تطبيق رسوم التحليل والتصميم في دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC)

قد تبدو عملية بناء البرمجيات وتحويل الفكرة إلى برنامج يحل مشكلة معيّنة من أعقد المراحل التي يمر بها أي مطوّر أو مبرمج، ولهذا تم تطوير منهجيات وأساليب تساعد على تسهيل عملية تطوير البرمجيات وتنظيمها.

تمر عملية تطوير البرمجيات بعدة مراحل أساسية، تشمل: جمع المتطلبات، التحليل، التصميم، البرمجة، الاختبار، ثم النشر.

وخلال هذه المراحل، غالبًا ما يتم استخدام رسومات ونماذج لتوضيح الأفكار وتبسيط العمليات المعقّدة.

في هذا المقال، سنناقش بشكل موجز كل مرحلة من هذه المراحل، وسنتعمّق أكثر في دور الرسومات والنماذج في بعض منها، من خلال تطبيق مثال عملي يوضّح كيفية توظيفها.

مثالنا العملي سيكون حول تطبيق يُسمّى “My Books”، وهو تطبيق يتيح للمستخدم قراءة الكتب، والبحث عنها، كما يتيح له التفاعل عبر إضافة علامة إعجاب أو كتابة تعليق.

مراحل تطوير البرمجيات:

1.التخطيط وجمع المتطلبات وتحليلها:

في هذه المرحلة نعمل على تحديد المشكلة التي نريد حلّها، وتحديد الوظائف التي نرغب أن يقوم بها البرنامج، بالإضافة إلى تحديد أهداف المشروع.
في مثالنا العملي، أجرينا مقابلات مع أصحاب المصلحة لمعرفة أهداف المشروع ومتطلباته.

استخدمنا رسم مخطط حالات الاستخدام (Use Case Diagram) لمعرفة الوظائف المطلوبة من النظام والتفاعلات بين المستخدمين والنظام.

ومن خلال هذا المخطط، تبيّن أن هناك نوعين من المستخدمين يتفاعلون مع النظام، وهما: المشرف والقارئ.

مفاتيح المخطط:

الممثل (Actor): يُمثَّل بشكل شخص صغير (أيقونة عصا)، ويدل على الكيانات الخارجية التي تتفاعل مع النظام. في مثالنا، القارئ والمشرف يمثلان الممثلين.
حالة الاستخدام (Use Case): شكل بيضاوي يحتوي على اسم المهمة أو الوظيفة التي تحقق هدفًا معيّنًا للمستخدم.
حدود النظام (System Boundary): مستطيل يحتوي على جميع حالات الاستخدام التي تقع ضمن النظام.
العلاقات (Relationships): خط يربط الممثلين (Actors) بحالات الاستخدام (Use Cases).

مثال على القراءة من المخطط:
“يستطيع القارئ التسجيل في النظام، ويستطيع البحث عن الكتب، وهكذا…”

2.التصميم:

في هذه المرحلة نحاول إيجاد حل للمشكلة، حيث نقوم بإنشاء رسومات ومخططات تساعدنا على وضع خطة واضحة للتنفيذ، وذلك بالاعتماد على المتطلبات التي حددناها في المرحلة السابقة (تحليل المتطلبات).

مخطط السياق (Context Diagram)

من أهم هذه الرسومات مخطط السياق (Context Diagram)، والذي يوضح النظام ككل والعلاقات بينه وبين الكيانات الخارجية التي تتفاعل معه.

يُظهر مخطط السياق (Context Diagram) التفاعل وتبادل البيانات أو المعلومات بين النظام والعناصر الخارجية الأخرى (مثل المستخدمين).

مفاتيح المخطط:

النظام: شكل مستطيل في المنتصف، يُستخدم للإشارة إلى النظام وإلى ما بداخله.
الكيانات الخارجية (External Entities): أشكال على هيئة متوازي مستطيلات، تُمثّل الأنظمة أو الجهات أو الأشخاص الخارجيين الذين يتفاعلون مع النظام.
تدفق البيانات (Data Flows): أسهم تُمثّل اتجاه حركة البيانات والمعلومات بين النظام والعناصر الخارجية.

تطبيق المخطط على مشروعنا:

في مثال تطبيق My Books، نمثّل النظام بمستطيل يحتوي على اسم النظام، ويدخل إليه ويخرج منه عدد من الأسهم التي تُمثّل البيانات والمعلومات الواردة والصادرة بينه وبين العناصر الخارجية (القارئ والمشرف).
على سبيل المثال: يقوم القارئ بإرسال طلب لقراءة كتاب معيّن، فيقوم النظام بإرسال أو عرض معلومات هذا الكتاب.

مخطط الفئة (Class diagram)

في هذا المخطط نحاول تمثيل الهيكل الداخلي للنظام، حيث نحدد الفئات (Classes) التي يتكوّن منها، ونعرّف لكل فئة خصائص (Attributes) وسلوكيات (Methods)، بالإضافة إلى تحديد العلاقات التي تربط بين هذه الفئات.

يمكّننا هذا المخطط من فهم بنية النظام بشكل أوضح قبل البدء في عملية البرمجة الفعلية.

مفاتيح المخطط:

الفئة (Class): تُرسم على شكل مستطيل مقسّم إلى ثلاثة أقسام:
- القسم الأول: يحتوي على اسم الفئة (Class).
- القسم الثاني: يحتوي على خصائص أو سمات الفئة/الكائن (Attributes).
- القسم الثالث: يحتوي على السلوكيات أو العمليات (Methods) الخاصة بالفئة.
إمكانية الوصول (Visibility Levels):
- العلامة “+” تدل على أن السمة أو السلوك عام (Public) ويمكن الوصول إليه من أي جزء في النظام.
- العلامة “-“ تدل على أن السمة أو السلوك خاص (Private) ولا يمكن الوصول إليه إلا من داخل الفئة نفسها.

العلاقات (Relationships): خط يربط بين الفئات لتمثيل نوع العلاقة بينها.

تطبيق على مثالنا العملي:

في نظامنا، يُعتبر المستخدم كائنًا (Object) له خصائص مثل الاسم والبريد الإلكتروني، وله سلوك مثل إمكانية تسجيل الدخول. كما أن لديه علاقة مع كائن آخر وهو المكتبة الشخصية، حيث إن لكل مستخدم مكتبة شخصية خاصة به.

مخطط التسلسل Sequence Diagram

يساعدنا مخطط التسلسل على فهم كيفية تبادل الرسائل بين المكوّنات أو الكائنات داخل النظام، وذلك عبر ترتيب هذه الرسائل زمنيًا يوضح تسلسل العمليات التي تتم لتحقيق وظيفة أو مهمة معينة.

في مثالنا، اخترنا من مخطط حالة الاستخدام (Use Case Diagram) حالة استخدام واحدة وهي “التسجيل / Registration”.
لحالة الاستخدام هذه أربعة كيانات/مكوّنات:

المستخدم (User)
واجهة التسجيل للمستخدم (RegistrationUI)
متحكم التسجيل (RegistrationControl)

قاعدة البيانات (DataBase)

مفاتيح المخطط:

الكائن (Object): يُمثَّل بمستطيل في الأعلى يمتد منه خط عمودي منقط نحو الأسفل يُسمّى “خط الحياة” (Lifeline).
شريط التفعيل (Activation Bar): الفترة الزمنية التي ينفّذ فيها الكائن عملية معيّنة، وتُرسم على شكل مستطيل صغير على خط الحياة للكائن.
الرسالة (Message): سهم يمتد بين الكائنات ليمثّل تبادل البيانات أو استدعاء العمليات.
ملاحظة: الزمن في المخطط يسير من الأعلى إلى الأسفل.

تطبيق على مثالنا:
يقوم المستخدم (User) بإرسال بياناته، مثل الاسم وكلمة المرور، إلى واجهة التسجيل (RegistrationUI)، التي تتولى بعد ذلك إرسال هذه البيانات إلى متحكم التسجيل (RegistrationControl) لمعالجتها، ثم يتم تخزينها في قاعدة البيانات (DataBase)

3.التنفيذ / الترميز (Implementation / Coding)

بعد الانتهاء من المراحل السابقة، يمكننا البدء في التنفيذ وكتابة أسطر الأكواد البرمجية اعتمادًا على ما توصّلنا إليه في المراحل السابقة من مخططات ونماذج وتصاميم.

4. الاختبار (Test)

بعد الانتهاء من إنشاء البرنامج، يجب إجراء مجموعة من الاختبارات للتأكد من أن النظام يعمل كما يريده أصحاب المصلحة، وأنه خالٍ من الأخطاء والمشكلات، بالإضافة إلى التأكد من أن جميع مكوّنات النظام تعمل معًا بشكل سلس ومتكامل.

5.النشر (Deployment)

في هذه المرحلة، نقوم بنشر البرنامج في بيئة الاستخدام الفعلية، مع التأكد من توافقه مع البيئة المستهدفة، وقد يتطلب الأمر تهيئة المستخدمين وتدريبهم على استخدامه.

ختامًا

من خلال استعراض مراحل تطوير البرمجيات، يتضح أن الرسومات ليست مجرد أدوات تجميلية، بل هي لغة بصرية تسهّل الفهم، وتوحّد الرؤية بين المطورين وأصحاب المصلحة. وقد أثبت مثال My Books أن هذه الرسومات تُحوّل الأفكار المعقّدة إلى مخططات واضحة، وتختصر المسافات بين الفكرة والتنفيذ.

المصادر: