Арлоу Д., Нейштадт А. UML2 и Унифицированный процесс. Практический объектно-ориентированный анализ и проектирование

Подождите немного. Документ загружается.

546 Глава 25. Введение в OCL

Кроме того, OCLколлекции обладают полным набором итерационных

операций. Они являются довольно сложными и имеют необычный

синтаксис, поэтому обсуждаются отдельно в разделе 25.8.7.

Мы также ввели несколько обозначений, чтобы упростить обсуждение

коллекций и сделать его более компактным:

• X(T) – краткая запись, где X может быть Set, OrderedSet, Bag или Se

quence;

• целевая коллекция – объект, операция которого вызывается.

При чтении следующих разделов необходимо помнить, что типы кол

лекций являются шаблонными типами. Это означает, что

Set(T) – это экземпляр Set типа T.

Таким образом, X(T) представляет экземпляры Set, OrderedSet, Bag или

Sequence для элементов типа T.

25.8.6.2. Операции преобразования

Операции преобразования (табл. 25.9) преобразуют коллекцию одного

типа в другой, возвращая новую коллекцию требуемого типа.

Например

Bag{ 'Homer', 'Meg' }>asOrderedSet()

возвращает новый OrderedSet, содержащий объекты 'Homer' и 'Meg' типа

String.

Таблица 25.9

Операции преобразования

Операции над коллекциями

Семантика

X(T)::asSet() : Set(T)

X(T)::asOrderedSet() : OrderedSet(T)

X(T)::asBag() : Bag(T)

X(T)::asSequence() : Sequence(T)

Преобразует коллекцию одного типа в кол

лекцию другого типа.

При преобразовании коллекции в тип Set

дублирующиеся элементы отбрасываются.

При преобразовании коллекции в Ordered

Set или Sequence сохраняется исходный по

рядок (если таковой имеется), в противном

случае устанавливается произвольный по

рядок.

X(T)::flatten() : X(T2) В результате получается новая плоская

коллекция с элементами типа T2.

Например, если имеется:

Set{ Sequence{ 'A', 'B' }, Sequence{ 'C', 'D' } }

Set содержит экземпляры типа Sequence, ко

торые содержат экземпляры типа String –

результатом применения к Set оператора

flatten является множество строк (Set со

держащий элементы типа String).

25.8. Тело выражения 547

Учитываются ограничения и исходной, и результирующей коллек

ции. В данном случае исходная коллекция является неупорядочен

ной. Но результирующая коллекция упорядочена, поскольку опера

ция закрепляет этот произвольный порядок для результирующей кол

лекции.

25.8.6.3. Операции сравнения

Операции сравнения (табл. 25.10) сравнивают целевую коллекцию

с коллекциейпараметром того же типа и возвращают результат типа

Boolean. Эти операции учитывают ограничения упорядочения коллек

ций.

Таблица 25.10

25.8.6.4. Операции запроса

Операции запроса (табл. 25.11) позволяют получить информацию о кол

лекции.

Таблица 25.11

Операции сравнения

Операция над коллекциями

Семантика

X(T)::=( y : X(T) ) : Boolean Set и Bag возвращают true, если в y содержат

ся такие же элементы, как в целевой кол

лекции.

OrderedSet и Sequence возвращают true, если в y

содержатся такие же элементы и в том же

порядке, как в целевой коллекции.

X(T)::<>( y : X(T) ) : Boolean Set и Bag возвращают true, если в y не содер

жатся такие же элементы, как в целевой

коллекции.

OrderedSet и Sequence возвращают true, если в y

не содержатся такие же элементы, располо

женные в том же порядке, как в целевой

коллекции.

Операции запроса

Операция над коллекциями

Семантика

X(T)::size() : Integer Возвращает количество элементов в целевой

коллекции

X(T)::sum() : T Возвращает сумму всех элементов целевой

коллекции

Тип T должен поддерживать оператор +

X(T)::count( object : T ) : Integer Возвращает количество object в целевой кол

лекции

X(T)::includes( object : T ) : Boolean Возвращает true, если целевая коллекция со

держит object

548 Глава 25. Введение в OCL

Таблица 25.11 (продолжение)

25.8.6.5. Операции доступа

Только упорядоченные коллекции OrderedSet и Sequence обеспечивают

возможность прямого доступа к своим элементам по их положению

в коллекции (табл. 25.12). Чтобы организовать доступ к элементам не

упорядоченных коллекций, необходимо перебрать все элементы кол

лекции от начала до конца.

Таблица 25.12

25.8.6.6. Операции выбора

Операции выбора (табл. 25.13) возвращают новые коллекции, являю

щиеся подмножествами или надмножествами целевой коллекции. Мы

воспользовались диаграммами Венна (Venn) для иллюстрации опера

ций с множествами: объединения, пересечения, строгой дизъюнкции

и дополнения.

Операции запроса

Операция над коллекциями

Семантика

X(T)::excludes( object : T ) : Boolean Возвращает true, если целевая коллекция не

содержит object

X(T)::includesAll( c : Collection(T) ) :

Boolean

Возвращает true, если в целевой коллекции

содержатся все элементы c

X(T)::excludesAll( c : Collection(T) ) :

Boolean

Возвращает true, если в целевой коллекции

не содержатся элементы c (если хотя бы один

элемент с содержится в целевой коллекции,

результат – false).

X(T)::isEmpty() : Boolean Возвращает true, если целевая коллекция

пуста, в противном случае возвращает false

X(T)::notEmpty() : Boolean Возвращает true, если целевая коллекция не

пуста, в противном случае возвращает false

Операции доступа

Операция над коллекциями

Семантика

OrderedSet(T)::first() : T

Sequence(T)::first() : T

Возвращает первый элемент коллекции

OrderedSet(T)::last() : T

Sequence(T)::last() : T

Возвращает последний элемент коллекции

OrderedSet::at( i ) : T

Sequence::at( i ) : T

Возвращает элемент в позиции i

OrderedSet::indexOf( T ) : Integer Возвращает индекс объектапараметра в Orde

redSet

25.8. Тело выражения 549

Таблица 25.13

Операции выбора

Операция над коллекциями

Семантика

X(T)::union( y : X(T) ) : X(T) Возвращает новую коллекцию, ко

торая является результатом присо

единения y к целевой коллекции;

тип новой коллекции всегда соот

ветствует типу целевой коллекции.

Дублирующиеся элементы удаля

ются, порядок устанавливается

в случае необходимости.

Set(T)::intersection( y : Set(T) ) : Set(T)

OrderedSet(T)::intersection( y : OrderedSet(T) )

: OrderedSet(T)

Возвращает новую коллекцию, со

держащую элементы, присутствую

щие и в y, и в целевой коллекции.

Set(T)::symmetricDifference( y : Set(T) ) : Set(T)

OrderedSet(T)::symmetricDifference( y : Order

edSet(T) ) : OrderedSet(T)

Возвращает новый Set, содержащий

элементы, которые существуют в це

левой коллекции и в y, но не в обеих.

Set(T)::( y : Set(T) ) : Set(T)

OrderedSet(T)::( y : OrderedSet(T) ) : Ordered

Set(T)

Возвращает новый Set, содержащий

все элементы целевой коллекции,

которых нет в y.

В теории множеств возвращаемое

множество является дополнением a

относительно b.

X(T)::product( y : X(T2) ) : Set( Tuple( first : T,

second : T2 ) )

Возвращает декартово произведение

целевой коллекции и y – это Set объ

ектов Tuple{ first=a,second=b }, где a –

член целевой коллекции, а b – член y

например

Set{ 'a',' b' }>product( Set { '1','2' } )

ytarget

target y

target

550 Глава 25. Введение в OCL

Таблица 25.13 (продолжение)

25.8.7. Итерационные операции

Итерационные операции позволяют циклически перебирать элементы

коллекции. Их общая форма показана на рис. 25.7.

Слова в угловых скобках (<...>) должны быть заменены соответствую

щими величинами. Слова, выделенные серым цветом, обозначают не

обязательные части.

Операции выбора

Операция над коллекциями

Семантика

возвращает

Set{ Tuple{ first='a', second='1' },

Tuple{ first='a',second='2' }, Tuple{ first='b',

second='1' }, Tuple{ first='b',second='2' } }

X(T)::including( object : T ) : X(T) Возвращает новую коллекцию, вклю

чающую содержимое целевой коллек

ции плюс object.

Если коллекция упорядочена, object

добавляется в ее конец.

X(T)::excluding( object : T ) : X(T) Возвращает новую коллекцию, в ко

торой удалены все вхождения object.

Sequence(T)::subSequence( i : Integer, j : In

teger ) : Sequence(T)

Возвращает новый Sequence, в кото

рый входят элементы целевой коллек

ции, начиная от элемента с индексом

i, заканчивая элементом с индексом j.

OrderedSet::subOrderedSet ( i : Integer, j : In

teger ) : OrderedSet(T)

Возвращает новый OrderedSet, в кото

рый входят элементы целевого Ordered

Set, начиная с элемента с индексом i,

заканчивая элементом с индексом j.

OrderedSet(T)::append( object : T ) : Ordered

Set(T)

Sequence(T)::append( object : T ) : Sequen

ce(T)

Возвращает новую коллекцию с object,

добавленным в конце.

OrderedSet(T)::prepend( object : T ) : Ordered

Set(T)

Sequence(T)::prepend( object : T ) : Sequen

ce(T)

Возвращает новую коллекцию с object,

добавленным в начале.

OrderedSet(T)::insertAt( index : Integer, ob

ject : T ) : OrderedSet(T)

Sequence(T)::insertAt( index : Integer, ob

ject : T ) : Sequence(T)

Возвращает новую коллекцию с object,

вставленным в позицию по указанно

му индексу.

25.8. Тело выражения 551

Операции итератора работают следующим образом: операцияИтератора

поочередно посещает каждый элемент коллекции. Текущий элемент

представлен переменнойИтератора. Выражение выражениеИтератора при

меняется к переменнойИтератора для получения результата. Каждая опе

рацияИтератора обрабатывает результат посвоему.

Указывать Тип переменной итератора необязательно, поскольку он все

гда аналогичен типу элементов коллекции. Сама переменнаяИтератора яв

ляется необязательной. Когда выбран любой из элементов коллекции,

все его возможности автоматически доступны выражениюИтератора.

Доступ к ним может осуществляться напрямую по имени. Например,

если элемент является объектом BankAccount, имеющим атрибут balance,

выражениеИтератора может ссылаться непосредственно на balance.

Однако отсутствие в записи переменнойИтератора может быть чревато не

приятностями. Мы считаем это плохим стилем, поскольку выражение

Итератора сначала ищет все необходимые ему переменные в своем про

странстве имен, а если не может найти переменную, ищет в окружаю

щих пространствах имен. Если переменнаяИтератора пропущена, суще

ствует опасность, что выражениеИтератора обнаружит не то, что надо.

Мы разделили операции итератора на логические операции (возвра

щающие значение типа Boolean) и операции выбора (возвращающие

выборку из коллекции). Все операции представлены в табл. 25.14.

Таблица 25.14

Логические операции итератора Семантика

X(T)::exists( i : T | iteratorExpression ) : Boo

lean

Возвращает true, если выражение ите

ратора (iteratorExpression) принимает

значение true, по крайней мере, для

одного значения i, в противном случае

возвращает false.

X(T)::forAll( i : T | iteratorExpression ) : Boo

lean

Возвращает true, если iteratorExpression

принимает значение true для всех зна

чений i, в противном случае возвра

щает false.

X(T)::forAll( i : T, j : T ..., n : T | iteratorExpres

sion ) : Boolean

Возвращает true, если iteratorExpression

принимает значение true для каждого

{ i, j ... n } Tuple, в противном случае

возвращает false.

Множество пар { i, j ... n } – это декар

тово произведение целевой коллекции

с самой собой.

коллекция!><операцияИтератора>( переменнаяИтератора> : <Тип> |

< выражениеИтератора>

)

Рис. 25.7. Общая форма итерационных операций

552 Глава 25. Введение в OCL

Таблица 25.14 (продолжение)

Стоит поближе рассмотреть forAll(...). Данная операция имеет две фор

мы. Первая форма – с одной переменной итератора (iteratorVariable), вто

рая – с множеством. Вторая форма является сокращенной записью не

скольких вложенных операций forAll(...).

Например, рассмотрим две вложенные операции forAll(...):

c>forAll( i | c>forAll( j | iteratorExpression ) )

Логические операции итератора Семантика

X(T)::isUnique( i : T | iteratorExpres

sion ) : Boolean

Возвращает true, если iteratorExpression имеет

уникальное значение для каждого значе

ния i, в противном случае возвращает false.

X(T)::one( i : T | iteratorExpression ) :

Boolean

Возвращает true, если iteratorExpression при

нимает значение true только для одного зна

чения i, в противном случае возвращает

false.

Операции выбора для итератора Семантика

X(T)::any( i : T | iteratorExpression ) : T Возвращает случайный элемент целевой

коллекции, для которого iteratorExpression

имеет значение true.

X(T)::collect( i : T | iteratorExpression )

: Bag(T)

Возвращает Bag, содержащий результаты

однократного выполнения iteratorExpression

для каждого элемента целевой коллекции

(нотацию краткой записи collect(...) см.

в разделе 25.9.2).

X(T)::collectNested( i : T | iteratorEx

pression ) : Bag(T)

Возвращает Bag коллекций, содержащий

результаты однократного выполнения itera

torExpression для каждого элемента целевой

коллекции.

Поддерживает вложение целевой коллек

ции в результирующую коллекцию.

X(T)::select( i : T | iteratorExpression ) :

X(T)

Возвращает коллекцию, содержащую эле

менты целевой коллекции, для которых

iteratorExpression принимает значение true.

X(T)::reject( i : T | iteratorExpression ) :

X(T)

Возвращает коллекцию, содержащую эле

менты целевой коллекции, для которых

iteratorExpression принимает значение false.

X(T)::sortedBy( i : T | iteratorExpres

sion ) : X(T)

Возвращает коллекцию, содержащую эле

менты целевой коллекции, упорядоченные

соответственно iteratorExpression.

Тип переменной итератора (iteratorVariable)

должен быть типом, в котором определен

оператор <.

25.8. Тело выражения 553

Они могут быть записаны следующим образом:

c>forAll( i, j | iteratorExpression )

Результатом применения обеих форм записи операции является пере

бор множества пар { i, j }, т. е. декартово умножение c на саму себя.

Проясним это с помощью примера. Пусть

c = Set{ x, y, z }

Декартовым произведением c с самой собой является Set

{ {x,x}, {x,y}, {x,z}, {y,x}, {y,y}, {y,z}, {z,x}, {z,y}, {z,z} }

Затем c>forAll( i, j | iteratorExpression ) осуществляет перебор каждого под

множества этого Set, присваивая каждому i и j по одному элементу под

множества. После этого i и j можно использовать в выражении итера

тора.

Мы полагаем, что форма forAll(...) с несколькими параметрами может

сбить с толку, и ее применения следует избегать.

Все эти итерационные операции (кроме forAll(...) с несколькими пара

метрами) являются особыми случаями более общей операции iterate,

которая рассматривается в следующем разделе.

25.8.7.1. Операция iterate

С помощью OCLоперации iterate можно создавать собственные специ

альные итерации. Ее форма представлена на рис. 25.8.

Как видим, кроме переменнойИтератора и ее Типа (который в данном слу

чае является обязательным) здесь присутствует результирующаяПере

менная, тип которой может отличаться от типа переменнойИтератора. ре

зультирующаяПеременная получает начальное значение от выраженияИни

циализации, а ее конечное значение формируется в результате последо

вательных применений выраженияИтератора.

Принцип работы операции iterate следующий. выражениеИнициализации

инициализирует результирующуюПеременную некоторым значением. За

тем операция iterate выполняет выражениеИтератора для каждого члена

коллекции по очереди, используя переменнуюИтератора и текущее значе

ние результирующейПеременной. Результатом вычисления выраженияИте

ратора становится новое значение результирующейПеременной, которое

используется при выполнении выраженияИтератора для следующего эле

мента коллекции. Значение операции iterate(...) – это конечное значе

ние результирующейПеременной.

коллекция !> iterate( <переменнаяИтератора> : <Тип>

<результирующаяПеременная> : <РезультирующийТип>

= <выражениеИнициализации> |

<выражениеИтератора>

)

Рис. 25.8. Форма операции iterate

554 Глава 25. Введение в OCL

Вы легко усвоите принцип действия операции iterate из следующего

примера:

Bag{ 1, 2, 3, 4, 5 }>iterate( number : Integer;

sum : Integer = 0 |

sum + number

)

В результате этого выражения получаем сумму чисел в Bag. В данном

случае она равняется 15. Это абсолютно эквивалентно следующей опе

рации:

Bag{ 1, 2, 3, 4, 5 }>sum()

Операция iterate – самый универсальный итератор. Она может исполь

зоваться для моделирования всех остальных итераторов. Ниже приве

ден пример, который выбирает все положительные числа множества

(Set).

Set{ 2, 3, 1, 2 }>iterate( number : Integer;

positiveNumbers : Set(Integer) = Set{} |  создаем пустой Set

if number >= 0 then  пропускаем отрицательные числа

positiveNumbers>including( number )  добавляем число в конец

 результирующего Set

else

positiveNumbers  просто возвращаем resultVariable

endif

)

Это абсолютно эквивалентно следующему:

Set{ 2, 3, 1, 2 }>select( number : Integer | number >= 0 )

25.9. Навигация в OCL

Навигация – это способность перемещаться от исходного объекта к од

ному или более целевым объектам.

Навигация – это процесс, при помощи которого можно проследить

связи от исходного объекта к одному или более целевым объектам.

Навигация – вероятно, самый сложный и запутанный вопрос OCL. До

сих пор для написания OCLвыражения необходимо было знать путь

от контекста выражения к другим элементам модели, на которые надо

сослаться. Это означает, что OCL должен использоваться как навига

ционный язык.

Навигационные выражения OCL могут ссылаться на любое из следую

щего:

• классификаторы;

25.9. Навигация в OCL 555

• атрибуты;

• концы ассоциаций;

• операции запроса (операции, свойство isQuery которых имеет значе

ние true).

В спецификации OCL [OCL1] их называют свойствами.

В следующем разделе рассматривается простая навигация в рамках

экземпляра контекста, а далее – навигация по отношениям с кратно

стью 1 и больше 1.

25.9.1. Навигация в рамках экземпляра контекста

Давайте рассмотрим простой пример навигации для доступа к возмож

ностям экземпляра контекста. На рис. 25.9 показан класс A с единст

венным атрибутом a1 и единственной операцией op1().

Предполагая, что класс A является контекстом выражения, можно на

писать навигационные выражения OCL, перечисленные в табл. 25.15.

Таблица 25.15

Здесь необходимо отметить несколько важных моментов.

• Доступ к экземпляру контекста осуществляется с помощью ключе

вого слова self.

• Доступ к свойствам экземпляра контекста осуществляется напря

мую или с помощью ключевого слова self и оператора «точка». При

держиваясь хорошего стиля, мы предпочитаем явно использовать

self и оператор «точка».

• Единственные операции, к которым можно организовать доступ, –

операции запроса.

Навигационное выражение Семантика

self Экземпляр контекста – экземпляр класса A

self.a1

Значение атрибута a1 экземпляра контекста

self.op1()

op1()

Результат вызова op1() экземпляра контекста

Операция op1() должна быть операцией запроса

a1:String

op1():String

Рис. 25.9. Класс А с одним атрибутом и одной операцией