Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем

Объектно-ориентированный подход		141
*	Работа	0..1
1	0..1 период:	1
Личность	интервалВремени	Комп

Рис. 3.8. Преобразование класса ассоциаций в обычный класс

3.4.8. МЕХАНИЗМ ПАКЕТОВ

Один из подходов к решению проблемы сложности систем ПО, о которой говорилось в начале главы 2, заключается в группировке классов в компоненты более высокого уровня. Эта идея проявляется во многих объектно-ориентированных методах. В UML такой способ группировки носит название механизма пакетов (package).

Механизм пакетов применим к любым элементам модели, а не только к классам. Если для группировки классов не использовать некоторые эвристики, то она становится весьма: произвольной. Одна из них, которая в основном используется в UML, —это зависимость. Таким образом, диаграмма пакетов представляет собой диаграмму, содержащую пакеты классов и зависимости между ними. Строго говоря, пакеты и зависимости являются элементами диаграммы классов, т. е. диаграмма пакетов — это всего лишь форма диаграммы классов.

Зависимость между двумя элементами имеет место в том случае, если изменения в определении одного элемента могут повлечь за собой изменения в другом. Что касается классов, то причины для зависимостей могут быть самыми разными: один класс посылает сообщение другому; один класс включает часть данных другого класса; один класс использует другой в качестве параметра операции. Если класс меняет свой интерфейс, то любое сообщение, которое он посылает, может утратить свою силу.

142

Глава 3

В идеальном случае только изменения в интерфейсе класса должны воздействовать на другие классы. Искусство проектирования больших систем включает в себя минимизацию зависимостей —та- ким способом снижается воздействие изменений и требуется меньше усилий на их внесение.

На рис. 3.9 показаны классы предметной области, сгруппированные в два пакета: Заказы и Клиенты. Оба пакета, в свою очередь, являются частью общего пакета предметной области. Приложение Сбора Заказов имеет зависимости с обоими пакетами предметной области. Пользовательский интерфейс Сбора Заказов имеет зависимости с Приложением Сбора Заказов и AWT (средством разработки графического интерфейса пользователя (GUI) в языке Java).

Пользовательский		AWT	Пользовательский
интерфейс Сбора			интерфейс Списка
\		t	Рассылки
Заказов
I
Компонент		Зависимость
1 Т			Приложение
Приложение
			Списка
Сбора
			Рассылки
Заказов
	>».		/
\
			/
Чг		г-1	^
	Заказы —	Клиенты

Рис. 3.9. Диаграмма пакетов

Зависимость между двумя пакетами существует в том случае, если между любыми двумя классами в пакетах существует любая зависимость. Например, если любой класс в пакете Список Рассылки зависит от какого-либо класса в пакете Клиенты, то между соответствующими пакетами существует зависимость.

Объектно-ориентированный подход

143

Существует очевидное сходство между зависимостями пакетов и составными зависимостями. Однако между ними имеется принципиальное различие: зависимости пакетов не являются транзитивными. Чтобы понять, почему это так важно для зависимостей, обратимся снова к рис. 3.9. Если какой-либо класс в пакете Заказы изменяется, то это совсем не означает, что должен измениться пакет Пользовательский интерфейс Сбора Заказов. Это означает всего лишь, что может измениться пакет Приложение Сбора Заказов. Пакет Пользовательский интерфейс Сбора Заказов должен измениться только в том случае, если меняется интерфейс пакета Приложение Сбора Заказов. В данной ситуации Приложение Сбора Заказов защищает Пользовательский интерфейс Сбора Заказов от изменений в заказах.

Пакеты не дают ответа на вопрос, каким образом можно уменьшить количество зависимостей в вашей системе, однако они помогают выделить эти зависимости, а после того, как они все окажутся на виду, остается только поработать над снижением их количества. Диаграммы пакетов можно считать основным средством управления общей структурой системы.

На рис. 3.10 представлена более сложная диаграмма пакетов, содержащая ряд дополнительных конструкций. Добавлен пакет Предметная область, включающий пакеты Заказы и Клиенты. Это нужно для того, чтобы можно было заменить множество отдельных зависимостей на более общие зависимости с пакетом в целом.

Если показывается содержимое пакета, то имя пакета помещается в "этикетку", а содержимое —внутрь основного прямоугольника. Это содержимое может быть перечнем классов (как в пакете Общий), другой диаграммой пакетов (как в пакете Предметная область) или диаграммой классов (этот вариант не показан, однако идея вполне очевидна).

В большинстве случаев достаточно перечисления основных классов, однако иногда дополнительная диаграмма оказывается полезной. В данном случае (см. рис. 3.10) показано, что, в то время как Приложение Сбора Заказов связано зависимостью со всем пакетом Предметная область, Приложение Списка Рассылки зависит только от пакета Клиенты.

144

Глава3

На рис. ЗЛО имеется пакет Общий, помеченный как {глобальный}. Это означает, что все пакеты в системе связаны зависимостью с данным пакетом. Разумеется, такую конструкцию следует применять очень расчетливо, однако общие классы (такие, как Деньги) используются во всей системе.

Пользовательский интерфейс Сбора Заказов

1

Приложение

Сбора

Заказов

\

Предметная \ область

ги

Заказы

Общий

{глобальный}

Количество

Деньги Периодвремени

1

Пользовательский AWT интерфейсСписка

Рассылки

1

1

1 it

Приложение

Списка

Рассылки

/

/

/

„ Клиенты

I		Интерфейс
	<ь	Oracle
Интерфейс
Базы{абстрактный}данных
		Интерфейс
		Sybase

Рис. 3.10. Усовершенствованная диаграмма пакетов

Объектно-ориентированный подход

145

По отношению к пакетам можно использовать механизм обобщения. Это означает, что конкретный пакет должен соответствовать интерфейсу общего пакета. Такое определение можно сравнить с аспектом спецификации относительно механизма подклассов в диаграммах классов. Следовательно, в соответствии с рис. ЗЛОИнтерфейс Базы данных может использовать либо Интерфейс Oracle, либо Интерфейс Sybase. Когда обобщение применяется таким образом, общий пакет может быть помечен как {абстрактный}, чтобы показать, что он всего лишь определяет интерфейс, реализуемый конкретным пакетом.

Обобщение подразумевает наличие зависимости подтипа от супертипа. (Нет необходимости показывать дополнительную зависимость; достаточно наличия самого обобщения.) Помещение абстрактных классов в пакет-супертип — это хороший способ ликвидации циклов в структуре зависимостей. В данном случае пакеты интерфейса с базой данных отвечают за загрузку объектов предметной области в базу данных и их хранение. Следовательно, им необходимо располагать информацией относительно объектов предметной области. С другой стороны, объекты предметной области должны инициировать загрузку и хранение, т. е. необходим соответствующий триггер.

Механизм обобщения позволяет поместить необходимый интерфейс триггера (различные операции загрузки и сохранения) в пакет интерфейса с базой данных. Эти операции впоследствии реализуются классами в рамках пакетов-подтипов. Нам не нужна какая-либо зависимость между пакетом интерфейса с базой данных и пакетом интерфейса с Oracle, поскольку во время выполнения и так будет вызываться именнотот пакет-подтип, который необходим. При этом пакет Предметная область имеет дело только с простым пакетом интерфейса с базой данных.

В существующей системе зависимости могут быть выведены на основании анализа классов. Эта задача является крайне полезной для реализации с помощью любого инструментального средства. В качестве самого первого шага желательно разделить классы на пакеты и проанализировать зависимости между пакетами. Затем следует уменьшить количество зависимостей.

Пакеты являются жизненно необходимым средством для больших проектов. Их следует использовать в тех случаях, когда

146 Глава3

диаграмма классов, охватывающая всю систему в целом и размещенная на единственном листе бумаги формата А4, становится нечитаемой.

Стремление свести к минимуму количество зависимостей обусловлено снижением степени связности пакетов системы. С другой стороны, эвристический подход к этому процессу далек от идеала.

Пакеты особенно полезны при тестировании. Каждый пакет при этом может содержать один или несколько тестовых классов, с помощью которых проверяется поведение пакета.

3.5. ДИАГРАММЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) являются моделями, описывающими поведение взаимодействующих групп объектов.

Как правило, диаграмма взаимодействия охватывает поведение объектов в рамках только одного варианта использования. На такой диаграмме отображаются ряд объектов и те сообщения, которыми они обмениваются между собой.

Проиллюстрируем данный подход на примере достаточно простого варианта использования, который описывает следующее поведение:

•Окно Ввода Заказа посылает Заказу сообщение "приготовиться".

•Заказ посылает данное сообщение каждой Строке заказа в данном Заказе.

•Каждая Строка заказа проверяет состояние определенного Запаса товара:

Если данная проверка удовлетворяется (результат — true), то Строка заказа удаляет соответствующее количество товара из Запаса.

В противном случае количество Запаса снижается до уровня повторного заказа, и Запас запрашивает новую поставку товара.

Существуют два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы последовательности (sequence diagrams) и кооперативные диаграммы (collaboration diagrams).

Объектно-ориентированный подход

147

3.5.1.

ДИАГРАММЫ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

На диаграмме последовательности объект изображается в виде прямоугольника на вершине пунктирной вертикальной линии (рис. 3.11).

Эта вертикальная линия называется линиейжизни (lifeline) объекта. Она представляет собой фрагмент жизненного цикла объекта в процессе взаимодействия. Такую форму представления впервые ввел Ивар Якобсон.

Каждое сообщение представляется в виде стрелки между линиями жизни двух объектов. Сообщения появляются в том порядке, как они показаны на странице — сверху вниз. Каждое сообщение помечается, как минимум, именем сообщения; при желании можно добавить также аргументы и некоторую управляющую информацию и, кроме того, можно показать самоделегирование (self-delegation)— сообщение, которое объект посылает самому себе, при этом стрелка сообщения указывает на ту же самую линию жизни.

Из всей возможной управляющей информации два ее вида имеют существенное значение. Во-первых, это у с л о в и е , показывающее, когда посылается сообщение (например, [нужен ПовторныйЗаказ = "true"]). Сообщение посылается только при выполнении данного условия. Другой полезный управляющий маркер — это м а р - к е р и т е р а ц и и , показывающий, что сообщение посылается много раз для множества объектов-адресатов (например,* приготовиться).

Диаграммы последовательности очень просты и наглядны (в этом заключается самое большое их достоинство) и существенно помогают разобраться в процессе поведения системы.

Диаграмма (см. рис. 3.11) содержит возврат, означающий не новое сообщение, а возврат из сообщения. На диаграмме возврат отличается от обычных сообщений тем, что его стрелка не сплошная, а имеет вид пары линий.

Диаграммы последовательности можно также использовать для представления параллельных процессов.

На рис. 3.12 изображен ряд объектов, участвующих в проверке банковской транзакции. В момент создания Транзакции она порождает Координатор Транзакции в целях координации проверок, выполненных Транзакцией.Этот координатор создает несколько объек-

148

Глава 3

	Окно	Заказ	Строка	Запас
	Ввода
			заказа
	Заказа
		ч
	Объект		Сообщение!
	приготовиться()		I	I

*приготовиться()

i*

•	|проверка ()	Условие
ИтерацияI I	I р
	[проверка = "true"]
	удалитьО

•• нуженПовторныйЗаказО

		\
	| Самоделегирование
I	I
Возврат!	[нуженПовторныйЗаказ в "true"]
	I
	новый
	i
		Повторный
\		заказ
	[проверка = "true"]
	новый	I
		Поставка

Создание

Рис. 3.11 Диаграмма последовательности

Объектно-ориентированный подход		149
Асинхронное сообщение
новый
Координатор
Транзакции
| НОВЫЙ
новый	первая
	Проверка
Активизация	Транзакции
		вторая
	Проверка
	Транзакции
	Прочая	U
	обработка

нормальное	все
завершение	выполнено?

Самоуничтожение

объекта

Самоделегирование

Рис. 3.12. Параллельные процессы и активизации

тов Транзакционного Контролера (в данном случае два объекта), каждый из которых отвечает за определенную проверку. Такой процесс облегчает создание различных дополнительных процессов проверки, поскольку каждая проверка вызывается асинхронно и выполняется параллельно с другими.

Когда Проверка Транзакции завершается, она посылает соответствующее сообщение Координатору Транзакции. Координатор проверяет, все ли проверки сообщили о своем выполнении. Если нет, то координатор не выполняет никаких действий. Если же все проверки

150

Глава3

завершились успешно, как в данном случае, то координатор сообщает Транзакции о нормальном завершении.

В диаграмму последовательности на рис. 3.12 введен ряд новых элементов. Во-первых, это активизации, появляющиеся явно в том случае, когда метод становится активным либо во время его выполнения, либо при ожидании результата выполнения какой-либо процедуры. Во-вторых, половинные стрелки обозначают асинхронные сообщения. Асинхронное сообщение не блокирует работу вызывающего объекта. Таким образом, он может продолжать свой собственный процесс. Асинхронное сообщение может выполнять одну из трех функций:

•создавать новую ветвь процесса (в этом случае оно связано с самой верхней частью активизации);

•создавать новый объект;

•устанавливать связь с уже выполняющейся ветвью процесса. Удаление объекта показано с помощью большого знака "X".

Объекты могут выполнить самоуничтожение или могут быть уничтожены посредством еще одного сообщения.

Используя механизм активизаций, можно более четко показать смысл самоделегирования. Без них, или без такого обозначения с помощью столбиков, которое здесь используется, довольно трудно определить, где же выполняются следующие после самоделегирования вызовы — то ли в вызывающем методе, то ли в вызываемом методе. Активизации вносят ясность в этот вопрос.

3.5.2. КООПЕРАТИВНЫЕ ДИАГРАММЫ

Вторым видом диаграммы взаимодействия является кооперативная диаграмма, на которой экземпляры объектов показаны в виде пиктограмм. Как и на диаграмме последовательности, здесь стрелки обозначают сообщения, обмен которыми осуществляется в рамках данного варианта использования. Их временная последовательность, однако, указывается путем нумерации сообщений.

Нумерация сообщений делает восприятие их последовательности более трудным, чем в случае расположения линий на странице сверху вниз. С другой стороны, такое пространственное расположение позволяет более легко отразить некоторые другие моменты, на-