Diagramy klas i obiektów

Transkrypt

1 Diagramy klas i obiektów zastosowanie do modelowania w języku UML Agnieszka Niegowska & Grzegorz Widziszowski

2 Klasy Klasa jest miejscem przechowywania cech obiektów, które są niezmienne (inwariantów). Klasa nie jest zbiorem obiektów i nie jest definicją zbioru obiektów. Stosunek klasa/podklasa oznacza, że obiekty podklasy posiadają wszystkie inwarianty nadklasy, plus swoje inwarianty. Np. klasa Student ma wszystkie inwarianty klasy Osoba, plus niektóre własne. najważniejsze inwarianty inne możliwe nazwa typ metody zdarzenia lub wyjątki lista eksportowa Ograniczenia... językowy identyfikator obiektu czyli statyczna budowa obiektu (atrybuty) operacje, które można wykonać na obiekcie mogące zajść w operacjach na obiekcie określająca, które atrybuty dostępne są z zewnątrz którym msi podlegać każdy obiekt

3 Diagramy klas są odmianą klasyczną diagramów encja-związek (entity-relationship) rozbudowanymi o nowe elementy dużo oznaczeń o charakterze pomocniczym (np.: notatki i ograniczenia) rodzajem diagramów klas są diagramy pakietów (package diagrams) Żadna klasa nie żyje w izolacji działa w kooperacji z innymi, aby zrealizować działanie niemożliwe do wykonania w pojedynkę Diagram klas służy do zobrazowania współpracy klas.

4 Zastosowanie diagramów klas zapis modelu pojęciowego reprezentują pojęcia w dziedzinie zastosowań, które aktualnie podlegają analizie sformalizowana wizja wyobrażeń powstających podczas myślenia nad problemem sformalizowana specyfikacja danych i metod dotyczy opisu zewnętrznego oprogramowania bez szczegółów implementacyjnych implementacja może bezpośrednio służyć jako graficzny środek pokazujący szczegóły implementacji

5 Tworzenie diagramu klas Identyfikacja klas i obiektów Identyfikacja związków pomiędzy klasami kolejność wykonywania nie jest ustalona i zależy zarówno od stylu pracy, jak i od konkretnego problemu. Identyfikacja i definiowanie pól (atrybutów) Identyfikacja i definiowanie metod i komunikatów Dobrze zbudowany diagram klas: - uwypukla jeden statyczny aspekt perspektywy projektowej systemu - obejmuje tylko byty niezbędne do zrozumienia tego aspektu - zawiera szczegóły odpowiednie do przyjętego poziomu abstrakcji, z dodatkami koniecznymi do zrozumienia tego, na czym zależy projektantowi - nie jest zbyt ogólny

6 Reprezentacja graficzna Klasa obrazowana jest za pomocą podzielonego na części prostokąta każda część reprezentuje inwarianty o zbliżonym przeznaczeniu + - # Nazwa_klasy atrybut1 : typ = wart_pocz1 atrybut2 : typ = wart_pocz2 atrybut3 : typ = wart_pocz3 lista atrybutów # - + operacja1(lista arg) : typ operacja2(lista arg) : typ operacja3(lista arg) : typ lista metod Na diagramie klasy dodatkowo określa się widoczność atrybutów i metod przez umieszczanie przed nimi odpowiedniego symbolu: + publiczne (public) - prywatne (private) # chronione (protected)

7 Dziedziczenie Obiekt pod-klasy automatycznie dziedziczy wszystkie atrybuty, metody, asocjacje i agregacje z wszystkich jej nadklas. strzałka z białym trójkątnym grotem prowadzi od pod-klasy do jej bezpośredniej nadklasy SPECJALIZACJA budowa pojęć bardziej szczegółowych, gdy mamy bardziej ogólne GENERALIZACJA budowa pojęć bardziej ogólnych, gdy mamy bardziej szczegółowe

8 Dziedziczenie wieloaspektowe Stosuje się specjalne oznaczenia, gdy zakresy znaczeniowe klas nie są rozłączne. Można wtedy zadeklarować aspekt według którego specjalizuje się dany obiekt oraz oznaczyć ten fakt {overlapping} pojazd lądowy środek transportu teren teren napęd napęd pojazd wodny pojazd wiatrowy pojazd silnikowy {overlapping} ciężarówka amfibia żaglówka overlapping podział nierozłączny (przecięcie zakresów znaczeniowych nie jest zbiorem pustym)

9 Dziedziczenie wieloaspektowe {disjoint, incomplete} drzewo dąb sosna brzoza Dodatkowo można również odnotować fakty, że: podklasy są rozłączne (disjoint) nie pokrywają całego zakresu znaczeniowego ich nadklasy (incomplete)

10 Dziedziczenie wielokrotne pojazd ciężar gdy klasa wywodzi się bezpośrednio od więcej niż 1 klasy... prędkość_ekspl() pojazd_lądowy ilość_kół max_prędkość... pojazd_wodny wyporność max_prędkość... amfibia Wielokrotnie dziedziczenie prowadzi do anomalii i wad koncepcji. W większości anomalie są konsekwencją faktu, że przy pomocy wielodziedziczenia próbuje się opanować koncepcję dynamicznych ról obiektu.

11 Ograniczenia Na diagramie klas można zawrzeć ograniczenia dotyczące klas oraz związków między nimi. * jest_członkiem * Osoba {podzbiór} Komitet 1 jest_przewodniczącym * podwładny * 0..1 szef Osoba * Pracuje_dla 0..1 pracownik pracodawca Firma {Osoba.pracodawca= Osoba.szef.pracodawca} Ograniczenie lub adnotacja

12 Szablony klas Niektóre języki obiektowe, wśród nich C++, wprowadzają użyteczne pojęcie klasy parametryzowanej (zwane też szablonem, template). UML wprowadza specjalne oznaczenie dla klas parametryzowanych, które może być użyte w diagramie klas. class Zbiór <T> { } void wstaw ( T nowyelement ); void usuń ( T pewienelement ); Klasa parametryzowana Zbiór Wstaw(T) Usuń(T) T Parametr (typ)

13 Asocjacje czyli powiązania pomiędzy obiektami klas Poniżej widoczny jest przykład specyfikacji asocjacji pomiędzy obiektami klasy Osoba i obiektami klasy Firma. Czarny trójkącik określa kierunek wyznaczony przez nazwę powiązania. firma Pracuje_dla osoba Asocjacje mają nazwy, które wyznaczają znaczenie tej asocjacji w modelu pojęciowym. Jeżeli to znaczenie jest oczywiste, wówczas nazwę asocjacji można pominąć.

14 Liczność oznacza, ile obiektów innej klasy może być powiązane z jednym obiektem danej klasy (para liczb oznaczająca ilość minimalną i maksymalną) Asocjacje - liczność Asocjacje mogą być wyposażone w oznaczenia liczności: A A A A A A A A A A A A A A A B B B A B : min=1, max=1 B A : min=1, max=n A 1..* B B A B : min=1, max=n B A : min=0, max=n A B 0..* B B A B : min=0, max=1 B A : min=0, max=n A B 0..* B B 1..* B 0..1

15 Przykład

16 To już połowa Tu jesteś 1 30

17 Asocjacje nazwy ról Asocjacje mogą być także wyposażone w dodatkowe nazwy ról (przy odpowiednich końcach). firma * Pracuje dla 1..* pracodawca pracownik osoba stanowisko zarobek szef 0..1 podwładny * Kieruje Asocjacje mogą posiadać atrybuty. W tym celu przewidziano linię przerywaną łączącą daną asocjacją z klasą, określaną jako: klasa asocjacji. Wewnątrz klasy asocjacji można zdefiniować atrybuty, operacje i inne cechy asocjacji. Klasa asocjacji może być uważana za samodzielną klasę - w szczególności podlega związkom dziedziczenia i asocjacji. Asocjacje mogą być również n-arne (oznaczenie - pusty w środku romb).

18 Asocjacje skierowane Na diagramach UML można zaznaczyć kierunek nawigacji wzdłuż danej asocjacji Zamówienie datazłożenia czyzapłacone sumadozapłaty Realizuj() Zamknij() 1 * PozycjaZamówienia ilość cena czyzrealizowana * 1 * 1 Klient nazwisko adres wiarygodność() produkt W takim przypadku asocjacja jest rysowana w postaci strzałki; nawigacja jest możliwa zgodnie z jej kierunkiem, ale nie odwrotnie.

19 Agregacje szczególny przypadek asocjacji wyrażający zależność: część całość. Oznacza się je za pomocą pustego rombu. Przykład 1 samochód jest agregatem swoich części samochód silnik Przykład 2 Klasa emerytowanych pracowników dziedziczy zarówno od klasy Emeryt, jak i od klasy Pracownik, wówczas obiekt emerytowanego pracownika zawiera jako swoją część inny obiekt grupujący informację o cechach osoby jako emeryta. Mówi się, że obiekty pracownika i emeryta pozostają w związku agregacji (emeryt jest częścią pracownika).

20 Kompozycja bardziej restrykcyjna agregacja dana część może należeć tylko do jednej całości Co więcej, część nie może istnieć bez całości pojawia się i jest usuwana wraz z całością. Zatem usunięcie całości powoduje automatyczne usunięcie wszystkich części związanych z nią związkiem kompozycji. zamówienie pozycja zamówienia Kompozycje oznacza się za pomocą wypełnionego rombu.

21 Przykład agregacja i kompozycja Każde wystąpienie obiektu Punkt należy do obiektu Wielobok albo do obiektu Okrąg - nie może należeć do dwóch obiektów naraz a usunięcie obiektu Wielobok (Okrąg) powoduje kaskadowe usunięcie wszystkich związanych z nim obiektów Punkt. 3..* Punkt 1 kompozycja kompozycja Wielobok * * Okrąg promień agregacja 1 Styl kolor czywypełniony 1 agregacja Wystąpienie obiektu Styl może być dzielone przez wiele obiektów Wielobok i Okrąg, których usunięcie nie powoduje usunięcia związanego z nimi obiektu Styl.

22 Różna postać zapisu kompozycji Okno PasekPrzesuwny[2]:Suwak Tytuł:Nagłówek Ciało:Panel Okno pasekprzesuwny 2 tytuł 1 ciało 1 suwak nagłówek panel Okno Okno PasekPrzesuwny:Suwak 2 2 PasekPrzesuwny Suwak Tytuł:Nagłówek 1 1 Tytuł Nagłówek Ciało:Panel 1 1 Ciało Panel

23 Stereotypy Idea : ustalenie meta-klasyfikacji obiektów i wprowadzenie oznaczeń graficznych a nią zgodnych Oznaczeniami są ciągi znaków wewnątrz nawiasów (np. «control object») Mogą one występować w różnych kontekstach oraz mogą być zastąpione przez specjalne ikony.(nie są określone - mogą być dowolnie wybrane) Wewnątrz diagramów klas mogą występować stereotypy klas, asocjacji i generalizacji, itd. Stereotypy są pewnymi wspólnymi nazwanymi własnościami tych bytów, dzięki czemu ich definicja może ulec uproszczeniu lub uszczegółowieniu. <<aktor>> Klient To samo znaczenie

24 Rodzaje stereotypów WĘZŁÓW KLAS I OBIEKTÓW zdarzenie wyjątek interfejs metaklasa udogodnienie TYPU OBIEKTÓW obiekty rzeczywiste obiekty sterujące obiekty interfejsu ZADAŃ proces wątek PAKIETÓW Przykład równoważnych oznaczeń: <<sterowanie>> Pióro świetlne lokalizacja : Punkt uruchom(tryb) <<sterowanie>> Pióro świetlne lokalizacja : Punkt uruchom(tryb) Pióro świetlne lokalizacja : Punkt uruchom(tryb) Pióro świetlne

25 Diagramy obiektów (Object diagram) podobne do diagramu klas, przedstawiają jednak nie klasy, tylko konkretne obiekty będące instancjami klas systemu. Z punktu widzenia notacji diagramy obiektów używają elementów zapożyczonych z diagramów klas, chociaż często używają prostszej notacji. Skupiają się na obiektach a nie na związkach pomiędzy klasami. Większość z nich używa wyłącznie obiektów i asocjacji. Diagram jest więc wizualizacją hipotetycznego stanu systemu podczas jego działania. Służy do tworzenia przykładów pomagających zrozumieć diagram klas a przede wszystkim powiązań w nim występujących.

26 Obiekty i asocjacje OBIEKTY są identyfikowane poprzez umieszczenie przykładowej nazwy poprzedzonej dwukropkiem : przed nazwą klasy, którą reprezentują nazwa_obiektu : nazwa_klasy nazwa_atrybutu1 = wartość_atrybutu1 nazwa_atrybutu2 = wartość_atrybutu2... nazwa_atrybutun = wartość_atrubutun ASOCJACJE oznaczane są za pomocą odcinków łączących obiekty. Na odcinkach tych dodatkowo umieszcza się nazwy asocjacji. Obiekt1 nazwa Obiekt2

27 Przykład diagramu obiektów Diagram reprezentuje Jasia Kowalskiego i jego ulubieńców. Jaś ma 10 lat i mieszka we Wrocławiu. Opiekuje się dwoma zwierzakami: psem-reksiem i kanarkiem-tweedym Jaś : Osoba Imie = Jaś Nazwisko = Kowalski Ile_Lat = 10 Miasto = Wrocław pod_opieką pod_opieką Tweedy : Kanarek Imie = Tweedy Kolor = żółty Reksio : Pies Imie = Reksio Ile_Lat = 5

28 Diagramy pakietów Pakiety są zestawami elementów modelu wraz z zachodzącymi pomiędzy nimi zależnościami. Diagramy pakietów mogą być istotne dla dużych projektów, składających się z wielu modułów funkcjonalnych ze złożonymi zależnościami pomiędzy modułami. Pakiety mogą być zagnieżdżane. Zależności pomiędzy pakietami są przedstawiane w postaci strzałki z przerywaną linią. Pakiety są traktowane jako obiekty należące do swoich klas, które mogą podlegać związkom dziedziczenia.

29 Diagramy pakietów edytor Pakiety są rysowane jako prostokąty z etykietą na górze. elementy diagramów graficznych sterownik Jeżeli zawartość pakietu nie jest pokazana to wówczas nazwa pakietu jest wpisana do prostokąta. elementy dziedziny zastosowań rdzeń grafiki System okienkowy rdzeń grafiki Motif Motif rdzeń grafiki Windows MS Windows

30 Koniec