Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Все лекции по системам реального времени.pdf
Скачиваний:
198
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
8.11 Mб
Скачать

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

220

Пример класса-обертки базы данных приведен на рис.9.9. В бан- ковской системе все устойчивые данные хранятся в базе, поэтому сущностные классы Банковского Сервера отображаются как на отно- шение базы данных, так и на класс-обертку. Рассмотрим, к примеру,

сущностный класс Дебетовая Карточка из аналитической модели (рис.9.9а). Поскольку информация с карточки хранится в реляцион- ной базе данных, этому классу соответствует отношение в базе. Атри- буты класса отображаются на атрибуты отношения. Кроме того, надо указать первичный ключ; мы выбрали атрибут идентификатор Кар- точки, так как он однозначно определяет строку отношения (рис.9.96). Требуется также внешний ключ для представления ассо-

циации Клиент владеет Дебетовой Карточкой.

Внешний ключ является первичным в таблице, связанной с дан- ной. Он соответствует ассоциации между классами и используется для навигации между таблицами. Первичный ключ для отношения Клиент это НСС Клиента (номер социального страхования), так что именно он становится внешним в отношении Дебетовая Карточка.

Необходимо спроектировать класс-обертку Дебетовая Карточ- ка (рис.9.96), в котором будут следующие операции: создать, прове-

рить, проверитьСуточныйЛимит, обнулитьИтог, обновить, чи-

тать и удалить. Эти операции инкапсулируют операторы SQL для доступа к отношению Дебетовая Карточка. Обратите внимание, что атрибуты класса разрешается обновлять независимо, поэтому для ка- ждого атрибута имеется своя операция обновить. Вызов любой опе- рации приводит к выполнению некоторого оператора SQL.

9.10. Внутренние программные классы

Внутренние программные классы скрывают решения разработ-

чика, которые могут со временем измениться. Обычно они создаются на поздних стадиях процесса проектирования. Определить их из ана- литической модели, относящейся к предметной области, невозможно.

Внутренние программные классы инкапсулируют различные структуры данных (стеки, очереди, таблицы данных), выбранные проектировщиком. Примерами внутренних классов являются также классы-разъемы.

9.11. Применение наследования при проектировании

www.pdffactory.com

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

221

Наследование полезно при проектировании двух похожих клас- сов, то есть таких, у которых много общих черт. На этапе проектиро- вания архитектуры его нужно иметь в виду, чтобы впоследствии на этапах детального проектирования и кодирования можно было по- вторно использовать тот же или слегка видоизмененный код. Насле-

дование задействуют и с целью сделать проект более удобным для сопровождения такое применение оченъ упрощает инкрементную модификацию программы.

9.11.1.Иерархии классов. Иерархии классов (называемые также иерархиями обобщения/специализации или иерархиями наследова- ния) допустимо разрабатывать сверху вниз, снизу вверх или в обоих направлениях. При разработке сверху вниз проектируется класс, ко- торый включает характеристики, общие для всех его наследников. В ходе специализации этого класса формируются подклассы со специ- фическими особенностями. Можно поступать и наоборот, если в пер- воначальном проекте есть классы, имеющие как общие черты (опера- ции или атрибуты), так и некоторые отличия. В таком случае общие свойства переносятся в суперкласс и наследуются подклассами.

Следует отметить, что при использовании наследования внут- реннее устройство родительских классов видимо подклассам, такой вид повторного применения называется прозрачным ящиком, нару- шающим концепцию инкапсуляции (сокрытия-информации). Реали- зация класса-потомка тесно связана с реализацией родительского класса, что бывает причиной затруднений в глубоких иерархиях на- следования. Изменение класса, расположенного на верхнем уровне иерархии, может затронуть всех его потомков. По этой причине стоит ограничить глубину иерархии классов.

9.11.2.Абстрактные классы. У абстрактного класса не может быть экземпляров, поэтому он используется как шаблон для создания классов, а не объектов. Иными словами, он способен выступать толь- ко в роли суперкласса, который определяет общий интерфейс для всех своих подклассов. Абстрактная операция это операция, кото- рая объявлена, но не реализована в абстрактном классе. Абстрактный класс должен иметь хотя бы одну абстрактную операцию.

Абстрактный класс оставляет реализацию некоторых операций своим подклассам. Подкласс в состоянии реализовывать операции, придерживаясь интерфейса, заданного своим абстрактным родите- лем. Различные подклассы абстрактного класса могут определять

www.pdffactory.com

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

222

разные реализации одной и той же операции. Таким образом, абст- рактный класс задает интерфейс в форме набора абстрактных опе- раций. Подклассы реализуют этот интерфейс и расширяют его, до- бавляя собственные операции.

Некоторые операции разрешается осуществлять в самом абст- рактном классе, особенно тогда, когда их реализация в некоторых или всех подклассах должна быть одинаковой. Иногда абстрактный класс определяет реализацию операции по умолчанию. В подклассе эту операцию можно при необходимости заместить. Так делают, когда некий подкласс должен обрабатывать особый случай, для которого реализация по умолчанию не годится.

9.11.3. Полиморфизм и динамическое связывание. Слово «поли-

морфизм» в переводе с греческого означает «многообразие форм». В объектно-ориентированном проектировании полиморфизм использу- ется, когда в различных классах должна существовать операция с од- ним и тем же именем. Ее спецификация во всех классах одинакова, но реализация может быть различной: это дает возможность во время выполнения использовать вместо одного объекта другой с тем же ин- терфейсом.

Динамическое связывание применяется совместно с полимор- физмом для ассоциирования запроса с объектом и одной из его опе- раций во время исполнения. При статическом связывании (типичный случай в процедурных языках) ассоциация запроса с операцией уста- навливается во время компиляции, ее нельзя впоследствии изменить. При динамическом связывании, напротив, запрос может сначала вы- полняться операцией одного объекта, а потом операцией другого объекта.

9.12. Примеры наследования

Ниже мы приведем три примера наследования, иллюстрирую- щих применение суперклассов и подклассов, полиморфизма и дина- мического связывания, а также абстрактных классов.

9.12.1. Примеры суперклассов и подклассов. В банковской сис-

теме класс Счет имеет два атрибута: номерСчета и баланс. Посколь- ку счета нужно открывать и закрывать, дебетовать и кредитовать, а также считывать баланс, то определяются следующие операции:

§ открыть (номерСчета : Integer)

www.pdffactory.com

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

223

§закрыть ()

§читатьБаланс () : Real

§кредитовать (сумма : Real)

§дебетовать (сумма : Real)

Банк работает с двумя видами счетов: чековыми и сберегатель- ными. Ситуация выглядит вполне подходящей для применения на- следования: нужно создать обобщенный суперкласс счета и его спе- циализированные подклассы для чековых и сберегательных счетов. На данном этапе следует ответить на такие вопросы: какие обобщен- ные атрибуты и операции должны быть в суперклассе и какие специ- ализированные атрибуты у сберегательного и чекового счета? Дол- жен ли суперкласс быть абстрактным?

Но прежде чем отвечать, надо выявить сходство и различие ме- жду чековыми и сберегательными счетами. Сначала рассмотрим ат- рибуты. Ясно, что у любого счета есть номер и баланс, следователь- но, эти атрибуты можно обобщить и поместить в класс Счет. С дру- гой стороны, в данном банке на сберегательные счета начисляются проценты, а на чековые - нет. Нужно знать сумму начисленных про- центов, поэтому в классе Сберегательный Счет объявляется атрибут накопительныйПроцент. Кроме того, со сберегательного счета раз- решается безвозмездно снимать деньги не более трех раз в месяц, что приводит к объявлению атрибута счетчикДебетований. Еще объяв- ляются два статических атрибута класса, их значение одинаково для всех объектов данного класса: максимальноеЧислоБесплатныхДебе- тований (сколько раз в месяц можно снимать деньги со счета, не оп- лачивая банковские услуги; начальное значение равно 3) и платаБан- ку (сумма, выделяемая банку за каждое снятие денег сверх лимита; равна 1,5 доллара). Кроме того, в случае чековых счетов желательно знать, какая сумма была положена в последний раз. Поэтому в классе Чековый Счет объявляется атрибут суммаПоследнегоВклада.

И для Чекового Счета, и для Сберегательного Счета нужны те же операции, что и для обобщенного класса Счет: открыть, закрыть, читатьБаланс, кредитовать, дебетовать. Интерфейс этих операций оп- ределен в суперклассе Счет и наследуется обоими подклассами. Опе- рации открыть, закрыть и кредитовать выполняются одинаково и для чековых, и для сберегательных счетов, поэтому их реализацию мож- но определить в классе Счет и унаследовать в подклассах. Что каса-

www.pdffactory.com

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

224

ется операции дебетовать, то Чековый Счет в состоянии унаследовать ее реализацию от класса Счет. Но для Сберегательного Счета она осуществляется иначе: помимо уменьшения баланса необходимо еще увеличить счетчик Дебетований и вычесть из баланса платуБанку, ес- ли число дебетований превысило лимит. Нужна также дополнитель- ная операция обнулитьСчетчикДебетований, которая сбрасывает зна- чение счетчикаДебетований в начале каждого месяца.

Рис.9.10. Пример суперкласса и подклассов

На первый взгляд кажется, что операция читатьБаланс для обоих классов одинакова, но более внимательное рассмотрение пока- зывает, что это не так. При обращении к чековому счету требуется получить баланс и сумму последнего вклада, а для сберегательного счета нужен баланс и накопительный процент. Следовательно, необ- ходимо ввести разные операции чтения. В суперклассе определяется обобщенная операция читатьБаланс, которая наследуется и чеко- вым, и сберегательным счетом. Затем в класс Сберегательный Счет

www.pdffactory.com

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

225

добавляется операция читать НакопительныйПроцент, а в класс

Чековый Счет операция читатьСуммуПоследнегоВклада.

Проект иерархии класса Счет показан на рис.9.10 и прокоммен- тирован ниже.

Проект подкласса «Чековый Счет»

1. Атрибуты подкласса Чековый Счет:

наследует атрибуты номерСчета и баланс. Оба атрибута объ- явлены защищенными в суперклассе Счет, поэтому они видимы в подклассах;

добавляет атрибут суммаПоследнегоВклада. 2. Операции подкласса Чековый Счет:

наследует операции открыть, закрыть, читатьБаланс, кре- дитовать и дебетовать;

добавляет операцию читатьСуммуПоследнегоВклада () : Real

Проект подкласса «Сберегательный Счет»

1. Атрибуты подкласса Сберегательный Счет:

наследует атрибуты номерСчета и баланс;

добавляет атрибуты накопительныйПроцент и счетчик Дебе- тований;

добавляет статические атрибуты класса максимальное Число-

БесплатныхДебетований и платаБанку. Статические атрибуты в

UML подчеркиваются (см. рис.9.10).

2. Операции подкласса Сберегательный Счет:

наследует спецификацию и реализацию операций открыть,

закрыть, читатьБаланс и кредитовать;

наследует спецификацию операции дебетовать, но переопре- деляет ее реализацию: уменьшает баланс счета и взимает плату бан- ку, если превышен месячный лимит бесплатных дебетований;

добавляет операции:

начислитьПроцент (процентнаяСтавка : Real). Ежедневное начисление процентов;

читатьНакопительныйПроцент () : Real;

обнулитьСчетчикДебетований (). Сбрасывает счетчикДе-

бетований в нуль в начале каждого месяца.

9.12.2. Пример полиморфизма и динамического связывания. Рас-

смотрим теперь создание объектов этих классов, а также пример по- лиморфизма и динамического связывания.

www.pdffactory.com

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

226

begin

private account : Счет;

Предложить клиенту ввести тип счета и снимаемую сумму

if клиент выбрал чековый счет

then -- Записать в переменную account чековый счет клиента.

. . .

account := customerCheckingAccount;

. . .

elseif клиент выбрал сберегательный счет then -- Записать в переменную account

сберегательный счет клиента.

. . .

account := customerSavingsAccount; endif;

. . .

-- Дебетовать счет account, который может быть чековым или сберегательным. account.дебетовать (сумма);

. . .

end;

В этом примере, если выбран чековый счет, то в переменную account записывается объект класса Чековый Счет. При выполнении оператора account. дебетовать вызывается операция Чекового Счета. Если же указан сберегательный счет, то оператор account.дебетовать приведет к вызову операции Сберегательного Счета. Для чековых и сберегательных счетов выполняются разные варианты операции де- бетовать, в частности для сберегательного счета из баланса допол- нительно вычитается плата банку, если превышен месячный лимит дебетований.

Следует отметить, что объекту типа Счет можно присвоить объект типа Чековый Счет или Сберегательный Счет, но обратное неверно. Дело в том, что каждый Чековый Счет является Счетом, равно как и каждый Сберегательный Счет является Счетом, однако нельзя сказать, будто каждый Счет является Сберегательным, он может быть и Чековым.

www.pdffactory.com

СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

227

9.12.3. Пример наследования абстрактному классу. Рассмотрим класс Техническое Обслуживание из системы круиз-контроля и мо- ниторинга. Классы Замена Масла, Замена Воздушного Фильтра и Станционное ТО можно проектировать отдельно, но, если сделать их подклассами класса Техническое Обслуживание, кода придется пи- сать гораздо меньше. Иерархия обобщения/специализации для класса

Техническое Обслуживание показана на рис.9.11.

Рис.9.11. Пример абстрактного суперкласса и подклассов

Суперкласс Техническое Обслуживание является абстрактным, в нем есть две операции: сбросить и проверить. Обе операции исполь- зуют инкапсулированный тип данных начальныйПробег, который ра- вен общему пути, пройденному к моменту предыдущего техническо- го обслуживания. Операция сбросить вызывает операцию читать объекта Путь, которая возвращает значение полного Пробега, а затем присваивает это значение атрибуту начальный Пробег. Операция про- верить абстрактная, она специфицирована в классе Техническое Об- служивание, но реализована только в его подклассах.

Любой подкласс, допустим Замена Масла, наследует структуру класса Техническое Обслуживание, в том числе определение атрибута начальныйПробег и полное определение (спецификацию и реализа- цию) операции сбросить, а также спецификацию абстрактной опера- ции проверить. Но реализацию последней операции подкласс Замена

www.pdffactory.com

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.