§ 5.3. Объект и класс

Понятие объекта выделено человеком уже довольно давно. Еще древние философы пытались дать ответ на вопрос, что же такое объект. По мере

своего развития и обучения, человек учится мыслить не только в терминах реальных и осязаемых объектов, но и в терминах абстрактных сущностей, которых может и не существовать в реальном мире.

С точки зрения человека объектом может быть:

• осязаемый и (или) видимый предмет;

• нечто, воспринимаемое мышлением;

• нечто, на что направлена мысль или действие.

Термин объект в контексте программирования впервые появился в языке Simula, разработанном для моделирования окружающей действительности.

В простейшем случае объекты выделяются на основе реальных сущностей в предметной области, к которой относится разрабатываемая программная система.

При проектировании информационной системы с использованием объектного подхода разработчик выделяет объекты на основе их наиболее существенных характеристик в предметной области. В общем случае, программные объекты обладают далеко не полным набором свойств и характеристик в сравнении с моделируемыми ими объектами реального мира.

Далеко не все объекты, существующие в информационной системе, имеют свои аналоги в реальном мире. Зачастую, в процессе проектирования и разработки появляется большое количество вспомогательных объектов, призванных обеспечить среду существования для бизнес-объектов. Понятия бизнес-логики и бизнес-объекта служат для обозначения той части программной системы, которая непосредственно моделирует процессы реальной предметной области (задачи), для решения или автоматизации которой разрабатывается информационная система.

Важным отличием объекта от экземпляра абстрактного типа данных является то, что объект обладает состоянием, поведением и уникальностью (идентичностью).

Определение объекта по Бучу: Объект обладает состоянием, поведением и идентичностью; структура и поведение схожих объектов определяет общий для них класс; термины «экземпляр класса» и «объект» взаимозаменяемы.

Объект определяется как осязаемая реальность – предмет или явление, имеющие четко определяемое поведение. Объект обладает состоянием, поведением и индивидуальностью; структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Термины экземпляр класса и объект являются эквивалентными. Состояние объекта характеризуется перечнем всех возможных (статических) свойств данного объекта и текущими значениями (динамическими) каждого из этих свойств. Поведение характеризует воздействие объекта на другие объекты и, наоборот, относительно изменения состояния этих объектов и передачи сообщений. Иначе говоря, поведение объекта полностью определяется его действиями. Индивидуальность – это свойства объекта, отличающие его от всех других объектов.

Определенное воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию называется операцией. Как правило, в объектных и объектно-ориентированных языках операции, выполняемые над данным объектом, называются методами и являются составной частью определения класса.

Класс – это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Любой объект является экземпляром класса. Определение классов и объектов – одна из самых сложных задач объектно-ориентированного проектирования.

Следующую группу важных понятий объектного подхода составляют наследование и полиморфизм.

Понятие полиморфизма может быть интерпретировано как способность класса принадлежать более чем одному типу.

Полиморфизм также один из основных принципов ООП. Под полиморфизмом (греч. Poly —много, morfos —форма) понимается свойство объектов принимать различные внешние формы в зависимости от обстоятельств.

Применительно к ООП полиморфизм означает, что действия, выполняемые одноименными методами, могут различаться в зависимости от того, к какому из классов относится тот или иной метод.

К примеру, три объекта соответствующих классов: двигатель автомобиля, электрический свет в комнате и персональный компьютер. Для каждого из них можно определить операцию «выключить». Однако результат выполнения этой операции будет отличаться для каждого из рассмотренных объектов. Так для двигателя автомобиля выполнение операции выключить означает прекращение подачи топлива и его остановку. Выполнение операции «выключить» для электрического света в комнате означает простой щелчок выключателя, после чего комната погружается в темноту. В последнем случае для персонального компьютера выполнение операции «выключить» может быть причиной потери данных, если производится нерегламентированным образом.

Полиморфизм объектно-ориентированных языков связан с перегрузкой функций, но не тождествен ей. Важно иметь в виду, что имена методов и свойств тесно связаны с классами, в которых они описаны. Это обстоятельство обеспечивает определенную надежность работы программы, поскольку исключает случайное применение метода для решения несвойственной ему задачи.

Наследование означает построение новых классов на основе существующих, с возможностью добавления или переопределения данных и методов.

Объектно-ориентированная система изначально строится с учетом ее эволюции. Наследование и полиморфизм обеспечивают возможность определения новой функциональности классов с помощью создания производных классов – потомков базовых классов. Потомки наследуют характеристики родительских классов без изменения их первоначального описания и добавляют при необходимости собственные структуры данных и методы. Определение производных классов, при котором задаются только различия или уточнения, в огромной степени экономит время и усилия при производстве и использовании спецификаций и программного кода.

Важным качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой системы от стадии формирования требований до стадии реализации. Требование согласованности моделей выполняется благодаря возможности применения абстрагирования, модульности, полиморфизма на всех стадиях разработки. Модели ранних стадий могут быть непосредственно подвергнуты сравнению с моделями реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей моделируемой предметной области (организации) в объекты и классы информационной системы.

Большинство существующих методов объектно-ориентированного анализа и проектирования (ОО-АП) включают как язык моделирования, так и описание процесса моделирования. Язык моделирования – это нотация (в основном графическая), которая используется методом для описания проектов. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, которые используются в моделях; она является синтаксисом языка моделирования. Например, нотация диаграммы классов определяет, каким образом представляются такие элементы и понятия, как класс, ассоциация и множественность. Процесс – это описание шагов, которые необходимо выполнить при разработке проекта.