Java 7 - [24]

Опять возник вопрос: каким образом разбить программу на модули? Тут кстати оказались методы решения старой задачи программирования — моделирования действий искусственных и природных объектов: роботов, станков с программным управлением, беспилотных самолетов; моделирования поведения людей, животных, растений, систем обеспечения жизнедеятельности, систем управления технологическими процессами.

В самом деле, каждый объект — робот, автомобиль, человек — обладает определенными характеристиками. Ими могут служить: вес, рост, максимальная скорость, угол поворота, грузоподъемность, фамилия, возраст. Объект способен выполнять какие-то действия: перемещаться в пространстве, поворачиваться, поднимать груз, копать котлован или траншею, расти или уменьшаться, есть, пить, рождаться и умирать, изменяя свои первоначальные характеристики. Удобно смоделировать объект в виде модуля. Его характеристики будут данными, постоянными или переменными, а действия — процедурами.

Оказалось удобным сделать и обратное — разбить программу на модули так, чтобы она превратилась в совокупность взаимодействующих объектов. Так возникло объектноориентированное программирование (object-oriented programming), сокращенно ООП (OOP) — современная парадигма программирования.

В начале работы программы создается один или несколько объектов. Объекты активны. Они выполняют свои методы обработки информации, сохраняя результаты обработки в своих полях, файлах, базах данных или в каких-то других хранилищах. По мере необходимости объекты обращаются к методам других объектов, передавая им нужные сведения. В процессе выполнения программы могут создаваться новые объекты и уничтожаться старые, ненужные объекты. Работа программы завершится, когда один из объектов выполнит метод завершения программы. Этот метод обычно сохраняет обработанную информацию в указанных ему хранилищах данных и удаляет все объекты, освобождая оперативную память и другие ресурсы, занятые объектами.

В виде объектов можно представить совсем неожиданные понятия. Например, окно на экране дисплея — это объект, имеющий ширину width и высоту height, определенное расположение на экране, описываемое обычно координатами (x, у) левого верхнего угла окна, а также шрифт, которым в окно выводится текст, скажем, Times New Roman, цвет фона color, несколько кнопок, полосы прокрутки и другие характеристики. Окно может перемещаться по экрану методом, описанным в какой-нибудь процедуре, скажем, move (), увеличиваться или уменьшаться в размерах каким-нибудь методом size(), сворачиваться в ярлык методом iconify(), как-то реагировать на действия мыши и нажатия клавиш. Это полноценный объект! Кнопки, полосы прокрутки и прочие элементы окна — это тоже объекты со своими характеристиками и действиями: размерами, шрифтами, перемещениями.

Разумеется, считать, что окно само "умеет" выполнять действия, а мы только даем ему поручения: "Свернись, развернись, передвинься", — это несколько неожиданный взгляд на вещи, но ведь сейчас можно подавать команды не только манипуляцией мышью и нажатием клавиш, но и голосом!

Идея объектно-ориентированного программирования оказалась очень плодотворной и стала активно развиваться. Выяснилось, что удобно ставить задачу сразу в виде совокупности действующих объектов — возник объектно-ориентированный анализ, ООА (object-oriented analysis, OOA). Решили проектировать сложные системы в виде объектов — появилось объектно-ориентированное проектирование, ООП (object-oriented design, OOD).

В начале разработки объектно-ориентированной программы сразу встает множество вопросов. Сколько объектов понадобится для правильной работы программы? Каким образом и в какое время создавать объекты? Как распределить работу между объектами? Как организовать взаимодействие объектов? В объектно-ориентированном программировании выработано несколько общепризнанных принципов, более или менее полно отвечающих на эти вопросы. Познакомимся с ними.

Принципы объектно-ориентированного программирования

Объектно-ориентированное программирование развивается уже несколько десятков лет. Имеется несколько школ, каждая из которых предлагает свой набор принципов работы с объектами и по-своему излагает эти принципы. Бурные обсуждения и дискуссии, проходившие между представителями этих школ, позволили выработать несколько общепринятых принципов, признанных всеми школами и внедренных во все объектноориентированные языки программирования. Перечислим эти принципы.

Абстракция

Описывая поведение какого-либо объекта, например автомобиля, мы строим его модель. Модель, как правило, не может описать объект полностью: реальные объекты слишком сложны. Приходится отбирать только те характеристики объекта, которые важны для решения поставленной перед нами задачи. Скажем, для описания грузоперевозок важной характеристикой будет грузоподъемность автомобиля, а для описания автомобильных гонок она не существенна. Но для моделирования гонок обязательно надо описать метод набора скорости данным автомобилем, а для грузоперевозок это не столь важно.

Для характеристики спортсмена обязательно надо указать его вес, рост, скорость реакции, спортивные достижения, а для ученого все эти качества несущественны, зато важны его квалификация, ученая степень, количество опубликованных научных работ.