Язык С был разработан как нечто среднее между языками высокого уровня для бизнес- приложений, такими как COBOL, и работающим на уровне "железа", высокоэффективным, но трудным в использовании языком ассемблер. Язык С разрабатывался для реализации структурного программирования, при котором решение задачи разбивается на более мелкие рутинные единицы повторяющихся действий, называемых процедурами.
Программы, которые создавались в конце девяностых, принципиально отличаются от написанных в начале десятилетия. Программами, основанными на процедурных подходах, обычно трудно управлять, их тяжело поддерживать и модернизировать. Графические интерфейсы пользователя, Intemet, выход на телефонные линии по цифровым каналам и масса новых технологий резко увеличили сложность проектов, при этом ожидания потребителей относительно качества интерфейса пользователя также постоянно росли.
Под натиском такого стремительного усложнения программ разработчики вынуждены были заняться поиском новых подходов программирования. Старые процедурные подходы все более отставали от требований сегодняшнего дня. Программы быстро устаревали, а модернизация процедурной программы проходила не проще, чем разработка новой. По мере увеличения размеров программ значительно усложнялась их отладка. Проекты часто устаревали еще до того, как попадали на рынок. Расходы на поддержку и модернизацию этих проектов превышали доходы от их реализации.
Таким образом, внедрение в жизнь новых подходов объектно-ориентированного программирования было не прихотью программистов, а единственным спасением. Объектно-ориентированные языки программирования создают прочную связь между структурами данных и методами, обрабатывающими эти данные. Более важно то, что при таком программировании нет необходимости думать о том, как хранятся и обрабатываются данные в отдельных модулях. Программист просто узнает из интерфейса объекта, какие данные ему нужно передать и что он возвращает, после чего использует готовый модуль в своей программе.
Что же представляют собой виртуальные объекты? Сравним их с предметами и объектами окружающего мира: автомобилями, собаками, деревьями, облаками, цветами. Каждый из них имеет свои характеристики: быстрый, дружелюбный, коричневый, густой, красивый. Кроме того, множеству объектов свойственно определенное поведение: они движутся, лают, растут, проливаются дождем, увядают. Под словом "собака" большинство из нас понимают не совокупность пищеварительной, нервной и прочих систем, что может заинтересовать лишь узких специалистов, а мохнатого друга с четырьмя лапами, приветливо машущего хвостом и заливающегося звонким лаем. Для нас важны внешние признаки и поведение собаки, а не ее внутреннее "устройство".
Построение моделей
Чтобы отследить все признаки и связи объекта окружающего мира, нам пришлось бы создавать модель вселенной, настолько в этом мире все взаимосвязано. Целью модели является создание осмысленной абстракции реального мира. Такая абстракция должна быть проще самого мира, но при этом отображать его достаточно точно, чтобы модель можно было использовать для предсказания поведения предметов в реальном мире.
Классической моделью является детский глобус. Модель — это не сам предмет; мы никогда не спутаем детский глобус с планетой Земля, но первое настолько хорошо отображает второе, что мы можем познавать Землю, изучая глобус.
Конечно, здесь имеются существенные упрощения. На глобусе моей дочери никогда не бывает дождей, наводнений, "глобусотрясений" и т.п., но я могу его использовать, например, для того, чтобы рассчитать, сколько понадобится времени для полета от дома до Москвы. Это может потребоваться, скажем, при планировании времени и расходов на командировку.
Модель, которая не будет проще моделируемого предмета, бесполезна. Стивен Райт (Steven Wright) пошутил на эту тему: "У меня есть карта, где один дюйм равен дюйму. Я живу на E5".
Создание хорошей объектно-ориентированной программы по сути своей является моделированием реальных объектов средствами программирования. Для создания такой виртуальной модели важно хорошо знать, во-первых, средства программирования и, во-вторых, последовательность построения программы с помощью этих средств.
Проектирование программ: язык моделирования
Язык моделирования — это, по сути, фикция, набор соглашений по поводу принципов предварительного моделирования программы на бумаге. Тем не менее без этого этапа невозможно создать эффективный профессиональный программный продукт. Давайте договоримся изображать классы на бумаге в виде треугольников, а отношения наследования между ними — в виде пунктирных стрелок от базового класса к производному. Для примера смоделируем класс Geranium (Герань), произведенный от класса Flower (Цветок), как показано на рис. 18.1.
Рис. 18.1. Схематическое изображение наследования класса
На рисунке видно, что Geranium — особый вид Flower, и это вполне соответствует действительности. Если мы с вами договоримся графически изображать таким способом наследования классов, то будем прекрасно понимать друг друга. Со временем мы, вероятно, захотим моделировать многие сложные отношения и разработаем свой набор соглашений и правил по созданию диаграмм, отображающих взаимосвязи объектов программы.
Конечно, нам также придется довести эти соглашения до сведения других сотрудников, которые работают или будут работать вместе с нами над общим проектом. Возможно, мы будем взаимодействовать с другими фирмами, имеющими свои соглашения, и надо будет потратить время, чтобы выработать общие принципы, позволяющие избежать возможных недоразумений.
В таком случае было бы полезным существование единого языка моделирования, понятного для всех. (В действительности эту прекрасную идею реализовать ничуть не проще, чем заставить всех жителей Земли говорить на эсперанто.) Тем не менее такой язык был создан, и имя ему — UML (Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования). Его задача состоит в том, чтобы добиться единообразия в отображении взаимоотношений между объектами в диаграммах. В соответствии с соглашениями языка UML нашу схему, представленную на рис. 18.1, следовало бы изобразить иначе (рис. 18.2).
Рис. 18.2. Те же отношения наследования, но с учетом соглашений UML
В соответствии с соглашениям и UML классы изображаются в виде прямоугольников, а наследование — в виде стрелки, направленной от производного класса к базовому. Направление стрелки противоречит тому, что подсказывает интуиция большинства из нас, но это не страшно: когда мы все договоримся, система заработает как надо.
Соглашения UML совсем несложные. Диаграммы нетрудно понимать и использовать. Мы рассмотрим эти соглашения на конкретных примерах в ходе освоения этой главы, что гораздо проще изучения UML вне контекста. Хотя этой теме можно посвятить целую книгу, по правде говоря, это будет пустая трата времени и бумаги, поскольку язык UML вполне соответствует принципу: лучше один раз увидеть на практике, чем десять раз прочитать.
Процесс проектирования программ
Правильное выполнение анализа и проектирования объектно-ориентированной программы намного важнее, чем соблюдение соглашений языка моделирования. Именно этой тематики посвящено большинство публикаций и конференций. И если по поводу языка моделирования удалось прийти к общим соглашениям и выработать UML, то споры по поводу основополагающих принципов анализа и проектирования программ продолжаются по сей день.
Появилась даже новая профессия — методологи: это программисты, которые изучают и разрабатывают методы программирования. Часто в литературе можно встретить статьи, посвященные описанию нового метода программирования. Метод — это совокупность языка моделирования и подходов анализа и проектирования. Три наиболее известных методолога в мире — это Грейди Буч (Grady Booch), создавший метод Буча, Айвер Якобсон (Ivar Ja- cobson), разработавший подходы объектно-ориентированного программирования, и Джеймс Рамбо (James Rumbaugh), создавший технологию объектного моделирования. Вместе они создали метод Objectory~ коммерческий продукт от фирмы Rational Software, Inc. Это фирма, в которой они работают и где их любовно величают "три амигос".
Материал, изложенный на этом занятии, приблизительно следует методам Objectory. Точного соответствия не будет, так как я не верю в рабское следование академической теории. Я считаю создание конкурентно способной профессиональной программы более важным, чем точное соответствие этой программы каким бы то ни было абстрактным методам. В конце концов на Objectory свет клином не сошелся, и я рекомендую вам быть эклектиками и выбирать все лучшее из всех методов, которые вам известны.
