Арлоу Д., Нейштадт А. UML2 и Унифицированный процесс. Практический объектно-ориентированный анализ и проектирование
Подождите немного. Документ загружается.
556 Глава 25. Введение в OCL
25.9.2. Навигация по ассоциациям
Навигация по ассоциациям немного сложнее. Обычно навигацию
можно осуществлять только по ассоциациям, допускающим навига
цию, и можно получать доступ только к открытым возможностям
классов. Однако спецификация OCL позволяет интерпретатору OCL
иметь необязательную возможность проходить не допускающие нави
гацию ассоциации и получать доступ к закрытым и защищенным
свойствам. Возможности используемого для обработки OCLвыраже
ния интерпретатора OCL необходимо сверять по спецификации.
На рис. 25.10 представлены некоторые выражения навигации по ассо
циации между двумя классами A и B, где кратность на конце b равна 1.
Для навигации по ассоциациям необходимо использовать оператор
«точка».
Навигация по ассоциации осуществляется с помощью оператора «точ
ка» так, как если бы имя роли являлось атрибутом контекстного клас
са. Выражение навигации может возвращать объект (или объекты),
находящийся на целевом конце, значения его атрибутов и результаты
его операций.
Семантика навигации зависит от кратности на целевом конце ассоциации.
Навигация усложняется, когда кратность на целевом конце ассоциа
ции больше 1, потому что семантика навигации зависит от кратности.
На рис. 25.11 показаны некоторые выражения для навигации по ассо
циации между двумя классами C и D, где кратность на конце d – много.
Навигационное выражение
self.d
возвращает Set(D) объектов d.
Это означает, что оператор «точка» перегружен. Когда кратность на це
левом конце равна 1 или 0..1, он возвращает объект того же типа, что
A
a1:String
B
b1:String
1
b
op1():String
self
self.b
self.b.b1
self.b.op1()
Экземпляр контекста – экземпляр А
Объект типа В
Значение атрибута B::b1
Результат операции B::op1()
Навигационные выражения (A ! контекст выражения)
Выражение Значение
Пример модели
контекст
Рис. 25.10. Выражения для навигации по ассоциации между класами А и В
с кратностью на конце, равной 1
25.9. Навигация в OCL 557
и целевой класс. Когда кратность больше 1, он возвращает Set объек
тов целевого класса.
По умолчанию, если кратность >1, оператор «точка» возвращает Set.
По умолчанию, если кратность – «много», оператор «точка» возвраща
ет Set объектов. Однако с помощью свойств ассоциаций, приведенных в
табл. 25.16, можно задавать тип возвращаемой коллекции.
Таблица 25.16
Доступ к свойству коллекции является сокращенной записью операции
collect(...).
Когда осуществляется доступ к свойству коллекции, например
self.d.d1
это выражение является сокращенной записью для
self.d>collect( d1 )
Возможно, вы помните из раздела 25.8.7, что collect( iteratorExpression )
возвращает Bag, содержащий результаты выполнения iteratorExpression
для каждого элемента коллекции. В данном случае возвращается Bag
значений атрибута d1 для каждого объекта D в Set(D), полученном пу
тем обхода self.d.
OCLколлекция Свойства конца ассоциации
Set { unordered, unique } – применяется по умолчанию
OrderedSet { ordered, unique }
Bag { unordered, nonunique }
Sequence { ordered, nonunique }
C
c1:String
D
d1:String
*
d
op1():String
self
self.d
self.d.d1
self.d.op1()
Экземпляр контекста – экземпляр С
Set(D) объектов типа D
Bag(String) значений атрибута D::d1
Краткая запись для self.d!>collect( d1 )
Bag(String) результатов операции D::op1()
Краткая запись для self.d!>collect( op1() )
Навигационные выражения
Выражение Значение
Пример модели
контекст
Рис. 25.11. Выражения для навигации по ассоциации между класами А и В
с кратностью на конце –
*
(много)
558 Глава 25. Введение в OCL
Аналогично
self.d.op1()
является сокращенной записью для
self.d>collect( d.op1() )
Результатом этого выражения является Bag, содержащий возвращае
мые значения операции op1(), примененной к каждому объекту D
в Set(D), полученном путем обхода self.d.
Операция collect() всегда возвращает плоскую коллекцию. Если необ
ходимо сохранить вложенность целевой коллекции в возвращаемой
коллекции, следует использовать операцию collectNested().
25.9.3. Навигация по нескольким ассоциациям
В данном разделе рассматривается навигация по нескольким ассоциа
циям.
В принципе можно осуществлять навигацию по любому числу ассо
циаций. На практике навигация ограничивается максимум двумя ас
социациями, потому что пространные навигационные выражения чре
ваты ошибками и могут быть сложны для понимания. Они также дела
ют OCLвыражения слишком многословными.
Давайте рассмотрим простой пример навигации по двум ассоциациям
(рис. 25.12).
Результатом навигации по ассоциации с кратностью >1 является Bag.
Можно заметить, что результатом навигации по ассоциации с кратно
стью больше 1 всегда является Bag, потому что эта операция эквива
лентна применению collect(...). Например, выражение
self.k.l.l1
эквивалентно
self.k>collect( l )>collect( l1 )
Аналогичным образом можно провести навигацию по большему числу
ассоциаций, но этого делать не рекомендуется.
25.10. Подробно о типах OCLвыражений
В разделе 25.7 были представлены различные типы OCLвыражений.
Теперь, рассмотрев синтаксис OCL, мы можем подробно остановиться
на каждом из этих типов. В качестве примера воспользуемся простой
моделью, приведенной на рис. 25.13.
25.10. Подробно о типах OCLBвыражений 559
A
a1:String
B
b1:String
C
c1:String
11
bc
D
d1:String
E
e1:String
F
f1:String
1*
ef
J
j1:String
K
k1:String
L
l1:String
**
kl
G
g1:String
H
h1:String
I
i1:String
*1
hi
self Экземпляр контекста ! экземпляр А
self.b Объект типа B
self.b.b1 Значение атрибута B::b1
self.b.c Объект типа C
self.b.c.c1 Значение атрибута C::c1
self Экземпляр контекста ! экземпляр D
self.e Объект типа E
self.e.e1 Значение атрибута E::e1
self.e.f Set(F) объектов типа F
self.e.f.f1 Bag(String) значений атрибута F::f1
self Экземпляр контекста ! экземпляр G
self.h Set(H) объектов типа H
self.h.h1 Bag(String) значений атрибута H::h1
self.h.i Bag(I) объектов типа I
self.h.i.i1 Bag(String) значений атрибута I::i1
self Экземпляр контекста ! экземпляр J
self.k Set(K) объектов типа K
self.k.k1 Bag(String) значений атрибута K::k1
self.k.l Bag(L) объектов типа L
self.k.l.l1 Bag(String) значений атрибута L::l1
Навигационные выражения
Выражение Значение
Пример модели
контекст
контекст
контекст
контекст
Рис. 25.12. Навигация по двум ассоциациям
BankAccount
balance : Real
accountNumber : String
deposit( amount : Real ):Real
withdraw( amount : Real )
getBalance() : Real
getOwner() : Person
getOperators() : Person[]
CheckingAccount
overdraftLimit : Real
withdraw( amount : Real )
getAvailableBalance() : Real
getAvailableOverdraft() : Real
DepositAccount
withdraw( amount : Real )
Person
name : String
id : String
address : String
getName() : String
getId() : String
getAddress() : String
owner
operators
1..**
*1
ownedAccounts
operatedAccounts
Рис. 25.13. Модель банковского счета
560 Глава 25. Введение в OCL
25.10.1. inv:
Инвариант – это нечто, что должно быть истинным для всех экземпля
ров контекстного классификатора.
Рассмотрим модель простого банковского счета (рис. 25.13). Классы Che
ckingAccount и DepositAccount подчиняются четырем бизнесправилам.
1. Ни на одном из счетов кредит не может быть превышен более чем на
$1000.
2. CheckingAccount предоставляет возможность превышения кредита.
Со счета может быть снята сумма, не превышающая установленно
го ограничения по превышению кредита.
3. На счетах DepositAccount не допускается превышение кредита.
4. Каждый accountNumber должен быть уникальным.
Первое правило, состоящее в том, что ни на одном из счетов кредит не
может быть превышен более чем на $1000, можно представить как ин
вариант класса BankAccount, потому что оно должно выполняться для
всех экземпляров BankAccount (т. е. всех экземпляров его подклассов).
context BankAccount
inv balanceValue:
баланс BankAccount должен быть >1000.0
self.balance >= (1000.0)
Этот инвариант наследуется двумя подклассами: CheckingAccount и De
positAccount. Для обеспечения сохранения принципа замещаемости
(раздел 10.2) подклассы могут усилить инвариант, но ни в коем слу
чае не ослабить его.
Подкласс может усилить инвариант, но не ослабить его.
Правила 1 и 2 могут быть выражены как инварианты класса Checking
Account:
context CheckingAccount
inv balanceValue:
превышение кредита на CheckingAccount не должно быть
больше установленного ограничения
self.balance >= (overdraftLimit)
inv maximumOverdraftLimit:
превышение кредита на CheckingAccount не должно быть больше 1000.0
self.overdraftLimit <= 1000.0
Правило 3 может быть выражено как инвариант класса DepositAccount:
context DepositAccount
inv balanceValue:
баланс DepositAccount должен быть нулевым или положительным
self.balance >= 0.0
25.10. Подробно о типах OCLBвыражений 561
Обратите внимание, как оба этих класса, переопределив инвариант
класса BankAccount::balance, усилили его.
Ограничение, касающееся уникальности accountNumber каждого счета,
можно представить как инвариант класса BankAccount:
context BankAccount
inv uniqueAccountNumber:
у каждого BankAccount должен быть уникальный accountNumber
BankAccount::allInstances( )>isUnique( account | account.accountNumber )
Из рис. 25.13 видно, что у каждого BankAccount есть единственный вла
делец (owner) и один или более операторов (operator). Владелец – это че
ловек (Person), которому принадлежит счет, а операторы – это люди
(People), имеющие право снимать деньги и имеющие доступ к информа
ции счета. Существует бизнесограничение о том, что owner должен
быть также и operator. Данное ограничение может быть отражено сле
дующим образом:
context BankAccount
inv ownerIsOperator:
владельцем BankAccount должен быть один из его операторов
self.operators>includes( self.owner )
Для Person можно записать такое ограничение:
context Person
inv ownedAccountsSubsetOfOperatedAccounts:
счета, принадлежащие Person (ownedAccount), должны быть
подмножеством счетов, управляемых этим Person (operatedAccount)
self.operatedAccounts>includesAll( self.ownedAccounts )
При сравнении объектов в OCLвыражениях необходимо помнить, что
они могут быть:
• идентичные – каждый объект ссылается на одну и ту же область па
мяти (имеют идентичные объектные ссылки);
• эквивалентные – каждый объект имеет одинаковый набор значе
ний атрибутов, но разные объектные ссылки.
В приведенных выше OCLвыражениях мы всегда аккуратны при
сравнении объектов на основании их идентичности или эквивалентно
сти соответственно. С этим надо проявлять осторожность. Например,
сравнение объектов BankAccount (сравнение на основании идентично
сти) не то же самое, что сравнение accountNumber этих объектов (сравне
ние на основании эквивалентности).
25.10.2. pre:, post: и @pre
Предусловия и постусловия применяются к операциям. Их экземпля
ром контекста является экземпляр классификатора, которому при
надлежат эти операции.
562 Глава 25. Введение в OCL
pre: и post: применяются к операциям.
• Предусловия определяют сущности, которые должны быть истин
ны перед выполнением операции.
• Постусловия определяют сущности, которые должны быть истин
ны после выполнения операции.
Вернемся к нашему примеру BankAccount на рис. 25.13 и рассмотрим
операцию deposit(...), унаследованную обоими подклассами, Checking
Account и DepositAccount, от BankAccount. Установлено два бизнесправила.
1. Сумма (amount) вклада должна быть больше нуля.
2. После выполнения операции сумма должна быть добавлена в ба
ланс (balance).
Эти правила могут быть выражены кратко и точно в виде предусловий
и постусловий операции BankAccount::deposit(...):
context BankAccount::deposit( amount : Real ) : Real
pre amountToDepositGreaterThanZero:
сумма вклада должна быть больше нуля
amount >0
post depositSucceeded:
окончательный баланс должен быть суммой исходного баланса и вклада
self.balance = self.balance@pre + amount
Предусловие amountToDepositGreaterThanZero (сумма вклада больше нуля)
должно быть истинным, чтобы обеспечить возможность выполнения
операции. Оно гарантирует:
• невозможность нулевых вкладов;
• невозможность вкладов с отрицательным значением суммы.
Постусловие depositSucceeded (вклад сделан успешно) должно быть true
после выполнения операции. Оно определяет увеличение исходного
баланса (balance@pre) на сумму вклада (amount) для получения оконча
тельного баланса.
attributeName@pre ссылается на значение перед выполнением операции.
Обратите внимание на ключевое слово @pre. Оно может использовать
ся только в постусловиях. Атрибут balance принимает одно значение
до выполнения операции и другое значение после ее выполнения. Вы
ражение balance@pre ссылается на значение balance перед выполнением
операции. Часто в постусловии необходимо сослаться на исходное зна
чение чеголибо.
Для полноты информации приводим ограничения, налагаемые на опе
рацию BankAccount::withdraw(...).
25.10. Подробно о типах OCLBвыражений 563
context BankAccount::withdraw( amount : Real )
pre amountToWithdrawGreaterThanZero:
снимаемая сумма должна быть больше нуля
amount >0
post withdrawalSucceeded:
окончательный баланс – это разность исходного баланса и снятой суммы
self.balance = self.balance@preamount
Прежде чем завершить обсуждение предусловий и постусловий, необ
ходимо рассмотреть наследование. Когда подкласс переопределяет
операцию, он принимает предусловия и постусловия переопределяе
мой операции. Он может только изменить их.
• Переопределенная операция может только ослабить предусловие.
• Переопределенная операция может только усилить постусловие.
Эти ограничения гарантируют сохранение принципа замещаемости
(раздел 10.2).
25.10.3. body:
OCL можно использовать для определения результата операции запроса.
Все операции getXXX() в нашей простой модели BankAccount (рис. 25.13)
являются операциями запроса.
BankAccount::getBalance( ) : Real
BankAccount::getOwner() : Person
BankAccount::getOperators() : Set( Person )
CheckingAccount::getAvailableBalance() : Real
CheckingAccount::getAvailableOverdraft() : Real
OCLвыражения для операций запроса BankAccount тривиальны, и обыч
но их написание не должно вызывать затруднений. Выражения приве
дены ниже в качестве примера:
context BankAccount::getBalance( ) : Real
body:
self.balance
context BankAccount::getOwner( ) : Person
body:
self.owner
context BankAccount::getOperators() : Set(Person)
body:
self.operators
Операции запроса класса CheckingAccount более интересны:
context CheckingAccount::getAvailableBalance() : Real
body:
можно снимать сумму, не превышающую ограничения по превышению кредита
self.balance + self.overdraftLimit
564 Глава 25. Введение в OCL
context CheckingAccount::getAvailableOverdraft() : Real
body:
if self.balance >= 0 then
возможность превышения кредита доступна полностью
self.overdraftLimit
else
возможность превышения кредита использована частично
self.balance + self.overdraftLimit
endif
Как видите, в этих двух операциях запроса OCL определяет, как вы
числяется результат операции. Возвращаемое значение операции –
это результат вычисления OCLвыражения.
25.10.4. init:
OCL может использоваться для задания начального значения атрибу
тов. Например:
context BankAccount::balance
init:
0
Обычно эта возможность OCL используется в случае сложности инициа
лизации. Простые инициализации (как та, что приведена выше) лучше
всего размещать прямо в ячейке атрибутов класса.
25.10.5. def:
OCL позволяет добавлять атрибуты и операции в классификатор с по
мощью стереотипа «OclHelper». Они могут использоваться только
в OCLвыражениях. Добавленные атрибуты в OCL называют перемен
ными. Их применение во многом аналогично использованию перемен
ных в других языках программирования. Добавленные операции на
зываются вспомогательными операциями, потому что они «помогают»
в OCLвыражениях.
def: позволяет определить переменные и вспомогательные операции
классификатора для использования в других OCLвыражениях.
Переменные и вспомогательные операции используются для упроще
ния OCLвыражений.
Рассмотрим пример. Возьмем ограничения, определенные ранее:
context CheckingAccount::getAvailableBalance() : Real
body:
можно снимать сумму, не превышающую ограничения превышения кредита
balance + overdraftLimit
context CheckingAccount::getAvailableOverdraft() : Real
25.10. Подробно о типах OCLBвыражений 565
body:
if balance >= 0 then
возможность превышения кредита доступна полностью
overdraftLimit
else
возможность превышения кредита использована частично
balance + overdraftLimit
endif
Можно заметить, что операция balance + overdraftLimit присутствует
в двух выражениях. Поэтому есть смысл определить ее один раз как
переменную availableOverdraft (доступное превышение кредита), которая
может использоваться обоими выражениями. Для этого применяется
оператор def:.
context CheckingAccount
def:
availableBalance = balance + overdraftLimit
Теперь можно переписать эти два ограничения, используя введенную
переменную:
context CheckingAccount::getAvailableBalance() : Real
body:
можно снимать сумму, не превышающую ограничения превышения кредита
availableBalance
context CheckingAccount::getAvailableOverdraft() : Real
body:
if balance >= 0 then
возможность превышения кредита доступна полностью
overdraftLimit
else
возможность превышения кредита использована частично
availableBalance
endif
Можно также определить вспомогательные операции. Например, в OCL
выражениях может быть полезной операция для проверки возможно
сти снятия денег со счета. Ее можно было бы определить следующим
образом:
context CheckingAccount
def:
canWithdraw( amount : Real ) : Boolean = ( (availableBalance amount ) >= 0 )
25.10.6. Выражения let
Если def: предоставляет возможность определять переменные уровня
контекста выражения, то let позволяет задавать переменные, область
действия которых ограничена конкретным OCLвыражением. Эти пере