Download as PDF, PPTX
![第1部 基本編の構成(1)
• 概論 [第1回]
• 開発プロセス [第2回]
• 基本モデル [第3回]
• 静的モデル(1) [第4回]
• 静的モデル(2) [第5回]
• 動的モデル [第6回]
• 協調モデル [第7回]
• 関数モデル [第8回]
• 物理モデル [第9回]
• 作業分野 [第10回]
• ビジネス・モデリング [第11回]
• 要求 [第12回]
• 要求/ユースケース [第13回]
• 要求/シナリオ [第14回]
• 分析 [第15回]
• 分析/コンポーネント分析 [第16回]
• 分析/イベント駆動 [第17回]
• 作業分野
• 設計 [第18回]
• 設計/アーキテクチャ設計 [第19回]
• 設計/コンポーネント設計(1) [第20回]
• 設計/コンポーネント設計(2) [第21回]
• 設計/コンポーネント設計(3) [第22回]
• 設計/ドメイン設計(1) [第23回]
• 設計/ドメイン設計(2) [第24回]
• 設計/ドメイン設計(3) [第25回]
• 設計/ドメイン設計(4) [第26回]
• 設計/ドメイン設計(5) [第27回]
• 設計/原理 [第28回]
• 設計/ UX/UI設計 [第29回]
• 実装(1) [第30回]
• 実装(2) [第31回]
• 実装(3) [第32回]
• テスト [第33回]](https://image.slidesharecdn.com/process-design-250331094013-730a5c4d/75/45-3-2048.jpg)
![第1部 基本編の構成(2)
• アプリケーション・アーキテクチャ [第34回]
• Cloud Native CBD [第35回]
• ドメイン・サブシステム [第36回]
• アプリケーション・サブシステム [第37回]
• プレゼンテーション・サブシステム [第38回]
• Cloud Native Component Framework [第39回]
• ケーススタディ[第40回]
• ビジネス・モデル [第41回]
• 要求モデル [第42回]
• 要求モデル/BDD [第43回]
• 分析モデル [第44回]
• 設計モデル [第45回]
• 実装 [第46回]
• テスト [第47回]](https://image.slidesharecdn.com/process-design-250331094013-730a5c4d/75/45-4-2048.jpg)
![原理 (Principle)
• Agile Software Development [ASD]
• SRP (The Single Responsibility Principle)
• OCP (The Open-Close Principle)
• LSP (The Liskov Substitution Principle)
• …
• GRASP (General Responsibility Assignment Software Patterns or principles)
• Low Coupling
• High Cohesion
• …
• Writing Effective Use Cases [WEUC]
• Scope
• …](https://image.slidesharecdn.com/process-design-250331094013-730a5c4d/75/45-6-2048.jpg)
![パターン (Pattern)
• Design Patterns [DP]
• Observer, Strategy, …
• Domain Driven Design [DDD]
• Ubiquitous Language, Intention-
Revealing Interfaces, …
• Analysis Patterns [AP]
• Party, Quantity, …
• Pattern-Oriented Software
Architecture [POSA]
• Layers, Pipes and Filters, …
• Patterns of Enterprise
Application Architecture [PEAA]
• Unit of Work, Data Transfer Object,
…
• Enterprise Integration Patterns
[EIP]
• Message Bus, Aggregator, …
• Patterns for Effective Use
Cases [PEUC]
• CompleteSingleGoal,
VerbPhraseName, …
• AntiPatterns [AnP]
• Stovepipe System, Analysis
Paralysis, …](https://image.slidesharecdn.com/process-design-250331094013-730a5c4d/75/45-7-2048.jpg)
![設計の方法論
• 設計 [第18回]
• 設計/アーキテクチャ設計 [第19回]
• 設計/コンポーネント設計(1) [第20回]
• 設計/コンポーネント設計(2) [第21回]
• 設計/コンポーネント設計(3) [第22回]
• 設計/ドメイン設計(1) [第23回]
• 設計/ドメイン設計(2) [第24回]
• 設計/ドメイン設計(3) [第25回]
• 設計/ドメイン設計(4) [第26回]
• 設計/ドメイン設計(5) [第27回]
• 設計/原理 [第28回]
• 設計/ UX/UI設計 [第29回]](https://image.slidesharecdn.com/process-design-250331094013-730a5c4d/75/45-14-2048.jpg)
Uploaded byTomoharu ASAMI
設計モデル 【クラウドアプリケーションのためのオブジェクト指向分析設計講座 第45回】
MaruLaboの浅海ゼミでの講座のスライドです。 https://www.marulabo.net/docs/asami45/ クラウド・アプリケーション開発のための開発方法論の構築方法についてケーススタディを通してアプローチします。開発方法論の記述はEssence、クラウドアプリケーション向けにCloud Native CBDを適用します。 今回は設計モデルについて説明します。 前回作成した分析モデルはPIM(Platform Independent Model)と呼ばれるプラットフォーム非依存の 抽象的なアプリケーションをモデル化しますが、これからPSM(Platform Specific Model)と呼ばれる プラットフォームに特化したモデルを作成します。 またスケーラビリティや可用性といった品質属性への対応を行います。
設計モデル 【クラウドアプリケーションのためのオブジェクト指向分析設計講座 第45回】
- 1.
- 2. SimpleModeling2021 • オブジェクト指向分析設計での共通範囲 • UML/UP •本講座で使用するUMLプロファイル • プロファイル：SimpleModeling2021 (SM2021) • オブジェクト指向分析設計の基本からの拡張部を明確化 • アジャイル開発 • Communication • Embrace Change • Travel Light • Scaling • Component-Based Development • クラウド・アプリケーション • モデル駆動開発 SM2021 Travel Light Embrace Change Cloud Model-Driven Scaling CBD Testability Serviceability • 非機能要件 • Testability • Serviceability
- 3. 第1部 基本編の構成(1) • 概論[第1回] • 開発プロセス [第2回] • 基本モデル [第3回] • 静的モデル(1) [第4回] • 静的モデル(2) [第5回] • 動的モデル [第6回] • 協調モデル [第7回] • 関数モデル [第8回] • 物理モデル [第9回] • 作業分野 [第10回] • ビジネス・モデリング [第11回] • 要求 [第12回] • 要求/ユースケース [第13回] • 要求/シナリオ [第14回] • 分析 [第15回] • 分析/コンポーネント分析 [第16回] • 分析/イベント駆動 [第17回] • 作業分野 • 設計 [第18回] • 設計/アーキテクチャ設計 [第19回] • 設計/コンポーネント設計(1) [第20回] • 設計/コンポーネント設計(2) [第21回] • 設計/コンポーネント設計(3) [第22回] • 設計/ドメイン設計(1) [第23回] • 設計/ドメイン設計(2) [第24回] • 設計/ドメイン設計(3) [第25回] • 設計/ドメイン設計(4) [第26回] • 設計/ドメイン設計(5) [第27回] • 設計/原理 [第28回] • 設計/ UX/UI設計 [第29回] • 実装(1) [第30回] • 実装(2) [第31回] • 実装(3) [第32回] • テスト [第33回]
- 4. 第1部 基本編の構成(2) • アプリケーション・アーキテクチャ[第34回] • Cloud Native CBD [第35回] • ドメイン・サブシステム [第36回] • アプリケーション・サブシステム [第37回] • プレゼンテーション・サブシステム [第38回] • Cloud Native Component Framework [第39回] • ケーススタディ[第40回] • ビジネス・モデル [第41回] • 要求モデル [第42回] • 要求モデル/BDD [第43回] • 分析モデル [第44回] • 設計モデル [第45回] • 実装 [第46回] • テスト [第47回]
- 5. 本講座のアプローチ • オブジェクト指向分析設計の基本を確認 • UML+ UP(Unified Process) • CBD (Component-Based Development) • 最新技術でアップデート • クラウド・コンピューティング • イベント駆動、分散・並列 • ビッグデータ、AI、IoT • コンテナ • 関数型 • OFP(Object-Functional Programming), Reactive Streams • ルール, AI • DevOps • アジャイル開発 • DX (Digital Transformation) 第25回 アプリケーション・アーキテクチャ 第2回 開発プロセス 第9回 物理モデル 第11回 ビジネス・モデリング 第2部 クラウド・アプリケーション編 第21回 設計/ドメイン設計 第20回 設計/コンポーネント設計 第2部 クラウド・アプリケーション編
- 6. 原理 (Principle) • AgileSoftware Development [ASD] • SRP (The Single Responsibility Principle) • OCP (The Open-Close Principle) • LSP (The Liskov Substitution Principle) • … • GRASP (General Responsibility Assignment Software Patterns or principles) • Low Coupling • High Cohesion • … • Writing Effective Use Cases [WEUC] • Scope • …
- 7. パターン (Pattern) • DesignPatterns [DP] • Observer, Strategy, … • Domain Driven Design [DDD] • Ubiquitous Language, Intention- Revealing Interfaces, … • Analysis Patterns [AP] • Party, Quantity, … • Pattern-Oriented Software Architecture [POSA] • Layers, Pipes and Filters, … • Patterns of Enterprise Application Architecture [PEAA] • Unit of Work, Data Transfer Object, … • Enterprise Integration Patterns [EIP] • Message Bus, Aggregator, … • Patterns for Effective Use Cases [PEUC] • CompleteSingleGoal, VerbPhraseName, … • AntiPatterns [AnP] • Stovepipe System, Analysis Paralysis, …
- 8. 内容 • 設計モデル • プラクティス •Make Cloud Native CBD
- 9. ケーススタディ • ブック・カフェPieris Booksの販売システム •新刊・古本などの書籍に加えてアクセサリーや日用品などのセ レクト商品を販売 • もともと新刊・古本の販売も行うブックカフェでしたが、新し くアクセサリーや日用品のセレクト商品販売を併設することに した • セレクト商品は見本品の展示を基本と考えており、見本品に対 してECでオーダをする方式を主に考えている • 見本品はECサイトでの販売も行う 再掲 第40回 ケーススタディ
- 10. 開発体制 • 背景 • オブジェクト指向分析設計に興味を持つ関係者がいない環境 •クラウド・アプリケーション開発、アジャイル開発、 • 自分一人でアジャイル開発によるオブジェクト指向開発を進める • 登場人物 • A(私) : バックエンド開発 • 開発プロセスをマスターして、より大きな規模の開発につなげたい • Uさん：フロントエンド開発 • 手練れのUIエンジニア。モデリングには興味がなくプログラミング中心で開発を行う • Bさん：ブック・カフェPieris Booksの店長 • ビジネスでやりたいことは明確にもっているが、ビジネス・モデリング的なアプロー チには興味がない 再掲 第40回 ケーススタディ
- 11.
- 12.
- 13.
- 14. 設計の方法論 • 設計 [第18回] •設計/アーキテクチャ設計 [第19回] • 設計/コンポーネント設計(1) [第20回] • 設計/コンポーネント設計(2) [第21回] • 設計/コンポーネント設計(3) [第22回] • 設計/ドメイン設計(1) [第23回] • 設計/ドメイン設計(2) [第24回] • 設計/ドメイン設計(3) [第25回] • 設計/ドメイン設計(4) [第26回] • 設計/ドメイン設計(5) [第27回] • 設計/原理 [第28回] • 設計/ UX/UI設計 [第29回]
- 15. 分析と設計 • 分析 • PIM(Platform Independent Model) • 設計 • PSM (Platform Specific Model)
- 16. 第9回 物理モデル 第16回 分析 第18回設計 再掲 再掲 再掲 再掲 第20回 コンポーネント設計 (1)
- 17.
- 18. プラクティス • Identify Subsystems •分析モデルを作成 • Make Cloud Native CBD • 設計モデルを作成
- 19. プラクティス • Make CloudNative CBD • Cloud Native CBDに則った設計モデルを作成する • アクティビティ • Define the System Architecture • Finalize the Interface Design • Develop the internal structure of the subsystem • Develop the Domain Model
- 20.
- 21. Make Cloud NativeCBD • Cloud Native CBDに則った設計モデルを作成する • Event-Centric (Event-Driven) • CQRS • Eventually Consistency • アクティビティ • Define the System Architecture • Finalize the SubSystem Specification • Develop the Internal Structure of the SubSystem • Develop the Domain Model
- 22.
- 23. BDD/TDD • 要求モデル • BDDを用いて要求シナリオを実装に連結 •分析モデル • TDDを用いてシステム境界の振る舞いとシステムの基本構造の分析を 実装に連結 • 設計以降の作業でもTDDを用いて仕様と実装を連結していく
- 24.
- 25. Define the SystemArchitecture
- 26. Define the SystemArchitecture • システム・アーキテクチャを決定する • 複数のサブシステムで構成されるシステム構成 • ミドルウェアの選択 • 品質属性
- 27. 設計のポイント(1) • Cloud NativeCBDを採用 • クラウド・アプリケーションとして機能させる • 初期開発は小規模なので小さく作って、今後の拡張により本格的な Cloud Nativeにスケールアップできる構造にしておきたい • Cloud Nativeにするための仕組みはComponent Frameworkに任せ る • Component Frameworkへスムーズに繋がる構造を採用 • 3 Tier Architecture • 標準的な3ティア構造を採用 • Microservice & Serverless • 3ティア構造の実現はMicroserviceとServerlessの併用で • 可能な限りServerless化
- 28. 設計のポイント(2) • セキュリティ • ComponentFrameworkが用意する機能を用いて実現 • Observability • OpenTelemetryとPrometheus, Grafanaで実現 • 必要な情報はComponent Frameworkが採取してOpenTelemetryに送 る • データ分析 • まずS3とAthenaで軽量に実現してみる • Functional Programming • Catsエコシステムを採用
- 29. Cloud Nativeの要件 • 要件 •Reactive • Scalability • Resiliency • 制約 • Eventually Consistency • CQRS • メカニズム • Event-Centric 再掲 第39回 Cloud Native Component Framework
- 30. Cloud Native CBD •オブジェクト指向分析・設計をクラウド・アプリケーション開 発に適用するためのアプローチ • CBD (Component-Based Development)をクラウド・アプリ ケーション開発用に拡張 • キーワード • Reactive • Event-Driven • Eventually Consistency • Modular Monolith • Microservice CBD 再掲 第35回 Cloud Native CBD
- 31. Application FrameworkとComponent Framework再掲 第37回 アプリケーション・サブシステム
- 32. コンポーネント・フレームワーク (Component Framework) • コンポーネントの実行基盤 •メカニズム • DI (Dependency Injection) • 拡張点 • 変化点 • 実行コンテキスト • 配備 • ライブラリ管理 • モニタリング • 機能 • ログ • セキュリティ • 認証、認可、監査 • 機能(続き) • イベント駆動 • イベント • サービス・バス • 状態機械 • ジョブ管理 • 非同期実行 • バッチ実行 • 国際化 • RPC • データストア入出力 • キャッシュ • 非同期書き込み • データ整列化 • エラー体系 Cloud 再掲 第5回 静的モデル(2) 本講座用の仮想のコンポーネント・フレー ムワークを用いる予定 再掲 第20回 コンポーネント設計 (1)
- 33. Quality Attributes 再掲第39回 Cloud Native Component Framework
- 34. System Architectureの例 再掲第37回 アプリケーション・サブシステム
- 35. 三層アーキテクチャ構成例 再掲 第38回プレゼンテーション・サブシステム
- 36. 方式の選択 • Presentation Tier •Contentを主軸に動的処理をServerless • Application Tier • Serverlessを主軸に必要に応じてMicroservice • Domain Tier • Microservice
- 37. Functional Programming • Cats •純粋関数型プログラミング・ライブラリ • Cats Effect • 純粋関数型I/Oライブラリ • Doobie • データベース・アクセス • Circle • JSON • FS2 • Reactive Streams • Http4s • HTTPクライアントとして使用 • HTTPサーバーはAkka-HTTPで実現
- 38.
- 39.
- 40.
- 41.
- 42. 物理モデル • Subsystem単位でDocker化して配備の単位とする • System全体はDocker化したSubsystemをKubernetesで運用 •テスト時はテスト対象のサブシステムをMonolith構成でリンク して直接テスト動作 • アーキテクチャ・スタイル • Monolith • Microservice • Serverless 再掲 第39回 Cloud Native Component Framework
- 43. Finalize the SubSystemSpecification
- 44. Finalized the SubSystemSpecification • サブシステム仕様を確立する • 分析ではPIM(プラットフォーム独立)のサブシステム仕様が成 果物 • 設計でPSM(プラットフォーム固有)のサブシステム仕様にする ための肉付けを行う
- 45. 設計のポイント • Component Frameworkに準拠した構造 •Cloud Native • Event-Centric (Event-Driven) • CQRS • Eventually Consistency • サブシステムごとにソースコードのプロジェクトを作成 • ソースコードはMulti-ModuleではなくSingle-Module
- 46.
- 47. コンポーネント仕様 (Component Specification) •インタフェース • 提供インタフェース (Provided Interface) • 要求インタフェース (Required Interface) • レセプション • イベント • 生成 • ファクトリ • DI (Dependency Injection) • 拡張点 • 変化点 • メトリックス (Metrics) • データ分析 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 48. 実行コンテキスト (Execution Context) •コンポーネントの実行文脈を切り替えるメカニズム • コンポーネントのユニットテストにも必要 • スコープ • セッション・コンテキスト • アプリケーション・コンテキスト • システム・コンテキスト • 機能 • 認証済みプリンシパル • トランザクション • UnitOfWork • 時間 • 日時、タイムゾーン • 国際化 • ロケール、メッセージ、通貨 再掲 第5回 静的モデル(2) 本講座用の仮想のコンポーネント・フレームワー クが提供する実行コンテキストを用いる予定
- 49. インタフェース設計 • インタフェースの種類 • 提供インタフェース(providedinterface) • 要求インタフェース (required interface) • 契約による設計 (Design by Contract) • 事前条件、事後条件、不変条件を使ってオペレーションの仕様をより 精密に記述する • ISP (The Interface Segregation Principle) • いろいろな用途に使える巨大インタフェースではなく、目的ごとに定 義したインタフェースを複数用意する 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 50. オペレーション設計の方針 • コンポーネントのオペレーション設計は通常のオペレーションより も頑健さを目指す • 仕様の明確化・暗黙の仕様を排除 •仕様をできるだけ型に落とし込んでコンパイル時にエラー検出できるように する • 用途に特化したDTOやデータ型の採用 • 関数型 • 型で記述できない仕様もDbC(契約による設計)などを用いて仕様化 • 仕様の明確化 • 実行時チェック • 部品としての再利用性を高める • 仕様変更が起きにくい仕様 • ソース互換/バイナリ互換 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 51. オペレーション設計 再掲 第21回コンポーネント設計 (2)
- 52. 契約による設計 (DbC: Designby Contract) • Scala/Javaではオペレーションに対する制約で実現 • 不変条件 (invariant) : オブジェクトで常に真となる条件 • 事前条件 (pre-condition) : オペレーションの実行の前提となる条件 • 事後条件 (post-condition) : オペレーションの実行完了の前提となる条 件 • 仕様を明示する • 実行時にエラーチェックが行われる • 型のエラー・チェックはコンパイル時 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 53. レセプション • レセプションで受け付ける刺激(stimulus) • イベント •メッセージ • イベント • (サービス・バスなどを経由した)外部からの刺激 • レセプションでイベント・オブジェクトを受け取る • レセプションの呼び出しはコンポーネント・フレームワークが行う • メッセージ • 本講座ではAkka Actorを使用 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 54. イベント・モデル • コンポーネントで定義するイベント • ビジネス・イベント •ドメイン・イベント • アプリケーション・イベント 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 55. 生成 • コンポーネントの生成方法 • コンストラクタ •ファクトリ • ビルダー • DI (Dependency Injection) • コンポーネントのカスタマイズ項目を生成時のパラメタでなく 変化点や実行コンテキストとして実現することで生成処理を単 純化できる 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 56. DI (Dependency Injection) •本講座ではコンストラクタに対するDIを採用する • コンストラクタで必要な依存性情報を受取り設定する構造にす る • アノテーションなどでコンストラクタをDI対象に指定 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 57. 拡張点 (extension point) •要求インタフェースを使用して、後付で機能拡張を可能にする • 部品化による再利用には重要な機能 • 拡張点の実現方法 • コンストラクタでパラメタとして受け取る • DIで注入 • 外部リソース(環境変数、ファイル、DB)の情報から設定 • 拡張点にOSGiを採用することでライブラリ・バージョン衝突 問題(ライブラリ・ヘル)を解決できる 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 58. 変化点 (variation point) •各種デフォルト値や処理ロジックの選択などを起動時の外部パ ラメタで与える • 部品化による再利用には重要な機能 • 変化点の実現方法 • コンストラクタでパラメタとして受け取る • DIで注入 • 外部リソース(環境変数、ファイル、DB)の情報から設定 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 59. メトリクス • コンポーネントの振る舞いに関する記録 • 例：オペレーションのコール数、キャッシュのヒット率 •テスト容易性、保守性の向上に寄与 • コンポーネント・フレームワークで採取、一元管理するのが望 ましい 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 60. データ分析 • データ分析用の実行記録デー タ採取 • 用途 •レポート作成 • コンポーネントから使用できる データに加工 • AIサービスの学習データ • 実行記録データの種類、採取 場所、採取方法を設計する 第2部 クラウド・アプリケーション編 再掲 第21回 コンポーネント設計 (2)
- 61. Develop the InternalStructure of the SubSystem
- 62. Develop the InternalStructure of the SubSystem • サブシステム内部構造を開発 • サブシステムが巨大な場合は、複数のコンポーネントに分割し て対応
- 63. 設計のポイント • 今回は小規模なのでサブシステム＝1コンポーネントとする • ソースコードの構成 •Component Frameworkの提供するDSL上にロジックを構築 • Object-Functional Programming • 可能な限りFunctional Programming • 状態の操作の箇所だけObject-Oriented Programming • Free Monadを使ってFunctionalとObject-Orientedをバランスよく接 続する
- 64. Component Frameworkメカニズム (例)再掲 第39回 Cloud Native Component Framework
- 65.
- 66. Develop the DomainModel
- 67. Develop the DomainModel • ドメイン・モデルを開発する • 設計図を描くというより、プログラミング言語を仕様記述言語 としても活用していく方向性 • 必要に応じてUML図を併用
- 68. 設計のポイント • 汎用設計 • DomainDatatype • Value Object • 状態機械 • Powertype • Cloud Nativeに対応 • Aggregate • Event
- 70. まとめ • ケーススタディ • ブック・カフェPierisBooksの販売システム • プラクティス • Make Cloud Native CBD • アクティビティ • Define the System Architecture • Finalize the SubSystem Specification • Develop the Internal Structure of the SubSystem • Develop the Domain Model
- 71. 参考文献 • The UnifiedModeling Language Reference Manual, 2nd (Rumbaugh他, 2004) • The Unified Modeling Language User Guide, 2nd (Booch他, 2004) • The Unified Software Development Process (Jacobson他, 1999) • The Object Constraint Language, 2nd (Warmer 他, 2003) • UML 2 and the Unified Process: Practical Object-Oriented Analysis and Design (Arlow 他, 2005) • OMG Unified Modeling Language Version 2.5 (OMG, 2015) • 上流工程UMLモデリング (浅海, 2008) • The Essentials of Modern Software Engineering: Free the Practices from the Method Prisons! (Jacobson他, 2019)