- •Технология программирования
- •Режим доступа к электронному аналогу печатного издания: http://www.Libdb.Sssu.Ru
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Основные понятия объектно-ориентированного подхода
- •1.1. Объектно-ориентированная разработка программ
- •1.2. Объектно-ориентированные языки программирования
- •1.3. Сквозной пример
- •Контрольные вопросы
- •2. Первая фаза жизненного цикла – анализ требований и предварительное проектирование системы. Объектно-ориентированное моделирование
- •2.1. Объектная модель системы
- •2.1.1. Объекты и классы
- •2.1.2. Атрибуты объектов
- •2.1.3. Операции и методы
- •2.1.4. Зависимости между классами (объектами)
- •2.1.5. Атрибуты зависимостей
- •Зарегистрирован
- •2.1.6. Имена ролей, квалификаторы
- •2.1.7. Агрегация
- •2.1.8. Обобщение и наследование
- •2.1.9. Абстрактные классы
- •2.1.10. Множественное наследование
- •2.1.11. Связь объектов с базой данных
- •2.2. Построение объектной модели
- •2.2.1. Определение классов
- •2.2.2. Подготовка словаря данных
- •2.2.3. Определение зависимостей
- •2.2.4. Уточнение атрибутов
- •2.2.5. Организация системы классов с использованием наследования
- •2.2.6. Дальнейшее исследование и усовершенствование модели
- •2.3. Пример объектной модели
- •2.3.1. Определение объектов и классов
- •2.3.2. Подготовка словаря данных
- •2.3.3. Определение зависимостей
- •2.3.4. Уточнение атрибутов
- •2.3.5. Организация системы классов с использованием наследования
- •2.3.6. Дальнейшее усовершенствование модели
- •2.4. Выделение подсистем
- •2.4.1. Понятие подсистемы
- •2.4.2. Интерфейсы и окружения
- •2.5. Динамическая модель системы или подсистемы
- •2.5.1. События, состояния объектов и диаграммы состояний
- •2.5.2. Условия
- •2.5.3. Активности и действия
- •2.5.4. Одновременные события. Синхронизация
- •2.5.5. Вложенные диаграммы состояний
- •2.5.6. Динамическая модель банковской сети
- •2.6. Функциональная модель подсистемы
- •2.6.1. Диаграммы потоков данных
- •2.6.2. Описание операций
- •2.6.3. Ограничения
- •2.6.4. Функциональная модель банковской сети
- •2.7. Заключительные замечания к разделу
- •Контрольные вопросы
- •3. Вторая фаза жизненного цикла – конструирование системы
- •3.1. Разработка архитектуры системы
- •3.1.1. Разбиение системы на модули
- •3.1.2. Выявление асинхронного параллелизма
- •3.1.3. Распределение модулей и подсистем по процессорам и задачам
- •3.1.4. Управление хранилищами данных
- •3.1.5. Управление глобальными ресурсами
- •3.1.7. Пограничные ситуации
- •3.1.8. Обзор архитектур прикладных систем
- •3.2. Архитектура системы управления банковской сетью
- •3.3. Разработка объектов
- •3.3.1. Совместное рассмотрение трёх моделей
- •3.3.2. Разработка алгоритмов, реализующих полученные операции
- •3.3.3. Оптимизация разработки
- •3.3.4. Реализация управления
- •3.3.5. Уточнение наследования классов
- •3.3.6. Разработка зависимостей
- •Контрольные вопросы
- •4. Сравнительный анализ объектно-ориентированных методологий разработки программных систем
- •4.1. Методология omt
- •4.2. Методология sa/sd
- •4.3. Методология jsd
- •4.4. Методология osa
- •Аналитические возможности сравниваемых методологий объектно-ориентированного анализа
- •Возможности сравниваемых методов объектно-ориентированного анализа, используемые на этапе разработки системы
- •5. Третья фаза жизненного цикла – реализация объектно-ориентированного проекта
- •5.1. Объектно-ориентированный стиль программирования
- •5.2. Объектно-ориентированные системы программирования
- •5.3.1. Реализация классов
- •5.3.2. Порождение объектов
- •5.3.3. Вызов операций
- •5.3.4. Использование наследования
- •5.3.5. Реализация зависимостей
- •5.4. Другие объектно-ориентированные системы программирования
- •5.4.1. Реализация классов
- •5.4.2. Порождение объектов
- •5.4.3. Вызов операций
- •5.4.4. Реализация наследования
- •5.4.5. Реализация зависимостей
- •5.5. Не объектно-ориентированные системы программирования
- •5.5.1. Преобразование классов в структуры данных
- •5.5.2. Передача параметров методам
- •5.5.3. Размещение объектов в памяти
- •5.5.4. Реализация наследования
- •5.5.5. Выбор методов для операций
- •5.5.6. Реализация зависимостей
- •5.5.7. Объектно-ориентированное программирование на Фортране
- •5.5.8. Чем неудобны не объектно-ориентированные системы программирования
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Учебное издание
1.1. Объектно-ориентированная разработка программ
Объектно-ориентированная разработка программного обеспечения связана с применением объектно-ориентированных моделей при разработке программных систем и их компонентов.
Говоря об объектно-ориентированной разработке, я имею в виду:
объектно-ориентированные методологии (технологии) разработки программных систем;
инструментальные средства, поддерживающие эти технологии.
Объектно-ориентированная разработка может начаться на самом первом этапе жизненного цикла; она не связана с языком программирования, на котором предполагается реализовать разрабатываемую программную систему: этот язык может и не быть объектно-ориентированным. На этапе разработки объекты – это некоторые формальные конструкции (например, прямоугольники с закруглёнными углами, с помощью которых они изображаются на схемах), никак пока не связанные с их будущей реализацией на одном из языков программирования.
Объектно-ориентированная разработка программного обеспечения связана с применением объектно-ориентированных методологий (технологий). Обычно эти объектно-ориентированные методологии поддерживаются инструментальными программными средствами, но и без таких средств они полезны, так как позволяют хорошо понять различные аспекты и свойства разрабатываемой программной системы, что в последующем существенно облегчает её реализацию, тестирование, сопровождение, разработку новых версий и более существенную модификацию.
Различные объектно-ориентированные методологии разработки программного обеспечения рассматриваются в разделах 2,3и4. Наиболее подробно рассматривается объектно-ориентированная методология OMT (Object Modeling Technique) (разделы 2 и 3), которая поддерживает две первые стадии жизненного цикла программных систем. Эта методология выбрана для демонстрации объектно-ориентированного подхода, потому что является одной из наиболее продвинутых и популярных объектно-ориентированных методологий. Более того, её графический язык (система обозначений для диаграмм) получил достаточно широкое распространение и используется в некоторых других объектно-ориентированных методологиях, а также в большинстве публикаций по объектно-ориентированным методологиям. Методология OMT поддерживается системой Paradigm+, одной из наиболее известных инструментальных систем объектно-ориен-тированной разработки.
Будут рассмотрены и некоторые другие объектно-ориентированные методологии разработки программных систем в сравнении с методологией OMT (раздел 4):
SA/SD (Structured Analysis/Structured Design);
JSD (Jackson Structured Development);
OSA (Object-Oriented System Analysis).
1.2. Объектно-ориентированные языки программирования
Вопросы реализации программного обеспечения, разработка которого велась с применением одной из объектно-ориентированных методологий, рассматриваются в разделе 5. Реализация программного обеспечения связана с использованием одного из языков программирования. Показано, что наиболее удобными для реализации программных систем, разработанных в рамках объектно-ориентированного подхода, являются объектно-ориентированные языки программирования, хотя возможна реализация и на обычных (не объектно-ориентированных) языках (например, на языке C и на языке Fortran).
Объектно-ориентированные языки программирования пользуются в последнее время большой популярностью среди программистов, так как они позволяют использовать преимущества объектно-ориентированного подхода не только на этапах проектирования и конструирования программных систем, но и на этапах их реализации, тестирования и сопровождения.
Первый объектно-ориентированный язык программирования Simula 67 был разработан в конце 60-х гг. в Норвегии. Авторы этого языка очень точно угадали перспективы развития программирования: их язык намного опередил своё время. Однако современники (программисты 60-х гг.) оказались не готовы воспринять ценности языка Simula 67, и он не выдержал конкуренции с другими языками программирования (прежде всего, с языком Fortran). Прохладному отношению к языку Simula 67 способствовало и то обстоятельство, что он был реализован как интерпретируемый (а не компилируемый) язык, что было совершенно неприемлемым в 60-е гг., так как интерпретация связана со снижением эффективности (скорости выполнения) программ.
Но достоинства языка Simula 67 были замечены некоторыми программистами, и в 70-е гг. было разработано большое число экспериментальных объектно-ориентированных языков программирования: например, языки CLU, Alphard, Concurrent Pascal и др. Эти языки так и остались экспериментальными, но в результате их исследования были разработаны современные объектно-ориентированные языки программирования: C++, Smalltalk, Eiffel и др.
Наиболее распространённым объектно-ориентированным языком программирования, безусловно, является C++. Свободно распространяемые коммерческие системы программирования C++ существуют практически на любой платформе. Широко известна свободно распространяемая система программирования G++, которая даёт возможность всем желающим разобрать достаточно хорошо и подробно прокомментированный исходный текст одного из образцовых компиляторов языка C++. Завершается работа по стандартизации языка C++: последний Draft стандарта C++ выпущен в июне 1995 г. (он доступен по Internet).
Разработка новых объектно-ориентированных языков программирования продолжается. С 1995 г. стал широко распространяться новый объектно-ориентированный язык программирования Java, ориентированный на сети компьютеров и, прежде всего, на Internet. Синтаксис этого языка напоминает синтаксис языка C++, однако эти языки имеют мало общего. Java – интерпретируемый язык: для него определены внутреннее представление (bytecode) и интерпретатор этого представления, которые уже сейчас реализованы на большинстве платформ. Интерпретатор упрощает отладку программ, написанных на языке Java, обеспечивает их переносимость на новые платформы и адаптируемость к новым окружениям. Он позволяет исключить влияние программ, написанных на языке Java, на другие программы и файлы, имеющиеся на новой платформе, и тем самым обеспечить безопасность при выполнении этих программ. Эти свойства языка Java позволяют использовать его как основной язык программирования для программ, распространяемых по сетям (в частности, по сети Internet).