WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Т. В. ГЛОТОВА ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ Учебное пособие ПЕНЗА 2001 УДК 681.3 Г48 Приведено описание основ объектно-ориентированной методологии рассматриваемой в лекционном курсе "Разработка САПР". Учебное пособие содержит определения основных понятий - объектов, классов и отношений, методики объектно-ориентированного анализа, основные элементы объектного подхода. Рассматриваются составные части объектноориентированной методологии, основные этапы жизненного цикла при объектно-ориентированном подходе к разработке проекта, диаграммы унифицированного языка моделирования UML. Приведены сведения о наиболее распространенных CASE-средствах, поддерживающих объектноориентированную методологию разработки систем.

Учебное пособие разработано на кафедре "Системы автоматизации проектирования" и предназначены для студентов специальности 22.03 изучающих курс "Разработка САПР".

Ил. 9, библиогр. 5 назв.

Рецензенты: кафедра Вычислительных машин и систем Пензенского технологического института;

Заведующий кафедрой Прикладной математики и информатики Пензенского Государственного Университета д.т.н., профессор Линьков В.М.

2 1. Введение в объектно-ориентированную методологию разработки систем.

Объектно-ориентированная технология развивается в различных областях вычислительной техники как средство решения проблем связанных со сложностью создаваемых систем. Объектный подход применяется не только в программировании, но также в проектировании интерфейса пользователя, баз данных, баз знаний и даже компьютерной архитектуры.

Смысл такого широкого подхода состоит в том, что он позволяет применить объектную ориентацию для решения всего круга проблем, связанных со сложными системами. В основе объектно-ориентированного проектирования лежит представление о том, что программную систему необходимо проектировать как совокупность взаимодействующих друг с другом объектов, рассматривая каждый объект как экземпляр определенного класса, причем классы образуют иерархию.

Повышение интереса разработчиков к этой методологии обусловлено тем, что методы структурного анализа и проектирования не обеспечивают дальнейшего снижения трудоемкости разработки. Объектноориентированный подход наиболее естественно соответствует реальному процессу разработки систем и не только программных, который является итеративным и может потребовать внести изменения в уже разработанные и отлаженные компоненты системы.

составными частями объектно-ориентированной методологии (ООМ) являются:

- объектно-ориентированный анализ;

- объектно-ориентированное проектирование;

- объектно-ориентированное программирование.

Объектно-ориентированное программирование. Обьектноориентированное программирование — это методология программирования, которая основана на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является реализацией определенного класса, а классы образуют иерархию на принципах наследования.

В данном определении можно выделить три части:

1) объектно-ориентированное программирование использует в качестве элементов конструкции объекты, а не алгоритмы;

2) каждый объект является реализацией определенного класса;

3) классы организованы иерархически.

Объектно-ориентированное проектирование. Методы программирования, прежде всего, подразумевают правильное и эффективное использование механизмов языков программирования. Методы проектирования напротив, основное внимание направляют на правильное и эффективное структурирование сложных систем.

Объектно-ориентированное проектирование — это методология проектирования, соединяющая в себе процесс объектной декомпозиции и приемы представления как логической и физической, так статической и динамической моделей проектируемой системы.

В данном определении содержатся две важные части:

1) объектно-ориентированное проектирование ведет к объектноориентированной декомпозиции;

2) используется многообразие приемов представления моделей, отражающих логическую (структуры классов и объектов) и физическую (архитектура модулей и процессов) структуру системы.

Именно поддержка объектно-ориентированной декомпозиции отличает объектно-ориентированное проектирование от структурного проектирования.

Объектно-ориентированный анализ. На объектный подход оказали влияние предыдущие этапы развития программных средств. Традиционные приемы структурного анализа основаны на потоках данных в системе.

Объектно-ориентированный анализ (ООА) направлен на создание моделей, более близких к реальности, с использованием объектноориентированного подхода; это методология, при которой требования формируются на основе понятий классов и объектов, составляющих словарь предметной области.

На результатах ООА формируются модели, на которых основывается объектно-ориентированное проектирование; объектно-ориентированное проектирование в свою очередь создает основу для окончательной реализации системы с использованием методологии объектноориентированного программирования Главными достоинствами ООМ по сравнению со структурными методами являются:

- возможность преодолеть ограничения, связанные со сложностью разрабатываемых систем;

- использование на стадии анализа моделей близких к реальности;

- применение как при анализе и проектировании информационных систем, так и систем реального времени и аппаратно-программных комплексов;

- обеспечение возможности повторного использования разработанного программного обеспечения, позволяющего существенно сократить сроки и снизить затраты на разработку каждой последующей системы;

- поддержка итеративного, а не лавинообразного, как в структурном подходе, процесса проектирования;

- естественная работа с разнородной информацией, используемой в мультимедиа системах;

- создание более открытых систем;

- полное использование описательных возможностей объектноориентированных языков программирования.

Принципы объектного подхода.

Объектная модель, которая является концептуальной базой объектноориентированной методологии, имеет четыре главных элемента:

- абстрагирование - ограничение доступа или инкапсуляция - модульность - иерархия.

Без любого из этих элементов модель не будет объектноориентированной. Кроме главных имеется три дополнительных элемента:

- типизация - параллелизм - сохраняемость или устойчивость (persistence) Эти элементы полезны в объектной модели, но не обязательны.

Абстрагирование - это выделение таких существенных характеристик объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и таким образом чётко определяются особенности данного объекта с точки зрения дальнейшего его рассмотрения. Абстрагирование позволяет отделить самые существенные особенности поведения от несущественных. Абстракция определяет существенные характеристики некоторого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и четко очерчивает концептуальную границу объекта с точки зрения наблюдателя.

Выделяют целый спектр абстракций: абстракция сущности, поведения, абстракция виртуальной машины, произвольная абстракция.

Выбор достаточного множества абстракций, для заданной предметной области, является главной проблемой в объектном проектировании.

Инкапсуляция - это процесс разделения элементов объекта, определяющих его устройство и поведение; инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать контрактные обязательства абстракции от их реализации.

В языке С++ управление доступом и видимостью достигается с большой гибкостью. Элементы объекта могут быть отнесены к общедоступной, обособленной и защищенной части. Инкапсуляция не спасает от глупости;

она как заметил Страуструп защищает от ошибок, но не от жульничества.

Абстракция и ограничение доступа дополняют друг друга:

абстрагирование направлено на наблюдаемое поведение объекта, а инкапсуляция занимается внутренним устройством. Практически это означает наличие двух частей в классе: интерфейса и реализации, Интерфейс отражает внешнее поведение объекта, описывая абстракцию поведения всех объектов данного класса. Внутренняя реализация описывает представление этой абстракции и механизмы достижения желаемого поведения объекта.

Разделение интерфейса и реализации позволяет защитить объекты от деталей реализации объектов более низкого уровня. Инкапсуляция позволяет вносить в программу изменения, сохраняя ее надежность и минимизируя затраты на этот процесс.

Модульность - это свойство системы, связанное с возможностью декомпозиции на ряд внутренне связанных, но слабо связанных между собой модулей. В языке С++ под модулями понимается раздельно компилируемые файлы.

Модульность - это разделение программы на раздельно компилируемые фрагменты, имеющие между собой средства сообщения.

Традиционным в С++ является помещение интерфейсной части модулей в отдельные файлы с расширением.h.

Иерархия - ранжированная (упорядоченная) система абстракций.

Основными видами иерархических структур, применительно к сложным системам, является структура классов (иерархия "is -a") и структура объектов (иерархия "part of"). Принцип наследования позволяет упростить выражения абстракции, делая проект менее громоздким и более выразительным.

Наследование - это такая иерархичность абстракций, в которой подклассы наследуют строение от одного или нескольких суперклассов. В подклассе, кроме того, могут быть определены дополнительные атрибуты и методы. Суперклассы отражают наиболее общие, а подклассы более специализированные абстракции. Поэтому о наследовании говорят, как об иерархии "обобщение специализации". Различают случаи простого и множественного наследования. В первом случае подкласс может определяться только на основе одного суперкласса, во втором случае суперклассов может быть несколько. Если в языке или системе поддерживается единичное наследование классов, набор классов образует древовидную иерархию. При поддержании множественного наследования классы связаны в ориентированный граф с корнем, называемый решеткой классов.

Иерархия по составу определяет отношения агрегирования. Более высокий уровень представляет те абстракции, которые используют в своём составе другие классы.

Принципы абстрагирования, ограничение доступа, иерархии конкурируют между собой. Принцип наследования требует открыть доступ к состоянию и к функциям объекта для производных объектов.

Дополнительные элементы:

Типизация - ограничение предъявляемых классу объектов, препятствующих взаимозамене различных классов и в большинстве случаев сильно сужающих возможность такой замены. Концепция типизации строится на понятии абстрактных типов данных. Тип - точное определение свойств строения или поведения, которое присуще некоторой совокупности объекта. Часто термины «тип» и «класс» считают эквивалентными. Более точно сказать, что класс реализует тип. Типизация- ограничение предъявляемых классу объектов, препятствующих взаимозамене различных классов и в большинстве случаев сильно сужающих возможность такой замены. Типизация позволяет выполнять описание абстракций т. о., что реализуется поддержка проектных решений на уровне языка программирования.

В тоже время объектно-ориентированные языки программирования могут быть: строго типизированными, нестрого типизированными и совсем не типизированными, что позволяет говорить о типизации, как о второстепенном элементе. Сильно типизированные языки - это такие языки, в которых все выражения проводят проверку на соответствие типов. С++ поддерживает сильную типизацию. Различают статическую типизацию (раннее связывание) и динамическую типизацию (позднее связывание).

Разделение имеет отношение ко времени, когда имена связывают с типами:

статическая - во время компиляции; динамическая - во время исполнения программы.

Полиморфизм возникает на стыке принципов наследования и динамических связей. Это свойство является самым существенным в объектно-ориентированном программировании. Полиморфизм отличает объектно-ориентированное проектирование от более традиционных методов с использованием абстрактных типов данных.

Параллелизм. Для определенной категории задач автоматические системы реализуют обработку многих событий, происходящих одновременно. В то время как объектно-ориентированное программирование строится на абстракции, инкапсуляции и наследовании, параллелизм связан с абстрагированием процессов и синхронизацией. Объект является основой, которая объединяет обе концепции. Каждый объект (как абстракция реальности) может представлять собой отдельный поток управления (абстракцию процесса). Такой объект называется активным Параллелизм- свойство, отличающее активные объекты от пассивных. Для систем, построенных на основе объектно-ориентированного проектировании, реальность может быть представлена, как совокупность взаимодействующих объектов, часть из которых - активна.

Сохраняемость /устойчивость - это свойство объекта существовать во времени и/или пространстве, вне зависимости от процессов, породивших данный объект. Выделяют следующие виды объектов, которые обладают различной степенью, сохраняем ости или устойчивости:

- Промежуточные результаты вычисления выражений.

- Локальные переменные вызова процедур.

- Собственные переменные (глобальные).

- Данные, сохраняющиеся между вызовами основной программы.

- Данные остающиеся без изменений в различных версиях программы.

- Данные, которые переживают создавшую их программу.

Традиционно языки программирования реализовывают первые три уровня, а последние три связываются с технологией БД. Введение сохраняемости приводит нас к объектно-ориентированным базам данных.

2. Классы и Объекты 2.1 Классы и объекты Объект представляет собой особый опознаваемый предмет или сущность (реальную или абстрактную), имеющий четко определенное функциональное назначение в данной предметной области. Объект характеризуется состоянием, поведением, индивидуальностью. Структура и поведение одинаковых объектов описывается в общем для них классе.

Термины «экземпляр класса» и «объект класса» взаимозаменяемы.

Состояние объекта характеризуется перечнем всех его возможных свойств (обычно статических) и текущими значениями (обычно динамическими).

Поведение объекта характеризуется изменением его состояний в процессе взаимодействия с другими объектами посредством передачи сообщения.

Иначе поведение объекта полностью определяют его действие.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.