Параллельное и распределенное программирование на С++ - Хьюз Камерон

Визуализация структур

При рассмотрении системы со структурной точки зрения акцент ставится на ее статических частях, т.е. нас интересует, как построены элементы системы. В этом случае изучаются атрибуты, свойства и операции, выполняемые системой, а также ее организация, устройство (состав компонентов) и взаимоотношение элементов в системе. В этом разделе рассматриваются диаграммные методы, используемые для моделирования:

• классов, объектов, шаблонов, процессов и потоков;

• организации объектов, работающих «в одной команде».

Изображаемые при моделировании системы элементы могут быть концептуальными или физическими.

Классы и объекты

Класс — это м о д ель некоторой конструкции, характеризую щ ейся опре д еленными атрибута м и и пове д ение м. Это — описание м ножества понятий или объектов, которые обладают об щ и м и атрибута м и. Класс — это базовый ко м понент любо й объектно-ориентированно й систе м ы. Классы м ожно и спользовать д ля пре д ставления реальных, концептуальных, аппаратных и про г ра мм ных конструкци й. Для пре д ставления классов, объектов и взаи м оотношений, которые су щ ествуют между ни м и в параллельной и/или распределенной систе м е, используется диаграмма класса (class diagram). Диа г ра м ма класса позволяет отобразить атрибуты и услу г и, предоставляе м ые классом, а также о г раничения, нала г ае м ые на способ связи этих классов/объектов.

Язык UML содержит средства для графического представления класса. Для простейшего изображения класса достаточно начертить прямоугольник и написать на нем имя класса. При использовании только одного имени говорят, что это простое гшя. С помощью диаграммы класса можно также отобразить атрибуты и услуги. предоставляемые пользователю этого класса (или операции, выполняемые этим классом). Чтобы включить в диаграмму атрибуты и операции, прямоугольник отображается с тремя горизонтальными отделениями. В верхнем отделении записывается простое имя класса, в среднем — атрибуты, а в нижнем — операции. Разделы атрибутов и операций можно пометить словами «атрибуты» и «операции» соответственно. Имя класса должно быть указано в любом случае, а раздел атрибутов или операций — по необходимости. Это значит, что если нужно указать один из разделов (атрибутов или операций), то другой отображается пустым. Различные способы представления класса показаны на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Различные способы представления класса

На рис. 10.1 представ л ен к л асс student_schedule. На рис. 10.1, а) показано его простейшее представление, рис. 10.1, б) содержит полную информацию о классе: его имя, атрибуты и операции, а рис. 10.1, в) представляет имя класса и его операции (раздел, который должен содержать атрибуты, пуст). Если раздел атрибутов оставлен пустым, это означает, что данный класс имеет атрибуты, но их показывать в данном конкретном случае не нужно.

Ино г да используетс я дополнительный раздел, который служит для описания обязанностей класса. Он раз м е щ ается под раздело м операций и может быть опущен. Под обязанностями класса подразумевают то, что ему надлежит выполнить. Обязанности класса отображаются как «договорные» предложения, которые трансформируются в операции и атрибуты. Атрибуты трансформируются в типы данных и структуры данных, а операции — в методы (функции). Этот дополнительный раздел можно пометить словом «обязанности». Обязанности класса student_schedule можно изложить следующим образом: «возвращает расписание для студента на любой день недели при заданном номере студента, годе и периоде расписания». Обязанности класса отображаются в виде текста, причем каждая обязанность представляется в соответствующем разделе как короткое предложение или абзац.

С помощью диаграммы класса можно отобразить объект, или экземпляр класса. Как и при использовании класса, простейшее представление объекта состоит в изображении прямоугольника, который содержит подчеркнутое имя объекта. Тем самым указывается именованный экземпляр класса. Именованный экземпляр класса можно сопровождать именем класса или обойтись без него.

mySchedule  именованный экземпляр

mySchedule: student_schedule  именованный экземпляр с именем класса

Поскольку реальное имя объекта может быть известно только для программы, которая его объявляет, то в системной документации, возможно, имеет смысл указывать анонимные экземпляры классов. Анонимный объект класса можно представить следующим образом.

:student_schedule

Такой тип обозначения м ожет оказаться удобны м в случае, когда в систе м е существует несколько экзе м пляров класса. Несколько экзе м пляров класса можно представить двумя способами: в виде объектов и в виде классов.

Количество экземпляров, которое может иметь класс, называется множественностью. Количество экземпляров класса (от нуля до бесконечности) можно указать на диаграм м е класса. Класс с нулевым количеством экземпляров является чистым абстрактным классом. Он не может иметь ни одного объекта, явно объявленного с использованием этого типа. Количество экземпляров может иметь нижнюю и верхнюю границы, которые также могут быть указаны на диаграмме класса. На рис. 10.2 показаны возможные варианты обозначения нескольких экземпляров класса на диаграмме класса (с помощью графических средств или значения множественности).

На рис. 10.2 множественность класса student_schedule указана как диапазон 1..7 , а это означает, что наименьшее количество расписаний в нашей системе равно 1, а наибольшее — 7. Приведем еще несколько примеров обозначения множественности класса.

1 Один экземпляр

1..n От одного до заданного числа n.

1.. * От одно г о до бесконечности

0..1 От нуля до единицы

0 *От нуля до бесконечности

* Бесконечное количество экземпляров

Безусловно, бесконечное количество экземпляров будет ограничено объемом внутренней или внешней памяти.

Рис. 10.2. Обозначение нескольких экземпляров класса с помощью графических средств и значения множественности

Отображение информации об атрибутах и операциях класса

Диаграмма класса может содержать более подробную информацию об атрибутах иоперациях класса. В разделе атрибутов можно указать тип данных и/или значение по умолчанию (если оно предусмотрено) для класса и значения атрибутов для объектов. Например, типы данных, содержащиеся в разделе атрибутов класса student_schedule, могут иметь следующий вид.

StudentNumber : string;

Term : string

StudentSchedule : map <string,vector<course> >

ScheduleIterator : map <string,vector<course> >::iterator

Для oбъeктa mySchedule эти атрибуты могут принимать такие значения.

StudentNumber : string = «102933»

Term:string = «Spring»

Методы могут быть отображены с параметрами и с указанием типов возвращаемых ими значений.

studentSchedule(&X : map <string,vector<course> >) : void