Параллельное и распределенное программирование на С++ - Хьюз Камерон

StudentNumber () : string

Фу н кция studentSchedule () принимает значение course для заданного студента (course — это класс, который моделирует один курс обучения). Курсы для каждого дня недели хранятся в векторе. Контейнер map устанавливает соответствие строки (дня недели) и вектора курсов (для заданного дня недели). Функция studentSchedule() возвращает void -значение, а функция studentNumber () — значение типа string.

На диаграмме класса можно также отобразить свойства атрибутов и операций (методов). Свойства атрибутов помогают описать характер использования того или иного атрибута, что дает возможность судить о том, можно ли его изменять или нет. Так, для описания атрибутов используются три свойства: changeable, addOnly и frozen. Краткое описание этих свойств приведено в табл. 10.1. Для определения методов используются четыре свойства: isQuery, sequential, guarded и concurrent. Они также описаны в табл.10.1. Свойства sequential, guarded и concurrent имеют отношение к параллельности выполнения методов. Свойство sequential описывает операцию, ответственность за синхронизацию которой лежит на инициаторе ее вызова. Такие операции не гарантируют целостности объекта. Свойство guarded описывает параллельно выполняемую операцию с уже встроенной синхронизацией. При этом guarded -операции означают, что в каждый момент времени возможен только один ее вызов. Свойство concurrent описывает операцию, которая позволяет ее одновременное использование. Операции, описываемые с помощью свойств guarded и concurrent, гарантируют целостность объекта. Гарантия целостности объекта применима к операциям, которые изменяют состояние объекта.

Таблица 10.1. Свойс т ва а т рибу т ов и ме т одов

Свойства атрибутов

{changeable}  На значения этого типа атрибута никакие ограничения не налагаются

{addOnly}  Для атрибутов, y которых значение множественности >1, можно добавлять дополнительные значения. Созданное значение невозможно удалить или изменить

{frozen}  После инициализации объекта значение атрибута изменить нельзя

Свойства методов

{isQuery}  При выполнении метода этого типа состояние объекта остается неизменным. Этот метод возвращает значения

{sequential}  Пользователи этого метода для обеспечения гарантии последовательного доступа к нему должны использовать синхронизацию. При множественном параллельном доступе к этому метолу целостность объекта подвергается опасности

{guarded}  Синхронизированный последовательный доступ к этому методу встроен в объект; целостность объекта гарантируется

{concurrent}  К этому метолу разрешен множественный параллельный доступ: целостность объекта при этом гарантируется

Свойства guarded и concurrent можно использовать для отражения модели PRAM (Parallel Random-Access Machine — параллельнал машина с произвольным доступом). Если метод считывает и/или записывает данные в память, доступную для другого метода, который также считывает и/или записывает данные в гу же память, этот метод может быть описан как PRAM-алгоритм. При этом можно использовать соответствующие свойства, например, такие.

PRAM-алгоритмы

Свойства

CR (Concurrent Read — параллельное чтение)

concurrent

CW (Concurrent Write — параллельная запись)

concurrent

CRCW (Concurrent Read Concurrent Write — параллельное чтение, параллельная запись)

concurrent

EW (Exclusive Write — монопольнал запись)

guarded

ER (Exclusive Read — монопольное чтение)

guarded

EREW (Exclusive Read Exclusive Write — монопольное чтение, монопольная запись)

guarded

Описание класса student_schedule можно сделать еще более подробным, указав с помощью свойств, как использовать его (класса) атрибуты и операции.

Атрибуты:

StudentNumber : string {frozen}

Term : string {changeable}

StudentSchedule : map <string,vector<course> > {changeable}

Операции:

scheduleDayOfWeek(&X : vector<course>, Day : string) :void {guarded}

studentNumber() : string {isQuery, concurrent}

Атрибут StudentNumber представляет собой константу типа string. После присвоения значение константы изменить нельзя. Если объект student_schedule используется для того же студента, но для различных периодов времени, то атрибуты Term и StudentSchedule должны быть модифицируемыми. Метод scheduleDayOfWeek () принимает вектор курсов (vector<course>) для конкретного дня недели, хранимого в строке Day. Это — защищенная (guarded) операция. Она помещает расписание студента, соответствующее конкретному дню недели, в map- объект StudentSchedule, изменяя тем самым его состояние. Синхронизация, встраиваемая в этот объект, обеспечивается за счет использования мьютексов. Метод studentNumber() имеет два свойства: isQuery и concurrent. Этот метод возвращает константу StudentNumber и безопасен для одновременного доступа. Его вызов не изменяет состояния объекта, поэтому здесь и использовано свойство isQuery.

На диаграмме класса можно отобразить е щ е одно важное свойство атрибутов и операций — их видимость. Свойство видимости описывает, кто может получить доступ к атрибуту или вызвать операцию. Для представления этого свойства (уровня видимости) используется соответствующий символ. Уровни видимости соответствуют спецификаторам доступа, определенным в С++.

Симво л видимости предваряет имя атрибута и л и операции (метода).

Спецификаторы доступа

Символы видимости

public

(+) Об

щ

ий доступ

protected

(#) Доступ имеет сам к

л

асс и его потомки

private

(-) Доступ имеет то

л

ько сам к

л

асс

Организация атрибутов и операций

От того, как будут организованы атрибуты и операции в соответствующих отделениях диаграммы класса, зависит степень успешности использования этого класса. Атрибуты и операции можно упорядочить по алфавиту, уровню доступа или категориям. Как оказалось, алфавитный порядок вряд ли поможет узнать, как могут называться те или иные атрибуты или операции (если документация находится в руках пользователя системы), или какие из них еще не определены (если документация используется в процессе разработки). Упорядочение по уровню доступа зарекомендовало себя гораздо лучше. В этом случае пользователь четко видит, какие атрибуты и операции являются, например, общедоступными (public) или закрытыми (private). Знание перечня защищенных (protected) членов поможет расширить возможности класса или специализировать ero, используя механизм наследования. Такое упорядочение просто реализовать с помощью символов видимости (+, - и #) или C++-спецификаторов доступа (public, private и protected,).

Существует несколько способов разбиения атрибутов и операций по кате г ориям. Минимальный стандартный интерфейс определяет категории для операций, которые в свою очередь определяют атрибуты, поддерживающие эти операции. Составители минимального стандартного интерфейса руководствовались тем, что все классы должны определять такие операции и функции, которые делают его полезным. Вот список этих операций: