Projektowanie systemów informacyjnych

1. Projektowanie systemów informacyjnych Wykład 8 Model obiektowy (5) Ewa Stemposz, Kazimierz Subieta Instytut Podstaw Informatyki PAN, Warszawa Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych, Warszawa

2. Zagadnienia ADT Delegacja Protytypy Role Transformacje diagramu klas: • Podział poziomy klasy • Podział pionowy klasy • Obejście dziedziczenia typu: disjoint overlapping dynamic • Obejście dziedziczenia wielokrotnego i wieloaspektowego

3. Abstrakcyjny typ danych Abstrakcyjny typ danych (ADT) - pojęcie udostępniane w niektórych językach programowania oparte na założeniu, że typ struktury danych jest skojarzony z operacjami działającymi na elementach tego typu. Nie istnieje potrzeba i możliwość używania operacji nie należących do oferowanego zestawu; operacje są kompletne i wyłączne. Bezpośredni dostęp do składowych takiej struktury danych nie jest możliwy. Abstrakcyjny typ danych jest bardzo bliski pojęciu klasy, której wystąpienia eksportują (niektóre) operacje, zaś ich struktura jest niedostępna dla operacji z zewnątrz. ADT ogranicza kontekst, w którym odwołanie do obiektu może być użyte w programie. ADT może odnosić się nie tylko do obiektów, ale również do wartości. Z drugiej strony, ADT może być uważane za pojęcie znacznie węższe lub ortogonalne w stosunku do pojęcia klasa. W czystej postaci, ADT nie uczestniczy w związkach dziedziczenia, wystąpienia ADT nie posiadają tożsamości, nie można ich wzajemnie łączyć (powiązaniami), ani wykonywać operacji na zbiorze wystąpień ADT (brak odpowiednika metody klasy). Przykłady ADT stos (z operacjami: pop, push, top, empty), pakiety obsługujące: mysz, CD ROM, grafikę, heap

4. Delegacja - alternatywa dla dziedziczenia Lista Operacje na obiekcie są oddelegowane do innego obiektu. Stos zawartość push pop top pierwszy następny ostatni dodaj usuń Obiekt klasy Stosskłada się z podobiektu zawartość, członka klasy Lista. Anomalia dziedziczenia jest usunięta. Obsługa obiektu Stos jest (częściowo) oddelegowana do obiektu Lista. Lista pierwszy następny ostatni dodaj usuń Delegacja to alternatywa dla dziedziczenia: w tym przypadku dziedziczenie, czyli importowanie inwariantów zachodzi dynamicznie (w czasie działania programu) w ramach wystąpień klas (obiektów). Część własności danego obiektu (np. metody) jest przechowywana w innej klasie. Stos push pop Obiekt “Stos” dziedziczy niepotrzebne mu operacje z klasy “Lista”

5. Prototypy (1) Pojęcie ściśle powiązane z delegacją. Dowolny obiekt może stać się prototypem. Pod pojęciem prototypu rozumie się zarówno obiekt jako wzorzec dla innego obiektu (przy tworzeniu nowego obiektu), jak i to, że informacje z obiektu-prototypu są dynamicznie (w czasie działania programu) dostępne dla innych obiektów. W ten sposób uzyskuje się jednorodność i zminimalizowanieśrodków: potrzebne są wyłącznie obiekty oraz wskaźniki (powiązania) od obiektów do ich prototypów. Te powiązania między obiektami są przechodnie; obiekty mogą być powiązane w hierarchię. Koncepcja prototypów jest dość uniwersalna i pozwala modelować klasy, dziedziczenie, dziedziczenie wielokrotne i role. Koncepcja wizjerów idzie dalej - wskaźnik prowadzący do obiektu prototypu może być dodatkowo zaopatrzony w filtry, ustalające, co ma być importowane.

6. Prototypy (2) Ulubieniec Łapy: 4 Ogon: 1 Uszy:2 Oczy:2 Szczepienie() Prototyp Kot Pies Wabi_się: Mrusia Wabi_się: Rex Rasa: nieznana Rasa: jamnik Płeć: Ż Płeć: M Uszy:1 Języki prototypowe (np. Self) nie wprowadzają pojęcia klasy. Obiekt może dziedziczyć cokolwiek z jakiegokolwiek innego obiektu. Podstawowym argumentem zwolenników prototypów jest zmniejszenie liczby pojęć. Koncepcja prototypów jest nieunikniona, jeżeli ktoś chciałby implementować dynamiczne role obiektów. Pojęcie klasy, jako przechowalni inwariantów, ma jednak ogromne znaczenie dla modelowania pojęciowego, stąd pojęcia prototypu i klasy uzupełniają się.

7. Role Źle! Osoba staje sięStudentem Student jest Osobą Każdy obiekt w czasie swojego życia może nabywać i tracić wiele ról, nie zmieniając swojej tożsamości. Role zmieniają się dynamicznie. Osoba Kowalski Właściciel psa Członek klubu golfowego Kibic Legii Podatnik Pacjent Student Pracownik • Rola importuje wartości atrybutów obiektu oraz inwarianty jego klasy • Rola może mieć własne (dodatkowe) atrybuty • Rola może należeć do własnej klasy

8. Role - przykład NAZWISKO ROK_UR Wiek() NR_INDEKSU INDEKS WpiszOcenę(...) ObliczŚredniąOcen() Kowalska: pracownik Nowak: pracownik+student Abacka: Nowacki: student OSOBA :OSOBA :OSOBA :OSOBA :OSOBA NAZWISKO: Kowalska ROK_UR: 1975 NAZWISKO: Nowak ROK_UR: 1951 NAZWISKO: Abacka ROK_UR: 1948 NAZWISKO: Nowacki ROK_UR: 1940 PRACOWNIK ZAROBEK DZIAŁ ZarobekNetto() ZmieńZarobek(...) STUDENT rola :PRACOWNIK ZAROBEK: 2500 DZIAŁ: zabawki :PRACOWNIK ZAROBEK: 2000 DZIAŁ: zabawki :STUDENT NR_INDEKSU:556677 INDEKS:...... NR_INDEKSU:223344 INDEKS:...... :STUDENT Rola importuje nie tylko inwarianty swojej klasy, lecz także wartości atrybutów swojego obiektu oraz inwarianty jego klasy.

9. Podział poziomy klasy (podział ekstensji klasy) K2 a1 a2 m1 m2 Firma nazwa 0..1 Osoba imię nazwisko zatrudnia Osoba imię nazwisko nazwa szkoły wysokość emerytury pensja podaj nazwisko Uczeń Emeryt Pracownik imię nazwisko nazwa szkoły imię nazwisko pensja imię nazwisko wysokość emerytury * podaj nazwisko podaj szkołę zmień emeryturę zmień pensję podaj nazwisko podaj szkołę podaj nazwisko zmień pensję podaj nazwisko zmień emeryturę K1 a ? a ? K21 K22 a K1 a1 ? a2 ? a1 ? a2 ? m1 ? m2 ? m1 ? m2 ? Przykład Firma zatrudnia 1 nazwa *

10. Podział pionowy klasy (podział inwariantów klasy) Osoba Firma nazwa adres telefon [1..*] imię nazwisko adres telefon zmień adres podaj telefon K1 a K2 np. a1 a2 a3 a K1 K21 K22 a2 a3 a1 m1 m2 m3 m2 m3 m1 Przykład Klient zlecił * * Klient zlecił Firma nazwa adres firmy telefon firmy [1..*] imię dyrektora nazwisko dyrektora adres dyrektora telefon dyrektora 1..* 0..1 1 dyrektor 1..* zmień adres firmy podaj telefon dyrektora

11. Obejście dziedziczenia typu disjoint Student Pracownik Student Pracownik Osoba Nowak Osoba Kowalski 0..1 0..1 {xor} perspektywa projektowa perspektywa pojęciowa Nowak:Student Nowak:Osoba Kowalski:Osoba Kowalski:Pracownik Nowak:Student Kowalski:Pracownik

12. Obejście dziedziczenia typu overlapping Student Pracownik Student Pracownik Zamiast kompozycji można tu użyć zarówno agregacji, jak i zwykłej asocjacji. Nowak Osoba Kowalski {overlapping} Osoba Abacki 0..1 0..1 Abacki:Osoba Nowak:Osoba Kowalski:Osoba Abacki:Student Nowak:Student Kowalski:Pracownik Abacki:Pracownik

13. Obejście dziedziczenia typu dynamic Menażer Analityk Projektant Osoba {abstract} Przy zmianie specjalizacji Osobypowstaje nowy obiekt z którejś z trzech podklas: Menażer, Analitykczy Projektant. Własności odziedziczone z klasy Osobasą każdorazowo przepisywane. {dynamic} Menażer Analityk Projektant W drugim przypadku, usuwany jest obiekt związany ze starą specjalizacją, tworzony jest obiekt przechowywujący własności związane z nową specjalizacją oraz tworzone jest powiązanie między nowym obiektem a obiektem klasy Osoba, przechowującym dane osobowe. W tym przypadku klasa Osoba nie może być klasą abstrakcyjną. Osoba {xor} 0..1 0..1 0..1

14. Obejście dziedziczenia wielokrotnego Student Pracownik Osoba Student/Pracownik Osoba 0..1 0..1 Pracownik Student

15. Dziedziczenie wielokrotne i wieloaspektowe Są konieczne, ale często komplikują pielęgnację oprogramowania. Obejście ich braku może odbyć się jeszcze na poziomie modelu obiektowego. Można też bezpośrednio zastosować metody zaproponowane dla obejścia braku dziedziczenia. Pracownik Osoba Emeryt Przykład: status płacowy stosunek do emerytury Pracownik godzinowy Pracownik etatowy Pracownik na zlecenie Osoba nie emerytowana Osoba emerytowana Pracownik godzinowy nie emerytowany Osoba specjalizacje wg płac specjalizacje wg emerytury

16. Delegacja z użyciem ról Osoba Pracownik Emeryt Pracownik godzinowy Pracownik etatowy Pracownik na zlecenie Osoba nie emerytowana Osoba emerytowana Osoba Pracownik Emeryt Specjalizacje wg emerytury Specjalizacje wg płac

17. Użycie dziedziczenia i delegacji Dziedziczenie Delegacja Pracownik Osoba Emeryt Pracownik godzinowy Pracownik etatowy Pracownik na zlecenie Osoba nie emerytowana Osoba emerytowana Osoba Emeryt Specjalizacje wg emerytury Specjalizacje wg płac

18. Zagnieżdżona generalizacja Permutacja klas Pracownik status płacowy Pracownik godzinowy Pracownik etatowy Pracownik na zlecenie stosunek do emerytury stosunek do emerytury stosunek do emerytury Pracownik godzinowy nie emerytowany Pracownik godzinowy emerytowany Pracownik etatowy nie emerytowany Pracownik etatowy emerytowany Pracownik na zlecenie nie emerytowany Pracownik na zlecenie emerytowany

19. Zalecenia • Jeżeli klasa ma kilka nadklas, wszystkie jednakowo ważne, najlepiej użyć delegacji, która zachowuje symetrię modelu. • Jeżeli jedna nadklasa wyraźnie dominuje, ma zdecydowanie więcej cech niż pozostałe lub może powodować wąskie gardło w wydajności, zaś inne wydają się być mniej ważne, tę jedną zaimplementować poprzez dziedziczenie, zaś pozostałe przez delegację. • Jeżeli liczba kombinacji klas jest mała, można rozpatrywać zagnieżdżoną generalizację • (permutację klas). • Przy zagnieżdżonej generalizacji, najważniejszy czynnik powinien być pierwszym kryterium podziału; pozostałe dalej, w hierarchii ważności. • Unikać zagnieżdżonych generalizacji, jeżeli duża ilość kodu musi być powtórzona. Te zalecenia mogą okazać się nieistotne o ile zdecydujemy się bezpośrednio obejść brak dziedziczenia wielokrotnego i wieloaspektowego metodami takimi samymi, jak dla obejścia dziedziczenia.