ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.09.2024
Просмотров: 19
Скачиваний: 0
Лекція 4:
Тема: Поняття об’єкту. Наслідування. Інкапсуляція. Поліморфізм. Віртуальні та абстрактні методи. Динамічне створення об’єктів
План:
2. Об'єктно-орієнтовані мови програмування.
3. Етапи розробки програмних систем з використанням ООП.
3. Властивості ООП.
1. Об'єктно-орієнтовані мови програмування
Мова вважається об'єктно-орієнтованою, якщо в ній реалізовані перші чотири з розглянутих семи принципів.
Примітка. Окрім цього, в теорії програмування прийнято розрізняти об'єктно-орієнтовані і об'єктні мови програмування. Останні відрізняються тим, що вони не підтримують спадкоємства властивостей в ієрархії абстракцій, наприклад, Пекла - об'єктна мова, а C++ і об'єктні версії Паскаля - об'єктно-орієнтовані.
Не дивлячись на те, що принципово ООП можливо на багатьох мовах програмування, бажано для створення об'єктно-орієнтованих програм використовувати об'єктно-орієнтовані мови, що включають спеціальні засоби, наприклад, Borland Pascal (починаючи з версії 5.5), C++, Delphi і так далі
У таблиці представлені порівняльні характеристики мовних засобів, що розглядаються в наступних розділах.
Найпростіша об'єктна модель використана при розробці Borland Pascal 7.0. Вона спеціально створювалася для полегшення переходу програмістів на використання технології ООП і не підтримує абстракції метаклассов, майже не містить спеціальних засобів заховання реалізації об'єктів. Але навіть в такому варіанті вона дозволяє створювати достатньо складні системи. Об'єктні моделі решти мов є практично повними.
Особливе місце займають об'єктні моделі Delphi і C++Builder. Ці моделі узагальнюють досвід ООП для MS DOS і включають деякі нові засоби, що забезпечують ефективне створення складніших систем. На базі цих моделей створені візуальні середовища для розробки застосувань Windows. Складність програмування під Windows вдалося істотно понизити за рахунок створення спеціальних бібліотек об'єктів, що «заховали» багато елементів техніки програмування.
2. Етапи розробки програмних систем з використанням ооп
Процес розробки програмного забезпечення з використанням ООП включає чотири етапи: аналіз, проектування, еволюція, модифікація.
Розглянемо ці етапи.
Аналіз. Мета аналізу - максимально повний опис завдання. На цьому етапі виконується аналіз наочної області завдання, об'єктна декомпозиція системи, що розробляється, і визначаються найважливіші особливості поведінки об'єктів (опис абстракцій). За наслідками аналізу розробляється структурна схема програмного продукту, на якій показуються основні об'єкти і повідомлення, передавані між ними, а також виконується опис абстракцій.
Проектування. Розрізняють:
-
логічне проектування, при якому ухвалювані рішення практично не залежать від умов експлуатації (операційної системи і використовуваного устаткування);
-
фізичне проектування, при якому доводиться приймати до уваги вказані чинники.
Логічне проектування полягає в розробці структури класів: визначаються поля для зберігання складових стану об'єктів і алгоритми методів, що реалізовують аспекти поведінки об'єктів. При цьому використовуються розглянуті вище прийоми розробки класів (спадкоємство, композиція, наповнення, поліморфізм і так далі). Результатом є ієрархія або діаграма класів, що відображають взаємозв'язок класів, і опис класів.
Фізичне проектування включає об'єднання описів класів в модулі, вибір схеми їх підключення (статична або динамічна компоновка), визначення способів взаємодії з устаткуванням, з операційною системою і/або іншим програмним забезпеченням (наприклад, базами даних, мережевими програмами), забезпечення синхронізації процесів для систем паралельної обробки і так далі
Еволюція системи. Це процес поетапної реалізації і підключення класів до проекту. Процес починається із створення основної програми або проекту майбутнього програмного продукту. Потім реалізуються і підключаються класи, так щоб створити грубий, але, по можливості, працюючий прототип майбутньої системи. Він тестується і відладжується. Наприклад, таким прототипом може служити система, що включає реалізацію основного інтерфейсу програмного продукту (передача повідомлень у відсутню поки частина системи не виконується). В результаті ми отримуємо працездатний прототип продукту, який може бути, наприклад, показаний замовникові для уточнення вимог. Потім до системи підключається наступна група класів, наприклад, пов'язана з реалізацією деякого пункту меню. Отриманий варіант також тестується і відладжується, і так далі, до реалізації всіх можливостей системи.
Використання поетапної реалізації істотно спрощує тестування і відладку програмного продукту.
Модифікація. Це процес додавання нових функціональних можливостей або зміна існуючих властивостей системи. Як правило, зміни зачіпають реалізацію класу, залишаючи без зміни його інтерфейс, що при використанні ООП зазвичай обходиться без особливих неприємностей, оскільки процес змін зачіпає локальну область. Зміна інтерфейсу - також не дуже складне завдання, але її рішення може спричинити необхідність узгодження процесів взаємодії об'єктів, що зажадає змін в інших класах програми. Проте скорочення кількості параметрів в інтерфейсній частині в порівнянні з модульним програмуванням істотно полегшує і цей процес.
Простота модифікації дозволяє порівняно легко адаптувати програмні системи до умов експлуатації, що змінюються, що збільшує час життя систем, на розробку яких витрачаються величезні тимчасові і матеріальні ресурси.
Особливістю ООП є те, що об'єкт або група об'єктів можуть розроблятися окремо, і, отже, їх проектування може знаходитися на різних етапах. Наприклад, інтерфейсні класи вже реалізовані, а структура класів наочної області ще тільки уточнюється. Звичайне проектування починається, коли який-небудь фрагмент наочної області досить повно описаний в процесі аналізу.
Розгляд основних прийомів об'єктного підходу почнемо з об'єктної декомпозиції.
Об'єктна декомпозиція
Як вже згадувалося вищим, при використанні технології ООП рішення представляється у вигляді результату взаємодії окремих функціональних елементів деякої системи, що імітує процеси, що відбуваються в наочній області поставленого завдання.
У такій системі кожен функціональний елемент, отримавши деяку вхідну дію (зване повідомленням) в процесі рішення задачі, виконує заздалегідь певні дії (наприклад, може змінити власний стан, виконати деякі обчислення, намалювати вікно або графік і у свою чергу впливати на інші елементи). Процесом рішення задачі управляє послідовність повідомлень. Передаючи ці повідомлення від елементу до елементу, система виконує необхідні дії.
Функціональні елементи системи, параметри і поведінка якої визначаються умовою завдання, що володіють самостійною поведінкою (тобто що «уміють» виконувати деякі дії, залежні від отриманих повідомлень і стану елементу), отримали назву об'єктів.
Процес представлення наочної області завдання у вигляді сукупності об'єктів, що обмінюються повідомленнями, називається об'єктною декомпозицією.
Дня того щоб зрозуміти, про які об'єкти і повідомлення йде мова при виконанні об'єктної декомпозиції у кожному конкретному випадку, слід пригадати, що спочатку об'єктний підхід був запропонований для розробки імітаційних моделей поведінки складних систем. Набір об'єктів таких систем зазвичай визначається при аналізі модельованих процесів.
Проілюструємо спочатку на дуже простому прикладі ідею об'єктної декомпозиції для завдань, не пов'язаних з імітацією.
Приклад Простий графічний редактор. Здійснимий об'єктну декомпозицію програми, яка по запиту користувача малює одну з двох фігур: квадрат або круг. За бажання користувач повинен мати можливість змінити колір контура, розмір фігури і координати її центру.
По правилах виконання об'єктної декомпозиції розробляється імітаційна модель програми. Для цього доведеться проаналізувати всі процеси, що відбуваються в імітованій системі, і виділити елементи, що володіють власною поведінкою, впливають на інші елементи і/або є об'єктами такої дії.
|
|
Намалювати |
|
Намалювати |
|
|
Змінити колір |
З |
|||
|
Змінити розмір |
Змінити розмір |
|||
|
Змінити координати |
Змінити координати |
мінити
колір
Мал.
4. Діаграма об'єктів графічного редактора
Основний процес системи - процес управління малюванням фігур, вказаних користувачем. Всі команди користувача повинні інтерпретуватися, і в результаті інтерпретації повинні формуватися команди на малювання або зміну параметрів фігур. Ці процеси можна моделювати, використовуючи три об'єкти: Монітор (блок управління, який отримує і інтерпретує команди користувача) і два об'єкти - фігури (мал. 4), кожен зі своїми параметрами.
Фігури отримують наступні повідомлення: «Намалювати», «Змінити колір контура», «Змінити розмір», «Змінити координати». Всі ці повідомлення ініціюються Монітором відповідно до команди користувача. Отримавши від користувача команду «Завершити», Монітор припиняє виконання програми.
Приклад Об'єктна декомпозиція (програма «Записник»). Спробуємо виконати об'єктну декомпозицію для програми «Записник», на якій раніше демонструвалася специфіка процедурної декомпозиції.
Як вже констатувалося раніше, роботу з програмами такого типу користувачеві зручніше здійснювати через меню. Значить, при запуску програми на екрані повинне з'явитися меню, що містить набір можливих операцій. Залежно від вибору користувача далі активізуватимуться частини програми, відповідальні за відкриття «книжки», додавання записів або за пошук записів (мал. 5).
На цьому етапі аналізу ми вже можемо виділити чотири самостійні частини програми, які взаємодіють в процесі її виконання: Меню, Відкриття книжки, Введення записів, Пошук записів. Частина Меню є такою, що управляє і активізує в процесі роботи з програмою решту частин для виконання необхідних операцій.
Початок
роботи
Кінець роботи
Мал. 5. Діаграма станів інтерфейсу користувача (перший варіант)
Додамо до системи ще декілька видимих об'єктів - повідомлень користувачеві, які з'являтимуться на екрані при виявленні невідповідностей в процесі роботи, наприклад, «записник не знайдений» активізується Відкриттям книжки чи ні інформації про абонента» - активізується Пошуком записів (мал. 6). Об'єкти Меню, Відкриття книжки, Введення записів, Пошук записів в процесі роботи повинні отримувати інформацію від користувача і повідомляти йому результати роботи, і відповідно повинні мати деяке екранне уявлення. Сукупність таких екранних уявлень (форм) утворює інтерфейс з користувачем.
Крім об'єктів інтерфейсу система містить ще, принаймні, один об'єкт - Файл записів, використовуваний для зберігання введеної інформації. Цей об'єкт повинен отримувати від Відкриття, Введення і Пошуку повідомлення-команди відповідно відкриття файлу, додавання інформації і пошуку. Команда відкриття повинна супроводжуватися ім'ям файлу, команда додавання інформації - ідентифікаційним заголовком і телефоном, а команда пошуку - ідентифікаційним заголовком.
