Построение моделей

Чтобы отследить все признаки и связи объекта окружающего мира, нам пришлось бы создавать модель вселенной, настолько в этом мире все взаимосвязано. Целью модели является создание осмысленной абстракции реального мира. Такая абстракция должна быть проще самого мира, но при этом отображать его достаточно точно, чтобы модель можно было использовать для предсказания поведения предметов в реальном мире.

Классической моделью является детский глобус. Модель — это не сам предмет; мы никогда не спутаем детский глобус с планетой Земля, но первое настолько хорошо отображает второе, что мы можем познавать Землю, изучая глобус.

Конечно, здесь имеются существенные упрощения. На глобусе моей дочери никогда не бывает дождей, наводнений, "глобусотрясений" и т.п., но я могу его использовать, например, для того, чтобы рассчитать, сколько понадобится времени для полета от дома до Москвы. Это может потребоваться, скажем, при планировании времени и расходов на командировку.

Модель, которая не будет проще моделируемого предмета, бесполезна. Стивен Райт (Steven Wright) пошутил на эту тему: "У меня есть карта, где один дюйм равен дюйму. Я живу на E5".

Создание хорошей объектно-ориентированной программы по сути своей является моделированием реальных объектов средствами программирования. Для создания такой виртуальной модели важно хорошо знать, во-первых, средства программирования и, во-вторых, последовательность построения программы с помощью этих средств.

Проектирование программ: язык моделирования

Язык моделирования — это, по сути, фикция, набор соглашений по поводу принципов предварительного моделирования программы на бумаге. Тем не менее без этого этапа невозможно создать эффективный профессиональный программный продукт. Давайте договоримся изображать классы на бумаге в виде треугольников, а отношения наследования между ними — в виде пунктирных стрелок от базового класса к производному. Для примера смоделируем класс Geranium (Герань), произведенный от класса Flower (Цветок), как показано на рис. 18.1.

Рис. 18.1. Схематическое изображение наследования класса

На рисунке видно, что Geranium — особый вид Flower, и это вполне соответствует действительности. Если мы с вами договоримся графически изображать таким способом наследования классов, то будем прекрасно понимать друг друга. Со временем мы, вероятно, захотим моделировать многие сложные отношения и разработаем свой набор соглашений и правил по созданию диаграмм, отображающих взаимосвязи объектов программы.

Конечно, нам также придется довести эти соглашения до сведения других сотрудников, которые работают или будут работать вместе с нами над общим проектом. Возможно, мы будем взаимодействовать с другими фирмами, имеющими свои соглашения, и надо будет потратить время, чтобы выработать общие принципы, позволяющие избежать возможных недоразумений.

В таком случае было бы полезным существование единого языка моделирования, понятного для всех. (В действительности эту прекрасную идею реализовать ничуть не проще, чем заставить всех жителей Земли говорить на эсперанто.) Тем не менее такой язык был создан, и имя ему — UML (Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования). Его задача состоит в том, чтобы добиться единообразия в отображении взаимоотношений между объектами в диаграммах. В соответствии с соглашениями языка UML нашу схему, представленную на рис. 18.1, следовало бы изобразить иначе (рис. 18.2).

Рис. 18.2. Те же отношения наследования, но с учетом соглашений UML

В соответствии с соглашениям и UML классы изображаются в виде прямоугольников, а наследование — в виде стрелки, направленной от производного класса к базовому. Направление стрелки противоречит тому, что подсказывает интуиция большинства из нас, но это не страшно: когда мы все договоримся, система заработает как надо.

Соглашения UML совсем несложные. Диаграммы нетрудно понимать и использовать. Мы рассмотрим эти соглашения на конкретных примерах в ходе освоения этой главы, что гораздо проще изучения UML вне контекста. Хотя этой теме можно посвятить целую книгу, по правде говоря, это будет пустая трата времени и бумаги, поскольку язык UML вполне соответствует принципу: лучше один раз увидеть на практике, чем десять раз прочитать.