Objektorienterad Modellering Programmering och Analys

OOMPA-1999 Föreläsning 2 Objektorienterad Modellering Programmering och Analys Objektorientering grunder Vad är OO? Programspråk?, paradigm?, gränssnitt?, struktur?, eller? Termer och fundament Objekt, klass, hierarki, arv, inkapsling, polymorfi, meddelande, metod, instans Scenarier För att beskriva typiska och viktiga aktiviteter CRC-kort Teknik för att beskriva och ta fram objekt, klasser och relationer

Vad menas med att vara objektorienterad? • Svaret beror på om frågan avser programspråk, användargränssnitt, en tillämpning, en databas eller en analys och designmetod

... • Objektorienterat språk • Baseras på inkapsling, polymorfi och arv • Objektorienterad användargränssnitt • Delarna i gränssnittet är objekt/komponenter • Objektorienterad tillämpning eller verktyg • Ändringsbara, återanvändbara och utvidgbara komponenter • Objektorienterad databas • Representerar, lagrar och återskapar objektmodeller • Objektorienterad analys och design • Består av tekniker att hitta objekt, för att strukturera relationer, eller hantera processen att skapa objekt.

Varför objektorientering? • Separerar gränssnitt från implementation • Avbildar världen på ett enkelt och naturligt sätt • Objekt förbereder system för förändring • Objekt tillåter att (bara) delar av systemet fungerar • Andra delar kan byggas klart senare • Objekt är naturliga att återanvända

Vad är ett objekt? • Ett objekt • En beskrivning av beteende • Har ett väldefinierat gränssnitt som specificerar beteendet oberoende av implementationen. Andra objekt kan interagera med objektet via det givna gränssnittet. • Implementationen beskriver hur objektet skall reagera • Ett objekt består av • privata delar, dolda och ej åtkomliga av andra objekt • publika delar, som är åtkomliga för andra objekt • Ett objekt instansieras från en klass metod Inkapsling Klass instans yourAccount = new Account(); myAccount = new Account();

0 0 yourAccount.balance(); myAccount.balance(); 500 300 yourAccount.deposit(500); myAccount.deposit(300); x = 100; myAccount.withdraw(x); 600 200 yourAccount.deposit(x); 700 100 myAccount.transfer(100, yourAccount); Skicka meddelanden • Meddelandesändning • Vi aktiverar ett objekt genom att skicka meddelanden till det Vissa meddelanden kan ha argument

Sammansatta objekt och delegering • Objektsammansättning • Objekt kan vara definierade mha andra objekt • en bil bil består av en kaross, en motor, en bensintank, dörrar etc • dessa objekt kan i sin tur bestå av andra objekt • en dörr består av ett handtag, ett fönster, ett lås, osv • Ett objekt som består av andra objekt kan delegera ansvar till dessa objekt • Bilen delegerar ”ansvaret” för dörrlåsningen till dörren som i sin tur delegerar detta till låset.Vi kan enkelt byta lås (från tex mekaniskt till elektroniskt) utan att ändra varken bil eller dörr.

rita rita * Figur FigurGrupp …delegereing.. • Ett PersonRegister delegerar till • ett Dictionary • Meddelandecentral delegerar till • ett Kommunikationsobjekt som delegerar till • ServerSocket och KlientSocket • En Person delegerar till • Namnobjekt och Adressobjekt • En FigurGrupp delegerar utritning till • Figurer

bild bild bild linje bild rektangel rektangel linje rektangel …sammansatt objekt • Ett annat exempel är en bild som består av linjer, rektanglar eller andra bilder

Vad är en klass? • En klass är en beskrivning av en viss uppsättning av objekts attribut och beteende • attributen kallas för instansvariabler • beteendet beskrivs med hjälp av metoder

superklass superklass subklass superklass superklass subklass Klasser ordnas i hierarkier subklasserna ärver från sina superklasser

Metodbindning • Metod söks först i mottagarens klass därefter i superklasser 3: fortsätt i superklassens superklass airplane = new Airplane(); airplane.start(); 2: sök i superklassen Hittas ingen metod i rotklassen så genereras ett felavbrott! 1: sök i klassen

Arvshierarkier • I VisualWorks\Smalltalk hittar vi följande klasshierarki (ett utsnitt) Object () Magnitude () ArithmeticValue () Number () Fraction ('numerator' 'denominator') Integer () LargeInteger () LargeNegativeInteger () LargePositiveInteger () SmallInteger () Collection () SequenceableCollection () OrderedCollection ('firstIndex' 'lastIndex') SortedCollection ('sortBlock')

...Arvshierarkier • I Java-2 hittar vi följande klasshierarki (ett utsnitt) java.lang.Object java.lang.Number java.lang.Integer java.math.BigInteger java.lang.Long java.lang.Short java.util.AbstractCollection java.util.AbstractSet java.util.TreeSet java.util.HashSet

Subklasser kan skriva över metoder Försök att hitta klasser genom att abstrahera gemensamt beteende och ordna dem hierarkiskt genom att låta klasser “som är” (eng. is-a) av viss “underordnad” typ bli subklasser. Exempel: Kvadrat är-en rektangel. Cirkel är-en ellips.

Polymorfi och överskrivning • Olika klasser kan ha metoder med samma namn, s.k. polymorfi r1 = new Rectangle(); // Instansiera klassen Rectangle c1 = new Circle(); // Skapa en instans av klassen Circle /* Nu skickar vi meddelandet draw till både r1 och c1 */ r1.draw(); c1.draw(); /* vilket ger olika resultat trots att vi skickar samma meddelande till båda objekten. Mottagaren "avgör" helt enkelt vad som skall hända! */

Design och utveckling • Vilken typ av projekt kan vara avgörande för hur man går tillväga • Programmera i det lilla • kod skapas av en eller få programmerare. En enskild person kan ha överblick och vara insatt i alla delar av projektet. • Huvudproblem (mjukvara): designa och utveckla algoritmer • Programmera i det stora • mjukvaran tas fram av ett stort team. Vissa personer kan specificera eller designa andra kan koda vissa komponenter, slutintegration/applikationen görs kanske av en tredje grupp, osv. Ingen person har möjlighet att sätta sig in alla delar av projektet. • Huvudproblem (mjukvara): hantera kommunikationen mellan olika delar av projektet.

Arbeta med scenarier • Identifiera viktiga delar av systemet • Beskriv dem med steg-för-steg beskrivningar i vanlig text • beskriver händelseförlopp • börjar och slutar på godtyckligt (/lämpligt) ställe • innefattar objekt, delsystem eller en blandning av dessa • används för att beskriva dynamiken hos systemet • används för att testa framtagna modeller • används för att konstruera modeller • kan användas vid verifiering av system • kan också utgöra basen för dokumentation av systemet

... • Ofta hittar man scenarier genom att utgå från hur användaren skall interagera med systemet • Senare kan man (kanske) hitta delscenarier och beskriva hur objekten interagerar med varandra • Exempel (Pelle i Piteå skickar post till Olle i Umeå) • Pelle postar brevet i brevlådan i Piteå • Posten sorteras • Brevet transporteras till posten i Umeå • Posten sorteras • Brevet delas ut

Pelle Piteåposten Umeåposten Olle Sekvensdiagram • Scenarier brukar beskrivas med sekvensdiagram och andra interaktionsdiagram posta sortera transportera sortera dela ut

Dela upp på delkomponenter • Identifiera vad som skall göras och sedan vem som skall göra det • Då man börjar få någorlunda klart för sig vad man skall konstruera är det dags att identifiera komponenter • Komponenterna (systemen) delas sedan upp på delkomponenter (delsystem) • Detta är ofta en brainstormingliknande iterativ process

Tumregler • En komponent skall ha en liten mängd väldefinierat ansvar • Ändringar skall påverka så få som möjligt • En komponent skall interagera så lite som möjligt med andra komponenter • Att minska kopplingen (eng. coupling) mellan olika komponenter ökar sannolikheten för att ändringar göras med minimal inverkan på andra komponenter

CRC-kort (Class-Responsibility-Collaborators) • Av Cunningham och Beck under mitten av 80-talet. • Togs fram för att lära ut objektorienterad programmering • För att ge komponenter fysisk presentation • Bra vid ”brainstorming”/spånande • Process: • Man skriver ner klasser på kort. Selektera inte nu utan skriv ner alla förslag • Efter ett tag när man har ett (tillräckligt) antal klasser väljer man ut ”dom bästa” • Sedan går man över till att identifiera ansvarsområden och beteende för varje klass • Sedan identifieras samarbete klasser emellan • Man försöker också ordna klasserna hierarkiskt samt identifiera abstrakta klasser

… • Ett blankt CRC-kort Klassnamn Ansvar ”Samarbetspartners”

CRC: Exempel • Grafiskt objekt som har en metod för att rita "sin" figur och ett delobjekt som också skall ritas ut GrafisktObjekt Håller grafisk beskrivning i form av en en metod som beskriver den aktuella presentationen Skall kunna innehålla ett annat grafiskt objekt med samma API som det själv Det skall gå att lägga in ett nytt eller ta bort det aktuella grafiska delobjektet Vid utritning skall det grafiska objektet också se till att delobjektet ritas ut GrafisktObjekt

Personregister Hanterar ett register av personer Personer kan läggas in eller tas bort Kan sortera registret efter namn, födelsenummer respektive adress Person Person superklasser: Object subklasser: Student Hanterar information om en person: namn, adress, telefon, födelsenummer Student superklasser: Person subklasser: Hanterar email och kursstatus

Publicist Håller intressant information/data Meddelar prenumeranter om informationen ändras Prenumerant Prenumerant Prenumererar på intressanta förändringar hos en eller flera publicister Implementerar en strategi för att ta hand om meddelanden om förändringar från publicisten Publicist CRC: Publicist och prenumerant

Vy Visualisera modellen Transformera koordinater Kontroll Modell Kontroll Tolka inmatning från användaren Fördela kontroll Vy Modell Modell Problemrelaterad information Skicka ut meddelanden om förändringar "Klassiska" MVC

Objektorienterad Modellering Programmering och Analys