На главную страницу
Форум txt.version   



Статья :: 4.1. Важность правильной классификации : Гради Буч

4.1. Важность правильной классификации

Классификация и объектно-ориентированное проектирование

Определение классов и объектов - одна из самых сложных задач объектно-ориентированного проектирования. Наш опыт показывает, что эта работа обычно содержит в себе элементы открытия и изобретения. С помощью открытий мы распознаем ключевые понятия и механизмы, которые образуют словарь предметной области. С помощью изобретения мы конструируем обобщенные понятия, а также новые механизмы, которые определяют правила взаимодействия объектов. Поэтому открытие и изобретение - неотъемлемые части успешной классификации. Целью классификации является нахождение общих свойств объектов. Классифицируя, мы объединяем в одну группу объекты, имеющие одинаковое строение или одинаковое поведение.  

Классификация есть средство упорядочение знаний.

Разумная классификация, несомненно, - часть любой науки. Михальски и Степп утверждают: "неотъемлемой задачей науки является построение содержательной классификации наблюдаемых объектов или ситуаций. Такая классификация существенно облегчает понимание основной проблемы и дальнейшее развитие научной теории" [2]. Та же философия относится и к инженерному делу. В области строительной архитектуры и городского планирования, как отмечает Александер, для архитектора "его проектная деятельность, и скромная, и гигантская по размеру, управляется целиком образами, которые он держит в своем сознании в данный момент, и его способностью комбинировать эти образы при создании нового проекта" [3].

Неудивительно, что классификация затрагивает многие аспекты объектно-ориентированного проектирования. Она помогает определить иерархии обобщения, специализации и агрегации. Найдя общие формы взаимодействия объектов, мы вводим механизмы, которые станут фундаментом реализации нашего проекта. Классификация помогает правильно определить модульную структуру. Мы можем расположить объекты в одном или разных модулях, в зависимости от степени схожести объектов; зацепление и связность - всего лишь меры этой схожести.

Классификация играет большую роль при распределении процессов между процессорами. Мы направляем процессы на один процессор или на разные в зависимости от того, как эти процессы связаны друг с другом.

Трудности классификации

Примеры классификации. В главе 3 мы определили объект как нечто, имеющее четкие границы. На самом деле это не вполне так. Границы предметов часто неопределенны. Например, посмотрите на вашу ногу. Попытайтесь определить, где начинается и кончается колено. В разговорной речи трудно понять, почему именно эти звуки определяют слово, а не являются частью какого-то более длинного слова. Представьте себе, что вы проектируете текстовый редактор. Что считать классом - буквы или слова? Как понимать отдельные фразы, предложения, параграфы, документы? Как обращаться с произвольными, не обязательно осмысленными, блоками текста? Что делать с предложениями, абзацами и целыми документами - соответствуют ли такие классы нашей задаче?

То, что разумная классификация - трудная проблема, новостью не назовешь. И поскольку есть параллели с аналогичными трудностями в объектно-ориентированном проектировании, рассмотрим примеры классификации в двух других научных дисциплинах: биологии и химии.

Вплоть до XVIII века идея о возможности классификации живых организмов по степени сложности была господствующей. Мера сложности была субъективной, поэтому неудивительно, что человек оказался в списке на первом месте. В середине XVIII века шведский ботаник Карл Линней предложил более подробную таксономию для классификации организмов: он ввел понятия рода и вида. Век спустя Дарвин выдвинул теорию, по которой механизмом эволюции является естественный отбор и ныне существующие виды животных - продукт эволюции древних организмов. Теория Дарвина основывалась на разумной классификации видов. Как утверждает Дарвин, "натуралисты пытаются расположить виды, роды, семейства в каждом классе в то, что называется натуральной системой. Что подразумевается под этой системой? Некоторые авторы понимают некоторую простую схему, позволяющую расположить наиболее похожие живые организмы в один класс и различные - в разные классы" [4]. В современной биологии термин "классификация" обозначает "установление иерархической системы категорий на основе предположительно существующих естественных связей между организмами" [5]. Наиболее общее понятие в биологической таксономии - царство, затем, в порядке убывания общности: тип (отдел), класс, отряд (порядок), семейство, род и, наконец, вид. Исторически сложилось так, что место каждого организма в иерархической системе определяется на основании внешнего и внутреннего строения тела и эволюционных связей. В современной классификации живых существ выделяются группы организмов, имеющих общую генетическую историю, то есть организмы, имеющие сходные ДНК, включаются в одну группу. Классификация по ДНК полезна, чтобы различить организмы, которые похожи внешне, но генетически сильно отличаются. По современным воззрениям дельфины ближе к коровам, чем к форели [6].

Возможно, для программиста биология представляется зрелой, вполне сформировавшейся наукой с определенными критериями классификации организмов. Но это не так. Биолог Мэй сказал: "На сегодняшний день мы даже не знаем порядок числа видов растений и животных, населяющих нашу планету: классифицировано менее, чем 2 млн. видов, в то время как возможное число видов оценивается от 5 до 50 млн." [7]. Более того, различные критерии классификации одних и тех же животных приводят к разным результатам. Мартин утверждает, что "все зависит от того, что вы хотите получить. Если вы хотите, чтобы классификация говорила о кровном родстве видов, вы получите один ответ, если вы желаете отразить уровень приспособления, ответ будет другой" [8]. Можно заключить, что даже в строгих научных дисциплинах методы и критерии классификации сильно зависят от цели классификации.

Аналогичная ситуация сложилась и в химии [9]. В древние времена считалось, что все вещества суть комбинации земли, воздуха, огня и воды. В настоящее время такая классификация не может считаться сколько-нибудь удовлетворительной. В середине XVII в. Роберт Бойль предложил элементы как примитивные химические абстракции, из которых составляются более сложные вещества. Век спустя, в 1789 г., Лавуазье опубликовал первый список, содержащий 23 элемента, хотя впоследствии было открыто, что некоторые из них таковыми не являются. Но открытие новых элементов продолжалось, список увеличивался. Наконец, в 1869 г. Менделеев предложил периодический закон, который давал точные критерии для классификации известных элементов и даже мог предсказывать свойства еще не открытых элементов. Но даже периодический закон не был концом истории о классификации элементов. В начале XX в. были открыты элементы с одинаковыми химическими свойствами, но с разными атомными весами - изотопы.

Вывод прост. Как утверждал Декарт: "Открытие порядка - нелегкая задача, но если он найден, понять его совсем не трудно" [10]. Лучшие программистские решения выглядят просто, но, как показывает опыт, добиться простой архитектуры очень трудно.

Итеративная суть классификации. Все эти сведения мы привели здесь не для того, чтобы оправдать "долгострой" в программном обеспечении, хотя на самом деле многим менеджерам и пользователям кажется, что необходимы века, чтобы закончить начатую работу. Мы просто хотели подчеркнуть, что разумная классификация - работа интеллектуальная и лучший способ ее ведения - последовательный, итеративный процесс. Это становится очевидным при анализе разработки таких программных продуктов, как графический интерфейс, стандарты баз данных и языки программирования четвертого поколения. Шоу утверждает, что в разработке программного обеспечения "развитие какой-либо абстракции часто следует общей схеме. В начале проблема решается ad hoc, то есть как-нибудь, для каждого частного случая. По мере накопления опыта некоторые решения оказываются более удачными, чем другие, и возникает род фольклора, переходящего от человека к человеку. Удачные решения изучаются более систематически, они программируются и анализируются. Это позволяет развить модели, осуществить их автоматическую реализацию, и разработать теорию, обобщающую найденное решение. Это в свою очередь поднимает практику на более высокий уровень и позволяет взяться за еще более сложную задачу, к которой, в свою очередь, мы подходим ad hoc, тем самым начиная новый виток спирали" [11].

Итеративный подход к классификации накладывает соответствующий отпечаток и на процедуру конструирования иерархии классов и объектов при разработке сложного программного обеспечения. На практике обычно за основу берется какая-то определенная структура классов, которую постепенно совершенствуют.  

Разные наблюдатели классифицируют один и тот же объект по-разному.

И только на поздней стадии разработки, когда уже получен некоторый опыт использования такой структуры, мы можем критически оценить качество получившейся классификации. Основываясь на полученном опыте, мы можем создать новый подкласс из уже существующих (вывод), или разделить большой класс на много маленьких (факторизация), или, наконец, слить несколько существующих в один (композиция). Возможно, в процессе разработки будут найдены новые общие свойства, ранее не замеченные, и мы сможем определить новые классы (абстракция) [12].

Почему же классификация так сложна? Мы объясняем это двумя причинами. Во-первых, отсутствием "совершенной" классификации, хотя, естественно, одни классификации лучше других. Кумбс, Раффья и Трал утверждают, что "существует столько способов деления мира на объектные системы, сколько ученых принимается за эту задачу" [13]. Любая классификация зависит от точки зрения субъекта. Флуд и Кэрсон приводят пример: "Соединенное Королевство... экономисты могут рассматривать как экономический институт, социологи - как общество, защитники окружающей среды - как гибнущий уголок природы, американские туристы - как достопримечательность, советские руководители - как военную угрозу, наконец, наиболее романтичные из нас, британцев - как зеленые луга родины" [14]. Во-вторых, разумная классификация требует изрядной доли творческого озарения. Бертвистл, Даль, Мюрхауг и Нюгард заключают, что "иногда ответ очевиден, иногда он - дело вкуса, а бывает, что все зависит от умения заметить главное" [15]. Все это напоминает загадку: "Почему лазерный луч похож на золотую рыбку?.. Потому, что ни тот, ни другой не умеют свистеть" [16]. Надо быть очень творческим мыслителем, чтобы найти общее в настолько несвязанных предметах.




4.1. Важность правильной классификации : Гради Буч

страницы в данном разделе 
Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ : Гради Буч Предисловие : Гради Буч
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Концепции : Гради Буч 1.1. Сложность, присущая программному обеспечению : Гради Буч
1.2. Структура сложных систем : Гради Буч 1.3. Внесение порядка в хаос : Гради Буч
1.4. О проектировании сложных систем : Гради Буч Дополнительная литература : Гради Буч
Глава 2 Объектная модель : Гради Буч 2.1. Эволюция объектной модели : Гради Буч
2.2. Составные части объектного подхода : Гради Буч 2.3. Применение объектной модели : Гради Буч
Выводы : Гради Буч Дополнительная литература : Гради Буч
Глава 3 Классы и объекты : Гради Буч 3.1. Природа объекта : Гради Буч
3.2. Отношения между объектами : Гради Буч 3.3. Природа классов : Гради Буч
3.4. Отношения между классами : Гради Буч 3.5. Взаимосвязь классов и объектов. : Гради Буч
3.6. Качество классов и объектов : Гради Буч Дополнительная литература : Гради Буч
Глава 4 Классификация : Гради Буч 4.1. Важность правильной классификации : Гради Буч
4.2. Идентификация классов и объектов : Гради Буч 4.3. Ключевые абстракции и механизмы : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч 1.1. Сложность, присущая программному обеспечению : Гради Буч
1.2. Структура сложных систем : Гради Буч 1.3. Внесение порядка в хаос : Гради Буч
1.4. О проектировании сложных систем : Гради Буч Дополнительная литература : Гради Буч
1.1. Сложность, присущая программному обеспечению : Гради Буч 1.2. Структура сложных систем : Гради Буч
1.3. Внесение порядка в хаос : Гради Буч 1.4. О проектировании сложных систем : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч 2.1. Эволюция объектной модели : Гради Буч
2.2. Составные части объектного подхода : Гради Буч 2.3. Применение объектной модели : Гради Буч
Выводы : Гради Буч Дополнительная литература : Гради Буч
2.1. Эволюция объектной модели : Гради Буч 2.2. Составные части объектного подхода : Гради Буч
2.3. Применение объектной модели : Гради Буч Выводы : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч 3.1. Природа объекта : Гради Буч
3.2. Отношения между объектами : Гради Буч 3.3. Природа классов : Гради Буч
3.4. Отношения между классами : Гради Буч 3.5. Взаимосвязь классов и объектов. : Гради Буч
3.6. Качество классов и объектов : Гради Буч Дополнительная литература : Гради Буч
3.1. Природа объекта : Гради Буч 3.2. Отношения между объектами : Гради Буч
3.3. Природа классов : Гради Буч 3.4. Отношения между классами : Гради Буч
3.5. Взаимосвязь классов и объектов. : Гради Буч 3.6. Качество классов и объектов : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч 4.1. Важность правильной классификации : Гради Буч
4.2. Идентификация классов и объектов : Гради Буч 4.3. Ключевые абстракции и механизмы : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч 4.1. Важность правильной классификации : Гради Буч
4.2. Идентификация классов и объектов : Гради Буч 4.3. Ключевые абстракции и механизмы : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч ЧАСТЬ ВТОРАЯ Метод : Гради Буч
продолжение 70 : Гради Буч 5.1. Элементы обозначений : Гради Буч
5.2. Диаграммы классов : Гради Буч 5.3. Диаграммы состояний и переходов : Гради Буч
5.4. Диаграммы объектов : Гради Буч   5.5. Диаграммы взаимодействия : Гради Буч
5.6. Диаграммы модулей : Гради Буч 5.7. Диаграммы процессов. : Гради Буч
5.8. Применение системы обозначений : Гради Буч Глава 6 Процесс : Гради Буч
6.1. Основные принципы : Гради Буч 6.2. Микропроцесс проектирования : Гради Буч
6.3. Макропроцесс проектирования : Гради Буч Выводы : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч Глава 7 Практические вопросы : Гради Буч
7.1. Управление и планирование : Гради Буч 7.2. Кадры : Гради Буч
7.3. Управление релизами : Гради Буч 7.4. Повторное использование : Гради Буч
7.5. Качество и измерения : Гради Буч 7.6. Документация : Гради Буч
7.7. Инструменты : Гради Буч 7.8. Специальные вопросы : Гради Буч
7.9. Выгоды и опасности объектно-ориентированной разработки : Гради Буч Глава 5 Обозначения : Гради Буч
5.1. Элементы обозначений : Гради Буч 5.2. Диаграммы классов : Гради Буч
5.3. Диаграммы состояний и переходов : Гради Буч 5.4. Диаграммы объектов : Гради Буч
  5.5. Диаграммы взаимодействия : Гради Буч 5.6. Диаграммы модулей : Гради Буч
5.7. Диаграммы процессов. : Гради Буч 5.8. Применение системы обозначений : Гради Буч
продолжение 104 5.1. Элементы обозначений : Гради Буч
5.2. Диаграммы классов : Гради Буч 5.3. Диаграммы состояний и переходов : Гради Буч
5.4. Диаграммы объектов : Гради Буч   5.5. Диаграммы взаимодействия : Гради Буч
5.6. Диаграммы модулей : Гради Буч 5.7. Диаграммы процессов. : Гради Буч
5.8. Применение системы обозначений : Гради Буч 6.1. Основные принципы : Гради Буч
6.2. Микропроцесс проектирования : Гради Буч 6.3. Макропроцесс проектирования : Гради Буч
Выводы : Гради Буч Дополнительная литература : Гради Буч
6.1. Основные принципы : Гради Буч 6.2. Микропроцесс проектирования : Гради Буч
6.3. Макропроцесс проектирования : Гради Буч Выводы : Гради Буч
Дополнительная литература : Гради Буч 7.1. Управление и планирование : Гради Буч
7.2. Кадры : Гради Буч 7.3. Управление релизами : Гради Буч
7.4. Повторное использование : Гради Буч 7.5. Качество и измерения : Гради Буч
7.6. Документация : Гради Буч 7.7. Инструменты : Гради Буч
7.8. Специальные вопросы : Гради Буч 7.9. Выгоды и опасности объектно-ориентированной разработки : Гради Буч
7.1. Управление и планирование : Гради Буч 7.2. Кадры : Гради Буч
7.3. Управление релизами : Гради Буч 7.4. Повторное использование : Гради Буч
7.5. Качество и измерения : Гради Буч 7.6. Документация : Гради Буч
7.7. Инструменты : Гради Буч 7.8. Специальные вопросы : Гради Буч
7.9. Выгоды и опасности объектно-ориентированной разработки : Гради Буч ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ Примеры приложений : Гради Буч
продолжение 142 : Гради Буч   8.1. Анализ : Гради Буч
8.2. Проектирование : Гради Буч 8.3. Эволюция : Гради Буч
8.4. Сопровождение : Гради Буч Глава 9 Среда разработки: библиотека базовых классов : Гради Буч
продолжение 148 : Гради Буч 9.1. Анализ : Гради Буч
9.2. Проектирование : Гради Буч 9.3. Эволюция : Гради Буч
9.4. Сопровождение : Гради Буч Глава 10 Архитектура клиент-сервер: складской учет : Гради Буч
продолжение 154 : Гради Буч 10.1. Анализ : Гради Буч
10.2. Проектирование : Гради Буч 10.3. Эволюция : Гради Буч
Глава 11 Искусственный интеллект: криптоанализ : Гради Буч продолжение 159 : Гради Буч
11.1. Анализ : Гради Буч 11.2. Проектирование : Гради Буч
11.3. Эволюция : Гради Буч 11.4. Сопровождение : Гради Буч
Глава 12 Управление: контроль за движением поездов : Гради Буч продолжение 165 : Гради Буч
12.1. Анализ : Гради Буч 12.2. Проектирование : Гради Буч
12.3. Эволюция : Гради Буч 12.4. Сопровождение : Гради Буч
Глава 8 Система сбора данных: метеорологическая станция : Гради Буч   8.1. Анализ : Гради Буч
8.2. Проектирование : Гради Буч 8.3. Эволюция : Гради Буч
8.4. Сопровождение : Гради Буч продолжение 175
  8.1. Анализ : Гради Буч 8.2. Проектирование : Гради Буч
8.3. Эволюция : Гради Буч 8.4. Сопровождение : Гради Буч
Глава 9 Среда разработки: библиотека базовых классов : Гради Буч 9.1. Анализ : Гради Буч
9.2. Проектирование : Гради Буч 9.3. Эволюция : Гради Буч
9.4. Сопровождение : Гради Буч продолжение 185
9.1. Анализ : Гради Буч 9.2. Проектирование : Гради Буч
9.3. Эволюция : Гради Буч 9.4. Сопровождение : Гради Буч
Глава 10 Архитектура клиент-сервер: складской учет : Гради Буч 10.1. Анализ : Гради Буч
10.2. Проектирование : Гради Буч 10.3. Эволюция : Гради Буч
продолжение 194 10.1. Анализ : Гради Буч
10.2. Проектирование : Гради Буч 10.3. Эволюция : Гради Буч
Глава 11 Искусственный интеллект: криптоанализ : Гради Буч 11.1. Анализ : Гради Буч
11.2. Проектирование : Гради Буч 11.3. Эволюция : Гради Буч
11.4. Сопровождение : Гради Буч продолжение 203
11.1. Анализ : Гради Буч 11.2. Проектирование : Гради Буч
11.3. Эволюция : Гради Буч 11.4. Сопровождение : Гради Буч
Глава 12 Управление: контроль за движением поездов : Гради Буч 12.1. Анализ : Гради Буч
12.2. Проектирование : Гради Буч 12.3. Эволюция : Гради Буч
12.4. Сопровождение : Гради Буч продолжение 213
12.1. Анализ : Гради Буч 12.2. Проектирование : Гради Буч
12.3. Эволюция : Гради Буч 12.4. Сопровождение : Гради Буч
А.1. Концепции : Гради Буч А.2. Smalltalk : Гради Буч
А.3. Object Pascal : Гради Буч А.4. C++ : Гради Буч
А.5. Common Lisp Object System (CLOS) : Гради Буч А.6. Ada : Гради Буч
A.7. Eiffel : Гради Буч А.1. Концепции : Гради Буч
А.2. Smalltalk : Гради Буч А.3. Object Pascal : Гради Буч
А.4. C++ : Гради Буч А.5. Common Lisp Object System (CLOS) : Гради Буч
А.6. Ada : Гради Буч A.7. Eiffel : Гради Буч
Словарь терминов : Гради Буч Литературные ссылки : Гради Буч

Разделы
Околокомпьютерная литература (375)
Программирование (102)
Программы (75)
ОС и Сети (49)
Интернет (29)
Аппаратное обеспечение (16)
Базы данных (6)
Flutter
React Native
Xamarin