13.5 Объектно-ориентированное проектирование
Метод объектно-ориентированного проектирования основывается на:
• модели построения системы как совокупности объектов абстрактного типа данных;
• модульной структуре программ;
• нисходящем проектировании, используемом при выделении объектов. Объектно-ориентированный подход использует следующие базовые понятия:
• объект;
• свойство объекта;
• метод обработки;
• событие;
• класс объектов.
Объект — совокупность свойств (параметров) определенных сущностей и методов их обработки (программных средств).
Объект содержит инструкции (программный код), определяющие действия, которые может выполнять объект, и обрабатываемые данные.
Свойство — характеристика объекта, его параметр. Все объекты наделены определенными свойствами, которые в совокупности выделяют объект из множества других объектов.
Объект обладает качественной определенностью, что позволяет выделить его из множества других объектов и обусловливает независимость создания и обработки от других объектов.
Например, объект можно представить перечислением присущих ему свойств:
ОБЪЕКТ_А (свойство- 1, свойство-2 , свойство-k).
Свойства объектов различных классов могут “пересекаться’, т.е. возможны объекты, обладающие одинаковыми свойствами:
ОБЪЕКТ В (...свойство-n, свойство-m,...свойство-r,...)
ОБЪЕКТ_С (...свойство-n, ....., свойство-r,...).
Одним из свойств объекта являются метод его обработки.
Метод - программа действий над объектом и его свойствами.
Метод рассматривается как программный код, связанный с определенным объектом; осуществляет преобразование свойств, изменяет поведение объекта.
Объект может обладать набором заранее определенных встроенных методов обработки, либо созданных пользователем или заимствованных в стандартных библиотеках, которые выполняются при наступлении заранее определенных событий, например, однократное нажатие левой кнопки мыши, вход в поле ввода, выход из поля ввода, нажатие определенной клавиши и т.п.
По мере развития систем обработки данных создаются стандартные библиотеки методов, в состав которых включаются типизированные методы обработки объектов определенного класса (аналог — стандартные подпрограммы обработки данных при структурном подходе), которые можно заимствовать для различных объектов.
Событие — изменение состояния объекта.
Внешние события генерируются пользователем (например, клавиатурный ввод или нажатие кнопки мыши, выбор пункта меню, запуск макроса); внутренние события генерируются системой.
Объекты могут объединяться в классы (группы или наборы — в различных программных системах возможна другая терминология).
Класс — совокупность объектов, характеризующихся общностью применяемых методов обработки или свойств.
Один объект может выступать объединением вложенных в него по иерархии других объектов.
Схематично связь основных понятий объектно-ориентированного программирования представим следующим образом (рис. 13.4).
Рисунок 13.4. Соотношение основных понятий объектно-ориентированного подхода
В объектно-ориентированном программировании используется следующий формат записи работы с объектами:
ОБЪЕКТ. МЕТОД
ОБЪЕКТ.СВОЙСТВО.МЕТОД
Программный продукт, созданный с помощью инструментальных средств объектно-ориентированного программирования, содержит объекты с их характерными свойствами, для которых разработан графический интерфейс пользователя. Как правило, работа с программным продуктом осуществляется с помощью экранной формы, с объектами управления, которые содержат методы обработки, вызываемые при наступлении определенных событий. Экранные формы также используются для выполнения заданий и перехода от одного компонента программного продукта к другому. Каждый объект управления обладает определенными свойствами, значения которых могут изменяться. Для объектов управления уточняется перечень событий и создаются пользовательские методы обработки — программный код на языке программирования в виде событийных процедур.
Методика объектно-ориентированного проектирования
Существуют различные объектно-ориентированные технологии и методики проектирования программных продуктов, которые должны обеспечить выполнение важнейших принципов объектного подхода:
• инкапсуляция (замыкание) свойств данных и программ в объекте;
• наследование;
• полиморфизм.
Инкапсуляция означает сочетание структур данных с методами их обработки в абстрактных типах данных — классах объектов.
Класс может иметь образованные от него подклассы. При построении подклассов осуществляется наследование данных и методов обработки объектов исходного класса. Механизм наследования позволяет переопределить или добавить новые данные и методы их обработки, создать иерархию классов.
Полиморфизм — способность объекта реагировать на запрос (вызов метода) сообразно своему типу, при этом одно и то же имя метода может использоваться для различных классов объектов.
Для различных методик объектно-ориентированного проектирования характерны следующие черты:
• объект описывается как модель некоторой сущности реального мира;
• объекты, для которых определены места хранения, рассматриваются во взаимосвязи, и применительно к ним создаются программные модули системы.
В процессе объектно-ориентированного анализа:
• осуществляется идентификация объектов и их свойств;
• устанавливается перечень операций (методов обработки), выполняемых над каждым объектом, в зависимости от его состояния (событий);
• определяются связи между объектами для образования классов;
• устанавливаются требования к интерфейсу с объектами.
Выделено четыре этапа объектно-ориентированного проектирования:
• разработка диаграммы аппаратных средств системы обработки данных, показывающей процессоры, внешние устройства, вычислительные сети и их соединения;
• разработка структуры классов, описывающей связь между классами и объектами;
• разработка диаграмм объектов, показывающих взаимосвязи с другими объектами;
• разработка внутренней структуры программного продукта.