках», то есть внешние системы не готовы поддержать функционал. Например, какие-то блоки на главной странице не могут управляться из CMS. Или меню, когда мы делаем его у себя в коде и отображаем пользователю, но при этом им не может управлять бизнес. И чтобы внести изменения, бизнесу надо постоянно ходить в разработку и просить это сделать.

Здесь мы выносим потребности пользователя и получение прибыли в приоритет. Пользователь получает готовый функционал сразу, пусть мы внутри можем испытывать некоторые неудобства. Поэтому мы делим задачу на несколько и сначала делаем новый блок доступным для пользователя, но бизнес им пока напрямую управлять не может. Но затем мы можем интегрироваться с какой-то системой или базой данных, где бизнес сам сможет менять пункты местами и добавлять новые самостоятельно, а мы их будем отрисовывать без участия разработки.

Мы часто используем этот способ: сначала делаем функционал на своих данных, которыми нельзя управлять со стороны, а потом уже добавляем динамику и начинаем получать данные из сторонних систем.

Производительность

Если задача в целом сложная и объемная, непонятно, с какого конца за нее взяться, то производительностью можно пренебречь. В первую задачу вынести готовый функционал, который хоть как-то, пусть медленно, но работал. А следующей задачей сделать ускорение работы. Например, это может быть медленная работа поиска товаров, применение фильтров, получение какой-либо информации

Иногда большая часть усилий вкладывается в быстрое создание функции — первоначальная реализация не так уж сложна. Но можно многому научиться из медленной реализации, плюс это имеет определенную ценность для пользователя, который иначе не смог бы выполнить какое-нибудь важное действие. Во всех этих случаях задачи разбиваются на «заставьте это работать» и «сделайте это быстрым».

Возможные трудности

Если вы решите использовать декомпозицию задач в своих проектах, то скорее всего первой сложностью, с которой вы столкнетесь, будет зависимость задач друг от друга. По моему опыту, именно эта проблема приводит к блокированию всего потока и встречается наиболее часто. Чтобы этого избежать, к декомпозиции стоит подходить ответственно и уделять ей достаточное количество времени.

Еще одна трудность — определить, насколько мелко надо декомпозировать задачу. И здесь границами выступает только здравый смысл. Например, мы берем компонент выбора города. В нем есть кнопки, какой-нибудь текст, поле ввода. Насколько мелко нужно бить эту задачу?

Мы для себя вывели правило, что задача должна проходить по всему потоку не больше, чем за одну неделю (около 40 часов). Речь идет про все стадии: стадию аналитики, разработки, тестирования. Плюс учитываются две стадии разработки бэкенда и фронтенда, включая ревью и тестирование на каждой.

Еще у нас была проблема с тем, что не всегда понятны границы эпика. Недавно нам поставили задачу с оформлением заказа. Где у нее границы? Что должно получиться на выходе? Нам было непонятно, нужно ли нам делать весь функционал до самого конца, или выбрать какую-то часть. Входит ли в этот эпик оплата, или это уже отдельный эпик.

Бывают задачи, с которыми сложно понять, как их декомпозировать и когда. Большую часть задач мы декомпозируем на стадии приема эпика, но бывают ситуации, когда это нужно сделать, например, на этапе аналитики. Мы берем задачу в работу и считаем, что все нужные данные в наших интеграционных системах уже есть, но в процессе анализа выясняется, что либо нас не устраивает формат данных, либо проблема в качестве самих данных, либо требуется доработка со стороны других систем, с которыми мы связаны. Тогда нам приходится делать задачу «на заглушках» и заводить еще один пункт в бэклог, к которому мы приступим уже после того, как решим основные проблемы.

Вот, вроде бы, и всё. Будет здорово, если поделитесь в комментариях историями о том, какой подход к декомпозиции задач используете вы и почему.

Источник

Антипаттерны проектирования: Functional Decomposition

Наименование: Functional Decomposition (функциональная декомпозиция)
Другие наименования: No Object-Oriented AntiPattern «No OO»
Масштаб: приложение
Рефакторинг: объектно-ориентированный реинжиниринг

Функциональная декомпозиция — хорошая практика процедурного программирования, так как она позволяет разделить приложение на отдельные функциональные модули.

К сожалению функциональную декомпозицию невозможно напрямую отразить в иерархии классов и поэтому иногда возникают проблемы, описываемые в статье.

Зачастую антипаттерн проявляется, когда опытные в процедурном программировании разработчики начинают проектировать и реализовывать программу на объектно-ориентированном языке. Если разработчики привыкли к наличию главной подпрограммы, которая вызывает другие подпрограммы, то они склонны выполнить каждую подпрограмму в виде класса, полностью игнорируя при этом иерархию классов (и в целом объектно-ориентированный подход).

Результирующий код похож на конструкции структурного языка программирования, реализованные в виде классов. Такой код может быть невероятно сложным, так как опытные разработчики могут придумывать хитрые способы повторить в объектно-ориентированной архитектуре оправданные временем техники процедурного программирования.

С антипаттерном зачастую можно столкнуться, когда С-программист начинает писать на C++, или пытается подключить CORBA интерфейсы, а также пытается использовать какую-либо объектную технологию. В долгосрочной перспективе порой бывает проще нанять программистов с объектно-ориентированным мышлением, нежели тратить время на обучение объектно-ориентированным технологиям.

Признаки появления и последствия антипаттерна

Типичные причины

Исключения

Функциональная декомпозиция приемлема, если не требуется объектно-ориентированного решения. Данное исключение также может быть применено в тех случаях, когда в сущности чисто функциональное решение обернуто в классы для того, чтобы предоставить объектно-ориентированный интерфейс.

Рефакторинг

Если все еще возможно определить изначальные основные требования к ПО, то необходимо сооздать аналитическую модель ПО, которая бы описывала наиболее важные возможности ПО с пользовательской точки зрения. Это очень важно для определения назначения большинства программных конструкций в кодовой базе. На всех этапах рефакторинга антипаттерна необходимо детально документировать вносимые изменения — это облегчит жизнь тем, кто в будущем будет сопровождать систему.

Далее создайте модель проектирования, которая включает основные части существующей системы. Фокусируйтесь не на улучшении модели а на создании основы для описания как можно большей части системы.

В идеальном случае модель проектирования оправдает наличие большинства программных модулей. Разработка модели проектирования существующей кодовой базы очень важно — процесс дает понимание того, как система функционирует в целом.

Пример

Основой функциональной декомпозиции является последовательный вызов функций, выполняющих манипуляцию данными, например с использованием методов структурированного программирования Джэксона (Jackson Structured programming — JSP). Функции зачастую являются методами в объектно-ориентированном контексте. Распределение функций основывается на разных парадигмах ООП, которые приводят к разному группированию функций и связанных с ними данных в классах.

Источник