1
Objektum orientáltprogramozás
Az objektumok és az osztályok –bevezetés
Nagy Szilvia
2
A modellezés folyamata
A szoftver előállítás mikéntje többféleszemszögből is érdekes:
•programozási technikák
•módszertanok
•technológiák
Technológia: a társadalom által felvetettgyakorlati problémák megoldására szolgálódolgok gazdaságos, a tudományeredményeit felhasználó előállításánakmikéntje (a módszerek, eszközök, technikákegyüttese.
3
A modellezés folyamata
A szoftverfejlesztés lépései:
problématér
implementációs tér
fogalmi modell
implementációsmodell
a követelmények-nek megfelelőrendszerek
a felhasználhatóeszközökbőlépíthetőrendszerek
megvalósítottrendszer
a fogalmi modellnekmegfelelő implementációs modellek
tervezéstervezés
modellezésmodellezés
modellezésmodellezés
imple-mentá-ció
4
A modellezés folyamata
A szoftverfejlesztés lépései:
•modellezés
A modell a valóságról bennünk kialakultkép; nem tükröz minden részletet, azokra atulajdonságokra koncentrál, amelyek afeladat megoldása szempontjából fontosak.
Egy modell több dolgot leírhat, és egy dologmodellezésére több korrekt modell islétezhet
•tervezés
•implementáció
5
A modellezés folyamata
A szoftverfejlesztés lépései:
•modellezés
•tervezés
Több jó fogalmi modell is van, s egy fogalmimodellnek több implementációs modell ismegfeleltethető, ezek közül a lehetőlegjobb kiválasztása a tervezés – mind afogalmi, mind pedig az implementációstérben optimumra törekedünk.
•implementáció
6
A modellezés folyamata
A szoftverfejlesztés lépései:
•modellezés
•tervezés
•implementáció
Az optimalizált rendszerterv átültetése avalóságba.
7
A modellezés folyamata
Absztrakció: olyan gondolkodási művelet,amely segítségével a dolgok számunkrafontos tulajdonságait elválasztjuk a nemfontosaktól – az általános tulajdonságokatelkülönítjük az egyediektől.
Különböző absztrakciós szintek a dolgokkülönböző pontosságú modelljeihezvezetnek.
Finomítás: az absztrakciós szint csökkentése
8
A modellezés folyamata
Dekompozíció: egy rendszer egyszerűbb,működő részrendszerekre való bontása úgy,hogy a részrendszerek együttesen a teljeseredeti rendszer működését éstulajdonságait bírják.
A részrendszerek egymástól függetlenülírhatók le, modellezhetők, kezelhetők,azonban együttműködésük módját is le kellírni.
9
A modellezés folyamata
A modell egy-egy finomítása után szükségeslehet a kapott részleteknek megfelelődekompozíció.
Az absztrakciós szint növelésekor viszontbizonyos dekompozíciók fölöslegesséválhatnak.
A modellezés során különböző absztrakciós,illetve dekompozíciós szintű modellekethasználhatunk. Akkor jól használható éskarbantartható a szoftverünk, ha mindenabsztrakciós szinten egymásnak megfelelő afogalmi és az implementációs modellünk.
10
A modellezés folyamata
Dokumentáció
ahhoz, hogy a tervezés során kapott modelltfel tudjuk idézni, illetve másokkal megtudjukosztani, dokumentációt kell róla készíteni.
Egy leírás akkor formális, ha csak pontosandefiniált fogalmakat, szerkezeteket ésmodelleket használ, és a definíciók formájátis rögzíti. Célszerű a dokumentációt –legalább valamilyen szinten – formálisanelkészíteni.
11
A modellezés folyamata
problématér
implementációs tér
lehetségesrendszerek
megvalósítottrendszer
leképezésleképezés
modellezésmodellezés
implementációimplementáció
fogalmimodell
implemen-tációs modell
absztrakciós szint
analízis
tervezés
12
A modellezés folyamata
problématér
implementációs tér
leképezésleképezés
absztrakciós szint
1
3
2
Top-down haladás
lépésenkénti finomítás: minden lépésben egydomináns fogalom (struktúrálandóobjektum) egyszerűbb fogalmakból valófelépítéséről hozunk döntést.
13
A modellezés folyamata
problématér
implementációs tér
leképezésleképezés
absztrakciós szint
1
3
2
Bottom-up haladás
szintézis, majd absztrakció úgy, hogy a fogalmiés az implementációs modell struktúrájahasonló legyen
14
A modellezés folyamata
problématér
implementációs tér
leképezésleképezés
absztrakciós szint
Az objektumorientált szoftverfejlesztés ezt azutat követi
15
A modellezés folyamata
formalizáltság
absztrakciós szint
Specifikáció: formalizálás növelése
Tervezés: az absztrakciós szintet csökkentveegy magasabb absztrakciós szintű elemnekalacsonyabb absztrakciós szintűekből valóelőállítása
16
Életciklus
A szoftverek életciklusában rendkívül fontos afejlesztés
analízis
architekturálistervezés
részletestervezés
kódolás
integrálás
tesztelés
17
Objektum-orientáltság fogalma
A tervezés során sorozatos döntésekkelkonkretizáljuk a tervezendő programot. Egy-egy döntést egy strukturálandó objektumrólavagy domináns fogalomról (annaktovábbontásáról) hozunk. Ez a dominánsfogalom vált idővel az objektum-orientáltság alapjává.
Kezdetben strukturálatlan adatmanipulációksorozata volt egy-egy program, s a sajátkészítőjükön kívül kevés ember tudott rajtaeligazodni.
18
Objektum-orientáltság fogalma
Strukturált programozás (E.W. Dijkstra):
•a program legyen egy absztrakt gép („olddmeg a feladatot” utasítással)
•ha nincs ilyen gép, készítsük el annak egyegyszerűbb absztrakt gépet, melynekprogramja az előző absztrakt gépetszimulálja
•egészen addig egyszerűsítjük az absztraktgépeket, amíg e kapunk olyant, amelyutasításkészletét egy valóságos gépen isvégre tudjuk hajtani.
19
Objektum-orientáltság fogalma
Strukturált programozás (E.W. Dijkstra):
•Szintenként lehet elemezni a programot
•továbbra is nehezen áttekinthetőprogramokat kaptak
20
Objektum-orientáltság fogalma
Szükséges volt olyan szerkezetek kidolgozása,amelyek példányosíthatók, mint a változók,ugyanakkor a rajtuk értelmezett műveletek ispéldányosodnak.
Az objektum-orientáltság célja az volt, hogy aprogramban az egy-egy objektumravonatkozó összes adat/információ egyetlenhelyen jelenjen meg, s ez az információ aprogram más részein (vagy másprogramokban) újra felhasználható legyen.
21
Objektum-orientáltság fogalma
Az objektum-orientáltság egy szemléletmód(paradigma), amely a modellezéstől kezdveaz implementáción keresztül akarbantartásig a teljes programfejlesztéstátfogja.
Az objektum-orientált módszertanalkalmazásával kifejlesztett rendszertegyüttműködő objektumokkéntmodellezték, s az implementáció során is azobjektumokat szimuláló absztrakt gépeketprogramrészeket hoztak létre.
köznapi gondolkodás, gyűjtőnevek.
22
Az objektumok tulajdonságai
Az objektum
•egy valós absztrakt, azonosítható, egyedidolog, a vizsgált környezet jól definiálhatószereplője
•hatását gyakorol más objektumokra, és amás objektumok is gyakorolnak hatást rá
•jellemezhető a rajta elvégezhetőműveletekkel és a műveletek hatásáralétrejött állapotaival
•bármi lehet, aminek pontos határaimegállapíthatók
23
Az objektum fogalma
Az objektum egy rendszer egyedilegazonosítható szereplője, amelyet a külvilágfelé mutatott viselkedésével, belsőstruktúrájával és állapotával lehet jellemezni.
Az objektumok belső struktúráját a külsőszemlélő és a többi szereplő nem látja: azobjektumok elrejtik az általuk hordozottinformáció egy részét. Ez az egységbe zárás(encapsulation): a „objektum” egységbezárja a programozója a tulajdonságokat, azállapotokat és a végrehajthatóműveleteket, az objektum viselkedését.
24
Az objektum felelőssége
Az objektum maradéktalanul eljátssza a rákiszabott szerepeket, így rendelkezik mindenolyan képességgel és ismerettel ami afeladatok végrehajtásához szükséges.Minden objektumnak van egy felelősségiköre, melybe tartozó feladatokat végre kellhajtania.
Minden objektum felelős önmagáért: lokálisfelelősség elve.
25
Az objektum tulajdonságai
Az objektum viselkedése:
a viselkedés az objektum által végrehajtotttevékenységsorozat.
Egy objektum lehet aktív vagy passzív:
•aktív, ha a környezet ráhatása nélkül isfolyamatosan működik, más objektumokatbír működésre…
•passzív, ha csak valamiféle üzenet hatásáralép működésbe.
26
Az objektum tulajdonságai
Az objektumok hatásukat egymásnak küldöttüzenetekkel (message) fejtik ki. Az üzenetekaz objektumok az objektumok közöttiadatcsere és a működésüket szabályozóeszköz.
Az üzenetnek van neve és paraméterei.
A név statikus (nem változik), az azonosítja azüzenetet az objektum számára.
Az üzenet neve vezérlő jellegű: a név általhordozott információ határozza meg, mikéntviselkedik az objektum
27
Az objektum tulajdonságai
Az objektumok hatásukat egymásnak küldöttüzenetekkel (message) fejtik ki. Az üzenetekaz objektumok az objektumok közöttiadatcsere és a működésüket szabályozóeszköz.
Az üzenetnek van neve és paraméterei.
A paraméterek változhatnak, ugyanaz azüzenet különböző paraméterekkel másfélelefutást eredményezhet.
A paraméter tetszőleges változó (akárobjektum is) lehet.
28
Az objektum tulajdonságai
Egy objektum többféle nevű üzenetetfogadhat és egy üzenetet több objektum isképes lehet értelmezni.
Előfordulhat olyan modellezés, hogy azobjektum azonosítani tudja az üzenetküldőjét és szelektálni tud, hogy melyikküldőnek engedelmeskedjen.
29
Az objektum tulajdonságai
Ha több aktív objektum engedélyezett – azazvan konkurencia – tisztázni kell amodellezéskor, hogy
•induláskor lehet-e több aktív objektum arendszerben
•lehet-e aszinkron üzenetküldés, azaz nemkell-e az újabb üzenet küldésével megvárniaz előbbi válaszreakcióját
•lehet-e objektumon belüli konkurencia, azazegy objektum elfogadhat-e új üzenetet,amíg egy előzőre adott válaszreakcióközben van
30
Az objektum tulajdonságai
Esemény (event): azonosítható, pillanatszerűtörténés (a történés folyamata érdektelen amodellezés szempontjából)
Az eseménynek is van neve (statikus jellemző)és lehetnek paraméterei (dinamikusjellemzők)
Az eseményeket objektumok hozzák létre, ésaz események bekövetkezéséről értesülnekaz érintett objektumok.
Egy alternatív megfogalmazás az üzenetekhelyett.
31
Az objektum tulajdonságai
Tisztázni kell, hogy
•lehet-e címzettje egy eseménynek, azaz akiváltó objektum irányíthatja-e hogy melyikobjektum reagáljon
•eldöntheti-e az objektum, hogy melyikeseményekre reagáljon, s ha igen, hogyan
•egy eseményre csak egy objektumreagálhat-e vagy több is
32
Az objektum tulajdonságai
Ha az objektum képes egy eseményt fogadni,akkor annak megkapására egy az üzenetneve által meghatározott metódus(method) végrehajtásával reagál.
A kiváltott viselkedés pontos leírása(implementációja) a metódus kódjábantalálható.
Üzenet: azt mondja meg, mit kell csinálni.
Metódus: azt mondja meg hogyan kell azttenni.
33
Az objektum tulajdonságai
Attól függően, hogy korábban milyen hatásokérték az objektumot, másképpen reagálhatugyanarra az üzenetre:
a korábbi üzenetek hatására az objektumkülönböző állapotokba kerülhet. Azobjektum állapota valahol az objektumegységébe zárva (encapsulated)megjelenik.
Az objektum nem csak metódusokat, hanemállapotokat is tartalmazhat, egy-egymetódus megváltoztathatja a belsőállapotot.
34
Az objektum tulajdonságai
Az objektum állapotát az attribútumai tárolják.
Az attribútumok értékei a futás soránváltoznak, ezért az attribútumokatváltozókkal reprezentáljuk.
35
Polimorfizmus
Különböző objektumok megkaphatjákugyanazt az üzenetet, azonbanelőfordulhat, hogy máshogy reagálnak. Haegy objektum úgy küldhet üzenetet egymásiknak, hogy nem kell arra figyelemmellennie, hogy ki kapja az üzenetet, akkorpolimorfizmusról (többalakúság) beszélünk.
36
Objektum összefoglalása
Az objektum olyan modellje egy dolognak,amely a számára kívülről érkező üzenetekrereagálva valamiképpen viselkedik, van egykívülről nem látható statikus struktúrája,amely magában foglalja az attribútumokat,melyek az objektum állapotát hivatottakleírni.
Egy objektum állapota a struktúrát adottpillanatban kitöltő értékek halmaza.
(behavior, structure, state)