Oliosuuntautunut suunnittelu

Referaatti kirjasta:
Grady Booch: Object Oriented Design with applications, toinen kappale: The Method (s. 153 - 219)

Harjoitustyön ohje: ``Pyri esittämään mahdollisimman tarkasti kirjassa käsitelty oliokeskeinen suunnittelumenetelmä ja sen tuomat edut perinteisiin menetelmiin verrattuna.''

Siirretty HTML-muotoon 26.2.1998.

Sisällysluettelo

Sisällysluettelo

Kappale 1. Merkintätapa

1.1. Erilaiset näkymät
1.2. Luokkakaaviot

Luokat ja niiden liittymät
Luokkakaaviomallit

1.3. Tilasiirtymäkaaviot
1.4. Oliokaaviot

Olioiden näkyvyys ja synkronisointi
Oliokaaviomallit

1.5. Ajoituskaaviot
1.6. Moduulikaaviot

Alijärjestelmät

1.7. Prosessikaaviot


Kappale 2. Suunnittelu kasvavana ja iteratiivisena prosessina


2.1. Luokkien ja olioiden luominen
2.2. Luokkien ja olioiden semantiikan määrittely
2.3. Liittymien määrittäminen luokkien ja olioiden keskuudessa
2.4. Luokkien ja olioiden toteutus


Kappale 3. Pragmatiikkaa

3.1. Oliollinen suunnittelu elinkierrossa
3.2. Projektin käsittely
3.3. Oliollisen suunnittelun edut ja riskit

Edut
Riskit


Kappale 4. Vertailua

4.1. Merkintätavasta

Kuvien numerointi on alkuperäisen teoksen numeroinnin mukainen, eli se saattaa tässä hieman hyppelehtiä. Kappalejako toisaalta ei aivan vastaa alkuperäistä.

Kappale 1. Merkintätapa

Erilaiset näkymät

Kuva 1-1. Oliollisen suunnittelun mallit

Tässä oliosuuntautuneessa suunnittelumetodissa käytettävät luokkarakennetta kuvaavat luokkakaaviot selvittävät luokkien suhteita toisiinsa, kun taas oliokaaviot kuvaavat yksittäisten luokkien olioiden tarkempaa vuorovaikutusta muihin olioihin.

Nämäkin kaaviot ovat kuitenkin luonteeltaan staattisia, eivätkä pysty kuvaamaan eri olioiden toimintaa ja tiloja ajan kuluessa. Tähän tarvitaan ajoituskaavioita , jotka kuvaavat toimintojen suoritusjärjestystä ajan suhteen, sekä tilasiirtymäkaavioita, jotka kuvaavat olioiden erilaisia mahdollisia tiloja, sekä näiden tilojen muuttumista toisiksi.

Yksikään näistä kaavioista ei puolestaan kuitenkaan kerro paljoakaan järjestelmän fyysisestä toteutuksesta ¾ siitä, millä tavalla ohjelmat on modularisoitu eri lähdetiedostoihin, eikä sitä, millaisessa laitteistossa ohjelmaa suoritetaan ja mitkä prosessorit käsittelevät tietoa ja mitkä oheislaitteet välittävät ja varastoivat sitä. Näihin tarvitaan moduulikaavioita, jotka kuvaavat lähdetiedostojen rakennetta ja käännösriippuvuutta, sekä prosessikaavioita , jotka ilmaisevat järjestelmän laitteistotason rakenteet (olivat ne sitten todellisia tai näennäisiä, kuten yhdellä prosessorilla suoritettavan virtuaalisen moniajon tapauksessa).

Vaikka järjestelmää katsottaisiin eri suunnilta, saattaa eri kuvauksista tulla ylitsevuotavan monimutkaisia, jos komponentteja on paljon, todella paljon. Tästä syystä on luokka- ja moduulikaavioille olemassa järjestelmää eri tasoilta kuvaavia hierarkiakaavioita, kuten luokkakategoriakaaviot ja alisysteemikaaviot.

Erilaisten kaavioiden lisäksi järjestelmän osista tulisi tämän menetelmän puitteissa tehdä malli (template). joka on tekstimuotoinen ja rakenteellinen siten, että niiden ylläpitäminen tietokoneavusteisesti on helppoa ja niistä pystytään helposti luomaan visuaalisia esityksiä.

Luokkakaaviot

Luokat ja niiden liittymät

Kuva 1-2. Symbolit luokille, liittymille ja lukumääräsuhteille

Luokkaliittymät. Kuvassa 1-2 ovat esiteltyinä symbolit kullekin luokkien liittymätyypille. Kullakin liittymällä voi olla nimike sen roolin kuvaamiseksi. Mikäli nimikettä käytetään, voi symbolia · käyttää ilmaisemaan nimikkeen lukusuuntaa.

Käyttää-liittymää kuvataan kaksoisviivalla luokkien A ja B välillä. Kaksoisviivan A-luokan päähän asetettu ympyrä osoittaa, että luokka A käyttää luokan B resursseja. Käyttää-liittymiä on kahdenlaisia ¾ liittymään käytettäviä ja toteutukseen käytettäviä. Käyttää liittymään-liittymää kuvataan avonaisella pallolla ja se tarkoittaa A:n käyttävän luokkaa B vain osoittaakseen jotain muuta luokkaa oleviin objekteihin. Tälläisiä liittymiä on usein esimerkiksi erilaisiin Lista- ja Joukko-luokkiin. Käyttää toteutukseen- liittymää kuvataan suljetulla pallolla ja se tarkoittaa A:n käyttävän luokkaa B suoraan toteutukseensa, ei vain apuna muiden luokkien instanssien käsittelyssä.

Instantioi-liittymää kuvataan katkoviivalla ja nuolenkärjellä, joka osoittaa, että luokka, josta nuoli lähtee on osoitetun luokan instantiaatio. Instantiaatiolla tarkoitetaan luokan mallin tai geneerisen luokan ¹ parametrisointia käyttöön sopivaksi. Tämä on käytännöllinen tapa rakentaa geneerisesti esimerkiksi sisällysluokkia (container classes, esim. joukko tai yleinen tietorakenne), joissa voi olla vain yhdentyyppisiä objekteja. Tälläinen liittymä on mielekäs vain, jos se on toteutuskielellä mahdollista toteuttaa.

Perintää ilmaistaan yhtenäisellä nuolella. Perillinen voi periä kaikkien yliluokan ominaisuuksien lisäksi myös siihen kohdistuvat metodit ja käyttötarkoitukset, jolloinka luokkaa voidaan käyttää samoissa tilanteissa kuin sen yliluokkaakin. Tällöin kyseessä on yhteensopiva tyyppi (vrt. C++:n virtuaaliset luokat ja metodit). Mikäli luokka perii vain yliluokkansa fyysiset ominaisuudet, on kyseessä uusi tyyppi, jonka käyttö on periaatteessa täysin erillistä sen yliluokan käytöstä.

Luokka-metaluokka -suhdetta ilmaistaan paksulla, harmaalla nuolella, joka osoittaa luokasta sen metaluokkaan. Metaluokat ovat ``luokkaluokkia´´, joiden instanssit ovat itsessään luokkia ja joiden avulla pystytään esimerkiksi luomaan ja muuttamaan näiden luokkien rakennetta ja toimintaa dynaamisesti. Ne siis sisältävät luokkien kuvauksia ja niiden käsittelysääntöjä. Metaluokkien käytöstä on hyötyä erityisesti järjestelmän kehitysvaiheessa, jolloin se antaa ohjemoijalle paremman käyttöliittymän olioiden määrityksiin. Esimerkiksi SmallTalkissa on jokaisella luokalla oma metaluokka, vaikka käytännössä sitä ei yleensä tarvitse muuttaa.

Määrittelemätön liittymä , jota kuvataan paksulla, harmaalla katkoviivalla, on usein käytössä suunnittelun alkuvaiheissa, jolloin tiedetään, että luokkien välillä on jonkilainen relaatio, mutta ei vielä tarkkaan tiedetä että millainen.

Nimi:	tunniste
Dokumentointi:	tekstiä
Näkyvyys:	viety / yksityinen / tuotu
Geneeriset parametrit:	parametrilista
Käyttöliittymä | toteutus:
Käyttää:	lista luokkien nimistä
Kentät:	lista kenttien määrityksistä
Operaatiot:	lista operaatioiden määristyksistä

Kuva 1-9. Malli luokkatyökalulle

Luokkatyökalut². Luokkatyökalu-symboli (kuva 1-3) kuvaa erillistä apuohjelmaa tai niiden joukkoa. Luokkatyökalujen nimien tulee olla yksilöllisiä luokkakategoriansa sisällä. Luokkatyökaluihin kohdistuvia liittymiä voi tarvittaessa ilmaista, mutta yleensä käytetään vain käyttää- ja instantioi-suhteita. Jos toteutuskieli ei salli tälläistä rakennetta, voi sen jättää pois. Luokkatyökalun malli on esitetty kuvassa 1-9.

Kuva 1-3. Symboli luokkatyökalulle

Luokkakaavioiden komponenttien mallit

Nimi:	tunniste
Dokumentointi:	tekstiä
Näkyvyys:	tuotu / yksityinen / viety
Lukumääräsuhde:	0 / 1 / n
Hierarkia:
Yliluokat:	lista luokkien nimistä
Metaluokka:	luokan nimi
Yleiset parametrit:	lista parametreista
Liittymä | Toteutus:
(Julkinen/Suojattu/Yksityinen):
Käyttää:	lista luokkien nimistä
Kentät:	lista kenttien määrittelyistä
Operaatiot:	lista operaatioiden määrittelyistä
Tilat:	tilamuunnoskaavio
Samanaikaisuus:	sarjamuotoinen / keskeyttävä / aktiivinen
Tilakompleksisuus:	tekstiä
Pysyvyys:	staattinen / dynaaminen

Kuva 1-8. Malli luokalle

Kaksi ensimmäistä mallin kenttää ovat itsestäänselviä. Kolmas kenttä, näkyvyys, kertoo, onko luokka tuotu (imported ), yksityinen (private) vai viety (exported ) suhteessa luokkakategoriaan, jossa se sijaitsee. Seuraavaksi, luokan lukumääräsuhde kertoo luokan instassien sallitun määrän; tyy?pillisesti arvot ovat 0, 1 tai n. Luokan luokkahierarkiassa esit?tämä rooli kuvataan kahdessa seu?raavassa kentässä. Toteutuskielestä riippuen luokalla on yksi, useam?pia tai ei yhtään yliluokkaa, sekä mahdollisesti metaluokka. Joka tapauksessa tässä mainitut luokat on johdettu luokkadiagrammissa näytetyistä liittymämuodoista; ne näkyvät templaatissa vain täydel?lisyyden ja ymmär?ret?tä?vyy?den vuoksi. Jos kieli sallii, antaa seuraava kenttä tälle luokalle parametrejä (esim. geneeriset pa?ra?metrit Ada:ssa tai makrot ja parametrisoidut luokat C++:ssa).

Nimi:	tunniste
Dokumentointi:	tekstiä
Kategoria:	tekstiä
Kvalifikaatio:	tekstiä
Formaalit parametrit:	lista parametrinmäärityksiä
Tulos:	luokan nimi
Esiehdot:	PDL / objektikaavio
Toimenpiteet:	PDL / objektikaavio
Loppuehdot:	PDL / objektikaavio
Poikkeukset:	lista poikkeusmäärityksiä
Samanaikaisuus:	sarjamuotoinen / vartioitu / samanaikainen / moninkertainen
Aikakompleksisuus:	tekstiä
Tilakompleksisuus:	tekstiä

Kuva 1-10. Malli operaatiolle

Seuraavia kolmea kenttää on kutakin yhdestä neljään erilaista: kolmea erilaista luokkaliittymää ja yksi on luokan toteutusta varten, siis yhteensä aina kahteentoista asti. Jos toteutuskieli nimittäin sallii, voidaan luokkaliittymä jakaa julkiseen, suojattuun ja yksityiseen osaan. Siten C++ pystyisi toteuttamaan kaikki kolme osaa, Ada vain julkisen ja yksityisen ja Object Pascal vain julkinen-osan. Joka tapauksessa tämä on luokkatemplaatin tärkein osa, sillä juuri tässä pystymme määräämään luokan ulkopuolisen näkymän. Tämä ulkoinen näkymä sisältää instanssimuuttujia ja luokkamuuttujia (kentät -kentässä), sekä kaikki operaatiot. Kutakin kenttää (siis kenttä-liittymää, ei mallin kenttää..) kohden voimme dokumentoida sen nimen, onko se vakio vai muuttuja, sen luokan, arvoaluerajoitteita (esim. 'var i:integer [1..100];') ja kuinka kenttä alustetaan.Edelleenkään kaikkea ei ole pakko dokumentoida; vain se, minkä koemme tarpeelliseksi. Operaatiot-kenttä luettelee joukon operaatioita, joille kullekin on edelleen oma mallinsa (kuva 1-10). Käyttää-relaatio on siinä samanlainen kuin yliluokat ja metaluokka, että se kuvataan tässä mallissa vain täydellisyyden ja ymmärrettävyyden vuoksi.

Tilat-kenttä osoittaa tilasiirtymäkaavioon, Samanaikaisuus-kenttä kertoo, josko luokan instanssit ovat sarjamuotoisia (sequential), keskeyttäviä (blocking) vai aktiivisia. Tämän tulee olla yhtäpitävä kuhunkin luokan ope?raatioon liittyvän samanaikaisuussemantiikan kanssa, eli jos luokka on esimerkiksi määritelty sarjamuotoiseksi, sen operaatiot eivät voi olla vartioituja, samanaikaisia tai moninkertaisia seman?tiikaltaan. Toiseksi viimeinen, tilakomp?leksisuus-kenttä, kertoo luokan instanssien käyttämän muistimäärän. Tämä voidaan ilmoittaa vakiona tai suhteellisemmin esimerkiksi Ordo-funktion avulla. Viimeinen kenttä määrittelee luokan instanssien pysyvyyden. Olio on pysyvä, jos sen tila ja luokka säilyvät yli sen luoneen ohjelman keston. Tilapäinen olio tuhoutuu viimeistään kyseisen ohjelman suorituksen loppuessa.

Tilasiirtymäkaaviot

Kuva 1-12. Symbolit tilamuutoskaavioille. Ympyrä esittää yhtä tilaa, jolla tulee olla kaaviossa yksilöllinen nimi. Nuoli esittää tilan muuntumista toiseen tai takaisin itseensä. Tilamuutoksen nimen ei tarvitse olla yksilöllinen. Avoin kaksoisympyrä kuvaa alkutilaa ja tummennettu lopputilaa (vapaaehtoisia).

Luokkakaaviosta ei pysty päättelemään mitään luokkien instanssien dynaamisesta käyttäytymisestä. Tämä dynaaminen käyttäytyminen on parhaiten kuvattavissa tilasiirtymäkaaviolla (tai tilamuutoskaavio, engl. state transition diagram ). Kyseisenlainen kaavio kuvaa luokan tila-avaruutta, tapahtumia , jotka aiheuttavat muutoksen tila-avaruuden tilasta toiseen ja toimenpiteitä, jotka tuollaisesta tilanmuutoksesta aiheutuvat.

Tilasiirtymäkaavioilla ei välttämättä ole alku- eikä lopputilaa, sillä kun objekti luodaan, se asetetaan asiakohtaisesti suoraan johonkin tilaan. Samoin kun objekti tuhotaan, tulee tila merkityksettömäksi. Mikäli alku- ja lopputiloja välttämättä halutaan kuvata, voidaan se tehdä.

Ainoa mielekäs suhde tilojen välillä on tilan muunnos, joka tapahtuu tilasta toiseen tai takaisin itseensä.

Tilasiirtymämallit. Myös tilasiirroksille tehdään malli. Siirtymässä tapahtuva toimenpide voidaan kuvata PDL³:n tai objektikaavion avulla.

Tapahtumat:	lista tunnuksista
Dokumentointi:	tekstiä
Toimenpiteet:	oliokaavio

Kuva 5-12b. Malli tilasiirtymäkaaviolle

Kuva 1-13. Tilasiirtymäkaavio puutarhan ylläpitojärjestelmän YmpäristöKontrolleri-luokalle.

Oliokaaviot

Kuva 1-14. Symbolit olioille ja viesteille

Oliot. Kuva 1-14 näyttää symbolin, jota käytämme kuvaamaan oliota oliokaaviossa. Tämä on samankaltainen, kuin se, jota käytettiin kuvaamaan luokkaa, mutta tässä käytämme kiinteitä viivoja kuvaamaan, että kyseessä on instanssi, eikä luokka. Olioiden nimien ei tarvitse olla yksilöllisiä, vaan itse asiassa monilla ohjelman olioilla ei ole eksplisiittisesti tunnettua nimea lähdekooditasolla. Tästä syystä nimien ei tarvitse olla tarkkoja, mutta ne voivat kuvata sopivan käsitteellisesti määräämätöntä instanssia, kuten eräsJäähdytin tai eräsLämpötilaMittari . Tietysti myös spesifisiä instansseja voi kuvata, jos tilanne sitä vaatii, kuten Kasvihuone3 tai KuumaVesiVenttiili7 . Olion ominaisuudet, kuten lukumääräsuhteet, samanaikaisuus tai pysyvyys, voivat näkyä olion symbolin vasemmassa alakulmassa, jolloin ne havaitsee helposti.

Olioiden liittymät. Liittymä kahden olion välillä tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että oliot voivat lähettää viestejä toisilleen. Koska viestit ovat yleensä kaksisuuntaisia, käytämme viivoja ilman nuolenkärkiä näiden liittymien kuvaamiseksi, kuten kuva 1-14 osoittaa. Käytämme kiinteitä viivoja olioliittymille, joita voimme kuvata järjestelmän sisällä olevassa ohjelmassa, ja harmaita viivoja liittymille, jotka ovat järjestelmän ulkopuolella. Suunnittelun varhaisessa vaiheessa on riittävää kuvata vain olioiden liittymät ilman, että määritellään, että mitä varsinaiset viestit tulevat olemaan.

Kuva 1-15. Symbolit näkyvyyksille ja viestityypeille

Näkyvyys ja synkronisointi

Viestien synkronisointi. Yhtä tärkeää, kuin on näyttää olioiden liittyminen toisiinsa, on näyttää kuinka ne vuorovaikuttavat toistensa kanssa. Merkintätapamme avulla voimme esittää viestien lähettämisen oliolta S oliolle R piirtämällä suunnatun viivan olioliittymän mukaisesti, johon on liitetty kulkevan viestin nimi. Tämä viiva osoittaa operoitavaan olioon, vaikkakin tieto voi virrata kumpaan tahansa suuntaan (myötäsuuntaan operaation parametrinä ja vastakkaiseen suuntaan funktion palauttamana arvona).

Puhtaan sarjamuotoisissa järjestelmissä on yksinkertaisen nuolenkärjellä varustetun viivan piirtäminen riittävää olioiden vuorovaikutuksen osoittamiseksi. Asia mutkistuu kuitenkin useampien kontrollipolkujen läsnäollessa. Jos esimerkiksi kaksi oliota ovat aktiivisia, voi viestiä S:stä R:ään viivyttää (koska R ei ole valmis vastaanottamaan viestiä), tai se voi epäonnistua (koska S ei voi odottaa vastausta). Voi olla olemassa myös viestejä, jotka keskeyttävät muuten kiireisen olion suorituksen. Kaiken kaikkiaan on viisi erilaista viestien synkronisointitapaa: yksinkertainen, synkroninen, torjuttava, ajastettu ja epäsynkroninen, jotka näkyvät kaaviosta 1-15. Kaikille näille symboleille voidaan antaa nimikkeeksi viestien nimien lista.

Oliokaavioiden komponenttien mallit

Viestimallit. Kuva 1-17 esittelee myös mallin viesteille. Tämä malli palvelee kertoakseen olion luokalle määritellyn spesifisen operaation, joka vuorostaan kertoo operaation yksityiskohtaisen semantiikan. Voimme myös tallentaa ajoitustietoa tänne, kuten josko viesti lähetetään ajoittaisesti, ja jos niin on, niin kuinka usein.

OlioViesti

Nimi:	tunniste	Operaatio:	operaation nimi
Dokumentointi:	tekstiä	Dokumentointi:	tekstiä
Luokka:	luokan nimi	Frekvenssi:	periodinen / epäperiodinen
Pysyvyys:	pysyvä / staattinen / dynaaminen	Synkronisointi:	yksinkertainen / synkroninen / torjuva / ajastettu / asynkroninen

Kuva 1-17. Mallit olioille ja viesteille

Kuva 1-16. Esimerkki KasvihuoneKontrolleri -luokan olioista

Ajoituskaaviot

Ensimmäinen lähestymistapa on hyvin yksinkertainen. Annamme jokaiselle viestille oliokaaviossa numerolapun, joka ilmaisee sen suorituksen suhteellisen järjestyksen. Tällöin viesti 1 lähetetään ensimmäisenä, viesti 2 toisena, jne. Tämä menetelmä toimii hyvin, jos kontrollin siirtyminen on tiukkaa, mutta on riittämätön, jos haluamme esittää kotrollin ehdollista siirtymistä (eli jos ehti C on tosi, lähetetään viesti M, tai muutoin lähetetään viesti N). Toisessa menetelmässä sisällytämme PDL:än jokaiseen oliokaavioon kuvaamaan tapahtumia.

Symbolit ajoituskaavioille. Kolmas lähestymistapa, joka on havaittu käyttökelpoiseksi, on saanut lähtönsä laitteistotason suunnittelun ajoituskaavioista. Kuva 1-18 esittelee, kuinka tämä tekniikka on sovellettu oliosuuntautuneeseen suunnitteluun. Kuten tässä näemme, on ajoituskaavio kuvaaja, jossa aika on horisontaalisella akselilla ja oliot vertikaalisella akselilla. Aikaa voi esittää joko absoluuttisina tai suhteellisina yksiköinä. Mitä olioihin tulee, otamme mukaan vain ne, joiden yhteisen vuorovaikutuksen haluamme näyttää mekanismin dokumentoimiseksi.

Ajoituskaavioissa voidaan merkitä myös olioiden luonti (*-merkki) ja tuhoaminen (), sekä reaalimaailmasta tuttuja sääntöjä, kuten erääntymisaika, joka saadaan annetulle operaatiolle budjetoidusta ajasta. Tyypillisesti yhdellä oliokaaviolla voi olla useampia ajoituskaavioita, vaikkakaan ne(kään) eivät ole mitenkään välttämättömiä.

Kuva 1-18. Esimerkki ajoituskaavioista

Moduulikaaviot

Moduulikaaviota käytetään näyttämään luokkien ja olioiden sijoittelu moduuleihin; yksi moduuli kuvaa kaikkia tai yhtä osaa järjestelmän moduuliarkkitehtuurista. Jotkin oliopohjaiset ja oliosuuntautuneet ohjelmointikielet tukevat moduulin käsitettä luokasta tai oliosta erillisenä. Tämä rakenne voi olla yhtä yksinkertainen, kuin erikseen käännettävät tiedostot, kuten C++:ssa, tai kehittynyt pakettien ajatus, kuten Adassa. Molemmissa tapauksissa on suunnittelijan työnä päättää, kuinka luokat, luokkatyökalut, oliot ja muut määrittelyt sijoitellaan fyysisiin moduuleihin. Kielet, jotka eivät tue moduuleita eivät selvästikään tarvitse tätä merkintätapaa.

Kaksi tärkeintä elementtiä moduuliarkkitehtuurissa ovat moduulit ja moduulien näkyvyys.

Kuva 1-19. Symbolit moduuleille ja niiden näkyvyydelle

Nimi:	tunniste
Dokumentointi:	tekstiä
Määritykset:	määritysten lista

Kuva 1-23. Malli moduulille

Modulit. Kuvassa 1-19 näkyvät symbolit, joita käytämme esittämään erityyppisiä moduuleita moduulikaaviossa. Moduulin nimi vaaditaan ja se asetetaan symbolin ylälaitaan. Nimi, joka on ympäröity suorakaiteella, esittää moduulia, joka on sisällytetty alijärjestelmästä. Jokaisessa suunnitelmassa tulee olla ainakin yksi pääohjelma, joka kuvaa juurta, josta ohjelma aktivoidaan. Järjestelmillä, jotka on tarkoitettu toimimaan hajautetussa tietokoneympäristössä, voi olla useampia pääohjelmia.

Moduulien näkyvyys. Ainoa liittymä kahden moduulin välillä on käännösriippuvuus, jota kuvataan kuvassa 1-19 esitetyllä nuolella. Esimerkiksi, näyttääksemme, että moduuli G riippu moduulista H (C-termeissä sanottuna, G:ssä on #include-lause, joka viittaa H:hon), piirrämme nuolen G:stä H:hon, näyttäen, että H on näkyvä G:lle.

Alijärjestelmät

Suuri järjestelmä voi koostua useista sadoista, jos ei tuhansista moduuleista. Tuollaisen järjestelmän fyysisen rakenteen ymmärtäminen on mahdotonta ilman pidemmälle vietyä niputtamista. Käytännössä suunnittelijat käyttävät lukuisia epämuodollisia tapoja kerätäkseen läheisiä moduuleja hakemistorakenteisiin. Alijärjestelmäsymboli (kuva 1-21) voi kuvata esimerkiksi yhtä tälläistä hakemistoa. Nykyiset kielet eivät tue tälläisten näin suurten pakettien kunnollista käsittelyä, vaan yleensä kaiken joutuu aina tekemään käsin.

Prosessikaaviot

Kuva 1-24. Symbolit prosessoreille, oheislaitteille ja kytkennöille

Prosessori on laite, jossa suoritetaan ohjelmia. Oheislaitteet voivat olla levy-yksiköitä, tulostimia, A/D-muuntimia, päätteitä, jne.

Kytkennät voivat olla käytännössä minkä pituisia tahansa; laitteet voivat sijaita samalla piirikortilla tai eri puolilla maapalloa, joista jälkimmäisessä tapauksessa kytkentä kuvaisi esimerkiksi satelliittilinkkiä. Kytkentöjen oletetaan yleensä olevan kaksisuuntaisia, mutta joissain tapauksissa, kuten tulostimien tapauksessa, ne voivat olla myös yksisuuntaisia, jolloin symboliin voi liittää nuolenkärjen mukaan.

Prosessori		Prosessi		Laite ja kytkentä
Nimi:	tunniste	Nimi:	tunniste	Nimi:	tunniste
Dokumentointi:	tekstiä	Dokumentointi:	tekstiä	Dokumentointi:	tekstiä
Piirteet:	tekstiä	Prioriteetti:	kokonaisluku	Piirteet:	tekstiä
Prosessit:	lista prosesseista
Ajoitus:pre-emptiivinen / ei -pre-emptiivinen / syklinen / suoritus / manuaalinen

Kuva 1-26. Mallit prosessoreille, prosesseille, oheisleitteille ja kytkennöille

Kappale 2. Suunnittelu kasvavana ja iteratiivisena prosessina

Oliosuuntautuneen suunnittelun on havaittu noudattelevan seuraavanlaista tapahtumajärjestystä:

1. Luodaan luokat ja oliot halutulla abstraktiotasolla

2. Luodaan semantiikka näille luokille ja olioille

3. Luodaan liittymät näiden luokkien ja olioiden keskuudessa

4. Toteutetaan kyseiset luokat ja oliot

Luokkien ja olioiden luominen

Koska, kuten edellä mainittiin, suunnittelu on evolutiivinen prosessi, ovat nämä määrittelyt vain ehdotuksia ja saattavat myöhemmin muuttua. Yleensä on kuitenkin oletettavaa näiden alussa määriteltävien luokkien ja olioiden säilyvän pääpiirteissään koko suunnittelun ajan.

Tämän askelen tulokset voivat vaihdella hyvin epämuodollisesta hyvin muodolliseen. Voi olla riittävää vain luetella merkittävien luokkien ja olioiden nimiä, mieluiten mielekkäitä, jotka kuvaavat parhaiten olioiden semantiikkaa. Tämän listan nimien voidaan myöhemmin havaita olevan luokkia, olioita tai olioiden attribuutteja. Toisaalta voimme heti formaalisti määritellä näiden abstraktioiden ja mekanismien tarkoituksen täyttämällä asiaankuuluvat luokka- tai oliokaaviot. Voi olla tarpeellista piirtää joitakin luokka- ja oliokaavioita, ja tarvittaessa myös moduli- ja prosessikaavioita.

Luokkien ja olioiden semantiikan määrittely

Tässä vaiheessa siis jalostetaan ensimmäisessä aikaansaatuja malleja, jolloin tulee dokumentoida kaikki pääabstraktioiden ja päämekanismien staattiset ja dynaamiset semantiikat, niin hyvin kuin pystytään. Voidaan myös piirtää uusia oliokaavioita dokumentoidaksemme tässä vaiheessa mahdollisesti löytämiämme uusia mekanismeja. Lopuksi voidaan päättää tehdä suunnitelman joistakin osista prototyyppi tämänhetkisen suunnitelman analysoimiseksi ja vaihtoehtoisten ratkaisujen arvioimiseksi.

Liittymien määrittäminen luokkien ja olioiden keskuudessa

Tuloksena tästä vaiheesta saamme suunnitelman useimpien loogisten osien täydentämisen loppuun. Piirrämme oliot ja päätämme, että mitä viestejä ne lähettävät toisilleen ja kasaamme modulikaavioita tekemiemme näkyvyyspäätösten pohjalta.

Luokkien ja olioiden toteutus

Tässä vaiheessa saamme siis luotua täydellisen, konkreettisen liitynnän ulospäin kullekin kyseisen abstraktiotason luokalle ja oliolle.

Kappale 3. Pragmatiikkaa

Oliollinen suunnittelu elinkierrossa

Rakenteellinen analyysi on houkutteleva käyttöliittymä oliosuuntautuneeseen suunnitteluun; oliosuuntautunut analyysi antaa entistäkin käyttökelpoisemman esiasteen myöhempien vaiheiden käyttöön.

Kuva 3-2. Oliosuunnittelu ohjelmiston kehityksen elinkierrossa.

Projektin käsittely

Oliosuuntautuneessa suunnittelussa ei ole samanlaista järjestelmän integroinnin hyökyaaltoa, kuin perinteisissä järjestelmissä, sillä integrointia käsitellään jatkuvana ja paikallisena tapahtumana. Sama pätee jossain määrin myös muihin vaiheisiin, varsinkin koodaukseen.

Kuva 3-3. Resurssien jakaminen oliosuuntautuneessa suunnittelussa

Kehitystyöhenkilöstö

• Systeemiarkkitehtejä, jotka ovat näkemyksiä omaavia vanhempia suunnittelijoita, jotka tekevät suunnittelua koskevat strategiset päätökset .

• Luokkien suunnittelijoita, jotka ovat vastuussa järjestelmän luokkarakenteen luomisesta ja sen mekanismien keksimisestä. Nämä ovat toiseksi kokeneimpia suunnittelijoita projektissa.

• Luokkien toteuttajia, jotka määrittelevät luokkien esityksen ja sisäisen toiminnan ja toteuttavat ne. He työskentelevät yleensä luokkien suunnittelijoiden valvonnassa.

• Sovellusohjelmoijia, jotka ovat nuorempia suunnittelijoita, mutta joilla on asiantuntemusta ongelma-alueella.

Virstanpylväät ja tuotantotulokset

Oliollisen suunnittelun edut ja riskit

Edut

1. Käyttää kaikkien oliopohjaisten ja oliosuuntautuneiden ohjelmointikielten ilmaisuvoimaa

2. Rohkaisee ohjelmakomponenttien uudelleenkäyttämistä

3. Johtaa järjestelmiin, jotka epätodennäköisemmin muuttuvat

4. Vähentää kehitysriskiä

5. On ihmisen kognitiivisen ajattelutavan mukainen

Riskit

Myös oliosuuntautuneiden kielten tietorakenteet, varsinkin käännösaikaiset, ovat usein paljon massiivisempia kuin vastaavien perinteisten kielten, johtuen lähinnä luokkamäärittelyjen runsaudesta ja sisäisestä monimutkaisuudesta.

Aloituskustannukset. Aloituskustannukset saattavat muodostaa merkittävän kynnyksen oliosuuntautuneiden menetelmien käyttöönottamiselle. Kehitystyötä suorittava organisaatio joutuu kehittämään ongelma-alueeseen liittyvät työkalut ja alkeispalaset alusta alkaen, jollei jonkinlaisen liittymän rakentaminen vanhoihin vastaaviin ole mahdollista.

Myös suunnittelijoiden kannalta siirtyminen oliosuuntautuneeseen suunnitteluun on hankalaa. Oliosuuntautunut kieli ei ole "vain yksi uusi kieli opittavaksi", sillä sen täysin uusi ajattelutapa saattaa olla vanhalle suunnittelijalle vaikeampi oppia, kuin sellaiselle, joka ei aiemmin ole suunnitellut tahi ohjelmoinut perinteisellä kielellä.

Kappale Vertailua

Merkintätavasta

Toinen ero ER-malliin verrattuna on liittymäluokkien kuvaustavan puute⁴, mikä on kyllä hieman ymmärrettävissä objektisen filosofian kannalta ¾ oliot ovat olioita, relaatiot relaatioita, piste. Tämä liittyy samalla myös kunnollisen identifikaationotaation puutteeseen. Tästä nimittäin aiheutuu, että luokkakaaviosta ei suoraan selviä, että minkä luokan instanssit identifioivat muiden luokkien instanssit, vaan täytyy turvautua moneen kappaleeseen erilaisia objektikaavioita. Esimerkiksi, jos meillä on luokat Asiakas ja Kirja (joka sijaitsee kirjastossa) ja niiden välillä käyttää -liittymä nimeltään "lainaa" ja haluaisimme vaikkapa tallentaa järjestelmään tiedon siitä, että mitkä kirjat kukin asiakas on elämänsä aikana lainannut, täytyy luoda näiden luokkien välille kolmas luokka, Lainaus. Saamme relaatiosarjan Kirja(1)¾(n)Lainaus(n)¾(1)Asiakas. Nyt se, että mikä luokka identifio kunkin muun voi jäädä hieman epäselväksi, eli kaaviosta ei kovin selvästi käy ilmi, että Asiakas ja Kirja identifioivat Lainaus:ksen molemmat ja samanaikaisesti, vaan se täytyy päätellä luokkien nimien semantiikasta ja lukumääräsuhteista.

Nämä mainitut 'puutteet' eivät sinänsä varsinaisesti ole puutteita, sillä merkintätapa kyllä pystyy ilmaisemaan asiat yleensä aina jollain tavalla. Kyse on vain lähinnä siitä, että merkintöjä on menetelmän filosofian vuoksi hajautettu liikaa eri kaavioiden välille ja samalla jostain syystä ikään kuin vältetty kaavioiden välistä redundanssia (lukuunottamatta järjetöntä redundanssia mallien ja kuvallisten kaavioiden välillä).

Tavallaan luokkakaavioita voi ajatella myös perinteisen suunnittelun tietovirtakaavioina, jossa olioita käsitellään 'koneina', eli prosesseina, jotka ottavat vastaan informaatiota viestien muodossa ja lähettävät sitä edelleen. Oliokaavion ilmaisuvoima on tietysti kyllä suurempi, kuin tietovirtakaavion, samoin sen liittyminen vastaaviin luokkakaavioihin on tältä kannalta ajateltuna uusi piirre.