Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++

того, Addison-Wesley Longman может предоставить учебным заведениям программные средства, поддерживающие нашу нотацию.

Как пользоваться этой книгой?

Книгу можно читать от корки до корки, но можно и по-другому. Если вы нуждаетесь в глубоком понимании объектной концепции и принципов объектно-ориентированного проектирования, начните с главы 1 и следуйте далее по порядку. Если вам интересна в основном система обозначений и процесс объектно-ориентированного анализа и проектирования, начните с глав 5 и 6; менеджерам проектов, использующим этот метод, будет особенно интересна глава 7. Если вы интересуетесь практическим приложением объектно-ориентированной технологии к конкретной области, обратитесь к главам 8-12.

Благодарности

Книга посвящается моей жене в благодарность за ее любовь и поддержку.

На протяжении всей работы над первым и вторым изданиями много людей формировали мои взгляды на объектно-ориентированную разработку. Среди них были: Сэм Адаме (Sam Adams), Майк Акроид (Mike Akroid), Гленн Андерт (Glenn Andert), Сид Байлин (Sid Bailin), Кент Бек (Kent Beck), Даниел Бобров (Daniel Bobrow), Дик Больц (Dick Bolz), Дэйв Балман (Dave Bulman), Дэйв Бернстейн (Dave Bernstein), Кэйван Кэран (Kayvan Carun), Дэйв Коллинз (Dave Collins), Стив Кук (Steve Cook), Дамиан Конвэй (Damian Conway), Джим Коплиен (Jim Coplien), Брэд Кокс (Brad Сох), Ворд Канингэм (Ward Cunningham), Том ДеМар-ко (Torn DeMarco), МайкДелвин (Mike Delvin), Ричард Габриел (Richard Gabriel), Вильям Ценемерас (William Cenemeras), Адель Голдберг (Adele Goldberg), Ян Грэ-хем (lan Graham), Тони Хоар (Топу Ноаге), Джон Хопкинс (Jon Hopkins), Майкл Джэксон (Michael Jackson), Ральф Джонсон (Ralph Johnson), Джеймс Кемпф (James Kempf). Норм Керт (Norm Kerth), Иордан Крейндлер (Jordan Kreindler), Дуг Ли ( Doug Lea), Фил Леви (Phil Levy), Барбара Лисков ( Barbara Liskov), Клифф Лонгмэн (Cliff Longman), Джеймс МакФарлэйн (James MacFarlane), Масауд Милани (Masoud Milani), Арлан Миллс (Harlan Mills), Роберт Мюррей (Robert Murray), Стив Нейс (Steve Neis), Джин Уйе (Gene Ouye), Дэйв Парнас (Dave Parnas), Билл Риддел (Bill Riddel), Мэри Бет Россон (Mary Beth Rosson), Кенни Рубин (Кеппу Rubin), Джим Румбах (Jim Rumbaugh), Курт Шмукер (Kurt Schmucker), Эд Сейде-витц (Ed Seidewitz), Дэн Шифман (Dan Shiftman), Дэйв Стивенсон (Dave Stevenson), Бьерн Страуструп (Bjarne Stroustrup), Дэйв Томсон (Dave Thomson), Майк Вило (Mike Vilot), Тони Вассерман (Tony Wasserman), Питер Вегнер (Peter Wegner), Айсеал Байт (Iseult White), Джон Вильяме (John Williams), Ллойд Вильяме (Lloyd Williams), Марио Волчко (Mario Wolczko), Никлаус Вирт (Niklaus Wirth) и Эд Иордан (Ed Yourdon).

Практические главы этой книги формировались по мере моего участия в разработке сложных программных систем по всему миру для таких компаний как: Apple, Alcatel, Andersen Consulting, AT&T, Autotrol, Bell Northern Research, Boeing, Borland, Computer Sciences Corporation, Contel, Ericsson, Ferranti, General Electric, GTE, Holland Signaal, Hughes Aircraft Company, IBM, Lockheed, Martin Marietta, Motorola, NTT, Philips, Rockwell International, Shell Oil, Symantec, Taligent и TRW. Я общался с сотнями профессиональных программистов и менеджеров и благодарю их всех за то, что они помогли сделать эту книгу отвечающей проблемам реальной жизни.

Особая благодарность - компании Rational за поддержку моего труда. Спасибо также моему редактору Дэну Йоранстаду (Dan Joraanstad) за его постоянную поддержку и Тони Холлу (Tony Hall), рисунки которого внесли жизнь в то, что без них осталось бы еще одной скучной технической книгой. Наконец, спасибо трем моим кошкам, Кэми (Сату), Энни (Annie) и Тени (Shadow), составлявшим мне компанию в долгие часы ночной работы.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Концепции

Сэр Исаак Ньютон по секрету признавался друзьям, что он знает, как гравитация ведет себя, но не знает, почему.

Лили Томлин (Lily Tomlin) В поисках признаков разумной жизни во Вселенной (The Search for Signs of Intelligent Life in the Universe)

Глава 1 Сложность

Врач, строитель и программистка спорили о том, чья профессия древнее. Врач заметил: 'В Библии сказано, что Бог сотворил Еву из ребра Адама. Такая операция может быть проведена только хирургом, поэтому я по праву могу утверждать, что моя профессия самая древняя в мире'. Тут вмешался строитель и сказал: 'Но еще раньше в Книге Бытия сказано, что Бог сотворил из хаоса небо и землю. Это было первое и, несомненно, наиболее выдающееся строительство. Поэтому, дорогой доктор, вы не правы. Моя профессия самая древняя в мире'. Программистка при этих словах откинулась в кресле и с улыбкой произнесла: 'А кто же по-вашему сотворил хаос?'

1.1. Сложность, присущая программному обеспечению

Простые и сложные программные системы

Звезда в преддверии коллапса; ребенок, который учится читать; клетки крови, атакующие вирус, - это только некоторые из потрясающе сложных объектов физического мира. Компьютерные программы тоже бывают сложными, однако их сложность совершенно другого рода. Брукс пишет: 'Эйнштейн утверждал, что должны существовать простые объяснения природных процессов, так как Бог не действует из каприза или по произволу. У программиста нет такого утешения: сложность, с которой он должен справиться, лежит в самой природе системы' [1].

Мы знаем, что не все программные системы сложны. Существует множество программ, которые задумываются, разрабатываются, сопровождаются и используются одним и тем же человеком. Обычно это начинающий программист или профессионал, работающий изолированно. Мы не хотим сказать, что все такие системы плохо сделаны или, тем более, усомниться в квалификации их создателей. Но такие системы, как правило, имеют очень ограниченную область применения и короткое время жизни. Обычно их лучше заменить новыми, чем пытаться повторно использовать, переделывать или расширять. Разработка подобных программ скорее утомительна, чем сложна, так что изучение этого процесса нас не интересует.

Нас интересует разработка того, что мы будем называть промышленными программными продуктами. Они применяются для решения самых разных задач, таких, например, как системы с обратной связью, которые управляют или сами управляются событиями физического мира и для которых ресурсы времени и памяти ограничены; задачи поддержания целостности информации объемом в сотни тысяч записей при параллельном доступе к ней с обновлениями и запросами; системы управления и контроля за реальными процессами (например, диспетчеризация воздушного или железнодорожного транспорта). Системы подобного типа обычно имеют большое время жизни, и большое количество пользователей оказывается в зависимости от их нормального функционирования. В мире промышленных программ мы также встречаем среды разработки, которые упрощают создание приложений в конкретных областях, и программы, которые имитируют определенные стороны человеческого интеллекта.

Существенная черта промышленной программы - уровень сложности: один разработчик практически не в состоянии охватить все аспекты такой системы. Грубо говоря, сложность промышленных программ