Читать книгу Проектирование на UML. Сборник задач - Антон Сергеевич Хританков - Страница 4

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Пространство имен (namespace) – это именованный элемент модели, который может содержать другие именованные элементы. Принадлежность пространству имен показывается отношением включения в пространство имен (membership). Полностью квалифицированное имя (fully-qualified name) элемента в модели состоит из последовательности имен всех вложенных пространств имен, в которые включен элемент.

Классификатор (classifier) – это пространство имен в модели, указывает на общие некоторому множеству объектов черты. Черты классификатора могут быть поведенческими, структурными или соединительными.

Класс (class) – это классификатор, который описывает некоторую концепцию моделируемой области. Черты класса могут быть различных видов, наиболее часто для описания функциональности класса используются операции (operation), а для описания хранимых данных или связей с другими классами – свойства (property). Если типом свойства является примитивный тип или тип данных, свойства показывают как атрибуты, класса иначе как часть ассоциации.

Операция (operation) – черта поведения интерфейса, класса или типа данных. Операция задается именем, набором параметров, типом возвращаемого значения и его кратностью. Каждый параметр операции может иметь имя, тип, кратность. В программировании операции будет соответствовать сигнатура метода.

Обратите внимание, что определение операции в классе не влечет определение ее реализации в этом классе. Понятие метода в UML2 обозначает реализацию операции алгоритмом, который не описывается средствами UML или не уточняется в модели. В последнем случае, такую реализацию операции называют нечетким поведением (opaqueBehavior).

Интерфейсом (interface) называют особый вид классификатора, который определяет способ взаимодействия с экземпляром класса, реализующего интерфейс. Интерфейс обычно включает операции, но может включать и свойства. В последнем случае наличие указанных свойств является обязательным для реализующего интерфейс класса.

Экземпляр класса (instance) – это элемент модели с описанием, возможно неполным, объекта, которому в системе приписаны черты данного класса. Для того чтобы указать значения свойствам класса в экземпляре используют слоты.

Связью (link) называется экземпляр ассоциации, соединяющий экземпляры классов. В языке программирования однонаправленной связи соответствует типизированный указатель или ссылка.

Ассоциация (association) – это типизированное отношение между классами, которое указывает на логическую связь между ними. Ассоциация имеет два или более полюсов, по одному у каждого связанного класса. Название полюса обычно указывает на роль, которую класс играет в ассоциации.

Обобщение (generalization) является направленным отношением от более специализированного классификатора к более общему. Специализированный, или дочерний, классификатор наследует черты более общего, или родительского, классификатора. Отношение обобщения уточняется отдельно для каждого вида классификатора, в том числе для классов и интерфейсов.

Украшениями (adornments) называются свойства полюса ассоциации, уточняющие роль участвующего в ассоциации класса. С помощью украшений указываются направление навигации, вид композиции и другие свойства полюса.

Типом данных (data type) называется классификатор, экземпляры которого не обладают индивидуальностью и, при совпадении значений свойств, взаимозаменяемы. Простыми (primitive), или примитивным типами данных, являются предопределенные типы: целое Integer, строка String, логический тип Boolean, числа с плавающей запятой Real и неограниченные натуральные числа UnlimitedNatural, которые используются для моделирования неопределенного количества элементов, например, экземпляров класса, участвующих в ассоциации.

Ограничением (constraint) называется логическое выражение об ограничиваемых элементах модели, вычисляемое в контексте какого-либо элемента. Если выражение ложно, то модель считается противоречивой (ill-formed).

Примеры нотации указанных выше элементов модели приведены на рис. 1 и рис. 2.

ЗАДАЧИ

1.1. Абстрактный класс Account имеет два дочерних класса: счет физического лица PersonalAccount и юридического CompanyAccount. При решении задачи используйте диаграммы классов.

а. Добавьте класс Person с общедоступным атрибутом FullName строкового типа и свяжите его с классом PersonalAccount ассоциацией Owns с полюсом owner у Person и навигируемым полюсом account у PersonalAccount.

б. Аналогично для счета юридического лица добавьте владельца Company, свяжите анонимной ассоциацией с CompanyAccount и укажите подходящие названия полюсов.

в. Добавьте класс адреса Address с атрибутами строкового типа street, city и целочисленным положительным building. Укажите с помощью новых анонимных ассоциаций, что Person может иметь адрес регистрации registeredAt, фактический адрес actual, в то время как компания связана с одним юридическим адресом legalAddress и может иметь почтовый адрес postAddress.

1.2. Интерфейс Stack определяет операции помещения в стек push с параметром obj типа Element, операцию получения элемента из стека pop с возвращаемым значением типа Element. При решении задачи используйте диаграммы классов.

а. Добавьте в интерфейс Stack операции очистки стека reset, которая не имеет параметров, статическую операцию создания нового стека createNew с возвращаемым значением типа Stack.

б. Покажите, что интерфейс Stack зависит от типа данных Element.

в. Добавьте класс ListStack, который реализует интерфейс Stack. Покажите реализуемые классом операции интерфейса.

г. Добавьте в класс ListStack частное структурное свойство arr типа Element с кратностью больше нуля, значения которого упорядочены и могут повторяться.

д. Добавьте частный целочисленный атрибут increment только для чтения и защищенную операцию изменения размера resize с целочисленным параметром newSize.

е. Покажите на диаграмме экземпляров экземпляр stack класса ListStack, свойство arr которого содержит элемент first типа Element первым и second того же типа вторым. Укажите, что атрибут increment экземпляра stack равен 10.

1.3. В пространстве имен Time расположены перечисления Month, DayOfWeek, а также классы Date и Period. При решении задачи используйте диаграммы классов.

а. Укажите, что перечисление Month может принимать значения: Jan, Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul, Aug, Sep, Oct, Nov, Dec.

б. Укажите, что перечисление DayOfWeek может принимать значения: Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat, Sun.

в. Добавьте классу Date частные атрибуты year, month, dayOfMonth типа Integer, а также общедоступные операции:

– получения года getYear типа Integer; – получения месяца getMonth типа Month; – получения дня getDayOfMonth типа Integer; – получения дня недели getDayOfWeek типа DayOfWeek.

г. Добавьте классу Date общедоступную статическую операцию now () типа Date.

д. Добавьте классу Period общедоступную статическую операцию between. У операции два аргумента: from и to. Оба аргумента имеют тип Date. Операция возвращает значение типа Period

е. Добавьте классу Date операцию plus c аргументом delta типа Period. Результат операции – значение типа Date.

1.4. Класс MyWindow уточняет абстрактный базовый класс Window. MyWindow состоит (композиция) из кнопки класса Button и надписи класса Label. Отобразите на диаграмме классов.

а. Класс Label имеет частный атрибут text типа String и общедоступную операцию setText c параметром text типа String.

б. Композиция между MyWindow и Button называется HoldsButton. Полюс со стороны кнопки имеет имя okButton, защищенную видимость, кратность 1. Композиция между MyWindow и Label называется HoldsLabel. Украшения полюса со стороны Label: название textLabel, частная видимость, кратность 1.

в. Для реакции на события кнопки реализован паттерн Слушатель (Listener) следующим образом. Класс Button предоставляет операцию setClickListener с единственным параметром l типа IClickListener. Интерфейс IClickListener содержит единственную операцию onClick без параметров.

г. Класс MyWindow реализует интерфейс IClickListener для реакции на нажатие кнопки. Отобразите на диаграмме, что между классом Button и MyWindow есть ассоциация с именем NotifyListener с направлением от кнопки к окну. Укажите, что полюс со стороны окна называется listener, имеет тип IClickListener, множественную кратность и частную видимость.

д. И Label и Button имеют строковый атрибут text, который можно менять с помощью метода setText. Вынесите общий атрибут и метод в абстрактный базовый класс TextWidget.

е. Отобразите на диаграмме объектов, как в процессе выполнения объекты связаны между собой: объект window класса MyWindow связан с кнопкой button класса Button и с надписью label класса Label.

1.5. (см. решение в §11) Интерфейс доступа к коллекции элементов Collection обобщает интерфейс работы со списками List. Абстрактный класс BaseCollection реализует интерфейс Collection, абстрактный класс BaseList является потомком BaseCollection и реализует интерфейс List, оставляя операции по хранению данных дочерним классам.

а. Используя наследование, добавьте в модель класс ArrayList, реализующий операции со списками с помощью массива.

б. Пусть интерфейс List содержит операцию get получения элемента списка по заданной позиции k. Укажите, в каких классах должна быть объявлена данная операция, чтобы модель была согласованной. Ответ поясните.

в. Пусть интерфейс Collection содержит операцию add добавления элемента obj. Укажите, в пространстве имен каких классов может присутствовать поведение, реализующее операцию add. Ответ поясните.

1.6. Класс Collections содержит общедоступную статическую операцию addAll с возвращаемым значением типа boolean. Первый параметр операции называется coll и имеет тип Collection, второй параметр называется elements и имеет тип Object и кратность больше нуля.

а. Добавьте в класс Collections статический атрибут empty типа Collection, предназначенный только для чтения.

б. Реализуйте в классе Collections операцию addAll с помощью нечеткого поведения (метода), используя операцию добавления элемента insert (e: Object) класса Collection. Указание. Алгоритм реализации можно показать как псевдокод в комментарии в формате {method = {<language>} <method body>}.

1.7. Узел дерева Node может иметь несколько дочерних child узлов того же класса Node.

а. Приведите пример бинарного дерева, состоящего из семи узлов Node.

б. Постройте модель дерева, в котором каждый узел имеет от двух до четырех дочерних узлов.

в. Разработайте модель дерева, узлы которого могут быть двух видов: узел Red и узел Black. Указание. Вид узла может изменяться, при этом следует считать, что поведение узла не изменяется при смене типа.

1.8. У абстрактного класса заказа Reservation имеется два потомка: одиночный Single и подписка Subscription. Single связан с одним билетом Ticket ассоциацией бронирован reserved, Ticket может быть связан той же ассоциацией не более чем с одним Single.

а. Свяжите подписку с билетами в количестве от трех до шести включительно. Билет не обязательно связан с подпиской.

б. Как с помощью ограничений указать, что билет не может быть одновременно связан и с подпиской, и с одиночным заказом?

в. Пусть одиночная подписка наследует свойства одиночного заказа и подписки. С каким максимальным количеством билетов она может быть связана? Ответ поясните.

1.9. Умный дачный домик SmartHouse состоит из четырех стен Wall и крыши Roof. Домик реагирует на штормовые предупреждения stormWarning и укрепляет крышу harden, закрывает окна closeWindows в стенах. Используемые стройматериалы Material характеризуются ценой price и удельным весом unitWeight.

а. Добавьте стройматериалы для постройки домика: красный и белый кирпич Brick, доски Plank из сосны и дуба.

б. Укажите, что кирпич является материалом material стен. Используя ассоциации, покажите, что каркас крыши Frame сделан из не более чем сорока досок и может быть одного из видов FrameKind: мансарда, плоский или треугольный.

в. Каркас можно покрыть стройматериалом черепица Tiling, отразите это в модели.

г. Допустим, изобретен универсальный стройматериал, заменяющий доски, кирпичи и черепицу. Постройте из него дачный домик. Сколько экземпляров материала понадобится? Ответ поясните.