Блинков Ю.А., Месянжин В.В. (сост) Основы объектно-ориетнированного программирования. Саратовский Государственный университет, механико-математический факультет

Подождите немного. Документ загружается.

системы - ее внешний интерфейс.

Такой упор на внешний интерфейс неизбежен для метода, ключевой вопрос которого: “Что система

будет делать для конечного пользователя?“ Ответ на него обязательно будет акцентироваться на

самых внешних аспектах.

Интерфейс пользователя, как правило, оказывается одним из наиболее изменчивых компонентов,

поскольку трудно получить правильный интерфейс с первой попытки. Довольно часто удается по-

строить интерфейс отдельно от других компонент системы, используя один из множества доступных

сегодня инструментов реализации элегантных и дружественных интерфейсов, основанных на ОО-

методах. В таких случаях интерфейс пользователя почти не оказывает влияния на проектирование

всей системы.

Производство и описание

Одна из причин первоначальной привлекательности идей проектирования сверху вниз заключается в

том, что этот стиль может быть удобен для объяснения каждого шага разработки. Но то, что хорошо

для документации существующей разработки, не обязательно является наилучшим способом для ее

проведения.

Сверху вниз - это разумный способ описания уже полностью понятых вещей. Но это неподходя-

щий способ для проектирования, разработки или открытия чего-либо нового. Здесь имеется близкая

параллель с математикой. В учебниках по математике ее отдельные дисциплины описываются в ло-

гическом порядке: каждая сформулированная и доказанная теорема используется при доказательстве

последующих теорем. Но на самом деле эти теоремы не создавались или открывались указанны-

ми способами или в указанном порядке. . . Если у разработчика системы или программы в голове

уже имеется ясное представление об окончательном результате, то он может применить метод сверху

вниз, чтобы описать на бумаге то, что имеется у него в голове. Именно поэтому люди могут считать,

что они проектируют и разрабатывают сверху вниз и делают это весьма успешно: они смешивают

способ описания с методом разработки. Когда начинается этап сверху вниз, задача уже решена и

осталось уточнить лишь некоторые детали.

Проектирование сверху вниз: общая оценка

Проведенное обсуждение функционального проектирования сверху вниз показывает, что этот ме-

тод плохо приспособлен для разработки важных систем. Он остается полезной парадигмой для

небольших программ и отдельных алгоритмов, он также полезен для описания хорошо понятных

алгоритмов, особенно в учебниках по программированию. Но он не масштабируем и не годится для

больших практических программных систем.

5.2 Декомпозиция, основанная на объектах

Использование объектов (или, более точно, как будет видно далее, - типов объектов) как ключа для

разбиения системы на модули основано на содержательных целях, в частности, на расширяемости,

возможности повторного использования и совместимости.

Доводы в пользу применения объектов будут довольно краткими, так как этот вопрос был уже

ранее рассмотрен: многие из аргументов против основанного на функциях проектирования сверху

вниз естественно превращаются в свидетельства в пользу основанного на объектах проектирования

снизу вверх.

Эти свидетельства, тем не менее, не должны привести к полному отказу от функций. Как было

отмечено в начале лекции, никакой подход к созданию ПО не может быть полным, если он не

учитывает обе стороны - функции и объекты. Поэтому нам нужно и в ОО-методе сохранить надле-

жащее место для функций, даже если они в результирующей архитектуре системы будут подчинены

объектам. Понятие абстрактного типа данных предоставит нам определение объектов, в котором для

функций зарезервировано подходящее место.

Расширяемость

Так как функции системы имеют тенденцию изменяться в течение ее жизни, то возникает вопрос

о поиске более стабильной характеристики ее существенных свойств, которая могла бы руководить

нашим выбором модулей и соответствовала бы цели непрерывности.

Типы объектов, с которыми работает система, являются более перспективными кандидатами. Что

бы ни случилось с использованной в примере выше системой расчета зарплаты, она все равно будет

манипулировать объектами, представляющими служащих, штатные расписания с зарплатами, ин-

струкции компании, табель учета рабочего времени, чеки. Что бы ни случилось с компилятором или

другим средством обработки языка, он все еще будет манипулировать исходными текстами, после-

довательностями лексем, деревьями разбора, абстрактными синтаксическими деревьями, целевым

кодом. Что бы ни случилось с системой, реализующей метод конечных элементов, она по-прежнему

будет манипулировать матрицами, конечными элементами и сетками.

Возможность повторного использования

Обсуждение возможности повторного использования показало, что процедура (элемент функцио-

нальной декомпозиции) обычно недостаточна как единица для повторного использования.

Отсюда появилась идея, что в этой задаче модулем, достаточно хорошо допускающим повторное

использование, должна быть совокупность таких операций. Но если попытаться понять, какая кон-

цепция все эти операции объединяет, то мы обнаружим тип объектов, к которым они применяются

- таблицы.

Такие примеры подсказывают, что типы объектов, полностью снабженные связанными с ними

операциями, и будут стабильными единицами для повторного использования.

Совместимость

Другой показатель качества ПО, совместимость, был определен как легкость, с которой программные

продукты (в данном обсуждении - модули) можно комбинировать между собой.

Если структуры данных не проектировались с этой целью, то имеющие к ним доступ действия

комбинировать очень сложно. Почему бы тогда не попробовать комбинировать целиком структуры

данных?

Объектно-ориентированное конструирование ПО

У нас уже накоплено достаточно оснований, чтобы попытаться определить ОО-конструирование ПО.

Это будет лишь первый набросок, более конкретное определение последует в следующей лекции.

ОО-конструирование ПО - это метод разработки ПО, который строит архитектуру всякой про-

граммной системы на модулях, выведенных из типов объектов, с которыми система работает (а не

на одной или нескольких функциях, которые она должна предоставлять).

Вопросы

Приведенное выше определение послужит отправной точкой для обсуждения ОО-метода. Оно не

только дает ответ на некоторые относящиеся к ОО-проектированию вопросы, но и побуждает задать

много новых вопросов таких, как:

• Как находить релевантные типы объектов?

• Как описывать типы объектов?

• Как описывать взаимоотношения типов объектов и их близость?

• Как использовать типы объектов для структурирования ПО?

5.3 Ключевые концепции

• Архитектуру системы можно получить исходя из функций или из типов объектов.

• Описание, основанное на типах объектов, с течением времени обеспечивает лучшую устой-

чивость и лучшие возможности для повторного использования, чем описание, основанное на

анализе функций системы.

• Как правило, неестественно считать, что задача системы состоит в реализации только одной

функции. У реальной системы обычно имеется не одна “вершина” и ее лучше описывать как

систему, предоставляющую множество услуг.

• На ранних стадиях проектирования и разработки системы не нужно уделять много внимания

ограничениям на порядок действий. Многие временные соотношения могут быть описаны более

абстрактно в виде логических ограничений.

• Функциональное проектирование сверху вниз не подходит для программных систем с долгим

жизненным циклом, включающим их изменения и повторное использование.

• При ОО-конструировании ПО структура системы основывается на типах объектов, с которыми

она работает.

• При ОО-разработке первоначальный вопрос не в том, что система делает, а в том, с какими ти-

пами объектов она это делает. Решение о том, какая функция является самой верхней функцией

системы (и имеется ли таковая), откладывается на последние этапы процесса проектирования.

• Чтобы проектируемое ПО было расширяемым и допускало повторное использование, ОО-

конструирование должно выводить архитектуру из достаточно абстрактных описаний объектов.

Контрольные вопросы

1. На какой основе следует строить модуль?

объектов

процессоров

функций

спецификаций

2. Функциональная декомпозиция имеет следующие достоинства

система строится на основе хорошо понятных последовательных уточнений

уровень абстракции на каждом шаге уточнения уменьшается

выделяет главную функцию системы

позволяет справиться со сложностью исходной задачи

3. Функциональная декомпозиция имеет следующие ограничения

реальная система имеет широкий спектр сервисов, среди которых трудно выделить главную

функцию

не способствует поддержке расширяемости

не поддерживает самодокументирование

плохо согласуется с предыдущими версиями

4. Порядок выполнения модулей нужно устанавливать

как можно раньше

как можно позже

с помощью логических ограничений

5. ОО-конструирование – это?

метод разработки, в котором объекты подчинены функциям

метод разработки, строящий архитектуру программной системы на функциях, которые эта

система реализует

метод разработки, строящий архитектуру программной системы на модулях, выведенных из

типов объектов

метод разработки, в котором функции подчинены объектам

6. Проектирование интерфейса пользователя

должно выполняться на самых ранних этапах ОО-проектирования

после завершения проектирования основных классов

должно выполняться на поздних этапах ОО-проектирования

в процессе проектирования каждого класса

7. Функциональная декомпозиция при проектировании сверху-вниз

обеспечивает хорошее соответствие проекта его начальной спецификации

облегчает понимание каждого шага декомпозиции

затрудняет связь с предыдущими версиями проекта

способствует повторному использованию

8. При проектировании системы типов можно использовать?

объекты, описанные в литературе

объекты солнечной системы

объекты физической реальности, к которой применяется ПО

повторно используемые объекты

9. Девиз ОО-разработки

не спрашивай вначале, кто в системе это делает; спроси, зачем он это делает

не спрашивай вначале, что система делает; спроси, кто в системе это делает

не спрашивай вначале, что система делает; спроси, насколько хорошо она это делает

не спрашивай вначале, кто в системе это делает; спроси, что система делает

10. Главная функция проекта

у проекта может вообще не существовать главной функции

проект может иметь несколько главных функций

наиболее стабильная и неизменная часть проекта

может меняться в процессе разработки

11. Главный вопрос, который следует задавать при проектировании системы - это?

что за функции выполняет система

кто выполняет функции системы

зачем выполнять функции системы

какова стоимость выполнения функций системы

12. При описании типов объектов следует руководствоваться требованиями

первоочередного задания структуры данных

нахождения для описания функций подходящего места в архитектуре системы

независимости описаний от представлений

независимости описаний от спецификаций

13. Отметьте истинные высказывания

архитектуру системы можно получить исходя из функций или из типов объектов

при проектировании модульной структуры объекты стабильнее функций

подход сверху-вниз хорошо подходит для описания разработки

при ОО-подходе проектируются объекты и не рассматриваются функции

14. Отметьте истинные высказывания

между типами объектов могут существовать два вида отношений: “быть клиентом” и насле-

дование

естественно считать, что задача системы состоит в реализации только одной функции

вычисление включает три вида ингредиентов: потоки управления, функции и данные

на ранних стадиях проектирования и разработки системы нужно уделять много внимания

ограничениям на порядок действий

15. Отметьте истинные высказывания

в классической объектной технологии имеются только два отношения между типами объек-

тов: быть клиентом и быть наследником

функциональное проектирование сверху вниз не подходит для программных систем с долгим

жизненным циклом, включающим их изменения и повторное использование

отношение наследования покрывает многочисленные формы специализации

описание, основанное на анализе функций системы с течением времени обеспечивает лучшую

устойчивость и лучшие возможности для повторного использования, чем описание, основан-

ное на типах объектов

Набрано баллов