Основы объектно-ориентированного представления программных систем

представления
программных систем.
2. Объекты.
3. Классы.

Литература: [4],

[6], [10].

по действиям – алгоритмам. Эта схема представления применяется в обычных

ПС.

Объектно-ориентированная декомпозиция обеспечивает разбиение по автономным лицам – объектам реального (или виртуального) мира. Эти лица (объекты) – более «крупные» элементы, каждый из них несет в себе и описания действий, и описания данных.

отвлекаемся (абстрагируемся) от несущественных характеристик конкретных объектов, определяя только существенные

характеристики.

Абстрагирование сводится к формированию абстракций.
Каждая абстракция фиксирует основные характеристики объекта, которые отличают его от других видов объектов и обеспечивают ясные понятийные границы.
Абстракция концентрирует внимание на внешнем представлении объекта, позволяет отделить основное в поведении объекта от его реализации.

Абстракцию удобно строить путем выделения обязанностей объекта.

абстракция выделяет внешнее поведение объекта, а инкапсуляция содержит и скрывает

реализацию, которая обеспечивает это поведение.

Инкапсуляция достигается с помощью информационной закрытости. Обычно скрываются структура объектов и реализация их методов.
Инкапсуляция является процессом разделения элементов абстракции на секции с различной видимостью.

Инкапсуляция служит для отделения интерфейса абстракции от ее реализации.

разработки и стоимости ПС за счет выделения модулей, которые проектируются

и изменяются независимо.
Каждая модульная структура должна быть достаточно простой, чтобы быть полностью понятой.
Изменение реализации модулей должно проводиться без знания реализации других модулей и без влияния на их поведение.

Модульность – это свойство системы, которая может подвергаться декомпозиции на ряд внутренне связанных и слабо зависящих друг от друга модулей.

Модуль – это фрагмент программного текста, являющийся строительным блоком для физической структуры системы.
Как правило, модуль состоит из интерфейсной части и части-реализации.

Парнас, 1972): содержание модулей должно быть скрыто друг от друга.
Модуль

должен определяться и проектироваться так, чтобы его содержимое (процедуры и данные) было недоступно тем модулям, которые не нуждаются в такой информации (клиентам).
Информационная закрытость означает следующее:
все модули независимы, обмениваются только информацией, необходимой для работы;
доступ к операциям и структурам данных модуля ограничен.

его частей.
Связность – внутренняя характеристика модуля.
Чем выше связность модуля,

тем лучше результат проектирования.

по данным.
Сцепление – это внешняя характеристика модуля, которую желательно

уменьшать.

абстракций иерархической структуры.

Иерархическая организация задает размещение

абстракций на различных уровнях описания системы.

Двумя важными инструментами иерархической организации в объектно-ориентированных системах являются:
  структура из классов («is а»-иерархия);
  структура из объектов («part of»-иерархия).

– это основной результат предварительного проектирования. Она определяет состав модулей

ПС и управляющие отношения между модулями.
В этой структуре модуль более высокого уровня (начальник) управляет модулем нижнего уровня (подчиненным).

Первичные характеристики – количество вершин (модулей) и количество ребер (связей между модулями).
Глобальные характеристики – высота и ширина.
Локальными характеристиками модулей структуры являются коэффициент объединения по входу Fan_in(i) и коэффициент разветвления по выходу Fan_out(i).

абстракции.
Объект обладает индивидуальностью, состоянием и поведением. Структура и поведение

подобных объектов определены в их общем классе. Термины «экземпляр класса» и «объект» взаимозаменяемы.

Индивидуальность – это характеристика объекта, которая отличает его от всех других объектов.
Состояние объекта характеризуется перечнем всех свойств объекта и текущими значениями каждого из этих свойств.
Поведение характеризует то, как объект воздействует на другие объекты (или подвергается воздействию) в терминах изменений его состояния и передачи сообщений.

селектор (дает доступ к состоянию, но не изменяет его);
3)      итератор

(доступ к содержанию объекта по частям, в строго определенном порядке);
4)      конструктор (создает объект и инициализирует его состояние);
5)      деструктор (разрушает объект и освобождает занимаемую им память).

Таблица 1.1 – Разновидности операций

методы и свободные подпрограммы, ассоциированные с конкретным объектом, образуют его

протокол.
Протокол определяет оболочку допустимого поведения объекта и поэтому заключает в себе цельное (статическое и динамическое) представление объекта.

Большой протокол полезно разделять на логические группировки поведения. Эти группировки, разделяющие пространство поведения объекта, обозначают роли, которые может играть объект.
Обязанности означают обязательства объекта обеспечить определенное поведение. Обязанностями объекта являются все виды обслуживания, которые он предлагает клиентам.

или понятийное соединение между объектами. Объект сотрудничает с другими объектами

через соединяющие их связи.
Связь обозначает соединение, с помощью которого:
объект-клиент вызывает операции объекта-поставщика;
один объект перемещает данные к другому объекту.

Как участник связи объект может играть одну из трех ролей:
актер – объект, который может воздействовать на другие объекты, но никогда не подвержен воздействию других объектов;
cервер – объект, который никогда не воздействует на другие объекты, он только используется другими объектами;
агент – объект, который может как воздействовать на другие объекты, так и использоваться ими. Агент создается для выполнения работы от имени актера или другого агента.

Различают четыре формы видимости между объектами:
Объект-поставщик (сервер) глобален для клиента.
Объект-поставщик (сервер) является параметром операции клиента.
Объект-поставщик (сервер) является частью объекта-клиента.
Объект-поставщик (сервер) является локально объявленным объектом в операции клиента.

обеспечивает возможность перемещения от целого (агрегата) к его частям (свойствам).

Агрегация может обозначать, а может и не обозначать физическое включение части в целое.

Физическое включение частей в агрегат

Нефизическое включение частей в агрегат

множества объектов, которые разделяют одинаковые свойства, операции, отношения и семантику

(смысл). Любой объект – просто экземпляр класса.

Интерфейс может быть разделен на 3 части:
1) публичную (public), объявления которой доступны всем клиентам;
2) защищенную (protected), объявления которой доступны только самому классу, его подклассам и друзьям;
3)     приватную (private), объявления которой доступны только самому классу и его друзьям.

Интерфейс объявляет возможности (услуги) класса, но скрывает его структуру и поведение.

Реализация класса описывает секреты поведения класса. Она включает реализации всех операций, определенных в интерфейсе класса.

основных вида отношений между классами:
ассоциация (фиксирует структурные отношения –

связи между экземплярами классов);
зависимость (отображает влияние одного класса на другой класс);
обобщение-специализация («is а»-отношение);
целое-часть («part of»-отношение).

Для покрытия основных отношений большинство объектно-ориентированных языков программирования поддерживает следующие отношения:
1)      ассоциация;
2)      наследование;
3)      агрегация;
4)      зависимость;
5)      конкретизация;
6)      метакласс;
7)      реализация.