Гради Буч - Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ (1158635), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Повторное использованиеЭлементы повторного использованияЛюбой программный продукт (текст программы, архитектура, сценарий или документация)может быть использован повторно. Как сказано в главе 3, в объектно-ориентированных языкахпрограммирования первичным лингвистическим средством повторного использования являютсяклассы: класс может порождать подклассы, специализирующие или дополняющие его. Далее, в главе 4говорилось о повторном использовании шаблонов классов, объектов и элементов проектирования вформе идиом, механизмов и сред разработки. Повторное использование шаблонов находится на болеевысоком уровне абстракции по сравнению с использованием индивидуальных классов и дает большийвыигрыш (хотя оно труднее достижимо).Не следует доверять цифрам, характеризующим повторное использование [9].
В удачныхпроектах, с которыми мы сталкивались, количество повторно использованных элементов доходило до70% (то есть почти три четверти программного обеспечения системы было взято без изменений изнекоторого другого источника), но бывало и нулевым. Не следует думать, что повторное использованиедолжно достичь некоторой обязательной величины; возможность повторного использования сильнозависит от предметной области и нетехнических факторов, таких, например, как степень напряженностирабочего графика, природа отношений с субподрядчиками и соображения безопасности.Безусловно, любой процент повторного использования лучше, чем нулевой, так как экономитресурсы, которые иначе пришлось бы потратить еще раз.Библиотека должна быть относительно небольших размеров; надовсегда помнить, что пользователь с большей охотой займется разработкойсобственного кода, чем изучением чужого малопонятного класса.Предполагается наличие трансляторов языка C++, поддерживающихпараметризованные классы и обработку исключений.
В целях обеспеченияпереносимости библиотеки она не должна зависеть от служб операционнойсистемы.Таким образом, первым результатом нашего анализа будет разделениевсех абстракций на две категории:•СтруктурыСодержит все структурные абстракции•ИнструментыСодержит все алгоритмические абстракцииКак мы скоро увидим, между этими двумя категориями существуетотношение использования: некоторые инструменты построены на базе болеепримитивных свойств, обеспечиваемых структурами.На втором этапе анализа мы постараемся выделить базовые классы,которые могут быть использованы в различных стандартных программах (чемшире будет круг рассмотренных приложений, тем лучше).
Если в результатеокажется, что некоторые из данных классов имеют много общего сабстракциями, определенными на первой стадии анализа, это будет знакомтого, что ключевые абстракции были выявлены правильно. Можно составитьдлинный список специфических абстракций, присущих конкретным видамчеловеческой деятельности: валюта, астрономические координаты, единицыизмерения массы и длины.
Мы не будем включать подобные абстракции внашу библиотеку, так как они либо слишком плохо поддаются формализации(валюта), либо очень специфичны (астрономические координаты), либонастолько примитивны, что нет смысла организовывать специально для нихотдельные классы (единицы измерения массы и длины).Проведя анализ, мы выделим следующие типы структур:• НаборМножество различных элементов (в том числедубликатов).• Множество Набор неповторяющихся элементов.• Коллекция Индексируемое множество элементов.• СписокПоследовательность элементов, имеющая начало;структурное разделение допускается.• СтекПоследовательность элементов; элементы могутудаляться и добавляться только с одного конца.• ОчередьПоследовательность элементов, к которой можнодобавлять элементы с одного конца, а удалять - с другого.• ДекаПоследовательность элементов, к которой можнодобавлять и из которой можно удалять элементы с обоих концов.• КольцоПоследовательность элементов, к которой можнодобавлять и из которой можно удалять элементы, находящиеся на вершинекруговой структуры.• СтрокаИндексируемая последовательность элементов, вкоторой возможны операции с подстроками.• Ассоциативный Словарь пар "элемент/значение".
массив• ДеревоНабор (имеющий начало - корень дерева) вершин иребер, которые не могут образовывать циклы и пересекаться;структурное разделение допускается.• ГрафМножество вершин и ребер (без выделенногоначального элемента), которое может содержать циклы и пересечения;структурное разделение допускается.Как уже говорилось в главе 4, упорядочение представленных вышеабстракций есть проблема классификации.
Мы выбрали именно такую модельиз-за того, что она обеспечивает закрепление определенного поведения закаждой категорией объектов.Обратите внимание на типы поведения, которые использовались вкачестве критериев при разбиении на классы: некоторые структуры ведут себякак коллекции (наборы и множества), а другие - как последовательности (декии стеки). В некоторых структурах (графы, списки и деревья) возможноструктурное разделение, в то время как остальные более монолитны и недопускают структурного разделения своих элементов. Как мы увидим далее,подобная классификация поможет в дальнейшем сформировать достаточнопростую архитектуру системы.Для некоторых классов в процессе анализа выявилась желательностьих функциональной изменчивости. В частности, нам могут понадобитьсяупорядоченные коллекции, деки и очереди (последние часто называютприоритетными очередями19). Кроме того, мы можем различатьориентированные и неориентированные графы, односвязные и двусвязныесписки, бинарные, множественные и AVL-деревья 20.
Этиспециализированные абстракции могут быть получены уточнением одной извышеперечисленных; их не следует выделять в отдельные большие категории.Несмотря на то, что мы уже обнаружили признаки общностиповедения, мы пока не будем заниматься проработкой иерархическойструктуры. На этапе анализа важно разобраться в ролях каждой абстракции.Мы выделим следующие типы инструментов:• Дата/ВремяОперации с датой и временем.• ФильтрыВвод, обработка и вывод.• Поиск по образцуОперации поиска последовательностей внутридругих последовательностей• ПоискОперации поиска элементов внутри структур• СортировкаОперации упорядочивания структур• УтилитыСоставные операции, базирующиеся на базовыхструктурных операциях.Несомненно, существует масса различных функциональных вариантовэтих абстракций.
Можно, например, выделить несколько видов сортировок(быстрая сортировка методом пузырька, сортировка кучи и т. д.) или поиска(последовательный, двоичный, различные способы обхода дерева и т. д.). Каки раньше, мы отложим решения относительно наследования этих абстракций.Модели взаимодействийИтак, мы определили основные функциональные элементы нашейбиблиотеки;однако изолированные абстракции сами по себе - еще не средаразработки.
Как отметил Вирфс-Брок: "Среда разработки предоставляетпользователю модель взаимодействий между объектами входящих в нееклассов... Чтобы освоить среду разработки, прежде всего следует изучитьметоды взаимодействия и ответственности ее классов". Это и есть тоткритерий, по которому можно отличить среду разработки от простого набораклассов: среда - это совокупность классов и механизмов взаимодействияэкземпляров этих классов.Анализ показывает, что существует определенный набор основныхмеханизмов, необходимый для библиотеки базовых классов:• семантика времени и памяти• управление хранением данных• обработка исключений• идиомы итерации• синхронизация при многопоточности.При проектировании системы базовых классов необходимо сохранятьбаланс между перечисленными техническими требованиями.21 Если мы будемпытаться решить каждую задачу по отдельности, то, скорее всего, получимряд изолированных решений, не связанных между собой ни общимипротоколами, ни общей концепцией, ни реализацией.
Такой наивный подходприведет к изобилию различных подходов, которое испугает потенциальногопользователя получившейся библиотеки.Встанем на точку зрения пользователя нашей библиотеки. Какиеабстракции представляют имеющиеся в ней классы? Как они взаимодействуютмежду собой? Как их можно приспособить к предметной области? Какиеклассы играют ключевую роль, а какие можно вообще не использовать? Вот тевопросы, на которые нужно дать ответ перед тем, как предлагатьпользователям библиотеку для решения нетривиальных задач. К счастью дляпользователя, ему не обязательно во всех деталях представлять себе, какработает библиотека, подобно тому, как не нужно понимать принципы работымикропроцессора для программирования на языке высокого уровня.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
