Ohjelmistojen mallintaminen Luokkakaaviot Harri Laine 1

Transkriptio

1 Ohjelmistojen mallintaminen Luokkakaaviot Harri Laine 1

2 Olioiden palvelut Palvelun kuvauksessa annettavat tiedot näkyvyys (kuten attribuuttien kohdalla) nimi (ainoa välttämätön osa) parametrit paluuarvon tyyppi muut määreet Syntaksi (hakasulut eivät kuulu määrittelyyn vaan merkitsevät valinnaisen osan) [näkyvyys] nimi [(parametrit)] [: paluuarvon tyyppi] [{muut määreet}] Harri Laine 2

3 Olioiden palvelut Parametrimäärittelyn muoto on nimi: tyyppi [= oletusarvo] Palvelun sisällön määrittelylle on omat erilliset tekniikkansa, luokkakaaviossa palvelun sisältö voidaan kuvata vain vapaamuotoisena tekstinä Harri Laine 3

4 Olioiden palvelut SSN #chekingchars[31] #date #century #number #checkchar +SSN(init: String) +tostring(): String +isok(): boolean +getbirthdate(): Date +getsex(): int Sosiaaliturvatunnusta kuvaavalla SSN-luokalla on viisi julkista operaatiota, joista yksi on konstruktori Konstruktori saa alustuskoodin parametrinaan Operaatio getbirthdate() palauttaa Date-olion Harri Laine 4

5 Luokkien väliset suhteet Edellä on tarkasteltu sellaisia luokkakaavioissa esiintyviä suhteita, jotka ilmenevät olioiden välisinä yhteyksinä Lisäksi UML:ssä voidaan esittää luokkien välisiä riippuvuuksia (dependency) luokkahierarkia (class hierarchy, inheritance hierarchy) Harri Laine 5

6 Riippuvuus Ilmaisee luokan muuttamisen mahdollista vaikutusta toiseen luokkaan Kuvataan katkoviivalla nuolenkärki osoittaa siihen luokkaan, josta viivan toisessa päässä oleva on riippuva riippuvuuden luonne ilmaistaan yleensä stereotyyppinä [= nimi erityismerkitykselle, tällainen voidaan liittää mihin tahansa mallinnuskohteeseen, merkitykset kiinnitettävä] Harri Laine 6

7 Riippuvuus Luontiriippuvuus: luokan ilmentymä luo toisen luokan ilmentymiä (instantiate) Tehdas <<instantiate>> Tuote Ilmentymäriippuvuus (instance of) Auto <<instance of>> ABC-123:Auto Harri Laine 7

8 Parametroidut luokat Tarkastellaan kompositiota Kurssi * Harjoitusryhmä Ohjelmassa yllä oleva toteutettaisiin todennäköisesti jonkin kokoelmarakenteen avulla, Javassa esimerkiksi Vector-rakenteena. Vector on yleiskäyttöinen kokoelmarakenne, joka voidaan parametroida määrittelemällä kokoelmaan kuuluvien oliden tyyppi Harri Laine 8

9 (huom. Tämä malli on alemmalla abstraktiotasolla kuin edellisen kalvon malli) Vektor kokoelman alkiot sidotaan Harjoitusryhmä luokan olioiksi Vector Element <<bind>> kurssi Kurssi Harjoitusryhmä * 1 ryhmät element {ordered} Vector<Harjoitusryhmä> Harri Laine 9

10 ilmentymät Oma:Kurssi ryhmät Oma-ryhmät kurssi element0 element1 Oma/H1:H.ryhmä Oma/H2:H.ryhmä Harri Laine 10

11 Edellä esitettiin eräs tekninen tapa toteuttaa kurssin ja harjoitusryhmän välinen abstrakti kytkentä parametroidun kokoelmaluokan avulla Jokin yksinkertainen ohjelmointikieli ei välttämättä tarjoa tällaista rakennetta ja joudutaan ehkä toteuttamaan lista alkeellisempia rakenteita käyttäen Harri Laine 11

12 kurssi * Kurssi first Harjoitusryhmä 0..1 next 1 Tässä on toteutuksena käytetty listarakennetta. Sitä voi kuitenkin olla kuvasta vaikea hahmottaa, alhaisesta abstraktiotasosta johtuen first next OMa Oma/H1 Oma/H Harri Laine 12

13 Yksi mahdollisuus tuoda esiin korkeamman tason lista-abstarktio on käyttää yhteistyöhahmoa (collaboration template). Tähän palataan myöhemmin kurssilla. List korkeamman tason abstraktio kurssi header * item olioiden roolit abstraktiossa Kurssi first Harjoitusryhmä 0..1 next Harri Laine 13

14 Luokkia määrittelemällä luodaan luokitusjärjestelmä. Eri menetelmät asettavat erilaisia vaatimuksia luokitusjärjestelmälle: joissakin edellytetään, että luokat ovat erillisiä (ei yhteisiä ilmentymiä) toisissa sallitaan päällekkäisyys (yhteiset ilmentymät) Harri Laine 14

15 Luokkahierarkiassa luokka voidaan määritellä toisen luokan alaluokaksi esim. luokka nainen on luokan henkilö alaluokka luokka johtaja on luokan henkilö alaluokka luokat auto, laiva ja lentokone ovat luokan kulkuväline alaluokkia Harri Laine 15

16 Jos luokka A on luokan B alaluokka, siitä seuraa, että jokainen A:n ilmentymä on myös B:n ilmentymä. jokainen johtaja on myös henkilö Tästä taas seuraa, että kaikki attribuutit, palvelut ja yhteydet, jotka on määritelty luokan B ilmentymille, liittyvät myös A:n ilmentymiin Harri Laine 16

17 Jos henkilölle on määritelty attribuutti Nimi, niin myös johtajalla on automaattisesti Nimiattribuutti. Jos henkilö on määritelty osapuoleksi työsuhdeyhteyteen, myös johtaja voi olla osapuolena työsuhde-yhteydessä. Tätä ilmiötä kutsutaan periytymiseksi (inheritance) Harri Laine 17

18 Periytymisessä yläluokkaan liitetyt attribuutit, palvelut ja yhteydet periytyvät alaluokalle. Huom. periytyminen on luokkien välistä määrittelyjen periytymistä - ilmentymät eivät tässä peri mitään toisilta ilmentymiltä Harri Laine 18

19 Yläluokan ja alaluokan välinen riippuvuussuhde kuvataan kaaviossa: Alaluokka Yläluokka luokka Johtaja Henkilö Harri Laine 19

20 Alaluokkaan voidaan liittää yläluokalta perittyjen attribuuttien, palvelujen ja yhteyksien lisäksi omia attribuutteja, yhteyksiä ja palveluja. Johtajalla on ominaisuudet vastuualue ja alaisten määrä, joita ei ole henkilöllä yleisesti. Vain johtajalla voi olla oikeus käyttää edustustiliä. Johtajalla voi olla alaisia Harri Laine 20

21 pomo Johtaja 0..1 vastuualue alaisten määrä alainen 0..* Henkilö 1..* Käyttöoikeus 0..1 Edustustili Harri Laine 21

22 Alaluokkaan voidaan liittää uusia palveluita, joita yläluokalla ei ole. Alaluokassa voidaan myös syrjäyttää (override) yläluokassa määritelty palvelu. Syrjäyttäminen on sisällön uudelleenmäärittelyä. Henkilöllä voisi olla palvelu viikkoraportti: kerro ajankäyttö työtehtäviin Johtajan viikkoraportti-palvelun sisältö voisi olla: kerro ajankäyttö työtehtäviin laadi yhteenveto alaisten viikkoraporteista raportoi edustustilin käyttö Harri Laine 22

23 Syrjäyttäminen on erityisesti olio-ohjelmoinnissa hyödyllinen tekniikka. Olio-ohjelmoinnin merkittävimmät hyödyt tulevat esiin juuri syrjäyttämismahdollisuuden kautta: muokattavat kirjastopalvelut yksinkertaisemmat ohjelmat Harri Laine 23

24 Järjestelmää mallinnettaessa luokkahierarkiasta on eniten hyötyä: sääntöjen ilmaisemisessa kuvauksen ekonomisuudessa (ei tarvitse toistaa samoja asioita useassa luokassa) Harri Laine 24

25 Esimerkki säännöistä: Autolla täytyy olla omistaja. Omistaja voi olla yritys tai henkilö. mahdollinen omistaja 1..* 0..* auto yritys henkilö Harri Laine 25

26 Ellei yläluokkaa käytettäisi: yritys 0..* 0..* yritysomistus auto 0..* Voiko autolla olla - sekä yritys- että henkilöomistaja? - nolla omistajaa? henkilöomistus 0..* henkilö Harri Laine 26

27 Aliluokkia voidaan muodostaa monin erilaisin perustein. henkilö erillisin perustein muodostettuja aliluokkia sukupuoli asema nainen johtaja Harri Laine 27

28 Samaan luokitteluperusteeseen perustuvat poissulkevat aliluokat. henkilö sukupuoli nainen mies Harri Laine 28

29 Kun reaalimaailmassa luokitellaan ilmiöitä, voidaan käyttää samanaikaisesti useita erilaisia luokitteluperusteita: sukupuoli, kengännumero, virka-asema, auton omistus, jne. Monissa oliomenetelmissä ja olio-ohjelmointikielissä ollaan paljon rajoittuneempia. Tyypillisesti esim. ohjelmointikielissä olio ei voi olla usean luokan välitön ilmentymä, mikä johtaa kömpelöihin mallinnusratkaisuihin Harri Laine 29

30 henkilö nainen johtaja Reaalimaailmassa olio voi olla usean luokan välitön ilmentymä. Liisa Harri Laine 30

31 henkilö nainen johtaja Olio-ohjelmointikielissä olio ei yleensä voi olla usean luokan välitön ilmentymä. Liisa Harri Laine 31

32 henkilö johtaja nainen naisjohtaja Oliokielissä olio on yleensä vain yhden luokan välitön ilmentymä. <<instance of>> Liisa Harri Laine 32

33 henkilö johtaja 0..1 naispiirteet Liisa Liisa_naisena alityyppikohtaiset ominaisuudet omana luokkanaan Harri Laine 33

34 Edellinen tilanne johtuu siitä, että olioohjelmoinnissa olio on yleensä esiteltävä johonkin (yhteen) luokkaan kuuluvaksi ja tämä luokka perii vain yläluokkiensa ominaisuudet. Kohdealueen analyysin kannalta rakenne on kömpelö Harri Laine 34

35 Tilannetta, jossa luokka on useamman kuin yhden luokan välitön alaluokka, kutsutaan moniperiytymiseksi (multiple inheritance). Kaikki olio-ohjelmointikielet eivät tarjoa moniperintää (esim. Javassa ei ole, C++:ssa on). kenraali johtaja sotilas Harri Laine 35

36 Erityisesti toteutuksen moniperiytyminen voi aiheuttaa monikäsitteisyysongelmia esim. kaksi signatuuriltaan samaa operaatiota kaikki olio-ohjelmointikielet eivät tarjoa (toteutuksen eli lauseiden ja lausekkeiden) moniperiytymistä esim. Javassa ei ole, C++:ssa on Harri Laine 36