- •Міністерство освіти та науки України в.В. Литвин, н.Б. Шаховська Проектування інформаційних систем
- •Передмова наукового редактора серії підручників «комп’ютинґ»
- •1.1. Складність програмного забезпечення
- •1.2. Структура складних систем
- •1.2.1. Приклади складних систем
- •1.2.2. П'ять ознак складної системи
- •1.2.3. Організована і неорганізована складність
- •1.3. Методи подолання складності
- •1.3.1. Роль декомпозиції
- •1.3.3. Роль абстракції
- •1.3.4. Роль ієрархії
- •1.4. Про проектування складних систем
- •1.4.1. Інженерна справа як наука і мистецтво
- •1.4.2. Сенс проектування
- •4. Методи подолання складності.
- •2.1. Базові означення
- •2.2. Методи проектування інформаційних систем
- •2.3. Види інформаційних систем
- •2.4. Рівні моделей даних
- •3. Види інформаційних систем.
- •3.1. Методологія процедурно-орієнтованого програмування
- •3.2. Методологія об'єктно-орієнтованого програмування
- •3.3. Методологія об'єктно-орієнтованого аналізу і проектування
- •3.4. Методологія системного аналізу і системного моделювання
- •4.1. Передісторія. Математичні основи
- •4.1.1. Теорія множин
- •4.1.2. Теорія графів
- •4.1.3. Семантичні мережі
- •4.2. Діаграми структурного системного аналізу
- •4.3. Основні етапи розвитку uml
- •3. Семантичні мережі.
- •5.1. Принципи структурного підходу до проектування
- •5.2. Структурний аналіз
- •5.3. Структурне проектування
- •5.4. Методологія структурного аналізу
- •5.5. Інструментальні засоби структурного аналізу та проектування
- •6.1. Основні елементи
- •6.2. Типи зв’язків
- •6.3. Техніка побудови
- •6.4. Діаграма бізнес – функцій
- •6.4.1. Призначення діаграми бізнес-функцій
- •6.4.2. Основні елементи
- •7.1. Призначення діаграм потоків даних та основні елементи
- •7.1.1. Зовнішні сутності
- •7.1.2. Процеси
- •7.1.3. Накопичувачі даних
- •7.1.4. Потоки даних
- •7.2. Методологія побудови dfd.
- •8.1. Діаграма «сутність-зв’язок»
- •8.2. Діаграма атрибутів
- •8.3. Діаграма категоризації
- •8.4. Обмеження діаграм сутність-зв’язок
- •8.5. Методологія idef1
- •9.1. Основні елементи
- •9.2. Типи керуючих потоків
- •9.3. Принципи побудови
- •10.1. Структурні карти Константайна
- •10.2. Структурні карти Джексона
- •11.1. Призначення case-технологій
- •11.2. Інструментальний засіб bPwin
- •11.2.4. Інші діаграми bpWin
- •11.2.5. Моделі as is і to be
- •11.3.1. Основні властивості
- •11.3.2. Стандарт idef1x
- •11.4. Програмний засіб Visio
- •12.1. Системний аналіз області наукових досліджень
- •12.1.1. Аналіз предметної області
- •12.2. Системний аналіз біржі праці
- •12.2.1. Дерево цілей
- •12.2.2. Опис об’єктів предметної області
- •12.2.3. Концептуальна модель
- •14.1. Еволюція об'єктної моделі
- •14.1.1. Основні положення об'єктної моделі
- •14.2. Складові частини об'єктного підходу
- •14.2.1. Парадигми програмування
- •14.2.2. Абстрагування
- •14.2.3. Інкапсуляція
- •14.2.4. Модульність
- •14.2.5. Ієрархія
- •14.2.7. Паралелізм
- •14.2.8. Збереженість
- •14.3. Застосування об'єктної моделі
- •14.3.1. Переваги об'єктної моделі
- •14.3.2. Використання об'єктного підходу
- •14.3.3. Відкриті питання
- •15.1. Природа об'єкта
- •15.1.1. Що є й що не є об'єктом?
- •15.1.2. Стан
- •15.1.3. Поведінка
- •15.1.4. Ідентичність
- •Void drag(DisplayItem I); // Небезпечно
- •15.2. Відношення між об'єктами
- •15.2.1. Типи відношень
- •15.2.2. Зв'язки
- •15.2.3. Агрегація
- •15.3. Природа класів
- •15.3.1. Що таке клас?
- •15.3.2. Інтерфейс і реалізація
- •15.3.3. Життєвий цикл класу
- •15.4. Відношення між класами
- •15.4.1. Типи відношень
- •15.4.2. Асоціація
- •15.4.3. Успадкування
- •15.4.4. Агрегація
- •15.4.5. Використання
- •15.4.6. Інсталювання (Параметризація)
- •15.4.6. Метакласи
- •15.5. Взаємозв'язок класів і об'єктів
- •15.5.1. Відношення між класами й об'єктами
- •15.5.2. Роль класів і об'єктів в аналізі й проектуванні
- •16.1. Важливість правильної класифікації
- •16.1.1. Класифікація й об’єктно-орієнтовне проектування
- •16.1.2. Труднощі класифікації
- •16.2. Ідентифікація класів і об'єктів
- •16.2.1. Класичний і сучасний підходи
- •16.2.2. Об’єктно-орієнтований аналіз
- •16.3. Ключові абстракції й механізми
- •16.3.1. Ключові абстракції
- •16.3.2. Ідентифікація механізмів
- •17.1. Призначення мови uml
- •17.2. Загальна структура мови uml
- •17.3. Пакети в мові uml
- •17.4. Основні пакети мета-моделі мови uml
- •17.5. Специфіка опису мета-моделі мови uml
- •17.6. Особливості зображення діаграм мови uml
- •18.1. Варіант використання
- •18.2. Актори
- •18.3. Інтерфейси
- •18.4. Примітки
- •18.5. Відношення на діаграмі варіантів використання
- •18.5.1. Відношення асоціації
- •13.5.2. Відношення розширення
- •18.5.3. Відношення узагальнення
- •18.5.4. Відношення включення
- •18.6. Приклад побудови діаграми варіантів використання
- •18.7. Рекомендації з розроблення діаграм варіантів використання
- •19.1. Клас
- •19.1.1. Ім'я класу
- •19.1.2. Атрибути класу
- •19.1.3. Операція
- •19.2. Відношення між класами
- •19.2.1. Відношення залежності
- •19.2.2. Відношення асоціації
- •19.2.3. Відношення агрегації
- •19.2.4. Відношення композиції
- •19.2.5. Відношення узагальнення
- •19.3. Інтерфейси
- •19.5. Шаблони або параметризовані класи
- •19.6. Рекомендації з побудови діаграми класів
- •20.1. Автомати
- •20.2. Стан
- •20.2.1. Ім'я стану
- •20.2.2. Список внутрішніх дій
- •20.2.3. Початковий стан
- •20.2.4. Кінцевий стан
- •20.3. Перехід
- •20.3.2. Сторожова умова
- •20.3.3.Вираз дії
- •15.4. Складений стан і підстан
- •20.4.1. Послідовні підстани
- •20.4.2. Паралельні підстани
- •15.5. Історичний стан
- •20.6. Складні переходи
- •15.6.1. Переходи між паралельними станами
- •20.6.2. Переходи між складеними станами
- •20.6.3. Синхронізуючі стани
- •20.7. Рекомендації з побудови діаграм станів
- •21.1. Стан дії
- •21.2. Переходи
- •21.5. Рекомендації до побудови діаграм діяльності
- •22.1.1. Лінія життя об'єкта
- •22.1.2. Фокус керування
- •22.2. Повідомлення
- •22.2.1. Розгалуження потоку керування
- •22.2.2. Стереотипи повідомлень
- •22.2.3. Тимчасові обмеження на діаграмах послідовності
- •22.2.4. Коментарі або примітки
- •22.3. Приклад побудови діаграми послідовності
- •22.4. Рекомендації з побудови діаграм послідовності
- •23.1. Кооперація
- •23.2.1. Мультиоб'єкт
- •23.2.2. Активний об'єкт
- •23.2.3. Складений об'єкт
- •23.3. Зв'язки
- •23.3.1. Стереотипи зв'язків
- •23.4. Повідомлення
- •23.4.1. Формат запису повідомлень
- •23.5. Приклад побудови діаграми кооперації
- •23.6. Рекомендації з побудови діаграм кооперації
- •24.1. Компоненти
- •24.1.1. Ім'я компоненту
- •24.1.2. Види компонент
- •24.2. Інтерфейси
- •24.3. Залежності
- •24.4. Рекомендації з побудови діаграми компонент
- •25.1. Вузол
- •25.2. З'єднання
- •25.3. Рекомендації з побудови діаграми розгортання
- •26.1. Загальна характеристика case-засобу Rational Rose
- •26.2. Особливості робочого інтерфейсу Rational Rose
- •26.1.1. Головне меню програми
- •26.1.2. Стандартна панель інструментів
- •26.1.3. Вікно браузера
- •26.1.4. Спеціальна панель інструментів
- •26.1.5. Вікно діаграми
- •26.1.6. Вікно документації
- •26.1.7. Вікно журналу
- •26.3. Початок роботи над проектом у середовищі Rational Rose
- •26.4. Розроблення діаграми варіантів використання в середовищі Rational Rose
- •26.5. Розроблення діаграми класів у середовищі Rational Rose
- •26.6. Розроблення діаграми станів у середовищі Rational Rose
- •26.7. Розроблення діаграми послідовності в середовищі Rational Rose
- •26.8. Розроблення діаграми кооперації в середовищі Rational Rose
- •26.9. Розроблення діаграми компонентів у середовищі Rational Rose
- •26.10. Розроблення діаграми розгортання в середовищі Rational Rose
Void drag(DisplayItem I); // Небезпечно
Якщо викликати першу функцію з параметром item1, буде створений псевдонім: формальний параметр i означає показник на фактичний параметр, і отже item1 і i іменує той самий об'єкт під час виконання функції. При виклику другої функції з аргументом item1 їй передається новий об'єкт, який є копією item1: i позначає зовсім інший об'єкт, хоча й з тим же станом, що й item1. В C++ відрізняється передача параметрів за посиланням й за значенням. Треба стежити за цим, інакше можна ненавмисно змінити копію об'єкта, бажаючи змінити сам об'єкт. Як ми побачимо в наступному розділі, передача об'єктів за посиланням в C++ необхідна для програмування поліморфної поведінки. У загальному випадку, передача об'єктів за посиланням вкрай бажане для досить складних об'єктів, оскільки при цьому копіюється посилання, а не стан, а отже, досягається більша ефективність (за винятком тих випадків, коли передане значення дуже просте).
У деяких випадках, однак, мається на увазі саме копіювання. У мовах типу C++ семантику копіювання можна контролювати. Зокрема, ми можемо ввести копіюючий конструктор у визначення класу, як у наступному фрагменті коду, який можна було б включити в опис класу DisplayItem:
DisplayItem(const DisplayItem&);
В C++ копіюючий конструктор може бути викликаний явно (як частина опису об'єкта) або неявно (з передачею об'єкта за значенням). Відсутність цього спеціального конструктора викликає копіюючий конструктор, що діє за замовчуванням, і який копіює об'єкт поелементно. Однак, коли об'єкт містить посилання або показники на інші об'єкти, така операція приводить до створення синонімів показників на об'єкти, що робить поелементне копіювання небезпечним. Ми пропонуємо емпіричне правило: дозволяти неявне розмноження шляхом копіювання тільки для об'єктів, що містять винятково примітивні значення, і робити його явним для складніших об'єктів.
Це правило пояснює те, що деякі мови називають "поверхневим" і "глибоким" копіюванням. Щоб копіювати об'єкт, у мові Smalltalk введені методи shallowCopy (метод копіює тільки об'єкт, а стан є роздільним) і deepCopy (метод копіює об'єкт і стан, якщо потрібно - рекурсивно). Перевизначаючи ці методи для класів з агрегацією, можна домагатися ефекту "глибокого" копіювання для одних частин об'єкта, і "поверхневого" копіювання для інших частин.
Присвоювання - це, загалом кажучи, копіювання. В C++ його зміст теж можна змінювати. Наприклад, ми могли б додати у визначення класу DisplayItem такий рядок:
virtual DisplayItem& operator=(const DisplayItem&);
Цей оператор навмисно зроблений віртуальним, тому що очікується, що підкласи будуть його перевизначати. Як і у випадку копіюючого конструктора, копіювання можна зробити "глибоким" і "поверхневим". Якщо оператор присвоювання не перевизначений явно, то за замовчуванням об'єкт копіюється поелементно.
З питанням присвоювання тісно пов'язане питання рівності. Хоча питання здається простим, рівність можна розуміти двома способами. По-перше, два імені можуть позначати той самий об'єкт. По-друге, це може бути рівність станів двох різних об'єктів. У прикладі на рис. 15.1в обидва варіанти тотожності будуть справедливі для item1 і item2. Однак для item2 і item3 вірним буде тільки другий варіант.
В C++ немає визначеного оператора рівності, тому ми повинні визначити рівність і нерівність, оголосивши ці оператори під час опису:
virtual int operator=(const DisplayItem&) const;
int operator!=(const DisplayItem&) const;
Ми пропонуємо описувати оператор рівності як віртуальний (тому що очікуємо, що підкласи можуть перевизначати його поведінку), і описувати оператор нерівності як невіртуальний (тому що хочемо, щоб він завжди був логічним запереченням рівності: підкласам це не слід перевизначати).
Аналогічним чином ми можемо створювати оператори порівняння об'єктів типу >= і <=.
Час життя об'єктів. Початком часу існування будь-якого об'єкта є момент його створення (відведення пам'яті), а закінченням - повернення відведеної пам'яті назад системі.
Об'єкти створюються явно або неявно. Є два способи створити їх явно. По-перше, це можна зробити при оголошенні (як це було з item1): тоді об'єкт розміщується в стеку. По-друге, як у випадку item3, можна розмістити об'єкт, тобто виділити йому пам'ять із "купи". В C++ у кожному випадку викликається конструктор, що виділяє відому йому кількість правильно ініціалізованої пам'яті під об'єкт. В Smalltalk цим займаються метакласи, про семантику яких ми поговоримо пізніше.
Часто об'єкти створюються неявно. Так, передача параметра за значенням в C++ створює в стеку тимчасову копію об'єкта. Більше того, створення об'єктів транзитивно: створення об'єкта тягне за собою створення інших об'єктів, що входять у нього. Перевизначення семантики копіюючого конструктора і оператора присвоювання в C++ дозволяє явне керування створюванням і знищенням об'єкта. До того ж в C++ можна перевизначати й оператор new, тим самим змінюючи політику керування пам'яттю в "купі" для окремих класів.
В Smalltalk і деяких інших мовах, якщо втрачено останнє посилання на об'єкт його забирає збирач сміття. У мовах без збирання сміття, типу C++, об'єкти, створені в стеку, знищуються при виході із блоку, у якому вони були визначені, але об'єкти, створені в "купі" оператором new, продовжують існувати й займати місце в пам'яті: їх необхідно явно знищувати оператором delete. Якщо об'єкт "забути", не знищити, це викличе, як вже було сказано вище, витік пам'яті. Якщо ж об'єкт спробують знищити повторно (наприклад, через інший показник), наслідком буде повідомлення про порушення пам'яті або повний крах системи.
При явному або неявному знищенні об'єкта в C++ викликається відповідний деструктор. Його завдання не тільки звільнити пам'ять, але й вирішити, що робити з іншими ресурсами, наприклад, з відкритими файлами. Деструктори не звільняють автоматично пам'ять, яку вони виділили оператором new, програмісти повинні самі звільнити її.
Знищення довгоживучих об'єктів має трохи іншу семантику. Як наголошувалося у попередньому розділі, деякі об'єкти можуть бути довгоживучими; під цим розуміється, що їхній час життя може перевищувати час життя програм, що їх породили. Звичайно такі об'єкти є частиною якоїсь довгострокової об'єктної структури, тому питання їхнього життя й смерті ставляться скоріше до політики відповідної об’єктно-орієнтованої бази даних. У таких системах для забезпечення довгого життя найприйнятнішим є підхід, що базується на основі постійних класів. Всі об'єкти, яким ми хочемо забезпечити довге життя, повинні успадковуватися від цих класів.