Software Design 3MIT весна 2018
Лекции
Преподаватель: Брыксин Тимофей Александрович (timofey.bryksin@gmail.com)
1. Программа и программное обеспечение (ПО). Разработка ПО и Строительство. Понятие архитектуры. Роль проектирования и архитектора в производстве ПО. Функции архитектора. Архитектура и жизненный цикл ПО.
2. Декомпозиция. Базовые принципы проектирования. Восходящее и нисходящее проектирование. Объектно-ориентированный подход. Состояние, поведение и идентичность объекта. Принципы объектно-ориентированного проектирования. Наследование vs. композиция. SOLID. Закон Деметры.
3. Модели в различных областях человеческой деятельности. Роль моделирования в процессе разработки. UML и его назначение. Функциональные требования и диаграммы использования. Система, действующие лица и варианты использования. Включение и расширение. Диаграммы активностей. Моделирование бизнес-процессов: диаграммы BPMN и IDEF0.
4. Диаграммы классов и моделирование предметной области. Моделирование взаимодействия объектов. Способы моделирования свойств. Ассоциации, обобщение, зависимости. Диаграммы компонент и диаграммы размещения. Моделирование данных: ER, ORM, UML диаграммы.
5. Диаграммы состояний и их применение для описания поведения реактивных систем. Диаграммы последовательности и взаимодействия, коммуникационные диаграммы.
6. Понятие архитектурного шаблона и стиля. Многоуровневая архитектура. Pipes and filters. Интерпретатор. Blackboard. Publish-Subscribe. Событийно-ориентированные системы.
7. Структурные шаблоны. Рекурсивная композиция, использование полиморфизма и композиции при едином базовом интерфейсе. Шаблоны Composite и Decorator. Выделение алгоритма в объект, шаблон Strategy. Сокрытие реализации, шаблоны Wrapper и Adapter. Проектирование удаленного и отложенного выполнения. Шаблон Proxy. Шаблон Facade.
8. Порождающие шаблоны. “Ленивая” инициализация, шаблон Singleton. Клонирование объектов, шаблон Prototype. Фабрика, шаблоны Abstract Factory и Factory Method. Поэтапное конструирование объекта, шаблон Builder.
9. Поведенческие шаблоны. Шаблон “Chain of Responsibility”. Шаблон “Context”. Архитектуры, управляемые событиями. Шаблон “Listener”. Отложенное выполнение. Шаблон “Command”. Инкапсуляция поведения. Шаблон “Strategy”. Подходы к реализации поведения, основанного на модели конечного автомата. Шаблон “State”. Шаблон “Visitor”.
10. Задача сетевого взаимодействия. Архитектурные элементы распределённых систем: основные сущности, виды взаимодействия, роли и обязанности, варианты размещения. Основные архитектурные шаблоны (Layered Architecture, Tiered Architecture, Тонкий клиент). Межпроцессное сетевое взаимодействие: семиуровневая модель OSI, модель TCP/IP, сокеты. Взаимодействие через удалённые вызовы (протоколы запрос-ответ, RPC, RMI). Web-сервисы.
11. Архитектурный стиль REST. Микросервисная архитектура. Примеры Peer-to-Peer архитектур (Napster, Gnutella, Skype, BitTorrent/DHT).
12. Репликация данных: пассивная и активная модель. Критерии корректности: линеаризуемость и последовательная согласованность. Алгоритмы голосования: Ring-based algorithm, Bully algorithm. Проблемы соглашения в синхронных системах: задача консенсуса, задача о византийских генералах. Алгоритм RAFT. CAP-теорема. ACID и BASE.
13. Case study: инфраструктура Google. Коммуникационный слой. Распределённая файловая система Google File System: структура данных, поддержка целостности, механизмы репликации. Распределённый сервис блокировок Chubby: архитектура, задача консенсуса, применимость. СУБД BigTable: особенности структуры таблиц, механизм хранения в GFS, средства мониторинга. Модель вычислений MapReduce.
14. Case study открытых проектов: CMake, Selenium, Mercurial. Контекст, требования, основные архитектурные решения и особенности реализации.
Практика Литвинов
Преподаватель: Литвинов Юрий (Yurii.Litvinov@gmail.com)
