Отношения между классами

Каждый класс, как не раз отмечалось, играет две роли: он является модулем - архитектурной единицей, и он имеет содержательный смысл, определяя некоторый тип данных. Но классы программной системы - это ансамбль, в котором классы, играя свои роли, не являются независимыми - все они находятся в определенных отношениях друг с другом. Два основных типа отношений между классами определены в ОО-системах. Первое отношение " клиенты и поставщики", называется часто клиентским отношением или отношением вложенности (встраивания). Второе отношение " родители и наследники" называется отношением наследования.

Определение 1. Классы А и В находятся в отношении " клиент-поставщик", если одним из полей класса В является объект класса А. Класс А называется поставщиком класса В, класс В называется клиентом класса А.

Определение 2. Классы А и В находятся в отношении " родитель - наследник", если при объявлении класса В класс А указан в качестве родительского класса. Класс А называется родителем класса В, класс В называется наследником класса А.

Оба отношения - наследования и вложенности - являются транзитивными. Если В - клиент А и С - клиент В, то отсюда следует, что С - клиент А. Если В - наследник А и С - наследник В, то отсюда следует, что С - наследник А.

Определения 1 и 2 задают прямых или непосредственных клиентов и поставщиков, прямых родителей и наследников. Вследствие транзитивности необходимо ввести понятие уровня. Прямые клиенты и поставщики, прямые родители и наследники относятся к соответствующему уровню 1 (клиенты уровня 1, поставщики уровня 1 и так далее). Затем следует рекурсивное определение: прямой клиент клиента уровня k относится к уровню k+1.

Для отношения наследования используется терминология, заимствованная из естественного языка. Прямые классы-наследники часто называются сыновними или дочерними классами. Непрямые родители называются предками, а их непрямые наследники - потомками.

Замечу, что цепочки вложенности и наследования могут быть достаточно длинными. На практике вполне могут встречаться цепочки длины 10. Например, библиотечные классы, составляющие систему Microsoft Office, полностью построены на отношении вложенности. При программной работе с объектами Word можно начать с объекта, задающего приложение Word, и добраться до объекта, задающего отдельный символ в некотором слове некоторого предложения одного из открытых документов Word. Для выбора нужного объекта можно задать такую цепочку: приложение Word - коллекция документов - документ - область документа - коллекция абзацев - абзац - коллекция предложений - предложение - коллекция слов - слово - коллекция символов - символ. В этой цепочке каждому понятию соответствует класс библиотеки Microsoft Office, где каждая пара соседствующих классов связана отношением " поставщик-клиент".

Классы библиотеки FCL связаны как отношением вложенности, так и отношением наследования. Длинные цепочки наследования достаточно характерны для классов этой библиотеки.

Отношения " является" и " имеет"

При проектировании классов часто возникает вопрос, какое же отношение между классами нужно построить. Рассмотрим совсем простой пример двух классов - Square и Rectangle, описывающих квадраты и прямоугольники. Наверное, понятно, что эти классы следует связать скорее отношением наследования, чем вложенности; менее понятным остается вопрос, а какой из этих двух классов следует сделать родительским. Еще один пример двух классов - Car и Person, описывающих автомобиль и персону. Какими отношениями с этими классами должен быть связан класс Person_of_Car, описывающий владельца машины? Может ли он быть наследником обоих классов? Найти правильные ответы на эти вопросы проектирования классов помогает понимание того, что отношение " клиент-поставщик" задает отношение " имеет" (" has"), а отношение наследования задает отношение " является" (" is a"). В случае классов Square и Rectangle понятно, что каждый объект квадрат " является" прямоугольником, поэтому между этими классами имеет место отношение наследования, и родительским классом является класс Rectangle, а класс Square является его потомком.

В случае автомобилей, персон и владельцев авто также понятно, что владелец " имеет" автомобиль и " является" персоной. Поэтому класс Person_of_Car является клиентом класса Car и наследником класса Person.