OOAD - 實現策略

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實現面向物件設計通常涉及使用標準的面向物件程式語言 (OOPL) 或將物件設計對映到資料庫。在大多數情況下，它涉及兩者。

使用程式語言實現

通常，將物件設計轉換為程式碼的任務是一個簡單的過程。任何面向物件程式語言，如 C++、Java、Smalltalk、C# 和 Python，都包含表示類的規定。在本章中，我們將使用 C++ 例舉此概念。

下圖顯示了使用 C++ 表示 Circle 類。

Class Circle Representation

實現關聯

大多數程式語言不提供直接實現關聯的構造。因此，實現關聯的任務需要仔細考慮。

關聯可以是單向的或雙向的。此外，每個關聯可以是一對一、一對多或多對多。

單向關聯

在實現單向關聯時，應注意維護單向性。不同多重性的實現如下所示 -

  • 可選關聯 - 在這裡，參與物件之間可能存在或不存在連結。例如，在下圖中，客戶和活期賬戶之間的關聯，客戶可能擁有或不擁有活期賬戶。

Unidirectional Association

對於實現，在 Customer 中包含一個 Current Account 的物件，該物件可能為 NULL。使用 C++ 實現 -

class Customer {
   private:
   // attributes
   Current_Account c; //an object of Current_Account as attribute
   
   public:  

   Customer() {
      c = NULL; 
   } // assign c as NULL

   Current_Account getCurrAc() {
      return c;
   }
   
   void setCurrAc( Current_Account myacc) {
      c = myacc;
   }

   void removeAcc() {  
      c = NULL;
   } 
};

  • 一對一關聯 - 在這裡，一個類的例項與關聯類的正好一個例項相關聯。例如，部門和經理之間存在一對一關聯，如下面的圖所示。

One to One Unidirectional Association

這是透過在 Department 中包含一個 Manager 物件來實現的，該物件不能為 NULL。使用 C++ 實現 -

class Department {
   private:
   // attributes
   Manager mgr; //an object of Manager as attribute
   
   public:  
   Department (/*parameters*/, Manager m) { //m is not NULL   
      // assign parameters to variables
      mgr = m;
   } 

   Manager getMgr() {  
      return mgr;  
   }    
};

  • 一對多關聯 - 在這裡，一個類的例項與關聯類的多個例項相關聯。例如，考慮 Employee 和 Dependent 之間的關聯，如下面的圖所示。

One to Many Unidirectional Association

這是透過在 Employee 類中包含一個 Dependents 列表來實現的。使用 C++ STL 列表容器實現 -

class Employee {
   private:
   char * deptName;
   list <Dependent> dep; //a list of Dependents as attribute

   public:  
   void addDependent ( Dependent d) { 
      dep.push_back(d); 
   } // adds an employee to the department

   void removeDeoendent( Dependent d) { 
      int index = find ( d, dep );
      // find() function returns the index of d in list dep
      dep.erase(index);
   }               
};

雙向關聯

要實現雙向關聯，需要維護兩個方向的連結。

  • 可選或一對一關聯 - 考慮 Project 和 Project Manager 之間具有雙向一對一關聯的關係，如下面的圖所示。

One to One Bidirectional Association

使用 C++ 實現 -

Class Project {
   private:
   // attributes
   Project_Manager pmgr; 
   public:  
   void setManager ( Project_Manager pm);       
   Project_Manager changeManager();   
};

class Project_Manager {
   private:
   // attributes
   Project pj; 

   public:  
   void setProject(Project p);       
   Project removeProject();   
};

  • 一對多關聯 - 考慮 Department 和 Employee 之間具有多對一關聯的關係，如下面的圖所示。

One to Many Bidirectional Association

使用 C++ STL 列表容器實現

class Department {
   private:
   char * deptName;
   list <Employee> emp; //a list of Employees as attribute

   public:  
   void addEmployee ( Employee e) { 
      emp.push_back(e); 
   } // adds an employee to the department

   void removeEmployee( Employee e) { 
      int index = find ( e, emp );
      // find function returns the index of e in list emp
      emp.erase(index);
   }               
};

class Employee {
   private:
   //attributes
   Department d;

   public:
   void addDept();
   void removeDept();
};

將關聯實現為類

如果關聯有一些相關的屬性，則應使用單獨的類來實現它。例如，考慮 Employee 和 Project 之間的一對一關聯，如下面的圖所示。

Implementing Association with a Class

使用 C++ 實現 WorksOn

class WorksOn {
   private:
   Employee e; 
   Project p;
   Hours h;
   char * date;

   public:
   // class methods
};

實現約束

類中的約束限制了屬性可以取的值的範圍和型別。為了實現約束，在從類例項化物件時，會為屬性分配一個有效的預設值。每當在執行時更改值時，都會檢查該值是否有效。無效值可以透過異常處理例程或其他方法來處理。

示例

考慮一個 Employee 類，其中 age 是一個屬性，其值範圍為 18 到 60。以下 C++ 程式碼包含了它 -

class Employee {
   private: char * name;
   int age;
   // other attributes

   public:
   Employee() {                   // default constructor 
      strcpy(name, "");
      age = 18;                // default value
   }
 
   class AgeError {};          // Exception class
   void changeAge( int a) {   // method that changes age 
      if ( a < 18 || a > 60 )  // check for invalid condition
      throw AgeError();        // throw exception
      age = a;			
   }
};

實現狀態圖

有兩種替代的實現策略來實現狀態圖中的狀態。

類中的列舉

在這種方法中，狀態由資料成員（或一組資料成員）的不同值表示。這些值由類中的列舉顯式定義。轉換由更改相關資料成員值的成員函式表示。

泛化層次結構中類的排列

在這種方法中，狀態以一種可以由公共指標變數引用的方式排列在泛化層次結構中。下圖顯示了從狀態圖到泛化層次結構的轉換。

Implementing State Charts

物件對映到資料庫系統

物件的永續性

開發面向物件系統的一個重要方面是資料的永續性。透過永續性，物件比建立它的程式具有更長的生命週期。永續性資料儲存在輔助儲存介質上，可以在需要時從那裡重新載入。

RDBMS 概述

資料庫是相關資料的有序集合。

資料庫管理系統 (DBMS) 是一個軟體集合，它有助於定義、建立、儲存、操作、檢索、共享和刪除資料庫中的資料。

在關係資料庫管理系統 (RDBMS) 中，資料儲存為關係或表，其中每一列或欄位表示一個屬性，每一行或元組表示一個例項的記錄。

每一行都由一組稱為主鍵的最小屬性唯一標識。

外部索引鍵是相關表的主鍵的屬性。

在 RDBMS 中將類表示為表

要將類對映到資料庫表，每個屬性都表示為表中的一個欄位。將現有屬性（或屬性）分配為主鍵，或新增一個單獨的 ID 欄位作為主鍵。類可以根據需要水平或垂直分割槽。

例如，Circle 類可以轉換為如下所示的表。

Representing Classes as Tables 
Schema for Circle Table: CIRCLE(CID, X_COORD, Y_COORD, RADIUS, COLOR)
Creating a Table Circle using SQL command:
CREATE TABLE CIRCLE (   
   CID	VARCHAR2(4) PRIMARY KEY,
   X_COORD INTEGER NOT NULL,
   Y_COORD INTEGER NOT NULL,
   Z_COORD INTEGER NOT NULL,
   COLOR 
);

將關聯對映到資料庫表

一對一關聯

要實現 1:1 關聯，任何一個表的主鍵都分配為另一個表的外部索引鍵。例如，考慮 Department 和 Manager 之間的關聯 -

One–to–One Associations

建立表的 SQL 命令

CREATE TABLE DEPARTMENT ( 
   DEPT_ID INTEGER PRIMARY KEY,
   DNAME VARCHAR2(30) NOT NULL,
   LOCATION VARCHAR2(20),
   EMPID INTEGER REFERENCES MANAGER 
);

CREATE TABLE MANAGER ( 
   EMPID INTEGER PRIMARY KEY,
   ENAME VARCHAR2(50) NOT NULL,
   ADDRESS VARCHAR2(70),
);

一對多關聯

要實現 1:N 關聯，關聯 1 端的表的主鍵分配為關聯 N 端的表的外部索引鍵。例如，考慮 Department 和 Employee 之間的關聯 -

One–to–Many Associations

建立表的 SQL 命令

CREATE TABLE DEPARTMENT ( 
   DEPT_ID INTEGER PRIMARY KEY,
   DNAME VARCHAR2(30) NOT NULL,
   LOCATION VARCHAR2(20),
);

CREATE TABLE EMPLOYEE ( 
   EMPID INTEGER PRIMARY KEY,
   ENAME VARCHAR2(50) NOT NULL,
   ADDRESS VARCHAR2(70),
   D_ID INTEGER REFERENCES DEPARTMENT
);

多對多關聯

要實現 M:N 關聯，將建立一個新的關係來表示關聯。例如，考慮 Employee 和 Project 之間的以下關聯 -

Many–to–Many Associations

Works_On 表的模式 - WORKS_ON (EMPID, PID, HOURS, START_DATE)

建立 Works_On 關聯的 SQL 命令 - CREATE TABLE WORKS_ON

( 
   EMPID INTEGER,
   PID INTEGER, 
   HOURS INTEGER,
   START_DATE DATE,
   PRIMARY KEY (EMPID, PID),
   FOREIGN KEY (EMPID) REFERENCES EMPLOYEE,
   FOREIGN KEY (PID) REFERENCES PROJECT 
);

將繼承對映到表

要對映繼承，基表的主鍵分配為派生表的主鍵和外部索引鍵。

示例

Mapping Inheritance to Tables
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