Object Model: Diagrammi di classe

Transcript

1 Object Model: Diagrammi di classe A seconda dell ambito, si incontrano diversi modi per designare un oggetto oppure per designare una classe. Oggetto Entità Istanza Occorrenza Concetto Tipo di entità Classe Tipo ISTANZA CLASSE Elemento Insieme In termini di teoria degli insiemi l oggetto è un elemento, mentre la classe corrisponde all insieme. Comunque i termini concetto, classe e tipo verranno da qui in poi usati come sinonimi; analogamente i termini oggetto, entità, istanza e occorrenza verranno da qui in poi usati come sinonimi. 14

2 Concetti e percezione della realtà I concetti danno forma alla nostra percezione della realtà. Classificare significa applicare un concetto ad un oggetto. Un oggetto è qualunque cosa cui si posssa applicare una classificazione: è l istanza di un concetto. In questo senso il conetto funge da filtro: dato un certo concetto sappiamo se un oggetto può essere classificato entro il concetto stesso o no. 15

3 .. Un concetto si compone di Intensione ed Estensione e può essere rappresentato da un simbolo (nel caso illlustrato un rettangolo contenente un nome) 16

4 Oltre ad un nome una classe può essere rappresentata mediante gli attributi che caratterizzano gli oggetti che vi appartengono. Analogamente un oggetto può essere rappresentato mediante i valori degli attributi che lo individuano e volendo anche mediante operazioni che può compiere. In UML l oggetto viene rappresentato come una classe, ma con il nome sottolineato. Ovviamente al posto dei nomi degli attributi vi saranno i valori che lo caratterizzano. 17

5 Ecco un altro esempio di classi ed oggetti. Classe con attributi Oggetto con valori degli attributi Persona Cognome Nome Data nascita Data morte Paolo Rossi: Persona Paolo Rossi 01/01/1950 null Attributi e valori 18

6 Generalizzazione e specializzazione Così come ad un insieme corrisponde una classe, ad un sottoinsieme corrisponde una sottoclasse. CLASSE SOTTOCLASSE Insieme Sottoinsieme Ad esempio la classe Persona può essere suddivisa nelle due sottoclassi Uomo e Donna. 19

7 Un UML la sottotipazione si indica con una freccia che va dalle sottoclassi alle sovraclassi. Persona Cognome Nome Data nascita Data morte Uomo Donna La freccia rappresenta la generalizzazione o la specializzazione, a seconda di quale verso di percorrenza si adotta nel leggerla. Formalmente: la Generalizzazione è l azione di individuare un tipo che include o abbraccia completamente un altro tipo; la Specializzazione è l atto di individuare un tipo che è interamente incluso da un altro tipo. Nella descrizione in linguaggio naturale dei rapporti fra classe e sottoclasse può essere sostituita a seconda del verso di percorrenza con le espressioni IS A KIND OF, in breve IS A, oppure con CAN BE. Esempio: a man is a kind of person, a woman is a kind of person, a person can be a woman, a person can be a men. Si noti che Le sottoclassi ereditano tutti gli attributi dalle sovraclasse, in aggiunta però ciascuna sottoclasse può avere attributi propri, che non appartengono alla sottoclasse (vale a dire: una sottoclasse può estendere una sovraclasse), inoltre una sottoclasse può perfezionare una operazione già disponibile nella sovraclasse (vale a dire: una sottoclasse può specializzare una sovraclasse). Un esempio di estensione tratto dalla grafica: sia data la classe linea spezzata e la sua sottoclasse linea chiusa, quest ultima avrà oltre alle caratteristiche della spezzata (le coordinate dei vertici) altre caratteristiche, quali il colore dell interno o la misura della superficie racchiusa. Un esempio di specializzazione tratto dalla zoologia: ogni membro della classe Animale può svolgere l azione di Comunicare con il simile, ogni membro della sottoclasse Asino può comunicare con i simili ragliando, la sua azione di comunicare è realizzata in modo specializzato ed è diversa dall azione di comunicare della rondine, che per comunicare garrisce. 20

8 Vi sono diversi stili possibili per rappresentare molte relazioni di generalizzazione/specializzazione contemporaneamente. 21

9 L operazione di generalizzazione o di specializzazione può essere iterato, fino a delineare una gerarchia di tipi. Il tipo che sta in cima a tutte le gerarchie è una non meglio definita classe Oggetto. 22

10 Una stessa classe può essere contemporaneamente sottoclasse di due classi diverse, appartenenti a gerarchie distinte. Si parla in tal caso di ereditarietà multipla 23

11 24

12 La partizione di un insieme da luogo a sottoclassi disgiunte, che coprono l intero insieme. A seconda del criterio utilizzato si possono produrre diverse partizioni. 25

13 Tipi non disgiunti appartengono contemporaneamente a partizioni diverse. Quando si vuole comunicare che due sottoclassi si sovrappongono si pone una indicazione fra parentesi graffe accanto alla relazione. Quando una partizione ricopre tutto l insieme (e cioe quando è una partizione vera e propria) si dice che è una partizione completa, e si può indicare esplicitamente accanto alla relazione. 26

14 Se si ritiene necessario, si può segnalare esplicitamente la situazione in cui la partizione rappresentata è incompleta. 27

15 Relazioni Definizione Fra gli oggetti si possono avere dei collegamenti o link (o connessioni) link relazione Insieme A Insieme B Ad esempio un elemento della classe Uomo e un elemento della classe Donna possono essere sposati. L insieme delle connessioni fra due classi si dice relazione, o associazione fra classi. La relazione stessa può essere considerata una classe, le cui istanze sono i singoli link. Tipo di relazione Istanza di relazione Associazione Relazione, tipo di relazione e associazione sono sinonimi. Istanza di relazione, connessione e link sono sinonimi. Connessione Link Dal punto di vista degli insiemi una connessione è una coppia di elementi a-b non ordinata e una relazione è un sottoinsieme del prodotto cartesiano fra insiemi. 28

16 In UML l esistenza di una relazione tra due classi si rappresenta con un segmento, eventualmente corredato da un nome di relazione e dalla denominazione che ciascuna delle due classi assume in rapporto alla relazione. 29

17 Nel diagramma precedente la relazione tra Organizzazione e persona è data da un contratto di impiego, mentre i ruoli delle due parti sono quello di datore di lavoro e di impiegato. Le etichette date alle parti alludono ad un orientamento della relazione: essa cambia etichetta a seconda di come viene navigata. Quando una relazione è orientata di parla di mapping. Le connessioni che danno luogo al mapping sono orientate, pertanto si possono rappresentare come coppie ordinate. 30

18 In sintesi. 31

19 Molteplicità Dato un insieme di impiegati e un insieme di scrivanie ci si può chiedere quanti impiegati siano ammessi per scrivania e quante scrivanie abbia a disposizione un impiegato. Occorre disporre di una convenzione per esprimere i vincoli sulla molteplicità. Molteplicità o cardinalità: 1-1, , 1-0..n, 1-1..n NOTA. Quando è molti-a-uno la relazione è orientata e si può anche vedere come una funzione (o mappa). NOTA. L attributo è una relazione molti-a-uno che si decide di non esprimere esplicitamente comerelazione. 32

20 Occorre fare attenzione nell espressione delle molteplicità. Una relazione 1-1 tra la classe Uomo e la classe Donna riferita al matrimonio esprime il vincolo della monogamia. Vi sono però due tipi di poligamia: la poliginia (un marito ha contemporaneamente più mogli) e la poliandria (una moglie ha più mariti). Nei paesi in cui è ammessa la poliandria la relazione è una relazione 1-* (ossia 1 a n). Fra i popoli in cui vige la poliginia invece la relazione è espressa con *- 1. Ma una relazione *-* tra le due classi cosa indica? Può indicare una situazione in cui sono ammessi sia i matrimoni in regime di poliginia che i matrimoni in regime di poliginia, oppure può indicare una situazione promiscua in cui un uomo può essere sposato con più donne le quali contemporaneamente hanno più mariti. L espressione *-* è ambigua, se non si vuole dar luogo a fraintendimenti occorre aggiungere indicazioni opportune ai diagrammi, magari sotto forma di note. Una soluzione più elegante è quella di connettere le classi mediante due relazioni distinte, nel nostro caso la relazione matrimonio in regime di poligamia (indicando la molteplicità 1-*) e matrimonio in regime di poliginia (indicando la molteplicità *-1). 33

21 Classi relazionali Come abbiamo visto le stesse relazioni sono classi, in quanto rappresentano insiemi di connessioni, e talvolta hanno i loro specifici attributi e meritano quindi una notazione adeguata. Se si vuole dare ad una relazione la dignità di classe si può utilizzare ad esempio il formato seguente: Se trattate in questo modo le relazioni vengono dette classi relazionali o classi associative. 34

22 In quanto classi anche le classi relazionali possono avere sottoclassi. 35

23 In quanto classi, le classi relazionali possono avere anche relazioni fra di loro o con se stesse. 36

24 Aggregazione Una relazione molto usata (tanto che le è stata dedicata una notazione apposita) è la relazione di aggregazione, che collega le parti col tutto, i componenti con il composto. E detta relazione PART OF 37

25 Vi sono vari modi per rappresentarla. 38

26 Relazioni ternarie e oltre Le relazioni fra inisemi non sono necessariamente binarie, ma possono essere anche ternarie, quaternarie, n-arie. L istanza di relazione sarà in tali casi, di volta in volta una terna, una quaterna e una n-tupla. 39

27 Alcuni modi avanzati per indicare vincoli Vincoli di molteplicità 40

28 Simmetria e dintorni. Immutabilità. 41

29 In mancanza di notazione specifica si possono sempre usare le note. 42

30 Diagrammi di stato Consideriamo gli attributi di un oggetto. Spesso tali attributi sono liberi di cambiare liberamente. In altri casi gli attributi possono assumere solo certi valori e solo in un certe sequenze: il passaggio da un valore a ad un valore b è ammesso mentre il passaggio ad un valore c risulta proibito. Ad esempio il colore di un semaforo in condizioni di funzionamento normale può essere solo verde e giallo e rosso e dal verde si può solo andare al giallo e non direttamente al rosso e così via. In questi casi si parla di stato di un oggetto e di transizioni di stato (ammesse o proibite) e si tende a modellizzare l'oggetto come una macchina a stati. Queste considerazioni valgono anche per le relazioni di un oggetto in generale (ricordiamo che l attributo è una forma di relazione): non sempre un oggetto può avere relazioni libere con altri oggetti, spesso le relazioni si interdicono o si abilitano l'una con l'altra e possono essere attivate solo in un certo ordine. Un esempio concreto è quello dell'oggetto persona che in regime di monogamia può avere zero relazioni matrimoniali con l'altro sesso oppure una relazione matrimoniale con l'altro sesso, dopodiche' non può accendere relazioni matrimoniali con l'altro sesso fino a che la relazione corrente non venga meno: un uomo sposato, prima di risposarsi deve tornare allo stato di non posato e rimanervi un certo tempo (divorziato, o vedovo ad esempio). Diverso è il caso di una relazione di un impiegato con la società che lo ha assunto, infatti egli può cambiare datore di lavoro, senza dover necessariamente passare per lo stato di disoccupato. Anche i vincoli sulle relazioni fra loro compatibili e sul loro ordine di cambiamento possono essere catturate da una macchina a stati. 43

31 Lo stato di un oggetto è determinato da tutti i suoi attributi e da tutte le sue relazioni. Tuttavia lcuni attributi non sono vincolati nella loro variazione e talune relazioni possono essere accese e spente liberamente. La macchina a stati non si compone dunque di tutti gli attributi e la relazioni di un oggetto ma solo quelle il cui cambiamento è in qualche modo vincolato o rilevante perche' altri oggetti nel sistema ne devono tenere conto. Vediamo ora le principali categorie di stati che un oggetto può avere. Vi sono stati basati sul fatto che un oggetto esista o no: ad esempio una persona può essere vivente o non vivente e le transizioni di stato coinvolte sono nascita e decesso. Mentre un oggetto esiste può assumere caratteristiche rilevanti legate al passare del tempo: ad esempio una persona può essere un infante, un bambino, un adolescente, un adulto, un anziano, o un vecchio. Un oggetto può essere nello stato in cui è dotato di una relazione o non ne è dotato: ad esempio un impiegato può essere occupato o disoccupato. Nel diagramma seguente le macchine a stati citate sono rappresentate secondo le convenzioni dell UML. 44

32 Una guida a trovare gli stati utili alla modellizzazione è quella di cercare eventi dei tipi creazione/distruzione classificazione/declassificazione connessione/disconnessione riclassificazione (cambio classificazione, è un evento composito) riconnessione (cambio connessione, anche questo è un evento composito) Si veda la tabella seguente. Evento Prestato Poststato Esempio di evento Prestato Poststato X creato non oggetto X creazione dell universo mondo il nulla l Universo X terminato X non oggetto fine dell universo mondo l Universo il nulla X classificato C X ma non C X e C Persona classificata occupato Persona ma non occupato Persona e occupato X declassificato C X e C X ma non C persona declassificata occupato Persona e occupato Persona ma non occupato R connesso Non R tra C1 e C2 R tra C1 e C2 Prima assunzione Organizzazione e persona non connesse Organizzazione e persona connesse R disconnesso R tra C1 e C2 Non R tra C1 e C2 Licenziamento Organizzazione e persona connesse Organizzazione e persona non connesse R riclassificato da C1 a C2 X e C1 ma non C2 X e C2 ma non C1 Matrimonio Persona non sposata Persona sposata R riconnesso da C1 a C2 R1 ma non R2 tra C1 e C2 R2 ma non R1 tra C1 e C2 Cambio di residenza Residenza in A Residenza in B Quelli mostrati sono solo gli eventi più comuni ma non esauriscono ovviamente tutte le possibilità. Si può facilmente dimostrare volendo che gli eventi possibili sono però tutti riconducibili alla creazione o alla distruzione di una relazione (tra elementi del sistema o con il sistema stesso visto come contenitore di oggetti). 45

33 Vediamo quali sono le convenzioni secondo le quali si rappresentano gli stati e le transizioni. Gli elementi fondamentali sono: l icona di stato e la linea di transizione. La sintassi della transizione si compone dei seguenti elementi (l indicazione dei vari elementi è facoltativa) Elemento Event-trigger Parameters Guard Action list Descrizione E il nome dell evento che fa scattare la transizione Una lista dei nomi dei parametri passati con il segnale dell evento Un espressione booleana che deve essere vera affinche la transizione possa procedere; spesso questo elemento è utilizzato in concomitanza con il connettore condizionale Una lista di operazioni eseguite come risultato della effettuazione della transizione. Le operazioni possono essere dell oggetto in esame o di un altro oggetto. 46

34 Il set completo degli elementi di un diagramma di stato è mostrato nella tabella seguente. Un esempio. 47

35 Gli stati possono essere nidificati. Una macchina a stati può contenere un altra macchina a stati. Le sottoclassi ereditano dalle sopraclassi le loro macchine a stati. 48

36 Una rappresentazione non UML di una macchina a stati. 49