Задачи и особенности объектно-ориентированного проектирования программных средств

Основные понятия и модели объектно-ориентированного проектирования программных средств

Класс представляет собой абстракцию в предметной области приложения, в общем случае выраженную существительным. Абстракция может быть концептуальной или физической: она отражает возможности системы по хранению информации о ней, по взаимодействию с ней или же оба эти фактора. Класс включает: атрибуты (данные, описывающие объект, а также тот объем информации об объекте, который хранится в системе); отношения с другими классами и операциями (поведение данного объекта, которое и описывает соответствующие ответственности).

Классы имеют свойства, структуру, поведение и отличаются независимостью существования

Объект является отдельным (особенным) экземпляром класса. Объекты — это исполняемые сущности с атрибутами и сервисами класса объектов. Объекты представляют собой реализацию класса, на основе одного класса можно создать много различных объектов. Обычно при разработке объектных моделей основное внимание сосредоточено на классах объектов и их отношениях. Во всех случаях применяется общее правило, согласно которому объект инкапсулирует данные о своем внутреннем строении.

Объект — это сущность, способная пребывать в различных состояниях и имеющая определенное множество операций

Интерфейсом называется набор операций, характеризующих поведение элемента.

Один и тот же объект может иметь несколько интерфейсов

Сообщения — содержат объект назначения (включающий операцию, предназначенную для выполнения), название выполняемого оператора и параметры, которые необходимы для выполнения операции.

Модели систем, разрабатываемые при формирова-нии требований, должны отображать реальные сущ-ности, принадлежащие классам объектов. Все объек-ты связаны с различными уровнями в архитек-туре системы.

Модель окружения системы и модель использования системы представляют собой две дополняющие друг друга модели взаимоотношений между данной системой и ее окружением. Модель окружения системы — это статическая модель, которая описывает другие системы из окружения разрабатываемого ПС. Модель использования системы — динамическая модель, которая показывает взаимодействие данной системы со своим окружением. Модель окружения системы можно представить с помощью схемы связей, которая дает простую блок-схему общей архитектуры системы. С помощью пакетов языка UML ее можно представить в развернутом виде как совокупность подсистем.

Объектные модели, разработанные для формирования требований, могут использоваться как для представления данных, так и для процессов их обработки. В этом отношении они объединяют модели потоков данных и семантические модели данных. Они также полезны для классификации системных сущностей и могут представлять сущности, состоящие из других сущностей. Для некоторых классов систем объектные модели — естественный способ отображения реально существующих объектов, которые находятся под управлением системы

Модели данных — больших программных систем используют информационные базы данных. В одних случаях эта база данных существует независимо от программной системы, в других — специально создается для разрабатываемой системы. Важной частью моделирования систем является определение логической формы данных, обрабатываемых системой. Наиболее широко используемой методологией моделирования данных является моделирование типа «сущность — связь — атрибут», которое показывает структуру данных, их атрибуты и отношения между ними

Варианты представления моделей и средства объектно-ориентированного проектирования программных средств

Существует два типа объектно-ориентированных моделей системной архитектуры:

— статические модели, которые описывают структуру системы в терминах классов объектов и взаимоотношений между ними, которые документируются на данном этапе, являются отношениями обобщения, отношениями «используют — используются» и структурными отношениями;

— динамические модели, которые описывают структуру системы и показывают динамические взаимодействия между объектами системы (но не классами объектов), — документируемые взаимодействия содержат последовательность составленных объектами запросов к сервисам и описывают реакцию системы на взаимодействия между объектами.

В языке моделирования UML поддерживается ряд возможных статических и динамических моделей:

— модели подсистем, которые показывают логически сгруппированные объекты, они представлены с помощью диаграммы классов, в которой каждая подсистема обозначается как пакет, и является статическим;

— модели последовательностей, которые показывают взаимодействия между объектами, они представляются в UML с помощью диаграмм последовательности или кооперативных диаграмм — динамические модели;

— модели конечного автомата, которые показывают изменение состояния отдельных объектов в ответ на определенные события, в UML они представлены в виде диаграмм состояния — динамические модели.

Модель подсистемы является одной из наиболее важных и полезных статических моделей, поскольку показывает, как можно организовать систему в виде логически связанных групп объектов.

Статическое представление объектно-ориентированного анализа — представляет собой диаграмму класса, а также диаграмму объекта для представления определенного экземпляра класса, куда входят компоненты атрибутов, служб и отношений наряду с понятиями, взятыми из иерархии, абстракции, инкапсуляции и наследования. Идентифицируются ответственности классов, затем обработка идет наверх, а для достоверности применяются сценарии вариантов использования. В этом случае реализуется подход снизу-вверх.

Подобный способ достаточно хорош, но существует еще путь сверху-вниз, когда при идентификации классов начинают с практических примеров, а затем продолжается обработка вниз, доходя до сценариев. Если начать с классов, можно сначала идентифицировать их через абстракции. Затем для каждого класса перечисляются ответственности, идентифицируются атрибуты и операции (поведение — снова через абстракцию) и, наконец, обращаются к сценариям вариантов использования для подтверждения диаграммы класса. Однако сначала рассматривается описание диаграмм классов.

Статическое представление объектно-ориентированной разработки проекта — диаграммы взаимодействия и сотрудничества отображают взаимодействия, которые пространственно ориентированы на окружение модели и характеризуют классы и ассоциации (экземпляры и связи). Целью сотрудничества является определение способов реализации вариантов использования. Диаграмма сотрудничества отображает отношения между экземплярами объектов.

В то же время диаграмма на уровне экземпляра отображает экземпляры и связи, которые согласуются с ролями в сотрудничестве. При отображении сотрудничества указывается, какие экземпляры свойств должны принимать участие в сотрудничестве, т.е. каждый участник указывает необходимые свойства, которыми должен обладать согласуемый экземпляр.

Динамическое представление объектно-ориентированного проектирования — диаграммы взаимодействия и последовательные диаграммы демонстрируют взаимодействие, отображенное в динамике. В ней отображаются экземпляры, участвующие во взаимодействии с помощью соответствующих линий жизни, а также входные сигналы, которыми они обмениваются. Эти сигналы собраны во временную последовательность. В отличие от диаграммы сотрудничества, последовательная диаграмма включает временные последовательности, но не содержит объектных отношений.

Последовательная диаграмма может существовать в общей форме (описывать все возможные сценарии) и в форме экземпляра (описывать один действительный сценарий). Последовательные диаграммы и диаграммы сотрудничества выражают подобную информацию, однако используют различные способы. Последовательная диаграмма имеет две размерности:

• размерность по вертикали представляет время;

• размерность по горизонтали представляет различные объекты.