Виды отношений между объектами

В поле зрения разработчика ПО находятся не объекты-одиночки, а взаимодействующие объекты, ведь именно взаимодействие объектов реализует поведение системы. У Г. Буча есть отличная цитата из Галла: «Самолет – это набор элементов, каждый из которых по своей природе стремится упасть на землю, но ценой совместных непрерывных усилий преодолевает эту тенденцию» [22]. Отношения между парой объектов основываются на взаимной информации о разрешенных операциях и ожидаемом поведении. Особо интересны два вида отношений между объектами: связи и агрегация.

Связи

Связь – это физическое или понятийное соединение между объектами. Объект сотрудничает с другими объектами через соединяющие их связи. Связь обозначает соединение, с помощью которого:

q объект-клиент вызывает операции объекта-поставщика;

q один объект перемещает данные к другому объекту.

Можно сказать, что связи являются рельсами между станциями-объектами, по которым ездят «трамвайчики сообщений».

Связи между объектами показаны на рис. 9.5 с помощью соединительных линий. Связи представляют возможные пути для передачи сообщений. Сами сообщения показаны стрелками, отмечающими их направления, и помечены именами вызываемых операций.

Рис. 9.5.Связи между объектами

Как участник связи объект может играть одну из трех ролей:

q актер – объект, который может воздействовать на другие объекты, но никогда не подвержен воздействию других объектов;

q сервер – объект, который никогда не воздействует на другие объекты, он только используется другими объектами;

q агент – объект, который может как воздействовать на другие объекты, так и использоваться ими. Агент создается для выполнения работы от имени актера или другого агента.

На рис. 9.5 Том – это актер, Мери, Колонки – серверы, Музыкальный центр – агент.

Приведем пример. Допустим, что нужно обеспечить следующий график разворота первой ступени ракеты по углу тангажа, представленный на рис. 9.6.

Запишем абстракцию графика разворота:

with Класс_ДатчикУглаТангажа;

use Класс_ДатчикУглаТангажа;

Package Класс_ГрафикРазворота is

subtype Секунда is Natural range ...

type ГрафикРазворота is tagged private;

procedure Очистить (the: in out ГрафикРазворота);

procedure Связать (the: In out ГрафикРазворота;

teta: Угол: si: Секунда: s2: Секунда);

function УголНаМомент (the: ГрафикРазворота;

s: Секунда) return Угол;

private

…

end Класс_ГрафикРазворота;

Рис. 9.6.График разворота первой ступени ракеты

Для решения задачи надо обеспечить сотрудничество трех объектов: экземпляра класса ГрафикРазворота, РегулятораУгла и КонтроллераУгла.

Описание класса КонтроллерУгла может иметь следующий вид:

with Класс_ГрафикРазворота. Класс_РегуляторУгла;

use Класс_ГрафикРазворота. Класс_РегуляторУгла;

Package Класс_КонтроллерУгла is

type укз_наГрафик is access all ГрафикРазворота;

type КонтроллерУгла is tagged private;

procedure Обрабатывать (the: in out КонтроллерУгла;

уг: укз_наГрафик);

function Запланировано (the: КонтроллерУгла;

уг: укз_наГрафик) return Секунда;

private

type КонтроллерУгла is tagged record

регулятор: РегуляторУгла := НовРегуляторУгла

(1.1.10);

…

end Класс_КонтроллерУгла:

ПРИМЕЧАНИЕ

Операция Запланировано позволяет клиентам запросить у экземпляра Контроллера-Угла время обработки следующего графика.

И наконец, описание класса РегуляторУгла представим в следующей форме:

with Класс_ДатчикУгла. Класс_Порт;

use Класс_ДатчикУгла. Класс_Порт;

Package Класс_РегуляторУгла is

type Режим is (Увеличение. Уменьшение);

subtype Размещение is Natural range ...

type РегуляторУгла is tagged private;

function НовРегуляторУгла (номер: Размещение;

напр: Направление: порт: Порт)

return РегуляторУгла;

procedure Включить(the: in out РегуляторУгла);

procedure Выключить(the: in out РегуляторУгла);

procedure УвеличитьУгол(№е: in out

РегуляторУгла);

procedure УменьшитьУгол(the: in out

РегуляторУгла);

function ОпросСостояния(the: РегуляторУгла)

return Режим:

private

type укз_наПорт is access all Порт;

type РегуляторУгла is tagged record

Номер: Размещение;

Состояние: Режим;

Управление: укз_наПорт;

end record;

end Класс_РегуляторУгла;

Теперь, когда сделаны необходимые приготовления, объявим нужные экземпляры классов, то есть объекты:

РабочийГрафик: aliased ГрафикРазворота;

РабочийКонтроллер: aliased Контроллеругла;

Далее мы должны определить конкретные параметры графика разворота

Связать (РабочийГрафик. 30. 60. 90);

а затем предложить объекту-контроллеру выполнить этот график:

Обрабатывать (РабочийКонтроллер. РабочийГрафикАссеss);

Рассмотрим отношение между объектом РабочийГрафик и объектом РабочийКонтроллер. РабочийКонтроллер – это агент, отвечающий за выполнение графика разворота и поэтому использующий объект РабочийГрафик как сервер. В данном отношении объект РабочийКонтроллер использует объект РабочийГрафик как аргумент в одной из своих операций.

Видимость объектов

Рассмотрим два объекта, А и В, между которыми имеется связь. Для того чтобы объект А мог послать сообщение в объект В, надо, чтобы В был виден для А.

В примере из предыдущего подраздела объект РабочийКонтроллер должен видеть объект РабочийГрафик (чтобы иметь возможность использовать его как аргумент в операции Обрабатывать).

Различают четыре формы видимости между объектами.

1. Объект-поставщик (сервер) глобален для клиента.

2. Объект-поставщик (сервер) является параметром операции клиента.

3. Объект-поставщик (сервер) является частью объекта-клиента.

4. Объект-поставщик (сервер) является локально объявленным объектом в операции клиента.

На этапе анализа вопросы видимости обычно опускают. На этапах проектирования и реализации вопросы видимости по связям обязательно должны рассматриваться.

Агрегация

Связи обозначают равноправные (клиент-серверные) отношения между объектами. Агрегация обозначает отношения объектов в иерархии «целое/часть». Агрегация обеспечивает возможность перемещения от целого (агрегата) к его частям (свойствам).

В примере из подраздела «Связи» объект РабочийКонтроллер имеет свойство регулятор, чьим классом является РегуляторУгла. Поэтому объект РабочийКонтроллер является агрегатом (целым), а экземпляр РегулятораУгла – одной из его частей. Из РабочегоКонтроллера всегда можно попасть в его регулятор. Обратный же переход (из части в целое) обеспечивается не всегда.

Агрегация может обозначать, а может и не обозначать физическое включение части в целое. На рис. 9.7 приведен пример физического включения (композиции) частей (Двигателя, Сидений, Колес) в агрегат Автомобиль. В этом случае говорят, что части включены в агрегат по величине.

Рис. 9.7.Физическое включение частей в агрегат

На рис. 9.8 приведен пример нефизического включения частей (Студента, Преподавателя) в агрегат Вуз. Очевидно, что Студент и Преподаватель являются элементами Вуза, но они не входят в него физически. В этом случае говорят, что части включены в агрегат по ссылке.

Рис. 9.8.Нефизическое включение частей в агрегат

Итак, между объектами существуют два вида отношений – связи и агрегация. Какое из них выбрать?

При выборе вида отношения должны учитываться следующие факторы:

q связи обеспечивают низкое сцепление между объектами;

q агрегация инкапсулирует части как секреты целого.

Классы

Понятия объекта и класса тесно связаны. Тем не менее существует важное различие между этими понятиями. Класс – это абстракция существенных характеристик объекта.