Арлоу Д., Нейштадт А. UML2 и Унифицированный процесс. Практический объектно-ориентированный анализ и проектирование
Подождите немного. Документ загружается.
VI
Дополнительные материалы
25
Введение в OCL
25.1. План главы
Сначала мы собирались дать очень краткое введение в OCL, в основном
охватывающее информацию, необходимую для сертификации по
UML. Однако чем больше мы знакомились с существующей литерату
рой по OCL, тем более ощущалась необходимость в простом, но исчер
пывающем описании языка, ориентированном именно на ОО аналити
ка/проектировщика. Именно такое описание мы постарались предста
вить в этой главе. Оно основывается на спецификации «Unified Model
ing Language: OCL, version 2.0» [OCL1], но пока книга готовилась
к изданию, в спецификацию могли быть внесены некоторые незначи
тельные изменения.
Как ОО аналитик или проектировщик вы, вероятно, не очень хорошо
знакомы с OCL. Надеемся, что прочитав главу, вы получите достаточ
но полное представление об OCL и сможете оценить те возможности,
которые он предоставляет для подробного UMLмоделирования.
Глава содержит довольно много материала, поэтому в ее план включе
ны только основные темы (рис. 25.1).
25.2. Что такое объектный язык
ограничений (OCL)?
OCL может определять запросы, ограничения и операции запросов.
OCL – язык, позволяющий вводить в UMLмодель дополнительную
информацию. Это стандартное расширение UML, предоставляющее
следующие возможности:
528 Глава 25. Введение в OCL
Рис. 25.1. План главы
изучаем OCL!коллекцииизучаем простые типы изучаем структурированные типы учимся добавлять инфиксные операторы
учимся проходить по нескольким ассоциациямизучаем простую навигацию учимся проходить по ассоциациям
определяем
переменные
определяем произ!
водные атрибуты
определяем локаль!
ные переменные
изучаем
инварианты
изучаем пред!
и постусловия
определяем
операции запроса
инициализируем
переменные
учимся использовать OCL
в конечных автоматах
работаем
с сообщениями
работаем с классами!
ассоциациями
работаем с квалифицированными
ассоциациями
работаем с унаследованными
ассоциациями
учимся использовать OCL
в диаграммах взаимодействия
учимся использовать OCL
в диаграммах деятельности
25.11.1. OCL на диаграммах
взаимодействий
25.2. Что такое объектный язык ограничений (OCL)?
25.3. Почему OCL?
25.4. Синтаксис выражений OCL
25.8.2. Система типов OCL
25.8.3. Простые типы
25.8.4. Тип Tuple 25.8.5. Инфиксные операторы 25.8.6. OCLQколлекции
25.9. Навигация в OCL
25.9.1. Навигация в рамках
экземпляра контекста
25.13. Что мы узнали
25.12.4. OclMessage
25.12.3. Унаследованные
ассоциации
25.12.2. Навигация по квалифициQ
рованным ассоциациям
25.12.1. Навигация к
и из классовQассоциаций
25.12. Дополнительные вопросы
25.11.3. OCL на диаграммах
состояний
25.11.2. OCL на диаграммах
деятельности
25.9.2. Навигация
по ассоциациям
25.9.3. Навигация
по нескольким ассоциациям
25.10. Типы OCLQвыражений подробно
25.10.1. inv:
25.10.2. pre:,
post: и @pre
25.10.3. body: 25.10.4. init: 25.10.5. def:
25.10.6. ВыраQ
жения let
25.10.7. derive:
25.11. OCL на диаграммах других типов
25.3. Почему OCL? 529
• писать запросы для организации доступа к элементам модели и их
значениям; это язык запросов, немного похожий на SQL;
• накладывать ограничения на элементы модели – можно определять
бизнесправила как ограничения, накладываемые на элементы мо
дели;
• определять операции запросов.
OCL не язык действий для UML, потому что выражения OCL не оказывают
побочных эффектов.
Очень важно понять, что OCL не является языком действий для UML.
С его помощью невозможно определить поведение, потому что OCL
выражения не имеют побочных эффектов. Таким образом:
• OCL не может менять значение элемента модели – можно только за
прашивать значения и накладывать условия на значения;
• OCL не может определять операции, за исключением операций за
просов;
• OCL может выполнять только операции запроса, не изменяющие
значений;
• OCL не может применяться для динамического определения биз
несправил во время выполнения – с его помощью можно описы
вать бизнесправила только во время моделирования.
Выражения OCL могут храниться в файлах, ассоциированных с UML
моделью. Как это делается, зависит от конкретного используемого
средства моделирования. Однако спецификация OCL определяет осно
ванный на XML формат обмена, поэтому OCLвыражения можно ис
пользовать с разными инструментальными средствами.
OCLвыражения также могут быть прикреплены непосредственно
к элементам UMLмодели в виде примечаний. Преимущество такого
подхода состоит в визуализации OCLвыражений в модели. Но есть
и недостаток – возможность загромождения модели, если выражений
очень много.
25.3. Почему OCL?
Есть несколько причин, по которым OCL может оказаться полезным.
• OCL позволяет средствам моделирования при наличии соответст
вующей поддержки анализировать UMLмодели – например, сюда
может входить проверка согласованности.
• OCL позволяет средствам моделирования, имеющим поддержку OCL,
генерировать код на основании OCLвыражений – например, с по
мощью инструментального средства можно было бы генерировать
код реализации OCLограничений, таких как предусловия и пост
условия операции.
530 Глава 25. Введение в OCL
• OCL обеспечивает возможность создавать более точные модели – это
уменьшает вероятность неверного толкования модели.
• OCL является частью сертификационного экзамена OCUP (OMG
Certified UML Professional – сертифицированный OMG специалист
UML) – в тест включено очень мало вопросов по OCL, но они там
есть.
Есть несколько причин, по которым OCL может показаться бесполез+
ным.
• OCL довольно сложен для восприятия – он имеет нестандартный
синтаксис и множество необычных «сокращенных» форм.
• В настоящее время с OCL знакомы очень немногие разработчики
моделей и еще меньшее число программистов – таким образом, мо
жет оказаться, что OCLвыражения не «найдут своего зрителя».
• Такой уровень точности, который предлагает OCL, может оказаться
ненужным – например, если создается неформальная UMLмодель,
которая будет передана для уточнения программистам, OCL может
быть излишним.
Мы считаем, что OCL – это просто еще один инструмент в инструмен
тарии средств моделирования, который может использоваться при
создании строгих UMLмоделей. Его полезно знать, чтобы уметь при
менять там, где он действительно нужен.
25.4. Синтаксис выражений OCL
OCL – небольшой язык, но он обладает на удивление сложным синтак
сисом, который до сих пор развивается. В частности, он имеет синтак
сические исключения и сокращения, которые иногда могут сбить с
толку несведущего пользователя. Синтаксис имеет много общего со
стилем С/С++/Java с некоторыми элементами Smalltalk.
Семантика языка OCL (формально определенная) не зависит от како
голибо конкретного синтаксиса. Со временем это может привести
к возникновению альтернативных синтаксисов OCL. Уже существует
SQLподобный синтаксис OCL для бизнесмоделирования, описание
которого можно найти в книге [Warmer 1].
В этой главе мы потратили много сил, пытаясь выделить наиболее не
понятные аспекты синтаксиса (и семантики) OCL и сделать их макси
мально прозрачными!
В отличие от большинства основных языков программирования, OCL
является декларативным языком. Это означает, что описывается ре
зультат, который необходимо получить, а не способ достижения этого
результата. Такие языки программирования, как Java, C#, C++
и большинство других, являются процедурными – в них шаг за шагом
описывается, как получается желаемый результат.
25.4. Синтаксис выражений OCL 531
В традиционных языках программирования создаются программы,
исполняющиеся для предоставления пользователю некоторого резуль
тата.
OCLвыражения прикрепляются к элементам UMLмодели.
В OCL создаются выражения, которые прикрепляются к элементам
UMLмодели и определяют или ограничивают ее некоторым образом.
Это фундаментальный момент и, вероятно, самый большой камень пре
ткновения, с которым сталкиваются разработчики моделей и програм
мисты при первой встрече с OCL. OCL не язык программирования, это
язык ограничений. Самое главное, что необходимо помнить об OCL, –
здесь определяются запросы и условия, а не поведение.
Общая форма OCLвыражения представлена на рис. 25.2.
На рисунке полужирным шрифтом выделено ключевое слово OCL, а се
рым – необязательные элементы. Угловые скобки (<...>) указывают мес
та, которые должны быть заменены соответствующими значениями.
У каждого OCLвыражения есть значение.
OCL – типизированный язык. Каждое OCLвыражение приводится
к объекту некоторого типа. Как видно из рис. 25.2, OCLвыражения
можно разбить три части:
• контекст пакета (необязательный);
• контекст выражения (обязательный);
• одно или более выражений.
В следующих разделах мы подробно рассмотрим каждую из этих час
тей. Для этого воспользуемся моделью представленной на рис. 25.3.
Она предоставляет контекст для наших примеров OCLвыражений.
контекст пакета
контекст выражения
package <путьПакета>
context <имяЭкземпляраКонтекста>: <элементМодели>
<типВыражения>
<имяВыражения>:
<телоВыражения>
<типВыражения>
<имяВыражения>:
<телоВыражения>
...
endpackage
выражение
выражение
Рис. 25.2. Общая форма OCL+выражения
532 Глава 25. Введение в OCL
25.5. Контекст пакета и составные имена
Контекст пакета определяет пространство имен OCLвыражения.
Необязательный контекст пакета позволяет задавать пакет, опреде
ляющий пространство имен OCLвыражения. Контекст пакета подчи
няется следующим правилам:
• Если контекст пакета не задан, пространством имен выражения по
умолчанию становится вся модель.
• Если OCLвыражение прикрепляется непосредственно к элементу
модели, по умолчанию пространством имен этого выражения ста
новится пакет, которому принадлежит этот элемент.
Например, на рис. 25.3 контекст пакета можно было бы определить
как:
package BankAccountExample::SimpleAccounts
...
endpackage
Если все элементы UMLмодели имеют уникальные имена, нет необхо
димости в использовании контекста пакета, поскольку на каждый эле
getAvailableBalance() : Real
getAvailableOverdraft() : Real
withdraw( amount : Real)
BankAccountExample
SimpleAccounts
BankAccount
deposit( amount : Real)
getBalance() : Real
getOwner() : String
balance : Real
owner : String
accountNumber : String
CheckingAccount DepositAccount
withdraw( amount : Real)
overdraftLimit : Real
withdraw( amount : Real)
Рис. 25.3. Модель с OCL+выражениями
25.6. Контекст выражения 533
мент можно однозначно сослаться по имени. Однако если в разных па
кетах есть элементы с одинаковыми именами, можно:
• для каждого OCLвыражения, ссылающегося на любой из элемен
тов, определить контекст пакета ИЛИ (OR)
• ссылаться на элементы с помощью полных составных имен, напри
мер:
BankAccountExample::SimpleAccounts::BankAccount.
OCLсинтаксис имени пути:
Пакет1::Пакет2:: ... ::ПакетN::ИмяЭлемента
25.6. Контекст выражения
Контекст выражения обозначает элемент UMLмодели, к которому при
креплено OCLвыражение.
Контекст выражения обозначает элемент UMLмодели, к которому
прикреплено OCLвыражение.
Например, если требуется прикрепить OCLвыражение к классу Check
ingAccount на рис. 25.3, контекст выражения можно было бы опреде
лить следующим образом:
package BankAccountExample::SimpleAccounts
context account:CheckingAccount
...
endpackage
OCLвыражения должны записываться в рамках экземпляра контекста.
Контекст выражения определяет экземпляр контекста (contextual in+
stance), имеющий необязательное имя (account) и обязательный тип
(CheckingAccount).
Экземпляр контекста необходимо рассматривать как образец экземп
ляра класса, который может использоваться в OCLвыражениях.
Если экземпляру контекста присвоено имя, его можно использовать
в теле выражения для ссылки на экземпляр контекста. Если имя эк
земпляра контекста не задано, сослаться на него можно с помощью
ключевого слова OCL self. Обычно мы используем это ключевое слово.
В приведенном выше выражении экземпляр контекста – это экземп
ляр класса CheckingAccount. Ссылаться на него можно как по имени (ac
count), так и с помощью ключевого слова self.
Тип экземпляра контекста зависит от контекста выражения.
534 Глава 25. Введение в OCL
• Если контекст выражения – классификатор, экземпляр контекста
всегда является экземпляром этого классификатора.
• Если контекст выражения – операция или атрибут, экземпляр кон
текста обычно является экземпляром классификатора, которому
принадлежат эти операция или атрибут.
Когда OCLвыражение прикрепляется к элементу модели как приме
чание (рис. 25.4), контекст выражения определяется точкой присое
динения примечания, поэтому нет необходимости задавать его явно.
25.7. Типы OCLвыражений
Существует две категории OCLвыражений – ограничивающие и опреде
ляющие.
Существует восемь разных типов OCLвыражений, все они представле
ны в табл. 25.1. Можно заметить, что эти выражения подразделяются
на две категории: те, которые задают ограничения (inv:, pre: иpost:),
и те, которые определяют атрибуты, тела операций и локальные пере
менные (init:, body:, def:, let и derive:).
Таблица 25.1
Тип вы
ражения
Син
таксис
Применя
ется к
Экземпляр
контекста
Семантика Раздел
Операции, которые ограничивают
Инвари
ант
inv: Класси
фикатор
Экземпляр клас
сификатора
Инвариант должен
быть истинным для
всех экземпляров
классификатора.
25.10.1
BankAccount
balance : Real
owner : String
CheckingAccount
overdraftLimit : Real
DepositAccount
!! суммы, снимаемые с текущих счетов, не должны
!! превышать ограничения по превышению кредита
inv:
balance >= overdraftLimit
Рис. 25.4. OCL+выражение прикреплено к элементу модели как примечание
25.7. Типы OCLBвыражений 535
Ограничивающим операциям (inv:, pre: и post:) можно присвоить имя
выражения (expressionName). Это позволяет ссылаться на них по имени,
например, чтобы связать их с описаниями прецедентов или другими
документами требований. Хорошим OCLстилем считается:
• всегда давать имя ограничениям (даже несмотря на то, что имя яв
ляется необязательным);
Пред
условие
pre: Операция
Элемент
поведения
Экземпляр клас
сификатора, ко
торому принадле
жит операция
Предусловие долж
но быть истинным,
чтобы операция
могла выполняться.
25.10.2
Пост
условие
post: Операция
Элемент
поведения
Экземпляр клас
сификатора, ко
торому принадле
жит операция
Постусловие долж
но быть истинным
после выполнения
операции.
Ключевое слово re
sult ссылается на ре
зультат операции.
25.10.2
Операции, которые определяют
Тело опе
рации за
проса
body: Операция
запроса
Экземпляр клас
сификатора, ко
торому принадле
жит операция
Определяет тело
операции запроса.
25.10.3
Началь
ное зна
чение
init: Атрибут
Конец ас
социации
Атрибут
Конец ассоциа
ции
Определяет началь
ное значение атри
бута или конец ас
социации.
25.10.4
Опреде
ление
def: Класси
фикатор
Экземпляр клас
сификатора, ко
торому принадле
жит операция
Добавляет перемен
ные или вспомога
тельные операции в
контекстный клас
сификатор.
Используется
вOCLвыражениях
контекстного клас
сификатора.
25.10.5
Присва
ивание
let OCLвы
ражение
Экземпляр кон
текста OCLвыра
жения
Добавляет локаль
ные переменные
вOCLвыражения.
25.10.6
Произ
водное
значение
derive: Атрибут
Конец ас
социации
Атрибут
Конец ассоциа
ции
Определяет прави
ло вывода для про
изводных атрибу
тов или конца ассо
циации.
25.10.7
Тип вы
ражения
Син
таксис
Применя
ется к
Экземпляр
контекста
Семантика Раздел