Методика объектно-ориентированного проектирования

Существуют различные объектно-ориентированные технологии и методики проектирования программных продуктов, которые должны обеспечить выполнение важнейших принципов объектного подхода:

• ? инкапсуляция (замыкание) свойств данных и программ в объекте;
• ? наследование;
• ? полиморфизм.

Инкапсуляция означает сочетание структур данных с методами их обработки в абстрактных типах данных — классах объектов.

Класс может иметь образованные от него подклассы. При построении подклассов осуществляется наследование данных и методов обработки объектов исходного класса. Механизм наследования позволяет переопределить или добавить новые данные и методы их обработки, создать иерархию классов.

Наследование. По мере разработки объектно-ориентированной программы вы часто будете сталкиваться с ситуациями, когда нужны похожие, но не в точности одинаковые классы. Если эти классы обладают неким общим поведением, то можно воспользоваться одним из основных свойств объектно-ориентированной парадигмы — наследованием.

Наследование атрибутов. Рассмотрим наследование на примере программы для управления зоомагазином. Одним из предметных классов будет класс Животное для представления любого животного из тех, которыми торгует магазин. Среди данных, описывающих объекты класса Животное, будут русское и латинское названия животного, его возраст и пол. Однако подбор остальных сведений уже зависит от конкретного вида животного. Так, важная информация о рептилиях — длина, а о млекопитающих — вес. Ни вес, ни длина рыб не представляют интереса, однако важен цвет. В описаниях всех животных, которые продаются в магазине, есть некоторые общие данные, а также данные, специфичные для конкретных подгрупп.

Эти связи можно представить на диаграмме (см. рис. 4.1). Класс Животное содержит данные, общие для всех видов животных. ПодгруппыМлекопитающее, Рептилия и Рыба — добавляют к этому классу специфичную информацию. Повторять в них общие данные необязательно, так как они наследуются от класса Животное. Другими словами, классы Млекопитающее, Рептилия и Рыба включают и те четыре атрибута, которые определены в классе Животное. Если вы внимательно посмотрите на рис. 4.1, то заметите, что линии направлены от подгрупп к классу Животное. Это вроде бы противоречит реальному положению дел, ведь данные из класса Животноераспространяются вниз к подгруппам. Такое направление стрелок диктуется принятым соглашением, хотя это и противоречит интуиции.

В объектно-ориентированной терминологии подгруппы называются подклассами или производными классами. Класс Животное является по отношению к ним суперклассом, или базовым классом. Для усвоения понятия наследования надо помнить, что подклассы являются специализациями суперкласса. Таким образом, отношение между базовым и производным классом можно выразить словом «является»:

• — млекопитающее является животным;
• — рептилия является животным;
• — рыба является животным.

Рис. 4.1. Связи между классами в программе для зоомагазина

Если слово «является» неадекватно описывает ситуацию, то вы имеете дело не с наследованием. Предположим, к примеру, что вы пишете программу для учета оборудования в пункте проката лыж. Вы создаете класс для товара общего вида и его подклассы для представления конкретных типов сдаваемых напрокат товаров, как показано в первых четырех прямоугольниках на рис. 4.2. Наследование здесь вполне применимо, поскольку и лыжи, и ботинки, и палки являются частными случаями товара.

Однако, когда вы переходите к рассмотрению товаров и клиентов, берущих их в аренду, возникают проблемы. Хотя между арендатором и товаром существует непосредственная связь, это не наследование: ведь словом «является» ее не описать. Взятый напрокат товар не является арендатором! программирование псевдокод модульный Ситуация с товарами и сдаваемым напрокат инвентарем сложнее. Классы Инвентарь, Лыжи, Ботинки и Палки описывают типы товаров, но не материальные предметы. Например, в пункте проката может быть много пар однотипных лыж и много пар ботинок одной модели и размера. Поэтому конкретный сдаваемый напрокат предмет описывается классом Предмет проката.

Предметом проката могут быть лыжи, ботинки или палки. Это может быть только один предмет, а не три, как показано на рис 4.2. Поэтому предмет проката — это не пара лыж, не пара ботинок, и не пара палок. (Кстати, проблема еще и в том, что нет класса, который содержал бы информацию о размере и/или длине предмета.).

Одно из возможных решений состоит в том, чтобы создать отдельный класс предмета проката для каждого типа товара, как показано на рис. 4.3. Обратите внимание на направление стрелок. Физическое расположение элементов на диаграмме не соответствует направлению наследования. Помните, что по соглашению стрелки направлены от производного класса к базовому.

Класс Пара лыж наследует информацию о типе предмета от класса Лыжи. Он также получает данные о сдаваемом напрокат предмете от класса Предмет проката. Объект класса Пара лыж отражает пару лыж, а также сдаваемый напрокат предмет.

В таком виде структура классов проходит тест на соответствие отношению «является» и, стало быть, удовлетворяет условиям правильного наследования. (Необходимо отметить, что попутно вы получили класс, содержащий такую информацию, как длина и размер инвентаря.) Класс Арендатор вообще не принимает участия в иерархии наследования.

В таком виде структура классов проходит тест на соответствие отношению «является» и, стало быть, удовлетворяет условиям правильного наследования. (Необходимо отметить, что попутно вы получили класс, содержащий такую информацию, как длина и размер инвентаря.) Класс Арендатор вообще не принимает участия в иерархии наследования.