Унифицированный язык моделирования UML и сущность объектно-ориентированного подхода (стр. 2 из 3)
Класс - это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Любой объект является экземпляром класса. Определение классов и объектов - одна из самых сложных задач объектно-ориентированного проектирования.
Следующую группу важных понятий объектного подхода составляют наследование и полиморфизм. Понятие полиморфизма может быть интерпретировано как способность класса принадлежать более чем одному типу.
Наследование означает построение новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов.
Объектно-ориентированная система изначально строится с учетом ее эволюции. Наследование и полиморфизм обеспечивают возможность определения новой функциональности классов с помощью создания производных классов - потомков базовых классов. Потомки наследуют характеристики родительских классов без изменения их первоначального описания и добавляют при необходимости собственные структуры данных и методы. Определение производных классов, при котором задаются только различия или уточнения, в огромной степени экономит время и усилия при производстве и использовании спецификаций и программного кода.
Важным качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой системы от стадии формирования требований до стадии реализации. Требование согласованности моделей выполняется благодаря возможности применения абстрагирования, модульности, полиморфизма на всех стадиях разработки. Модели ранних стадий могут быть непосредственно подвергнуты сравнению с моделями реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей моделируемой предметном области (организации) в объекты и классы информационной системы.
4. Виды диаграмм
4.1 Диаграмма классов
Диаграммы классов являются центральным звеном объектно-ориентированных методов. Диаграмма классов определяет типы объектов системы и различного рода статические связи, которые существуют между ними. Имеются два основных вида статических связей:
• ассоциации (например, клиент может сделать заказ);
• подтипы (частный клиент является разновидностью клиента).
Рис.1 Диаграмма классов
На диаграммах классов изображаются также атрибуты классов, операции классов и ограничения, которые накладываются на связи между объектами.
На рис.1 изображена типичная диаграмма классов. Перед тем как приступить к описанию диаграмм классов, следует обратить внимание на один важный момент, связанный с характером использования этих диаграмм разработчиками. Этот момент обычно никак не документируется, однако оказывает существенное воздействие на способ интерпретации диаграмм и поэтому имеет ножное отношению к тому, что описывается с помощью модели.
Построение диаграмм классов можно рассматривать в различных аспектах:
концептуальный аспект - диаграммы классов отображают понятия изучаемой предметной области (моделируемой организации). Эти понятия, естественно, будут соответствовать реализующим их классам, однако такое прямое соответствие зачастую отсутствует. На самом деле концептуальная модель может иметь весьма слабое отношение или вообще не иметь никакого отношения к реализующему ее программному обеспечению, поэтому ее можно рассматривать как не зависимую от средств реализации (языка программирования);
аспект спецификации - модель спускается на уровень ПО, но рассматриваются только интерфейсы, а не программная реализация классов (под интерфейсом здесь понимается набор операций класса, видимых извне);
аспект реализации - модель действительно определяет реализацию классов ПО. Этот аспект наиболее важен для программистов.
Понимание аспекта имеет большое значение как для построения, так и для чтения диаграмм классов. К сожалению, различия между аспектами не столь отчетливы, и большинство разработчиков при построении диаграмм допускают их смешение.
При построении диаграммы необходимо выбрать единственный аспект. При чтении диаграммы следует выяснить, в соответствии с каким аспектом она строилась. Если нужно интерпретировать эту диаграмму правильным образом, то без такого знания не обойтись.
Точка зрения на диаграммы классов, не будучи собственно формальной частью UML, однако при построении и анализе моделей является крайне важной. Конструкции UML можно использовать с любой из трех точек зрения. Большинство опытных разработчиков-программистов предпочитают аспект реализации. С другой стороны, очевидно, что построение диаграмм классов на стадии формирования требований к ПО должно выполняться с концептуальной точки зрения.
На рис.1 изображена простая модель классов, связанная с обработкой заказов клиентов. Опишем каждый фрагмент модели и рассмотрим его возможную интерпретацию с различных точек зрения.
Ассоциации представляют собой связи между экземплярами классов (личность работает в компании, компания имеет ряд офисов).
С концептуальной точки зрения ассоциации представляют собой концептуальные связи между классами. На диаграмме показано, что Заказ должен поступить от единственного Клиента, а Клиент в течение некоторого времени может сделать несколько Заказов. Каждый из этих Заказов содержит несколько Строк заказа, каждая из которых соответствует единственному Продукту.
Каждая ассоциация обладает двумя ролями; каждая роль представляет собой направление ассоциации. Таким образом, ассоциация между Клиентом и Заказом содержит две роли: одна от Клиента к Заказу, другая - от Заказа к Клиенту.
Роль может быть явно поименованная с помощью метки. Например, роль ассоциации в направлении от Заказа к Строкам заказа называется "позиция заказа". Если такая метка отсутствует, роли присваивается имя класс - цели - таким образом, роль ассоциации от Заказа к Клиенту может быть названа Клиент (термины "начало" (source) и "цель" (target) употребляются для обозначения классов, являющихся соответственно начальным и конечным для ассоциации).
4.2 Диаграмма взаимодействия
Диаграммы взаимодействия (interactiondiagrams) являются моделями, описывающими поведение взаимодействующих групп объектов.
Как правило, диаграмма взаимодействия охватывает поведение объектов в рамках только одного варианта использования. На такой диаграмме отображаются ряд объектов и те сообщения, которыми они обмениваются между собой.
Проиллюстрируем данный подход на примере достаточно простого варианта использования, который описывает следующее поведение:
Окно Ввода Заказа посылает Заказу сообщение "приготовиться".
Заказ посылает данное сообщение каждой Строке заказа в данном Заказе.
Каждая Строка заказа проверяет состояние определенного Запаса товара:
Если данная проверка удовлетворяется (результат - true), то Строка заказа удаляет соответствующее количество товара из Запаса.
В противном случае количество Запаса снижается до уровня повторного заказа, и Запас запрашивает новую поставку товара.
Существуют два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы последовательности (sequencediagrams) и кооперативные диаграммы (collaborationdiagrams).
На диаграмме последовательности объект изображается в виде прямоугольника на вершине пунктирной вертикальной линии (рис.2).
Эта вертикальная линия называется линией жизни (lifeline) объекта. Она представляет собой фрагмент жизненного цикла объекта в процессе взаимодействия. Такую форму представления впервые ввел Ивар Якобсон.
Рис.2 Диаграмма последовательности
Каждое сообщение представляется в виде стрелки между линиями жизни двух объектов. Сообщения появляются в том порядке, как они показаны на странице - сверху вниз. Каждое сообщение помечается, как минимум, именем сообщения; при желании можно добавить также аргументы и некоторую управляющую информацию и, кроме того, можно показать само делегирование (self-delegation) - сообщение, которое объект посылает самому себе, при этом стрелка сообщения указывает на ту же самую линию жизни.
Из всей возможной управляющей информации два ее вида имеют существенное значение. Во-первых, это условие, показывающее, когда посылается сообщение (например, [нуженПовторныйЗаказ = "true"]). Сообщение посылается только при выполнении данного условия. Другой полезный управляющий маркер - это маркер итерации, показывающий, что сообщение посылается много раз для множества объектов-адресатов (например,* приготовиться).
Диаграммы последовательности очень просты и наглядны (в этом заключается самое большое их достоинство) и существенно помогают разобраться в процессе поведения системы.
Диаграмма (см. рис.2) содержит возврат, означающий не новое сообщение, а возврат из сообщения. На диаграмме возврат отличается от обычных сообщений тем, что его стрелка не сплошная, а имеет вид пары линий.
Диаграммы последовательности можно также использовать для представления параллельных процессов.
На рис.3 изображен ряд объектов, участвующих в проверке банковской транзакции. В момент создания Транзакции она порождает Координатор Транзакции в целях координации проверок, выполненных Транзакцией. Этот координатор создает несколько объектов Транзакционного Контролера (в данном случае два объекта), каждый из которых отвечает за определенную проверку. Такой процесс облегчает создание различных дополнительных процессов проверки, поскольку каждая проверка вызывается асинхронно и выполняется параллельно с другими.
Рис.3 Параллельные процессы и активизации
Когда Проверка Транзакции завершается, она посылает соответствующее сообщение Координатору Транзакции. Координатор проверяет, все ли проверки сообщили о своем выполнении. Если нет, то координатор не выполняет никаких действий. Если же все проверки завершились успешно, как в данном случае, то координатор сообщает Транзакции о нормальном завершении.