Рис. 14.1 Диаграмма объектов
Диаграммы объектов позволяют моделировать экземпляры сущностей, которые содержатся в диаграммах классов. На диаграмме объектов показано множество объектов и отношений между ними в некоторый момент времени.
Диаграммы объектов применяют при моделировании статических видов системы с точки зрения проектирования и процессов. При этом моделируется "снимок" системы в данный момент времени и изображается множество объектов, их состояний и отношений между ними.
Диаграммы объектов важны не только для визуализации, специфицирования и документирования структурных моделей, но и для конструирования статических аспектов системы с помощью прямого и обратного проектирования.
Для человека, не знакомого с правилами игры, футбол может показаться чрезвычайно простым видом спорта - толпа народа беспорядочно бегает по полю, преследуя белый мяч. Глядя на размытые изображения движущихся тел, вряд ли можно будет различить в этом какой-либо порядок или оценить утонченность игры.
Если остановить игру и классифицировать отдельных игроков, получится совсем другая картина. В общей массе вы сможете различить нападающих, защитников и полузащитников. Копните чуть глубже, и вы поймете, как они взаимодействуют, следуя определенной стратегии, направленной на то, чтобы забить гол: ведут мяч по полю, отбирают его друг у друга и атакуют. В опытной команде вы никогда не найдете игроков, беспорядочно и бесцельно перемещающихся по полю. Напротив, в любой момент времени расположение игроков и их взаимодействия точно рассчитаны.
То же самое верно и в применении к процессу визуализации, специфицирования, конструирования и документирования программных систем. Стараясь проследить за потоком управления в работающей системе, вы быстро потеряете общее представление о том, как организованы ее составляющие части, особенно если имеется несколько потоков. Аналогично изучение состояния одного объекта в данный момент времени не поможет понять сложную структуру данных. Чтобы решить данную проблему, придется рассмотреть не только сам объект, но и его ближайших соседей и отношения между ними. Вообще, во всех объектно-ориентированных системах, кроме самых простых, объекты не существуют сами по себе, а связаны множеством отношений с другими объектами. Более того, неполадки в таких системах связаны чаще всего не с логическими ошибками, а именно с нарушениями взаимодействия объектов или с непредвиденными изменениями их состояния.
В языке UML статические аспекты строительных блоков системы визуализируют с помощью диаграмм классов (см. главу 8). Диаграммы взаимодействия (см. главу 18) позволяют увидеть динамические аспекты системы, включая экземпляры этих строительных блоков и сообщения, которыми они обмениваются. Диаграмма объектов содержит множество экземпляров сущностей, представленных на диаграмме классов. Таким образом, диаграммы объектов выражают статическую составляющую взаимодействия и состоят из сотрудничающих объектов, однако сообщения на них не показаны. Диаграмма объектов отражает состояние системы в фиксированный момент времени, как показано на рис. 14.1.
Рис. 14.1 Диаграмма объектов
Диаграммой объектов (Object diagram) называется диаграмма, на которой показаны объекты и их отношения в некоторый момент времени. Графически диаграмму объектов представляют в виде графа, состоящего из вершин и ребер.
Диаграмма объектов - это частный случай диаграммы, она имеет те же общие свойства, что и прочие диаграммы (см. главу 7), а именно название и графическое содержание, являющееся проекцией модели. От остальных диаграмму объектов отличает ее конкретное содержание.
Диаграммы объектов, как правило, содержат:
Диаграммы объектов, как и все прочие диаграммы, могут включать в себя примечания и ограничения.
Они могут содержать также пакеты (см. главу 12) и подсистемы (см. главу 31), используемые для группирования элементов модели в более крупные блоки. Иногда в них помещают и классы, особенно если надо визуализировать классы, стоящие за каждым экземпляром.
Примечание: Диаграмма объектов - это, по существу, экземпляр диаграммы классов (см. главу 8) или статическая часть диаграммы взаимодействия (см. главу 18). В любом случае она содержит прежде всего объекты и связи и акцентирует внимание на конкретных экземплярах или экземплярах-прототипах. Диаграммы компонентов и развертывания также могут содержать экземпляры, причем если они не содержат ничего другого (в частности, сообщений), то могут рассматриваться как частные случаи диаграммы объектов.
С помощью диаграмм объектов, как и с помощью диаграмм классов, моделируют статический вид системы с точки зрения проектирования (см. главу 2) или процессов, но принимая во внимание реальные экземпляры или прототипы. Этот вид описывает главным образом функциональные требования к системе, то есть услуги, которые она должна предоставлять конечным пользователям. Диаграммы объектов позволяют моделировать статические структуры данных.
При моделировании статического вида системы с точки зрения проектирования или процессов объектные диаграммы применяют для того, чтобы моделировать структуру объектов.
Моделирование структуры объектов предполагает получение "снимка" объектов системы в некоторый момент времени. Диаграммы объектов предоставляют статическую основу динамического сценария, описываемого диаграммой взаимодействия (см. главу 18). Они применяются для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования определенных экземпляров в системе, а также отношений между этими экземплярами.
Конструируя диаграмму классов, компонентов или развертывания, вы описываете группу интересующих вас абстракций и раскрываете в данном контексте их семантику и отношения с другими абстракциями в группе. Эти диаграммы отражают только потенциальные возможности. Например, если класс А связан с классом В ассоциацией типа "один-ко-многим", то с одним экземпляром класса А может быть связано пять экземпляров класса В, а с другим - только один. Кроме того, в любой конкретный момент времени экземпляр класса А и связанные с ним экземпляры класса В будут иметь вполне определенные значения своих атрибутов и состояния автоматов.
Заморозив работающую систему или просто представив себе некий миг в жизни моделируемой системы, вы обнаружите совокупность объектов, каждый из которых находится в определенном состоянии и связан конкретными отношениями с другими объектами. Диаграммы объектов позволяют визуализировать, специфицировать, конструировать и документировать структуру, образуемую этими объектами. Особенно полезны они бывают при моделировании сложных структур данных.
При моделировании вида системы с точки зрения проектирования с помощью набора диаграмм классов можно полностью определить семантику абстракций и их отношений. Однако диаграммы объектов не позволяют полностью описать объектную структуру системы. У класса может быть большое количество различных экземпляров, а при наличии нескольких классов, связанных друг с другом отношениями, число возможных конфигураций объектов многократно возрастает. Поэтому при использовании диаграмм объектов нужно сосредоточиться только на изображении интересующих вас наборов конкретных объектов или объектов-прототипов. Именно это и понимается под моделированием объектной структуры - отображение на диаграмме объектов множества объектов и отношений между ними в некоторый момент времени.
Моделирование объектной структуры осуществляется так:
В качестве примера на рис. 14.2 показана совокупность объектов, взятая из реализации автономного робота. Внимание здесь акцентировано на нескольких объектах, составляющих часть механизма робота, предназначенного для расчета модели мира, в котором тот перемещается. Разумеется, в работе системы принимает участие гораздо больше объектов, но в этой диаграмме рассматриваются только абстракции, непосредственно вовлеченные в процесс формирования взгляда на мир.
Рис. 14.2 Моделирование объектных структур
Как видно из рисунка, один из объектов соответствует самому роботу (r, экземпляр класса Robot); в настоящий момент он находится в состоянии moving (движется). Этот объект связан с экземпляром w класса World (Мир), являющегося абстракцией модели мира робота. В свою очередь объект w связан с мультиобъектом, который состоит из экземпляров класса Element, описывающего сущности, опознанные роботом, но еще не включенные в его модель мира. Эти элементы помечены как части глобального состояния робота.
В текущий момент времени экземпляр w связан с двумя экземплярами класса Area. У одного из них (а2) показаны его собственные связи с тремя объектами класса Wall (Стена) и одним - класса Door (Дверь). Указана ширина каждой из трех стен и обозначено, что каждая связана с соседними. Как видно из диаграммы, робот распознал, что замкнутое помещение, в котором он находится, имеет с трех сторон стены, а с четвертой - дверь.
Хотя прямое проектирование диаграммы объектов (создание кода на основе модели) теоретически возможно, на практике его ценность невелика. В объектно-ориентированных системах экземпляры создаются и разрушаются приложением во время работы, поэтому вы не сможете создать точно такие объекты извне.
Исключением из этого правила являются диаграммы, содержащие экземпляры компонентов и узлов. Те и другие представляют собой разновидность соответственно диаграмм компонентов (см. главу 29) и развертывания (см. главу 30) и рассматриваются ниже. Здесь отметим только, что экземпляры компонентов и узлов существуют вне работающей системы и до некоторой степени поддаются прямому проектированию.
Обратное проектирование диаграмм объектов (создание модели на основе кода) -это совершенно другое дело. Фактически, отлаживая вашу систему, вы непосредственно или с помощью каких-либо инструментов непрерывно осуществляете этот процесс. Например, чтобы отыскать "висячую" связь, необходимо реально или мысленно нарисовать диаграмму взаимодействующих объектов, которая и позволит определить, в каком месте нарушилось состояние одного из них или его отношения с другими.
Обратное проектирование объектной диаграммы осуществляется так:
Создавая диаграммы объектов на языке UML, помните, что каждая такая диаграмма - это всего лишь графическое представление статического вида системы с точки зрения проектирования или процессов. Это означает, что ни одна отдельно взятая диаграмма объектов не в состоянии передать всю заключенную в этих видах информацию. На самом деле во всех системах, кроме самых тривиальных, существуют сотни, а то и тысячи объектов, большая часть которых анонимна. Полностью специфицировать все объекты системы и все способы, которыми они могут быть ассоциированы, невозможно. Следовательно, диаграммы объектов должны отражать только некоторые конкретные объекты или прототипы, входящие в состав работающей системы.
Хорошо структурированная диаграмма объектов характеризуется следующими свойствами:
Изображая диаграмму объектов, придерживайтесь следующих правил:
|
|
 |
