Составные части объектного подхода

1
1. Составные части объектного подхода
Объектно-ориентированное программирование
() Владислав Лавров, vlavrov.com

2
Парадигма (стиль) программирования
– это совокупность идей и понятий, определяющих стиль
написания компьютерных программ
(подход к программированию).
Это способ построения программ, основанный на
определенных принципах программирования, и выбор
подходящего языка, который делает понятными
программы, написанные в этом стиле.

3
Основные парадигмы программирования:
1) процедурно-ориентированный (алгоритмы);
2) объектно-ориентированный (классы и объекты);
3) функциональный (функции);
4) логико-ориентированный (цели, часто выраженные в
терминах исчисления предикатов);
5) ориентированный на ограничения (инвариантные
соотношения)

4
Процедурно-ориентированный стиль
(императивный стиль, т.е. директивный, авторитарный)
• Программирование состоит из последовательности операторов
(инструкций), задающих процедуру (алгоритм) решения задачи.
В основе – принцип последовательного изменения вычислителя в
пошаговом режиме.
• Назначение: решение задач, для которых последовательное
исполнение каких-либо команд является естественным.
Например, управление современными аппаратными средствами
вычислительной техники
• Языки: Fortran (1954), Algol (1960), Basic (1963), Pascal (1970),
C (1972), Ada (1979).
Подробнее http://bourabai.ru/alg/system2.htm#2216

5
Объектно-ориентированный стиль
• Подход использует объектную декомпозицию, при которой
статическая структура системы описывается в терминах объектов и
связей между ними, а поведение системы описывается в терминах
обмена сообщениями между объектами.
• Назначение: любая предметная область
• Языки: Simula (1962), C++ (1983), Object Pascal (1984), Java (1995),
С # (2000).

6
Функциональный стиль
• Основан на способе составления программ, в которых
единственным действием является вызов функции. Функции
обмениваются между собой данными непосредственно, без
использования промежуточных переменных и присвоений.
• Назначение: обработка естественного языка, экспертные
консультирующие системы, проблемы зрительного восприятия.
• Языки: LISP (1958), РЕФАЛ (1968), Haskell (1990, 1998).

7
Логико-ориентированный стиль
• Программ содержит описание проблемы в терминах фактов и
логических формул (правил), а решение система выполняет с
помощью механизмов логического вывода.
• Назначение: экспертные системы, искусственный интеллект.
• Языки: Prolog (1971), LOGLISP (1982), T-Prolog (1983),
Mercury (1993)

8
Стиль, ориентированный на ограничения
• Подход, при котором в программах определяются тип данных
решения, предметная область решения и ограничения на значения
искомого решения. Программирование в терминах постановок
задач.
• Назначение: задачи исследования операций, искусственный
интеллект.
• Языки: УТОПИСТ (Универсальные Текстовые ОПИСания Терминов,
1980), OPL (1998).

9
• переход от расчетов по формулам к сложным задачам
моделирования систем
• увеличение объемов обрабатываемых данных
• повышение сложности программ, резкое увеличение объемов кода
(сотни тысяч и миллионы строк !)
Современные направления развития программ
Сложность современных
программ превышает
возможности одного человека !

10
Что делать?
• коллективная разработка;
• каждый делает свою часть независимо от других;
• части программы легко «собрать» вместе.
Как это сделать?

11
Борьба со сложностью
подзадача 1 подзадача 3
подзадача 2.1 подзадача 2.2 подзадача 2.3
задача
подзадача 2
Декомпозиция – это разбиение системы на подсистемы, каждая из
которых может изучаться и выполняться отдельно
> 100 000 строк???
«Техника борьбы со сложностью известна с античных
времен: “Divide et impera” (разделяй и властвуй)»
Э. Дейкстра

12
Описывает структуру объектов, составляющих систему,
их атрибуты, операции, взаимосвязи с другими
объектами.
В объектной модели должны быть отражены те понятия
и объекты реального мира, которые важны для
разрабатываемой системы.
Объектная модель

13
Принципы объектной модели:
• абстрагирование,
• инкапсуляция,
• модульность,
• иерархичность,
• типизация,
• параллелизм
• сохраняемость
главные
Дополнительные
(полезные)

14
1.1. Абстрагирование
Абстракция выделяет существенные характеристики некоторого
объекта, отличающие его от всех других видов объектов и, таким
образом, четко определяет его концептуальные границы с точки
зрения наблюдателя.
Абстрагирование концентрирует внимание на внешних особенностях
объекта и позволяет отделить самые существенные особенности
поведения от несущественных.
С точки зрения программирования, абстракция – это правильное
разделение программы на объекты.

15
Абстракция. Пример.
Структура компании

16
Абстракция. Пример.
Пользовательский интерфейс программных продуктов

17
1.2. Инкапсуляция
Инкапсуляция (лат. in capsula) – размещение в оболочке, изоляция,
закрытие чего-либо инородного с целью исключения влияния на
окружающее.
В программировании инкапсуляция – это процесс отделения друг от
друга элементов объекта, определяющих его устройство и
поведение; инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать
контрактные обязательства абстракции от их реализации.

18
Полет на самолете с точки зрения пассажира
Инкапсуляция. Пример.

19
Авиаперелет (подготовка, управление, диспетчеризация и пр.)
Инкапсуляция. Пример.

20
1.3. Модульность
Модульность – это разделение программы на фрагменты, которые
компилируются по отдельности, но могут устанавливать связи с
другими модулями. Связи между модулями – это их представления
друг о друге.
В программировании модули выполняют роль физических
контейнеров, в которые помещаются определения классов и
объектов при логическом проектировании системы.

21
Структура программного модуля «Галактика. Транспорт»
Разделение на модули. Пример.

22
1.4. Иерархичность
Иерархия – это упорядочение абстракций, расположение
их по уровням.
В ООП основными видами иерархических структур
применительно к сложным системам являются:
• структура классов (иерархия "is-a", быть)
• структура объектов (иерархия "part of", часть).

23
Наследование по типу «is-a»
Иерархичность. Пример.

24
Наследование по типу «part of»

25
Наследование по типу «part of» (продолжение)

26
1.5. Наследование
Наиболее оптимальная стратегия создания объекта в реальной
жизни: берем существующее хорошее решение, немного его
дорабатываем, подгоняем под свои нужды и используем.
В программировании наследование – это специальное отношение
между двумя классами.
Есть возможность создавать один класс на основе другого. Новый
класс становится потомком (наследником) уже существующего, при
этом содержит 80%-90% нужных нам данных и методов.

27
1.6. Типизация и полиформизм
Тип – точная характеристика свойств, включая структуру
и поведение, относящуюся к некоторой совокупности
объектов.
Типизация – это способ защититься от использования
объектов одного класса вместо другого, или, по крайней
мере, управлять таким использованием.

28
Типизация. Пример.
=
Расстояние
Время
Скорость
Вес

29
Типизация. Пример.
Температура Х Сила = ?
Расстояние Х Сила = ? Работа

30
Полиморфизм
Понятие типизации связано с полиморфизмом: одно и то же имя
может означать объекты разных типов, но, имея общего предка, все
они имеют и общее подмножество операций, которые можно над
ними выполнять.
Полиморфизм описывает ситуацию, когда за одним интерфейсом
скрываются разные реализации. Он позволяет единообразно
обращаться к объектам различных классов (обычно имеющих
общего предка)

31
Полиформизм. Пример.
Водитель-доставки

32
Полиформизм. Пример.
Расчет объема геометрической фигуры

33
1.7. Параллелизм
Параллелизм позволяет различным объектам действовать
одновременно. Параллелизм – это свойство, отличающее активные
объекты от пассивных.
В параллельных системах недостаточно определить поведение
объекта, надо еще принять меры, гарантирующие, что он не будет
разрушен несколькими независимыми процессами.

34
Параллелизм. Пример.
Параллельные системы базы данных

35
1.8. Сохраняемость
– это способность объекта существовать во времени, переживая
породивший его процесс, и (или) в пространстве, перемещаясь из
своего первоначального адресного пространства.
Например:
• Промежуточные результаты вычисления выражений.
• Локальные переменные в вызове процедур.
• Собственные переменные, глобальные переменные и динамически
создаваемые данные.
• Данные, сохраняющиеся между сеансами выполнения программы.
• Данные, сохраняемые при переходе на новую версию программы.

36
Сохраняемость. Пример.
Сериализация в C#

37
Объектно-ориентированное программирование
(object-oriented programming, OOP)
– это методология программирования, основанная на представлении
программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является
экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию
наследования.
В данном определении можно выделить три части:
1) OOP использует в качестве базовых элементов объекты,
а не алгоритмы;
2) каждый объект является экземпляром какого-либо определенного
класса;
3) классы организованы иерархически.

Составные части объектного подхода

More Related Content

What's hot

Similar to Составные части объектного подхода

More from Ural Federal University named after First President of Russia B.N. Yeltsin

Составные части объектного подхода