Wstęp do Java -...

Inżynieria Oprogramowania, UML 1

Inżynieria Oprogramowania

UMLSchematy klas

dr Krzysztof Podlaski

Instytut Fizyki, Uniwersytetu Łódzkiego

18.12.2009 Łódź


Paradygmat obiektowości

• Małe przypomienie

• Założenia

– Abstrakcja

– Hermetyzacja

– Polimorfizm

– Dziedziczenie


• Obiekt to model abstrakcyjny czegoś– Ma swój stan

– Ma pewne umiejętności/zachowania

• Reprezentuje jakiś obiekt rzeczywisty– Często w uproszczeniu

– Izolacja ważnych cech• Pomijamy cechy nie istotne/mniej istotne

Abstrakcja


• Tworzymy aplikację sterowania ruchem

kolejowym

• Mamy Pociągi, Tory i Semafory

• Semafor kolejowy

– Nie interesuje nas jego wygląd

– A jedynie• Położenie (gdzie stoi)

• Jaki ma stan

– Zielone/czerwone

Abstrakcja cd.


• Obiekt ma pewne prywatne cechy

– TYLKO ON ma do nich dostęp

• Pozwala na rozdział uprawnień

• Zabezpiecza przed błędami

– Ułatwia testowanie

• Testujemy kawałkami

• Wprowadza jasny podział logiczny

– Podział na moduły

Hermetyzacja


• Zwykle stan jest prywatny

• Obiekt posiada metody do jego zmiany

– Operacje Atomowe/jednostkowe

– Pełna kontrola stanu

• Ukrywanie implementacji

– Pozwala na bardzo abstrakcyjne obiekty

• Odczyt

– Z Pliku, Z strony WWW, Z Urządzenia

– Odczyt strumieniowy.

Hermetyzacja cd.


• Programowanie operacji dla ogólnych

typów

– Rysowanie na ekranie

• Inaczej rysujemy Koło

• Inaczej rysujemy Trójkąt

• To jak co rysujemy zależy od implementacji

– Wybór może być

» Dynamiczny

» Statyczny

Polimorfizm


• Przejmowanie własności innych obiektów

– Umożliwia tworzenie bogatego drzewa

abstrakcji

• POJAZD

– ROWER

– MOTOCYKL

– SAMOCHOD

» OSOBOWY

» CIEZAROWY

Dziedziczenie


• Budowanie z klocków

• Uszczegóławianie abstrakcji

• Nie musimy kopiować kodu

– Łatwiejsze poprawki

– Mniej testowania

– Przeładowywanie metod

• Jeżeli coś trzeba zmienić to zmieniamy

Dziedziczenie cd.

Klasa

• Klasa

– Definicja pewnego typu obiektów

• Definicja Struktury (pola)

• Definicja Interfejsu (metody)

• Interfejs

– Zbiór akcji/zachowań obiektu

• Co można z obiektem zrobić


Obiekt

• Konkretna instancja klasy

• Obiekt posiada

– Tożsamość

• Np. adres w pamięci

– Pozwala na rozróżnienie obiektów

– Stan

• Wartości pól

– Zachowanie

• Takie same dla danej klasy


Klasa a Obiekt

• Klasy są tworzone na poziomie kompilacji

• Obiekt jest typu jakiejś klasy

• Obiekty są tworzone dynamicznie

– W odróżnieniu do zmiennych prymitywnych

• Do obiektu dowiązania do metod klasy

– Nie powielamy tych samych informacji

– Metody/pola statyczne



Programowanie Obiektowe

• Dwa światy• Problem do rozwiązania (abstrakcja problemu)

• Specyfika maszyny (abstrakcja implementacji)

Semafor:

własności:

• stan: (zapalony, zgaszony)

czynności:

• włączanie (zapal, zgaś)

• sprawdzanie stanu

Klasa: Semafor

wlaczony

on()

off()

czyZapalony()


• Przykładowa implementacja w języku JAVA

Semafor

wlaczony

on()

off()

czyZapalony()

class Semafor

{

boolean wlaczony;

void on() {wlaczony = true;}

void off() {wlaczony = false;}

boolean czyZapalony {return wlaczony;}

}

Klasy a UML

• UML

– Umożliwia opis klas

• Abstrakcja klasy

– Sama struktura i interfejs

– Bez implementacji

• Niezależny od języka programowania

• Umożliwia generowanie szablonu programu

– W dowolnym języku

» StarUML i inne programy

– Struktury projektu

• Zależności pomiędzy klasami


Przykład klasy


Osoba

-imie: String-nazwisko: String-pesel: String-dataUr: String

+getImie(): String+setImie(im: String): String

Nazwa

Własności/

Pola/

Atrybuty

Operacje

Składnia

• Własności klasy dostęp nazwa : typ[krotność] {ograniczenia} = wartość_dom

• Po kolei

– Dostęp – kto ma dostęp do pola

– Typ – jakiego typu ta własność

– Krotność – ile elementów

– Ograniczenia – dodatkowe warunki

– Wartość_dom – wartość domyślna


Dostęp

• 4 poziomy widoczności

– Publiczny/public

• +

– Prywatny/private

• -

– Chroniony/protected

• #

– Pakietowy/package access

• ~


Krotność

• Można ograniczyć ilość– 1

• Dokładnie jeden (domyślna watrość/pomija się)

– *

• Dowolnie wiele

– od..do (3..12)

• Nie mniej niż,

• Nie więcej niż

– 0..1 (co najwyżej jeden)

– 1..* (co najmniej jeden)


Krotność cd.

• Istotne są krotności

– 1 i *

– Konkretna dowolna np. 7 nie jest tak wazna

• Może się zmieniać i zależy od wielu czynników

• W UML 2.0 nie powinno się tego stosować


Ograniczenia

• Dodatkowe informacje o atrybutach

– ordered – elementy są uporządkowane

– unordered

– unique – elementy są unikalne/rozróżnialne

– nonunique

– readOnly – tylko do odczytu

– frozen – stałe bądź nie podlegają zmianom po

zainicjowaniu


Elementy statyczne

• Elementy statyczne

– Należą do klasy

• To samo dla wszystkich instancji/obiektów

• Nie trzeba tworzyć ani jednego obiektu klasy

• Oznaczamy podkreśleniem


Operacje

• Operacje klasy dostęp nazwa(par_A, par_B,…) : typ_zwracany {ograniczenia}

• Spis parametrów

– par_A,par_B w postaci:

• kierunek nazwa:typ[krotność]=wart_dom

– Kierunek

» in – wejściowy

» out – wyjściowy

» inout – w obie strony

» return – zwracany


Ograniczenia dla operacji

• Dodatkowe informacje o atrybutach

– query – brak modyfikacji stanu obiektu

– exception – zgłasza wyjątek


Relacje pomiędzy klasami

• Zaprojektowanie klasy nie są niezależne

– Wzajemnie się wykorzystywać

– Mogą być elementami innych (pola)

– Być tworzone przez inne (Fabryki obiektów)

– Być Integralną częścią

– Dziedziczyć po sobie

• Te relacje znajdują się na diagramie


Zależności na diagramie

• Pomiędzy elementami

– <<call>

• Wywołanie metod innej klasy wewnątrz

– <<create>>

• Tworzy instancje klasy

– <<instance>>

• Jest instancją

– <<use>>

• Wykorzystuje obiekt klasy



Osoba



ListaOsobowa

-pracownicy: Osoba[*]

+addNewOsoba(o: Osoba): void

<<call>>

Asocjacje

• Powiązania pomiędzy klasami

– Mogą zastąpić definiowanie własności

– Analogia do modelu relacyjnego baz danych

– Posiada referencje do obiektu klasy

– Może posiadać kierunek

• Zwykle jednokierunkowa

– Strzałka

• Dwukierunkowa = referencje wzajemne

– Bez strzałek



Osoba



ListaOsobowa

+addNewOsoba(o: Osoba): voidpracownicy -posiada

* 1

Kiedy stosować

• Atrybuty

– Dla typów prostych

• Asocjacje

– Dla instancji klas

– Daje nam widoczne powiązania

• Bez dokładnego czytania


Lepszy opis Asocjacji

• Klasa asocjacji (klasa asocjacyjna)

– Klasa opisująca asocjację

– Łączymy linią przerywaną z asocjacją

– Obiekt Asocjacyjny

• Pośrednik relacji

– Obiekt pośredniczący

• Zbędny przy prostych relacjach


Agregacja

• Asocjacja ale

– Z warunkiem „podległości”

• „Należy do”

• Ale nie jest wyłącznym właścicielem

– Nie tworzy obiektu

– Nie niszczy

– Nie musi istnieć obiekt nadrzędny

• Przykład

– Sklep Komputerowy

» Elementy HDD, RAM, Monitory …

» Zestaw komputerowy



HDD Zestaw Komputerowy

•Dyski istnieją niezależnie od zestawu

•Ale są jego integralną częścią

•Niezbędne do jego istnienie

•Oznaczamy Pustym Rombem po stronie nadrzędnego obiektu

Kompozycja

• Relacja silniejsza od agregacji

– Element jest integralną częścią

– Nie może istnieć samodzielnie

– Najczęściej mamy tu wyłączność

– Przykład

• Płyta główna i Chipset

• Komputer i BIOS



Plyta glównaChipset

•Nie może istnieć jedno bez drugiego

•Posiadanie na wyłączność

•Usunięcie Płyty główniej niszczy Chipset

•Oznaczamy Pełnym Rombem po stronie nadrzędnego obiektu

Uogólnienie

• Uszczegółowienie typu

– Zmniejszenie poziomu abstrakcji

– Najczęściej kojarzy się z dziedziczeniem

• W Javie także implementacja

– Typ niższego rzędu jest typu rzędu wyższego

• Samochód jest Pojazdem

– Ale nie każdy pojazd jest Samochodem



Pojazd

-wlasciciel: Osoba-predkoscMax: double-predkosc: double

+stan(): void+przyspiesz(oIle: double): void+predkosc(): double+setWlasciciel(os: Osoba): void+getWlasciciel(): Osoba

Samochód Rower

MotocyklOsobowy

Ciezarowy

Interfejsy i klasy abstrakcyjne

• Definiowanie szablonu klasy

– Nie definiujemy wszystkich operacji

• Jedynie deklaracje

– Nazwa

– Rodzaje Parametrów

– Zwracane wartości

• Interfejs

– TYLKO deklaracje

• Klasa Abstrakcyjna

– Może mieć część „pełnych” metod



Obiekt Graficzny

Kwadrat

+narysuj(): void

Kolo

+narysuj(): void

Trójkat

+narysuj(): void

•Obiekt Graficzny posiada operację narysuj():void

•Wysoki poziom abstrakcji

•Nie można podać definicji operacji

Przykład

• Projektujemy Forum internetowe

– Jak zbudować klasy

– Zależności pomiędzy nimi

– Wymyślamy możliwe klasy

• Data, User, Rola/Uprawnienia, Stan Użytkownika,

• Temat, Post

• Wyszukiwanie



Data

-data: longint

+toString(): String+dzienTygodnia(): String+dzienMiesiaca(): int+miesiac(): int+rok(): int+ileDniTemu(): int

Post

-tresc: String-data: Data-dataModyfikacji: Data

+toHtml(): String

Temat

-nazwa: String

+addPost(post: Post)

Dzial

-nazwa: String

+addTemat(temat: Temat)

User

#imie: String#login: String#email: String

Rola

#uprawnienia

Moderator

-dzial: Dzial

Administrator

Dodajemy do tego relacje


Post

-tresc: String-data: Data-dataModyfikacji: Data

+toHtml(): String

Temat

-nazwa: String

+addPost(post: Post)

Dzial

-nazwa: String

+addTemat(temat: Temat)

+<<posiada>>

* 1

+<<posiada>>

*

1

Relacje cd.


Post

-data: Data-tresc: String-dataModyfikacji: Data

+toHtml(): String

User

#imie: String#login: String#email: String

+<<tworzy>>+<<autor>>

1*

+<<uprawninienia>>

1

*

Rola

#uprawnienia

Administrator

Moderator

+dzial: Dzial

Wstęp do Java -...

Documents

Transcript of Wstęp do Java -...