Лекция: Отношения между объектами

Сами по себе объекты не представляют никакого интереса: только в процессе их взаи­модействия реализуется система. Например, самолет – это «совокупность элементов, каждый из которых по своей природе стремится упасть на землю, но за счет совместных непрерывных усилий преодолевающих эту тенденцию». Он летит только бла­годаря согласованным усилиям своих компонентов.

Отношения двух любых объектов основываются на предположениях, которы­ми один обладает относительно другого: об операциях, которые можно выполнять, и об ожидаемом поведении. Особый интерес для объектно-ориентированного анализа и проектирования представляют два типа отношений между объектами: связь и агрегация.

Связь – это семантическое соединение между объектами. Объект со­трудничает с другими объектами, посылая сообщения через связи, соединяющие его с ними. Связь – это специфическое сопоставление, через которое клиент запра­шивает у объекта-сервера услугу или через которое один объект находит путь к другому.

Пусть есть два объекта А и В и связь между ними. Чтобы А мог послать В сообщение, В должен быть в каком-то смысле видим для А.

Перечислим следу­ющие четыре способа обеспечить видимость:

– сервер глобален по отношению к клиенту;

– сервер (или указатель на него) передан клиенту в качестве параметра операции;

– сервер является частью клиента;

– сервер локально порождается клиентом в ходе выполнения какой-либо операции.

Если связи обозначают равноправные или «клиент-сервер­ные» отношения между объектами, то агрегация описывает отношения целого и части, приводящие к соответствующей иерархии объектов, причем, идя от целого (агрега­та), мы можем прийти к его частям (атрибутам).

Пример. Рассмотрим класс объектов, управляющих температурой в теплице Controller. Пусть он имеет атрибут h класса Heater (нагреватель).

class Controller {

Heater h;

.. .

};

В данном случае Controller – целое, а h – его часть (часть его состояния). Исходя из Controller, можно найти соот­ветствующий нагреватель. Однако по h нельзя найти содержащий его объект (на­зываемый также его контейнером), если только сведения о нем слу­чайно не являются частью состояния h.

Агрегация может означать физическое вхождение одного объекта в другой, но не обязательно. Самолет состоит из крыльев, двигателей, шасси и прочих частей. С другой стороны, отношения акционера с его акциями – это агрегация, которая не предусматривает физического включения. Акционер монопольно владеет своими акциями, но они в него не входят физически.

КЛАССЫ

Понятия класса и объекта настолько тесно связаны, что невозможно говорить об объекте безотносительно к его классу. Однако существует важное различие этих двух понятий. В то время как объект обозначает конкретную сущность, определен­ную во времени и в пространстве, класс определяет лишь абстракцию существен­ного в объекте.

Класс – это множество объектов, имеющих общую структуру и общее поведение. Любой конкретный объект является экземпляром класса.

Пример. Рассмотрим сходства и различия между следующими классами: цветы, маргаритки, красные розы, желтые розы, лепестки и пчелы. Мы можем заметить следующее:

– маргаритка – цветок;

– роза – (другой) цветок;

– красная и желтая розы – розы;

– лепесток является частью обоих видов цветов;

– пчелы опыляют цветы и питаются их нектаром.

Из этого простого примера следует, что классы, как и объекты, не существуют изолированно. В каждой проблемной области абстракции, описывающие ее, взаимодей­ствуют различными способами.

Известны три основных типа отношений между классами. Во-первых, это отношение «обобщение/специализация» (общее и частное), т.е. иерархия «является». Розы являются цветами, что значит: розы являются специализированным частным случа­ем, подклассом более общего класса «цветы». Во-вторых, это отношение «целое/часть», т.е. иерархия «имеет». Например, лепестки являются частью цветов. В-третьих, это семантические, смысловые отношения, ассоциации. Например, пчелы ассоциируются с цветами.

Языки программирования выработали несколько общих подходов к выраже­нию таких отношений. В частности, большинство объектно-ориентированных языков непосредственно поддерживает следующие виды отношений:

– ассоциация;

– агрегация;

– обобщение;

– зависимость;

– инстанцирование.