Параллельное и распределенное программирование на С++ - Хьюз Камерон

bool empty(void) const {return c.empty();}

size_type size(void) const {return c.size();}

value_type& top(void) {return c.back(); }

const value_type& top const {return c.back(); }

void push(const value_type& x) {c.push.back(x); }

void pop(void) {c.pop.back(); }

};

Класс stack объявляется путе м задания типа Container

stack < vector< T > > Stack;

В данном случае типом Container является класс vector, но в качестве класса реализации для интерфейсного класса stack (вместо класса vector) можно использо-ватьлюбой контейнер, который определяет следующие методы:

empty () size() back() push.back() pop.back()

Класс stack поддерживает се м антически корректный интерфейс, традиционно принятый для стеков.

Существует несколько способов отображения интерфейса. Один из них — круг, рядом с которым (чаще — под ним) записывается имя интерфейсного класса. Этот способ показан на рис. 10.5, а. Для отображения операций класса stack м ожно также использовать си м волическое обозначение класса (с м. рис. 10.5, б). Здесь над и м ене м класса отображается индикатор стереотипа << interface>>, обозначающий, что это — интерфейсный класс. Имя интерфейсного класса может начинаться с буквы «I», и тогда все операции этого класса булут заметнее отличаться от других классов.

Для отображения отношений м ежду класса м и stack и vector м ожно использовать понятие реализации. Реализация — это се м антическое отношение между классами, в котором один из них предлагает «контракт» (интерфейсный класс), а другой ero выполняет (класс реализации). В наше м при м ере класс stack определ я ет контракт, а класс vector его выполняет. Отношение реализации отображается отрезком пунктирной линии между двумя прямоугольниками классов с крупной полой стрелкой, указывающей на интерфейсный класс, т.е. на класс, который определяет контракт (рис. 10.5, в). Это изображение читается так: «Класс stack реализуется классом vector». Отношение между интерфейсным классом и его реализатором (средством реализации) также можно отобразить в виде «леденца на палочке» (рис. 10.5, г). Класс stack может быть реализован не только классом vector, но и классами list или deque .

Рис. 10.5. Способы представления интерфейсного класса

Организация интерактивных объектов

Как видите, классы и интерфейсы можно использовать в качестве строительных блоков (т.е. базовых элементов) при создании более сложных классов и интерфейсов. В распределенной или параллельной системе возможно существование больших исложных структур, сотрудничающих с другими структурами, что создает объединение классов и интерфейсов, работающих вместе над достижением общих целей системы. В языке UML такое поведение называется сотрудничеством. Упомянутые выше строительные блоки могут включать как структурные, так и поведенческие элементы системы. Конкретная задача, которую запрашивает пользователь, может включать множество выполняемых вместе объектов. При этом для выполнения разных задач могут использоваться одни и те же объекты, взаимодействующие в разных случалх с различными элементами. Такая коллекция элементов (с учетом взаимодействия между ними) формирует сотрудничество. Понятие сотрудничества состоит из двух частей: структурной части, в которой акцент делается на характере организации и построении сотрудничающих элементов, и поведенческой, в которой основное внимание уделяется взаимодействию между элементами. (Об этом пойдет речь в слелующем разделе.)

Рис. 10.6. Диаграмма сотрудничества для системы составления расписания

Сотрудничество отображается в виде эллипса (начертанного пунктирной линией), содержащего название вариа н та сотрудничества. Имя сотрудничества должно быть уникальным. Оно представляет собой существительное или короткую фразу, состоящую из существительных, которые входят в словарный состав моделируемой системы. Структурные и поведенческие части сотрудничества отображаются внутри эллипса сотрудничества. Пример структурной части системы составления расписания показан нарис. 10.6. Структурная часть сотрудничества представляет собой сочетание классов и интерфейсов, ко м понентов и узлов. Систе м а, показанная на рис. 10.6, может содержать множество вариантов сотрудничества. Каждый вариант сотрудничества уникален в системе, но его элементы — нет. Элементы одного варианта сотрудничества могут быть использованы в другом варианте за счет иной организации.

Отображение параллельного поведения

При отражении поведенческой характеристики системы акцент ставится на ее динамических аспектах. С этой точки зрения нас интересует, как ведут себя элементы системы при взаимодействии с другими элементами той же системы. Именно во взаимодействии одних элементов с другими и проявляются особенности параллелизма. Диаграммы, используемые в этом разделе, позволяют смоделировать:

• поведение объекта в течение его периода существования;

• поведение объектов, которые совместно работают ради достижения конкретной цели;

• поток управления с акцентом на определенном действии или последовательности действий;

• синхронизацию действий элементов и взаимодействие между ними.

В этом разделе также описаны диаграммы, используемые для моделирования распределенных объектов.

Сотрудничество объектов

Сотрудничество объектов заключается в привлечении друг друга к работе с целью выполнения некоторой конкретной задачи. Они не вступают в постоянные отношения. Одни и те же объекты могут привлекаться разными объектами для выполнения различных задач. Сотрудничество объектов можно представить в виде диаграммы сотрудничества. Диаграммы сотрудничества имеют структурную и интерактивную части. Структурную часть мы рассмотрели выше. Интерактивнал часть отображается в виде графа, вершинами которого являются объекты — участники рассматриваемого сотрудничества. Связи между объектами представляются ребрами. Ребра могут сопровождаться сообщениями, передаваемыми между объектами, вызовами методов и индикаторами стереотипов, которые позволяют подробнее отобразить характер связи.

Связь между объектами имеет тип ассоциации. С двумя связанными объектами мотут выполняться действия. В результате действия может измениться состояние одного или двух объектов. Приведем примеры различных типов действий, связанных с объектами.

• create  Объект может быть создан

• destroy  Объект может быть разрушен

• call  Операция, определенная в одном объекте, может быть вызвана другим объектом или им самим

• return  Объекту возвращается значение

• send  Объекту может быть послан сигнал

При вызове и выполнении любо г о м етода воз м ожно наличие передавае м ых параметров и возвра щ аемо г о значения (а также другие действия).

Эти действия могут иметь место, если принимающий объект видим для вызывающего. Для объяснения причины видимости объекта можно использовать следующие стереотипы.

• association Объект видим по причине существования ассоциации (самый общий случай)

• parameter Объект видим, поскольку он является параметром для вызывающего объекта