Luokkien (olioiden) tunnistaminen

Transkriptio

1 object identification objectifying (oliointi) Luokkien (olioiden) tunnistaminen Luonteeltaan takaisinmallinnusta ohjelmia ei muuteta Ensimmäinen vaihe konvertoitaessa proseduraalisia (tai muita ei-olio-ohjelmia) olio-ohjelmiksi konversio voi olla täydellistä tai epätäydellistä Tunnistaminen voi olla automaattista ei riipu sovellusalueesta sovellusalueen tuntemukseen perustuvaa ei onnistu täysin automaattisesti Muita tunnistuksen kohteita: suunnittelumallit (design pattern) aspektit tunnistaminen (takaisinmallinnus) konversio TTY Ohjelmistotekniikka 1 Olioparadigman ominaisuuksien tunnistaminen Luokkien tunnistaminen tietueet ja unionit (vaihtelevat e at tietueet) moduulit (abstraktit tietotyypit) Periytymisen tunnistaminen tietueen sisällä määritelty tietue tai unioni tyypin muunnokset toisiaan muistuttavat tietorakenteet Operaatioiden liittäminen luokkiin viittaukset globaaleihin muuttujiin muodolliset parametrit ja paluutyypit operaatioiden ominaisuuksien tarkastelu (käsiteanalyysi) Monimuotoisuuden (polymorphism) tunnistaminen monivalintalauseet (case, switch) funktio-osoittimet ja aliohjelman välittäminen parametrina TTY Ohjelmistotekniikka 2 1

2 Luokkien tunnistaminen tietueista typedef struct { float re; float im; } complex; class complex { private: float re; float im; }; TTY Ohjelmistotekniikka 3 Luokkien tunnistaminen moduuleista DEFINITION MODULE StackManager; TYPE Stack; PROCEDURE Push ( S: Stack; X: CARDINAL ); PROCEDURE Pop ( S: Stack ): CARDINAL; PROCEDURE IsEmpty ( S: Stack ): BOOLEAN; PROCEDURE Init ( VAR S: Stack ); END StackManager; DEFINITION MODULE DataRepository; TYPE Stack; TYPE Queue; PROCEDURE Push ( S: Stack; X: CARDINAL ); PROCEDURE Pop ( S: Stack ): CARDINAL; PROCEDURE Enque ( Q: Queue; X: CARDINAL ); PROCEDURE Deque ( Q: Queue ); PROCEDURE Init ( VAR S: Stack; VAR Q: Queue ); Ohjelmien ylläpito ja END evoluutio DataRepository; TTY Ohjelmistotekniikka 4 2

3 Periytymisen tunnistaminen typedef struct { union { int student_number; t int teacher_office; }; char name [ 30 ]; } person; class person { char name [ 30 ]; }; class student: public person { int student_number; }; class teacher: public person { int teacher_office; }; type personkind = ( student, t teacher, ); persontype = record name: array [ ] of Char; case persontag: personkind of student: ( studentnumber: Integer ); teacher: ( teacheroffice: Integer ); end; Huom! Lueteltu tyyppi TTY Ohjelmistotekniikka 5 Operaatioiden liittäminen luokkiin Globaaleihin muuttujiin perustuva tunnistaminen Tyyppeihin perustuva tunnistaminen parametrien ja funktion paluuarvojen tyypit Käsiteanalyysi ja sen soveltaminen tunnistamisessa TTY Ohjelmistotekniikka 6 3

4 Globaalit muuttujat #define SIZE 100 int stack [ SIZE ]; int top; int queue [ SIZE ]; int first, last; struct list_type { int elem; struct list_type *next; } list; void inits ( ) { /* top */ } int isemptys ( ) { /* top */ } int isfulls ( ) { /* top */ } void push ( int i ) { /* stack, top */ } int pop ( ) {*/stack stack, top */ } void initq ( ) { /* first, last */ } int isemptyq ( ) { /* first, last */ } int isfullq ( ) { /* first, last */ } void enque ( int i ) { /* queue, last */ } int deque ( ) { /* queue, first */ } void initl ( ) {/* list */ } void add ( int i ) { /* list */ } void remove ( int i ) { /* list */ } TTY Ohjelmistotekniikka 7 stack push pop top inits isemptys isfulls push pop p Globaalit muuttujat (lopputulos) list initl add remove last initq isemptyq isfullq enque deque queue enque deque first initq isemptyq isfullq enque deque TTY Ohjelmistotekniikka 8 4

5 Globaalit muuttujat (kaksijakoinen verkko) inits isemptys isfulls push pop initq inemptyq isfullq enque deque initl add remove top stack first last queue list TTY Ohjelmistotekniikka 9 typedef struct stack_t { item_type item; struct stack_t t *next; } stack_type; Parametrit ja paluutyypit void push ( stack_type **p, item_type s ) { stack_type *q; /* allocate space for q */ q->item = s; q->next = *p; *p = q; } TTY Ohjelmistotekniikka 10 5

6 Käsiteanalyysi Konteksti C = ( O, A, R ) O: olioiden äärellinen joukko A: attribuuttien äärellinen joukko R: binaarirelaatio O:n ja A:n välillä Sovitukset ( X ) = { a A o X: ( o, a ) R } etsii olioille attribuutit esim. ( { kissat, apinat } ) = { karvapeitteinen } ( Y ) = { o O a Y: ( o, a ) R } etsii attribuuteille oliot esim. ( { meressä elävä } ) = { delfiinit, valaat } TTY Ohjelmistotekniikka 11 Esimerkki kontekstista neli- jalkainen karva- peitteinen i älykäs meressä elävä ä kädel- linen kissat koirat delfiinit apinat ihmiset valaat TTY Ohjelmistotekniikka 12 6

7 Lisää käsiteanalyysista Käsite koostuu oliojoukosta ja attribuuttijoukosta mahdollisimman i suuri kokoelma k sellaisia i olioita, it joilla on yhteiset attribuutit esim. ( { kissat, koirat }, { nelijalkainen, karvapeitteinen } ) on käsite esim. ( { kissat, apinat }, { karvapeitteinen } ) ei ole käsite Käsiteristikko käsitteiden osittainen järjestys esim. ( { delfiinit, it valaat }, { älykäs, meressä elävä ä } ) ( { apinat, delfiinit, ihmiset, valaat }, { älykäs } ) Erikoistapaukset huippu-käsite: kaikki oliot pohja-käsite: kaikki attribuutit TTY Ohjelmistotekniikka 13 Jakamattomien käsitteiden laskenta ( ( { kissat } ) ) = ( { nelijalkainen, karvapeitteinen } ) = { kissat, koirat } ( ( { koirat } ) ) = ( { nelijalkainen, karvapeitteinen } ) = { kissat, koirat } ( ( { delfiinit } ) ) = ( { älykäs, meressä elävä } ) = { delfiinit, valaat } ( ( { apinat } ) ) = ( { karvapeitteinen, älykäs, kädellinen } ) = { apinat } ( ( { ihmiset } ) ) = ( { älykäs, kädellinen } ) = { apinat, ihmiset } ( ( { valaat } ) ) = ( { älykäs, meressä elävä } ) = { delfiinit, valaat } TTY Ohjelmistotekniikka 14 7

8 Jakamattomat käsitteet: Löydetyt käsitteet c 0 = ( { kissat, koirat }, { nelijalkainen, karvapeitteinen } ) c 1 = ( { apinat }, { karvapeitteinen, älykäs, kädellinen } ) c 2 = ( { delfiinit, valaat }, { älykäs, meressä elävä } ) c 3 = ( { apinat, ihmiset }, { älykäs, kädellinen } ) Johdetut käsitteet: c 4 = c 0 c 1 = ( { kissat, koirat, apinat }, { karvapeitteinen } ) c 5 = c 1 c 2 = ( { apinat, delfiinit, valaat, ihmiset }, { älykäs } ) TTY Ohjelmistotekniikka 15 c 0 = ( { kissat, koirat }, { nelijalkainen, karvapeitteinen } ) c 1 = ( { apinat }, { karvapeitteinen, älykäs, kädellinen } ) c 2 = ( { delfiinit, valaat }, { älykäs, meressä elävä } ) c 3 = ( { apinat, ihmiset }, { älykäs, kädellinen } ) työlista = [ (c 0, c 1 ), (c 0, c 2 ), (c 0, c 3 ), (c 1, c 2 ), (c 2, c 3 ) ] c 4 = c 0 c 1 = ( { kissat, koirat, apinat }, { karvapeitteinen } ) työlista = [(c 0,c 2 ), (c 0,c 3 ), (c 1,c 2 ), (c 2,c 3 ), (c 2,c 4 ), (c 3,c 4 )] c 0 c 2 = huippu työlista = [ (c 0, c 3 ), (c 1, c 2 ), (c 2, c 3 ), (c 2, c 4 ), (c 3, c 4 ) ] c 0 c 3 = huippu työlista = [ (c 1, c 2 ), (c 2, c 3 ), (c 2, c 4 ), (c 3, c 4 ) ] c 5 = c 1 c 2 = ( { apinat, delfiinit, valaat, ihmiset }, { älykäs } ) työlista = [ (c 2, c 3 ), (c 2, c 4 ), (c 3, c 4 ), (c 0, c 5 ), (c 4, c 5 ) ] c 2 c 3 = c 5 tölit työlista = [( (c 2, c 4 ), (c 3, c 4 ), (c 0, c 5 ), (c 4, c 5 )] Johdettujen c 2 c 4 = huippu työlista = [ (c 3, c 4 ), (c 0, c 5 ), (c 4, c 5 ) ] c 3 c 4 = huippu työlista = [ (c 0, c 5 ), (c 4, c 5 ) ] c 0 c 5 = huippu ja c 4 c 5 = huippu työlista = Ø käsitteiden etsintä TTY Ohjelmistotekniikka 16 8

9 huippu ( { kaikki oliot }, Ø ) Käsiteristikko c5 ( { delfiinit, apinat, ihmiset, valaat }, { älykäs } ) c4 ( { kissat, koirat, apinat }, huippu { karvapeitteinen } ) c3 ( { apinat, ihmiset }, c 4 c 5 { älykäs, kädellinen } ) c2 ( { delfiinit, valaat }, c 3 { älykäs, meressä elävä } ) c 0 c1 ( { apinat }, c 1 c 2 { karvapeitteinen, i älykäs, kädellinen } ) c0 ( { kissat, koirat }, { nelijalkainen, karvapeitteinen } ) pohja pohja ( Ø, { kaikki attribuutit } ) TTY Ohjelmistotekniikka 17 Käsiteanalyysin soveltaminen ohjelmiin 1. Muodosta kontekstik oliojoukko: ohjelman aliohjelmat attribuuttijoukko: aliohjelmien ominaisuuksia ominaisuudet kuvaavat esim. aliohjelmien ja tietorakenteiden välisiä suhteita 2. Rakenna käsiteristikko 3. Etsi käsitteille ryhmittelyt TTY Ohjelmistotekniikka 18 9

10 Esimerkkiohjelma struct stack{ }; struct queue { }; struct stack inits ( ) { /* stack */ } struct queue initq ( ) { /* queue */ } int isemptys ( struct stack *s ) { /* stack */ } int isemptyq ( struct queue *q ) { /* queue */ } void push ( struct stack *s, int i ) { /* stack */ } void enque ( struct queue *q, int i ) { /* queue */ } int pop ( struct stack *s ) { */ stack */ } int deque ( struct queue *q ) { /* queue */ } TTY Ohjelmistotekniikka 19 Esimerkkiohjelman konteksti paluutyyppinä paluutyyppinä parametrina parametrina viittaa stack:n viittaa queue:n stack queue stack queue kenttiin kenttiin inits initq isemptys isemptyq push enque pop deque TTY Ohjelmistotekniikka 20 10

11 huippu ( { kaikki oliot }, Ø ) Käsiteristikko huippu c5 ( { initq, isemptyq, enque, deque }, { käyttää queue:n kenttiä } ) c4 ( { inits, isemptys, push, pop }, { käyttää stack:n kenttiä } ) c3 ( { isemptyq, enque, deque }, { parametrina queue, käyttää queue:n kenttiä } ) c2 ( { isemptys, push, pop }, { parametrina stack, käyttää stack:n kenttiä } ) c1 ( { initq }, Ryhmittelyt { paluutyyppinä queue } ) R 1 {h huippu } c0 ( { inits }, R 2 { c 4, c 5 } { paluutyyppinä stack } ) R 3 { c 0, c 2, c 5 } pohja ( Ø, { kaikki attribuutit } ) R 4 { c 4, c 1, c 3 } c 4 pohja c 5 c 0 c 2 c 1 c 3 R 5 { c 0, c 2, c 1, c 3 } TTY Ohjelmistotekniikka 21 Sovellusaluetietämyksen hyödyntäminen y 1. Suunnitteluratkaisun jäljittäminen 2. Sovelluksen mallintaminen 3. Olioiden sovittaminen 4. Lähdekoodin mukauttaminen TTY Ohjelmistotekniikka 22 11

12 Suunnitteluratkaisun jäljittäminen Aloitetaan matalan tason suunnitteludokumenteista kulkukaaviot, tietovuokaaviot Tuotetaan ER-kaavio sisältää periytymissuhteita, osasuhteita Lopulta saadaan oliokeskeinen sovellusmalli (peruuttava) ER-kaavion oliot esim. ohjelmakoodissa esiintyvät tietuemäärittelyt TTY Ohjelmistotekniikka 23 Sovelluksen mallintaminen Rakennetaan oliokeskeinen sovellusmalli (etenevä) lähdetään sovelluksen vaatimuksista Sovellus on aikaisemmin suunniteltu muilla kuin oliokeskeisillä menetelmillä Sovellus mallinnetaan nyt uudestaan oliomenetelmiä käyttäen TTY Ohjelmistotekniikka 24 12

13 Olioiden sovittaminen Peruuttavan ja etenevän mallin oliot sovitetaan yhteen etenevä malli antaa kehykset peruuttava mallista saadaan yksityiskohdat Proseduraalinen jäännös sisältää osat, joille ei löydy vastaavuuksia TTY Ohjelmistotekniikka 25 Lähdekoodin mukauttaminen Yhteensovitetut oliot kapseloidaan löydetyt attribuutit ja operaatiot sekä globaalit tietoalkiot Proseduraalinen jäännös mukautetaan olioparadigman mukaiseksi Proseduraaliseen jäännökseen voivat kuulua: proseduraalisen ohjelman pääohjelma lajittelu- ja etsintätoimintoja, jotka eivät sovi mihinkään luokkaan TTY Ohjelmistotekniikka 26 13

14 Suunnittelumallien tunnistaminen Esimerkkejä tunnistettavista malleista: MVC-malli (arkkitehtuurimalli) GoF-mallit (mikroarkkitehtuuri) muut mallit (esim. oliomallit) Tunnistamismenetelmiä: osittava (top-down) olio-ohjelmatohjelmat kokoava (bottom-up) UML-kaaviot metriikat peittävyyden mittaaminen käsiteanalyysi Mahdollisia lähteitä: proseduraaliset ohjelmat Ohjelmien laadun parantaminen TTY Ohjelmistotekniikka 27 Mallilähtöinen etsintä (top-down) Oliomallin (esim. Roles Played) ilmentymien tunnistaminen koodista mallin ilmentymät määritellään sovellusalueen termeillä esim. asiakas, työntekijä malli ilmaistaan i ohjelmointikielen l rakenteilla mallin ilmentymien etsintä TTY Ohjelmistotekniikka 28 14

15 Koodilähtöinen etsintä (bottom-up) Abstraktien tietotyyppien sovittaminen suunnittelumalleihin ll ihi sopivien tietotyyppien etsintä esim. henkilö, työntekijä, asiakas tarkastellaan tietotyyppien ryppäitä ja niiden suhteita esim. henkilö voi olla osa työntekijää löydetyt suhteet muokataan oliokeskeisiksi esim. periytymissuhde suhteet sovitetaan suunnittelumalliin esim. periytymissuhde Roles Played malliin, jolloin tuloksena saadaan luokka PlayerRole ja sen aliluokat TTY Ohjelmistotekniikka 29 Player PlayerRole TimeStart: date TimeEnd: date Esimerkki Mallilähtöinen etsintä PlayerRole1 type Employee = record data: Person; salary: Salary_type; end PlayerRole2 Employee Person type Person = record name: Name_type;... end Customer Koodilähtöinen etsintä type Customer = record data: Person; number: Number_type; end TTY Ohjelmistotekniikka 30 15

16 Composite-suunnittelumalli Client Component Operation ( ) Add ( Component ) Remove ( Component ) GetChild ( int ) Leaf Operation ( ) Composite Operation ( ) Add ( Component ) Remove ( Component ) GetChild ( int ) children forall g in children g.operation ( ); TTY Ohjelmistotekniikka 31 Esimerkki Composite-mallin tunnistamisesta AbstractDocument print ( ) AbstractDocument Element print ( ) Document Element nbofelements Title getelements ( ) Document Paragraph ParaIndent Title Paragraph nbofelements getelements ( ) Main ParaIndent TTY Ohjelmistotekniikka Main 32 16

17 Aspektit ja niiden tunnistaminen Lähtökohta: luokkien välillä esiintyy myös horisontaalista samankaltaisuutta Terminologiaa: concern mielenkiinnon kohde, jaotteluperuste (huolenaihe) eri mielenkiinnon kohteet johtavat erilaisiin jaotteluihin cross-cutting concerns läpileikkaavat jaotteluperusteet separation of concerns mielenkiinnon kohteiden tarkastelu erikseen aspect modulaarinen yksikkö, joka mahdollistaa mielenkiinnon kohteiden toteuttamisen erikseen TTY Ohjelmistotekniikka 33 Erilliset luokkahierarkiat Fruit peelable color ripeness pick ( ) refrigerate ( ) Gadget color turnon ( ) turnoff ( ) Grapes globespercluster sour seedless Grapes Orange Wireless Wired juiceable frequency connectortype tanginess range makewine ( ) getsugar ( ) squeeze ( ) drypeel ( ) acquiresignal ( ) receive ( ) isconnected ( ) reset ( ) TTY Ohjelmistotekniikka 34 17

18 Läpileikkaavat jaotteluperusteet Grapes makewine ( ) getsugar ( ) Orange squeeze ( ) drypeel ( ) Wireless acquiresignal ( ) receive ( ) Wired isconnected ( ) reset ( ) drawlabel ( ) weigh ( ) drawlabel ( ) weigh ( ) drawlabel ( ) weigh ( ) drawlabel ( ) weigh ( ) Pakkaaminen buy ( ) sell ( ) buy ( ) sell ( ) buy ( ) sell ( ) buy ( ) sell ( ) Osto ja myynti store ( ) retrieve ( ) store ( ) retrieve ( ) store ( ) retrieve ( ) store ( ) retrieve ( ) Varastointi TTY Ohjelmistotekniikka 35 Esimerkkejä aspekteista Aspekteja, joita ohjelmointikieli voi tukea poikkeusten hallinta try, throw, catch rinnakkaisuus synchoronized, wait, notify invariantit invariant, ensure, require Muita aspekteja lokitietojen ylläpito peruminen (undo) tarkistukset (esim. parametrien) ja virhetilanteiden käsittely vrt. viipalointi TTY Ohjelmistotekniikka 36 18

19 Aspektien tunnistaminen Staattisia menetelmiä fan-in-analyysi tunnusten analysointi Dynaamisia menetelmiä kutsuryhmien analysointi esim. resurssien varaaminen ja vapauttaminen esim. monivaiheiset toiminnot käsiteanalyysin soveltaminen ajetaan instrumentoitua koodia erilaisilla käyttötapauksilla ja kerätään ajojäljet ajojäljet: kontekstin olioita suoritetut operaatiot: kontekstin ominaisuuksia (attribuutteja) löydetään operaatiot, jotka suoritetaan samassa käyttötapauksessa TTY Ohjelmistotekniikka 37 19