Объектная модель описывает структуру объектов, составляющих систему, их атрибуты, операции, взаимосвязи с другими объектами. В объектной модели должны быть отражены те понятия и объекты реального мира, которые важны для разрабатываемой системы. В объектной модели отражается прежде всего прагматика разрабатываемой системы, что выражается в использовании терминологии прикладной области, связанной с использованием разрабатываемой системы.

Прагматика определяется целью разработки программной системы: для обслуживания покупателей железнодорожных билетов, управления работой аэропорта, обслуживания чемпионата мира по футболу и т. п. В формулировке цели участвуют предметы и понятия реального мира, имеющие отношение к разрабатываемой программной системе.

Объектную модель можно описать следующим образом:

1) основные элементы модели — объекты и сообщения;

2) объекты создаются, используются и уничтожаются подобно динамическим переменным в обычных языках программирования;

3) выполнение программы заключается в создании объектов и передаче им последовательности сообщений.

Объектная модель базируется на четырех главных принципах: абстрагировании; инкапсуляции; модульности; иерархии.

Эти принципы являются главными в том смысле, что без любого из них модель не будет по-настоящему объектно-ориентированной.

Абстрагирование концентрирует внимание на внешних особенностях объекта и позволяет отделить самые существенные особенности поведения от несущественных. Выбор правильного набора абстракций для заданной предметной области представляет собой главную задачу объектно-ориентированного проектирования.

Все абстракции обладают как статическими, так и динамическими свойствами. Например, файл как объект требует определенного объема памяти на конкретном устройстве, имеет имя и содержание. Эти атрибуты являются статическими свойствами. Конкретные же значения каждого из перечисленных свойств динамичны и изменяются в процессе использования объекта: файл можно увеличить или уменьшить, изменить его имя и содержимое.

Абстракция и инкапсуляция дополняют друг друга: абстрагирование направлено на наблюдаемое поведение объекта, а инкапсуляция занимается внутренним устройством. Чаще всего инкапсуляция дополняется сокрытием информации, т. е. маскировкой всех внутренних деталей, не влияющих на внешнее поведение. Объектный подход предполагает, что собственные ресурсы, которыми могут манипулировать только методы самого объекта, скрыты от внешних компонент.

При объектно-ориентированном проектировании необходимо физически разделить классы и объекты, составляющие логическую структуру проекта. Такое разделение делает возможным повторно использовать во все новых проектах код модулей, написанных ранее. Модулю в данном контексте соответствует отдельный файл исходного текста. На выбор разбиения на модули могут влиять и некоторые внешние обстоятельства. При коллективной разработке программ распределение работы осуществляется, как правило, по модульному принципу, и правильное разделение проекта минимизирует связи между участниками.

Таким образом, принципы абстрагирования, инкапсуляции и модульности являются взаимодополняющими. Объект логически определяет границы определенной абстракции, а инкапсуляция и модульность делают их физически незыблемыми.

Имея выявленные объекты, можно приступить к выявлению классов. Классы чаще всего строятся постепенно, начиная от простых родительских классов и заканчивая более сложными. Непрерывность процесса основана на наследовании. Каждый раз, когда из предыдущего класса производится последующий, производный класс наследует какие-то или все родительские качества, добавляя к ним новые. Завершенный проект может включать десятки и сотни классов, но часто все они произведены от считанного количества родительских классов.

8.7. КАКИМИ БЫВАЮТ ОБЪЕКТЫ ПО УСТРОЙСТВУ

Под паттернами проектирования понимается описание взаимодействия объектов и классов, адаптированных для решения общей задачи проектирования в конкретном контексте. Паттерн проектирования — это образец, типовое решение какого-либо механизма объектно-ориентированной программы. Паттерны создавались несколько лет коллективом с целью уравнивания шансов на хороший проект опытных и не очень опытных проектировщиков. По словам архитектора Кристофера Александра, "любой паттерн описывает задачу, которая снова и снова возникает в нашей работе, а также принцип ее решения, причем таким образом, что это решение можно потом использовать миллион раз, ничего не изобретая заново".

В общем случае паттерн состоит из четырех основных элементов: имени, задачи, решения, результатов.

Имя. Сославшись на него, можно сразу описать проблему проектирования, ее решения и их последствия. С помощью словаря паттернов можно вести обсуждение с коллегами, упоминать паттерны в документации.