Object Oriented Methodology

เสถยร หนตาคณะเทคโนโลยสารสนเทศและการสอสารมหาวทยาลยพะเยา

Software development and design

◼ Software

❑ ชดค าสงหรอโปรแกรมทใชควบคมการท างานของเครองคอมพวเตอรทเขยนขนดวยภาษาคอมพวเตอร

❑ สรางขนเพอแกปญหาของผใชและท างานตามทผใชตองการไดอยางถกตอง

Software Development

Software Development Life Cycle

Software Analysis and Design

◼ Structured Analysis and Design

◼ Object Oriented Analysis and Design

Structured Analysis and Design

◼ Data Oriented

❑ Data Flow Diagrams (DFD)

❑ Entity Relationship Diagrams (ERD)

◼ Action Oriented

❑ Finite State Machine (FSM)

DFD Level 0

DFD Level 1

DFD Level 3

DFD

ER Diagram

Object-Oriented Analysis

◼ Builds a real-world model from requirements

❑ client interviews

❑ domain knowledge

❑ real-world experience

◼ The model addresses three aspects of objects

❑ class structure and relationships

❑ sequencing of interactions and events

❑ data transformations and computations

Models of Object-Oriented Analysis

◼ Class Model

❑ static structure

❑ what objects are in the system?

❑ how are they related?

◼ Dynamic Model

❑ behavioral aspects

❑ what events occur in the system

❑ when do they occur and in what

order?

◼ Functional Model

❑ data transformations

❑ “what” does the system do

◼ Data-Oriented

◼ Action-Oriented

◼ Both Data and Actions

Object Oriented Analysis and Design

◼ The Unified Modeling Language (UML)

ตวอยาง

Use-case diagram Class diagram

UML DiagramsStructural

: element of spec. irrespective of time

◼ Class

◼ Component

◼ Deployment

◼ Object

◼ Composite structure

◼ Package

Behavioral: behavioral features of a system / business process

◼ Activity

◼ State machine

◼ Use case

◼ Interaction

Interaction: emphasize object interaction

• Communication (collaboration)

• Sequence

• Interaction overview

• Timing

Structured analysis and design

Object oriented analysis and design

Functions

◼ What we call them:

functions, methods, modules

◼ Functions are a core construct in OO and

non-OO programs

◼ Principals of good functions apply in either

language

❑ But less of a problem in OO – can you think why?

Functions

◼ Functional decomposition❑ แยกปญหาใหเปนสวนยอย

❑ ใช function แกปญหาทละสวน❑ มลกษณะเปนล าดบชน

◼ Problems

❑ การควบคมและการประสานงาน รวมอยท Main method

❑ การเปลยนแปลงท าใหเกดผลกระทบมาก

Functions

◼ Functions, Methods, Modules

◼ Cohesion

◼ Coupling

Cohesion and Coupling

◼ Cohesion (การเกาะยด)❑ การเกาะยด คอระดบของความสมพนธภายใน module

❑ หาก module มการเกาะยดสง แสดงวาสามารถท างานดวยตวของมนเองระดบหนง และมการเรยกใชหรอผกยดกบโปรแกรมตาง module นอย

◼ Coupling (การปฏสมพนธ)❑ การตดตอสงขอมลระหวาง module

❑ ถาระบบใดมปฏสมพนธระหวาง module มาก การยดเกาะภายในจะมโอกาสลดนอยลง

Goal

◼ Flexibility, independence of modules

◼ Looser connections, less brittle system

◼ Reusability

Loosely-coupled modules, each highly

cohesive

Object Oriented Programming

❑ Object

❑ Attributes, Methods and Events.

❑ Inheritance

❑ Encapsulation

❑ Polymorphism

Programming Languages

◼ ภาษาคอมพวเตอรใชในการสรางซอฟแวร◼ แบงเปน 3 กลมหลก ๆ

❑ Machine languages

❑ Assembly languages

❑ High-Level languages

Machine Languages

◼ เปนเลขฐานสอง ประกอบดวย 0 และ 1◼ มความยากในการเขยนโปรแกรมเนองจาก

❑ เปนภาษาทมนษยเขาใจไดยาก❑ ความผดพลาดเพอ 1 จดกท าใหโปรแกรมลมเหลวได❑ ตวอยาง

◼ 1110100010101 111010101110 10111010110100 1010001110111

Assembly Languages

◼ เกดจากการออกแบบตวอกษรภาษาองกฤษใหแทนค าสงรหสเลขฐานสองเรยกวา รหส mnemonic

◼ คอมพวเตอรตองแปลเปนภาษาเครองกอนประมวลผล◼ ตวอยาง

❑ ADD 1001010, 1011010

High-Level Languages

◼ เปนภาษาทท าใหการเขยนโปรแกรมงายขน◼ ใกลเคยงกบภาษามนษย◼ แบงเปน สองกลมหลก

❑ Procedural (Structural) languages

❑ Object-Oriented Languages

Procedural Languages

◼ เปนภาษาระดบสง ทมลกษณะเปนค าสงเรยงล าดบเปนขนตอน และเปนโครงสราง

◼ ตวอยาง❑ C

❑ COBOL

❑ Fortran

❑ LIPS

❑ Perl

Object-Oriented Languages

◼ ใหความสนใจท modeling data ไมใชโครงสราง◼ เขยนโปรแกรมโดยใชแบบแปลนของแบบจ าลอง Classes

◼ ตวอยาง❑ C++

❑ Java

❑ VB.NET

❑ C#

❑ Python

OO Terms and Conceptso Object and Classo Inheritance, Encapsulation and

Polymorphismo Relationship and Interaction between

classes

OO Analysis and Designo Object Modeling with UMLo UML Diagramso Tools

Mapping UML model into OO Programming Languageso Java Language

วตถ

• วตถ (Object)เปน กลมหรอชด (collection) ของสงตอไปน• แอททรบวต (Attribute) ของวตถจะบอกถงขอมล (Data) คณลกษณะเฉพาะหรอ สถานะของวตถ • เมทธอด (Method) จะบอกถงหนาท (functionality) หรอ พฤตกรรม (behavior) ตางๆของวตถนนๆ

• โดยม แอสโซซเอชน (Association) อนไดแก สงทบอกถงความสมพนธ (Relationship) ของวตถนน กบวตถอนๆ รวมทงปฏสมพนธ (Interactions) ระหวางวตถกบวตถอนๆ

การสรางแบบจ าลองของวตถ

• ระบ ขอบเขตของปญหา (Problem Domain) เพอสรางแบบจ าลองวตถ(Modeling Objects)

o เปนการก าหนดขอบเขตของสงทเราจะพจารณาใหเปนวตถ (Object) o เราไมสามารถสนใจทกๆ วตถ (Object) ในโลกของความเปนจรง ในเวลาเดยวกนไดo เชนเดยวกบทเราไมสามารถสนใจทกความสมพนธ และ กจกรรม ทกความสมพนธ และทกกจกรรมทเกดขนในโลกของความเปนจรงไดเชนกน

Objects = Attributes, Methods,

AssociationsAttributes

AgeGenderName….

AssociationsmyLeftArmmyLeftLegmyRightArm....

Methods/OperationsJump..Talk...Dance

Ask FriendJumpWalkJumpShake myHeadShake myBody

Tim

Objects = Attributes, Methods,

AssociationsAttributes

ModelCompanyColor….

AssociationsBrakeLeftFrontWheelGear....

Methods/OperationsStart..Go...Stop..

Go ForwardGo BakcwardTurn LeftTurn RightApply BrakeChange Gear….

รถยนต Toyota สแดง

• ก าหนดคณลกษณะ (Attribute) ใหกบวตถo วตถ Tim มคณลกษณะส าคญคอ อาย (25 ป) เพศ (ชาย) ชอ (Tim) o วตถ รถยนตคนหนง เปน รถ สแดง ยหอ Toyota

• ก าหนดพฤตกรรม/วธการกระท า (Method) ใหกบวตถo วตถ Tim สามารถ เดน ยน นง และนอน ไดo วตถ รถยนตคนหนง สามารถ วง เลยวซาย และเลยวขวาได

• ก าหนดความสมพนธ/ปฏสมพนธกบวตถอน (Association)o วตถ Tim สามารถสรางกจกรรม ใหวตถ รถ เกดการเปลยนแปลงสถานะได เชน การขบรถ

Objects Abstraction

• วตถทม Attribute, Method และ Association ของวตถคลายๆ กนจะถกจดอยในกลมหรอ คลาส (Class) เดยวกน

Group of Objects

• คา Attribute, Method และ Association ของวตถ จะถกก าหนดไวใน “คลาส” (Class)• คลาส (Class)

o เปนสงทน าเสนอ Abstract Data Types (ADTs) ของวตถ (Object) ทเราตองการจ าลองo ก าหนดรายละเอยดเกยวกบ Attribute, Method และAssociation ของวตถ (Object)o เปนพมพเขยว (Blueprint) ของวตถ (Object)

Defining Class

• คลาส (Class) เปนพมพเขยว (Blueprint) ของวตถ (Object)o ไมสามารถน ามาใชไดโดยตรง o ก าหนดคณลกษณะรวมกนในรปของ Attributeo ก าหนดวธการกระท า/พฤตกรรม รวมกนของวตถ ในรปของ Method o ก าหนดความสมพนธ /ปฏสมพนธกบวตถอนในรปของ Association

• เรยกไดวา วตถ (Object) เปนสงทสรางขน หรอเปน อนแสตนซ (Instance) ของคลาส (Class)

Class & Instance

Class & Object

Class

PERSON

Age

Gender

Name

myArms

myLegs

Jump()

Walk()

Talk()

Dance()

ShakeMyArms()

Object “Tim”

Age = 25

Gender = Male

Name = Tim

myArms = Arms

myLegs = Legs

can Jump

can Walk

can Talk

can Dance

can ShakeMyArms

Class & Object

Class

PERSON

Age

Gender

Name

myArms

myLegs

Jump()

Walk()

Talk()

Dance()

ShakeMyArms()Object “Don”

Age = 25

Gender = Male

Name = Don

myArms = Arms

myLegs = Legs

can Jump

can Walk

can Talk

can Dance

can ShakeMyArms

Class & Object

Class คอ ตนแบบขอมลทมไวเพอสราง object ทมโครงสรางพนฐานพฤตกรรมเดยวกน ในแนวคดเชงวตถกอนทสราง object จะตองสราง class ขนมากอน

Object ทกตวจะตองอยใน class ซง class กบobject เปนสงทคกนเสมอ สามารถทราบรายละเอยดและคณสมบต ของ Object ไดดวยการดท Class

Class

Class จะประกอบดวยชอ Class, Attribute และ Method ตาง ๆ ซงเปนตวอธบายรายละเอยด และหนาทตาง ๆ โดยแสดงในลกษณะ diagram ดงน

Name

Attributes

Method

Class

ตวอยาง Class ของ StudentStudent

{abstract}

StudentIDNumber

FirstName

LastName

Address

City

State

RegisterForCourse

DropCourse

ChangeAddress

Class

ใน C++

การสราง Class ท าไดโดยการประกาศ class ซงมสวนประกอบดงน class CRectangle {

int x, y;

public:

void set_values (int,int);

int area (void);

} rect;

attribute

Method

ชอ object สรางจากคลาส

ชอ Class

Class // classes example

#include <iostream>

using namespace std;

class CRectangle {

int x, y;

public: void set_values (int,int); int area () {return (x*y);} };

void CRectangle::set_values (int a, int b) { x = a;

y = b;

}

int main () { CRectangle rect;

rect.set_values (3,4); cout << "area: " << rect.area(); return 0;

}

Method

รายละเอยด Method น ามาเขยนดานลาง Class

การสราง object จาก class

การเรยกใช method

Message passing

◼ การสง Message ไปยงวตถใดๆ แลววตถนนกระท าการอยางใดอยางหนง o เปนการเรยก Method ทถกก าหนดไวในวตถนนมาท างานo แตละวตถ ตองรบผดชอบ พฤตกรรมของตนเอง โดยผานการ

เรยกใช Method

Tim

ถาวตถ Tim ตองการขบรถ aCar

aCaraCar.GoForward(100)aCar.goBackward()

aCar.TurnLeft()

aCar.TurnRight()

aCar.ApplyBrake()

Example of Message Passing

Object-Oriented Software

m1

m2

m4m3

m5

Software

Environment

Characteristics of an Object

◼ Identity

◼ Information Hiding

◼ Encapsulation

◼ Inheritance

◼ Polymorphism

Identity

วตถ (Object) จะตองมลกษณะเฉพาะประจ าตว (Identity)o วตถใดๆ สามารถมคณลกษณะ (Attribute) เหมอนๆ กนได เชน วตถ

“Tim” และ“Don” เปนเพศชาย และอาย 25 ป เหมอนกนo วตถใดๆ สามารถมพฤตกรรม (Behavior/Method) เหมอนๆ กน

ได เชน วตถ“Tim” และ“Don” สามารถกน เดน นอน นง ไดเหมอนกน

o วตถใดๆ สามารถความสมพนธเกยวของ (Association) กบวตถอนๆเหมอนๆ กนได เชน วตถ“Tim” และ“Don” ประกอบดวย 2 แขนและ 2 ขา เหมอนๆ กน

o วตถ “Tim” และ “Don” สรางจากคลาส (Class) เดยวกนคอ “Person”

แตเราถอวา วตถ“Tim” และวตถ “Don” เปนคนละวตถกน

Encapsulation

◼ พจารณาวตถ (Object) ไดเสมอน กลองด า (Black Box)

o วตถใด ตอง “ร” วธหรอขนตอนการท างานภายใน (Method) ของตนเอง

o วตถอน ไมจ าเปนตองรวาวธ หรอขนตอนการท างานภายในเปนอยางไรo วตถอนตองการเรยกใช Method ของวตถนได โดยสง Message มา

โดยท Message จะตองอยในรปแบบทตกลงกนไวกอน

black box

Object

IncomingMessage Outgoing Message

Information Hiding

◼ พจารณาวตถ (Object)

o สามารถก าหนดขอบเขตการเขาถง Attribute และ Method

o ก าหนดวาใครสามารถเหนหรอใช Attribute และ Method ของวตถนนไดบาง

anObject

talk()walk()jump()

NameAge

ObjectDiagram A.

anObject

talk()walk()

jump()

NameAge

Object Diagram B.

anObject

talk()walk()

Jump()

NameAge

Object Diagram C.

Information Hiding and Encapsulation

• ค าถาม: จะค านวณคา “Age” จาก PERSON ไดอยางไร?

o เกบคา วน-เดอน-ปเกด ไว แลวค านวณคา “Age” เมอม การรองขอo เกบคาอายปจจบน (current age) และupdate ทกๆ ป

• ค าตอบ: แลวแตวตถนนจะใชวธไหนตามความถกตองและเหมาะสม โดยก าหนดท Method “getAge()”

PERSON

Age

Gender

Name

myArms

myLegs

Jump()

Walk()

Talk()

Dance()

ShakeMyArms()

getAge()

Advantages of Information Hiding

and Encapsulation◼ Maintainability

o เปนการพจารณาโครงสรางซอฟแวรในระดบนามธรรม (Abstraction) หรอในระดบสง (High-Level) โดยไมค านงถงรายละเอยด วธการ หรอภาษาทจะน าไปพฒนา (Implementation)

◼ Flexibility

o ท าใหการพฒนาซอฟแวรเชงวตถมความยดหยน (Flexibility) สามารถเปลยนแปลงไดงาย (Ease of Change)

o ระบบ Software ใดๆ สามารถปฏบตงานรวมกนไดอยางสะดวก และมประสทธภาพ เนองจากไมจ าเปนตอง “ร” รายละเอยดการท างานภายในของระบบ

JAVA

การแสดงผลเบองตน

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Hello World!");

}

}

◼ println เปน static member

method ของ class System

การแสดงผล

Public class Simple

{ pubic static void main(String[] args)

{ System.out.print(“Hello word”);

}

}

System class

Out object

Print method

Method mainชอ class

Method รบขอมล

น าเขาคลาส Scanner เพอเรยกใช method ส าหรบรบขอมล

import java.util.Scanner;

สราง object ชอ input

Scanner input = new Scanner(System.in);

เรยกใช method จาก object input

int x = input.nextInt();

ทดสอบการแสดงผล

System.out.print(“input is ”+x);

package javaapplication1;

import java.util.Scanner;

public class JavaApplication1 {

public static void main(String[] args) {

int x;

Scanner input = new

Scanner(System.in);

x = input.nextInt();

System.out.println("input is "+x);

}

}

Comments are almost like C++

◼ /* This kind of comment can span multiple lines

◼ ใชไดกบหลายบรรทด */

◼ // This kind is to the end of the line ใชกบบรรทดเดยว

◼ /**

* This kind of comment is a special

* ‘javadoc’ style comment

*/

ชนดของขอมล

Primitive data types

◼ Main data types are int, double, boolean, char

◼ Also have byte, short, long, float

◼ boolean has values true and false

◼ Declarations look like C, for example,

❑ double x, y;

❑ int count = 0;

Expressions

◼ Assignment statements mostly look like those in C; you can use =, +=, *= etc.

◼ Arithmetic uses the familiar + - * / %◼ Java also has ++ and --

◼ Java has Boolean operators && || !◼ Java has comparisons < <= == != >= >◼ Java does not have pointers or pointer

arithmetic

Operator

◼ Arithmetic Operator

◼ Relational Operator

◼ Logical Operator

◼ Bitwise Operator

Operator

Arithmetic operators

Shorthand assignment operator

>, >=, <, <=,==, !=

&&, ||, !

Relational Operator

Logical Operator

Bitwise Operator

~,&,|,^,>>,>>>,<<

Operator

PRECEDENCE LEVEL ASSOCIATIVITY Operator

1 R to L ++, --, +, -, ~, !, (data type)

2 L to R *, /, %

3 L to R +, -

4 L to R <<, >>, >>>

5 L to R <, >, <=, >=, instanceof

6 L to R ==, !=

7 L to R &

8 L to R ^

9 L to R |

10 L to R &&

11 L to R ||

12 R to L ?:

13 R to L =, +=, -=, *=, /=, %=, etc.

Control statements

◼ if (x < y) smaller = x;

◼ if (x < y){ smaller=x;sum += x;}

else { smaller = y; sum += y; }

◼ while (x < y) { y = y - x; }

◼ do { y = y - x; } while (x < y)

◼ for (int i = 0; i < max; i++)

sum += i;

conditions must be Boolean !

Control statements II

◼ Java also introduces the trystatement, about which more later

switch (n + 1) {

case 0: m = n - 1; break;

case 1: m = n + 1;

case 3: m = m * n; break;

default: m = -n; break;

}

Java กบ C

◼ In C, almost everything is in functions

◼ In Java, almost everything is in classes

◼ There is often only one class per file

◼ There must be only one public class per file

◼ The file name must be the same as the

name of that public class, but with a .javaextension

Java program layout

◼ A typical Java file looks like:

import java.awt.*;

import java.util.*;

public class Hello {

// object definitions go here

. . .

}

ชอ File ตองตงชอเปน Hello.java

Class

◼ ภาษาคอมพวเตอรยคแรก ๆ จะมแค arrays

❑ ทก ๆ คาใน arrays ตองเปนชนดเดยวกน

◼ ภาษายคตอมาจะม structures (structs)

❑ สามารถมขอมลตางชนดกน อยเปนกลมภายใน structure

◼ Abstract Data Types (ADTs)❑ รวมวธการหรอ function กบขอมลไวดวยกน

struct Books {

char title[50];

char author[50];

char subject[100];

int book_id;} book;

Class

◼ A class consists of

❑ a collection of attributes, or variables (คลายกบstructs ในภาษา C)

❑ ม methods ทสามารถจดการกบ attributes

◼ สามารถ น ามาสรางเปน object (can be instantiated)

กฎการตงชอ Class

ธรรมเนยมการตงชอ Class

❑ อกษรตวแรกของชอควรเปนตวอกษรใหญ (capital

letter)

❑ อกษรตวแรกตวแปรอนใหเปนตวอกษรเลก

❑ ไมใช Underscores ในชอ Class

- ชอตองประกอบดวย ตวอกษรตวเลข $ หรอ _ - ชอหามขนตนดวยตวเลข- สามารถตงชอยาว ๆ ได- ชอตวอกษรตวเลกกบตวใหญถอวาตางกน- ตองไมซ ากบค าสงวนของภาษาจาวา- ตองไมซ ากบชออนของโปรแกรมทใชมากอน

An example of a class

class Person {

String name;

int age;

void showage ( ) {

System.out.println (name + ' is now '

+ age);

}

}

Another example of a class

class Driver extends Person {

long driversLicenseNumber;

Date expirationDate;

}

Creating and using an object

◼ Person john;

john = new Person ( );

john.name = "John Smith";

john.age = 37;

◼ Person mary = new Person ( );

mary.name = "Mary Brown";

mary.age = 33;

mary.birthday ( );

An array is an object

◼ Person mary = new Person

( );

◼ int myArray[ ] = new

int[5];

❑ or:

◼ int myArray[ ] = {1, 4,

9, 16, 25};

◼ String languages [ ] =

{"Prolog", "Java"};

array ใน JAVA เปนการใช object แบบหนง

78

Classes

◼ A class is a collection of attributes (data) and

methods (procedure or function) that operate

on that data.

Circle

centre

radius

circumference()

area()

79

Classes

◼ A class is a collection of attributes (data) and methods (procedure or function) that operate on that data.

◼ The basic syntax for a class definition:

class ClassName [extends

SuperClassName]

{

[fields declaration]

[methods declaration]

}

80

Class Circle

◼ Add attributes

◼ The attributes (data) เรยกอกอยางหนงวา instance variables

public class Circle {

public double x, y; // centre coordinate

public double r; // radius of the circle

}

81

Methods

◼ A class with only attribute(data fields) has no life. Objects created

by such a class cannot respond to any messages.

◼ Methods จะประกาศหลงจาก attributes.

◼ The general form of a method declaration is:

type MethodName (parameter-list)

{

Method-body;

}

Method

◼ Static Method

◼ Instance Method

◼ Overloading Method

83

Class Circle

public class Circle {

public double x, y; // centre of the circle

public double r; // radius of circle

//Methods to return circumference and area

public double circumference() {

return 2*3.14*r;

}

public double area() {

return 3.14 * r * r;

}

}

Method Body

84

Data Abstraction

◼ Declare the Circle class, have created a new

data type – Data Abstraction

◼ สามารถประกาศ object ไดดงน

Circle aCircle;

Circle bCircle;

85

Class of Circle

◼ aCircle, bCircle simply refers to a Circle object, not an object itself.

◼ aCircle และ bCircle ชไปยง วตถชนด Circle

aCircle

Points to nothing (Null Reference)

bCircle

Points to nothing (Null Reference)

null null

86

Creating objects of a class

◼ Objects are created dynamically using the

new keyword.

◼ ใช new ในการสรางวตถโดยจะม aCircle และ bCircle ชไปยงวตถนน

◼ aCircle and bCircle refer to Circle objectsbCircle = new Circle() ;aCircle = new Circle() ;

87

Creating objects of a class

aCircle = new Circle();

bCircle = new Circle() ;

bCircle = aCircle;

88

Creating objects of a class

aCircle = new Circle();

bCircle = new Circle() ;

bCircle = aCircle;

x

aCircle

y

bCircle

Before Assignment

x

aCircle

y

bCircle

Before Assignment

//bCircle ถกยายไปช วตถ ท aCircle ชอย

89

Automatic garbage collection

◼ The object does not have a reference and cannot be used in future.

◼ วตถท bCircle ชอยเดมจะไมถกใชอกในอนาคต เพราะไมมตวชหรออางถงอกตอไป

◼ The object becomes a candidate for automatic garbage collection.

◼ Java automatically collects garbage periodically and releases the memory used to be used in the future.

90

การเขาถง attribute

◼ Similar to C syntax for accessing data

defined in a structure.

◼ ใช . ในการอางถง attribute ภายใน object

Circle aCircle = new Circle();

aCircle.x = 2.0 // initialize centre and radius

aCircle.y = 2.0

aCircle.r = 1.0

เชนObjectName.VariableName

ObjectName.MethodName(parameter-list)

91

Executing Methods in Object/Circle

◼ Using Object Methods:

◼ ใช . เพอเรยกใช method ของ object

Circle aCircle = new Circle();

double area;

aCircle.r = 1.0;

area = aCircle.area();

sent ‘message’ to aCircle

92

Using Circle Class// Circle.java: Contains both Circle class and its user class

//Add Circle class code here

class MyMain

{

public static void main(String args[])

{

Circle aCircle; // creating reference

aCircle = new Circle(); // creating object

aCircle.x = 10; // assigning value to data field

aCircle.y = 20;

aCircle.r = 5;

double area = aCircle.area();

double circumf = aCircle.circumference();

System.out.println("Radius="+aCircle.r+" Area="+area);

System.out.println("Radius="+aCircle.r+" Circumference ="+circumf);

}

}

Radius=5.0 Area=78.5

Radius=5.0 Circumference =31.400000000000002

Class example

Multiple class

Constructors

Arguments & Parameters

Passing object to method

Modifier

ตารางแสดงชนดของ Modifier (หรอ Accessibility)

Modifier การใชงาน

static ใชนยามตวแปรและเมธอด ทตองการใหมคาคงท สามารถน าไปใชไดกบทกๆ สวนของClass โดยคานนจะไมมการเปลยนแปลงไมวากรณใดๆ

public ใชนยามตวแปร, เมธอด และคลาส ใด ๆ เพอใหสามารถน าไปใชกบคลาสหรอโปรแกรมอน ๆ ได

private ใชนยามตวแปร หรอเมธอด เพอใหเรยกใชไดเฉพาะภายในคลาส ทสรางตวแปรหรอเมธอดนน ขนมาเทานน

protected ใชนยามตวแปรหรอ เมธอด ทใชไดเฉพาะคลาส ทสรางขนมาดวยวธการสบทอด (Inheritance) เทานน โดยปกตจะใช Protected กบ คลาส ทเปน คลาสตนฉบบ (Base Class)

void ใชนยามเมธอด โดยเปนการก าหนดใหไมมการสงคาใดๆ กลบมาใหกบ เมธอดน (ดงนนจงไมตองใชค าสง return)

modifier

◼ ถาหากไมมการระบคาไว จะหมายถง❑ ตวแปร

◼ ใชไดเฉพาะในเมธอดทนยามตวแปรนนไว

❑ เมธอด◼ ใชไดเฉพาะภายใน คลาส นนเทานน คลาสอนจะเรยกใชไมได

❑ คลาส◼ ใชไดเฉพาะภายในโปรแกรม (File) นเทานน โปรแกรมอนจะมาเรยกใชเมธอดหรอตวแปรตางๆ ใน

คลาส นไมไดเลย

[Static Class Members]

◼ ความหมายคลาสมสมาชกทเปนตวแปรใด ๆ สามารถใชรวมกนไดระหวาง object ทเปน instance ของคลาสเดยวกน (ปกตแยกจากกน)

◼ วธการประกาศใหตวแปรใด ๆ เปนแบบ static class members ตองมค าสงวน static น าหนาชนดขอมล เชน

private static int count = 0;

class X {

static int a = 0;

public static int methodA() {

a += 1;

return a;

}

}

class TestClassMember {

public static void main(String[]

args) {

int num = 0;

num = num +

X.methodA();

}

}

การสงคาผาน Arguments

การสงคาผานทาง arguments ทอยใน parameter list มอย 2 ลกษณะคอ

◼ Argument แบบส าเนาคาขอมล (Pass by Value Argument) ◼ Argument แบบผานคาอางถง (Pass by Reference Argument)

Pass by Value Argument

◼ คณสมบตทเรยกวา Pass by Value คอการสงขอมลไปให method และ methodกอานคาไดโดยตรง และน าไปใชงานไดตามความตองการ แตหากขอมลใน argument เกดการเปลยนแปลงไมวาจากกรณใด ๆ ภายใน method จะไมมผล กบขอมลเดม

การสงคาไปยง method แบบ pass-by-value นคาทสงเขาไปจะถกน าไปใชภายในตว method เทานน การเปลยนแปลงใด ๆ ทเกดขนจะไมมผลกระทบกบตวแปรทเปนเจาของคานน ภายนอก method เลย

Method_Name (Type Argument_Name1,

Type Argument_Name2, …)

{

… Argument_Name1 = …;

…

}

❑ Type คอชนดขอมลทก าหนดเปน int, double, float, boolean❑ Argument_Name1, Argument_Name2 คอชอ argument หากมมากกวาหนงตวจะ

ถกแยก ดวยเครองหมาย , (comma)

Pass by value

Pass by Reference Argument

◼ คณสมบตทเรยกวา Pass by Reference คอการสงขอมลไปให method น าไปใชงานไดตามความตองการ แตหากขอมลใน argument ไมวาจะเปนการเปลยนแปลง attribute หรอการสรางใหม การเปลยนแปลงดงกลาวภายใน method ขอมลทเปลยนแปลงไปจะมผลกบขอมลหลงจาก method ท างานเสรจสน

◼ การสงคาแบบอางองนน สงทเราสงเขาไปใน method นนไมใชคาของตวแปร (copy) แตเปนตวอางองถง object นน ๆ โดยตรง เราอาจพดไดวาสงทเราสงไปนน เปนทอย (address) ของ object นน ๆ กได

◼ ลกษณะการสงขอมล argument จะไมใชการส าเนาขอมลเพอน าไปใชงานภายใน method แตใน method จะไดรบเปน จดอางถง (address) หรอจดทเชอมโยงไปหา object ดงนนจงเรยกการสงขอมล แบบนวาการผานคาอางถง

Method_Name (Class_Name Argument_Name1, Class_Name Argument_Name2, …)

{ Argument_Name1.Attribute_Name =

…;

Argument_Name2.Method_Name();

… }

❑ Class_Name คอชอ class ทเปนทมาของ object ทจะสงมาเปน argument❑ Argument_Name1, Argument_Name2 เปน argument ทถกสรางขนมาแบบ object

(สรางมาจาก class ดวยค าสง new)

Passing object to method

Package

◼ โปรแกรมทมขนาดใหญ จะประกอบดวย class จ านวนมาก เราสามารถจดหมวดหมใหเปนระเบยบและงายตอการใชงานได ดวยการแยก source code ของโปรแกรมหนงโปรแกรมใหเปนหลาย file ในกรณน source code ไมจ าเปนตองม method main() อย ยกเวนซอรสโคดทมคลาส คลาสแรกทเราใชเรยกโปรแกรมหลกของเรา

◼ เราเรยก file ทประกอบดวยคลาสตงแตหนงคลาสขนไปแตไมมคลาสทมเมออด main() อยวา แพคเกจ

◼ เปนทรวมของ class ตาง ๆ ทถกเรยกใชในโปรแกรม เพอท าใหการเรยกใช class ตาง ๆ เหลานท าไดงายขน

Package

◼ คอการรวมกลมของคลาสไวในชดเดยวกน◼ เพอความสะดวกในการอางองถงเพอใชงาน◼ ท าใหการจดเกบ Bytecodes เปนไปอยางมระบบ◼ ใชหลกเกณฑการจด package เปนไปตามการจด Directory ของระบบ◼ ท าใหเกดรปแบบหนงของการก าหนดระดบการเขาถง

Java Package

Package

◼ ค าสงในการเรยกใช Package คอ ค าสง import

◼ ตวอยางการใชงาน❑ import java.util.*;

หมายถง เรยกใช Package ชอ “java.util” ทง Package (ทก Class)❑ import java.util.ArrayList;

หมายถง เรยกใชเฉพาะ Class ชอ “ArrayList” ซงอยใน Library ชอ “java.util”

Class Declaration Every program must include at least one class.

Encapsulation (Protection)

Encapsulation : คอรากฐานอยางหนงของแนวคดในเชง Object-OrientedซงขอดของEncapsulation คอการปองกน Attribute ของ Object จากความเสยหาย

Encapsulation คอการหอหม Attribute และ Methods เขาไวดวยกน

Encapsulation จะท าหนาทปองกนมให Object อนทอยภายนอก เขาถงObject หนงๆ ไดอยางอสระจะมเฉพาะ Methods ทอยใน Object เทานนจะสามารถตดตอกบ Attribute ทอยใน Object เดยวกนได

Encapsulation

◼ หมายถงการจะเรยกใชคณลกษณะของวตถ จะท าไดโดยการเรยกผานเมธอดเทานน

◼ หลกการของการหอหม คอการก าหนดใหคณลกษณะของออปเจคมคณสมบตเปน private และก าหนดใหเมธอดมคณสมบตเปน public

◼ โดยมเมธอด get / set ไวเพอเขาถง data นนๆจะเรยกวา class นน ๆ เปน Full Encapsulation class

Encapsulation

◼ การก าหนดการเขาถง ใน C++ ก าหนดไว 3 ระดบดงน❑ Public

❑ Protected

❑ Private

JAVA

public private

Attribute ใหภายนอกเขาใชงานได ใชไดส าหรบภายในเทานน

Method ใชตดตอกบภายนอก ใชภายใน class เทานน

Encapsulation

◼ จะใช Access Modifiers ในการเขาถงขอมล และ method

❑ Public class อนภายนอก สามารถทจะเขาถงใด❑ Private class อนภายนอก ไมสามารถเขาถงใด❑ Protected class ทถกสบทอดมาเทานนทสามารถใชได❑ ถาไมก าหนด จะถอวา friendly หรอ default โดยจะเปน public ใน

package เดยวกน แตเปน Private ส าหรบ package อน

Encapsulation

Inheritance

◼ การถายทอดคณสมบตไปยงClass ลก❑ Class ทเปนตนแบบเรยกวา Superclass

❑ Class ทไดรบการสบทอดคณสมบตเรยกวา Subclasses

❑ Class หนงจะม Superclass ได Class เดยว

◼ ซงประโยชนของ Inheritance คอ❑ ท าใหมโครงสรางทเปนระบบ ระเบยบ ปรบเปลยนไดงาย❑ ลดเวลาในการพฒนาระบบ❑ ลดคาใชจายในการพฒนา

Inheritance

◼ Java ใช extends ชอclass

◼ ในการสบทอด◼ class x extends y

◼ {

◼ }

Class x

Class y

◼ Constructors

❑ เปน method พเศษทจะถกเรยกใหท างานตอนท Object ถกสรางขนมา❑ คลาส ๆ หนงอาจม Constructor หลายตวได แตตองม Argument ตางกน

เรยกวา Overloading Constructors โดยพารามเตอรทสงไปยง constructor ตองมจ านวนไมเทากน หรอ ถาจ านวนเทากน ชนดของพารามเตอรตองไมเหมอนกน

❑ สวนใหญจะน ามาใชในการก าหนดคาเรมตนใหกบ Object

❑ รปแบบการใชใน Java คอ public Classname()

Constructors

constructors

final

◼ ถาระบอยหนา class จะท าให class อนๆไมสามารถทจะสบทอดคณสมบตของ class ทระบ final ได

◼ ถาระบอยหนา method จะท าให class ทสบทอดไปไมสามารถทจะ Override

method นได

final class sample

{ …..

}

class test extends sample

{}

Composition

Car

Wheel

Door

Engine

Class car{

Wheel [] theWheel = new Wheel[4];

Door [] theDoor = new Door[2];

Engine theEngine = new Engine();

}

Polymorphism

◼ วตถตาง ๆ ทมพฤตกรรมแบบเดยวกนอยในตว แตรายละเอยดวธการกระท าอาจแตกตางกนได ขนอยกบวาวตถนนถกน าไปใชแบบใดo เชน วตถ “SQUARE” และวตถ “CIRCLE” ตางกสามารถถก

“calculateArea” ได แตวธการ “calculateArea” ของทง 2 วตถอาจไมเหมอนกน

◼ วตถตาง ๆ มวธคณลกษณะ และรายละเอยดวธการกระท าทแตกตางกน แตมองใหเหมอนกนได จากคณลกษณะและพฤตกรรมทวตถเหลานนมรวมกนo เชน วตถ “SQUARE” และวตถ “CIRCLE” มวธการ

“calculate Area” ตางกน แตสามารถมองคณสมบตรวมกนอนไดแก ทง 2 วตถ ตางกเปน วตถ “SHAPE” ทสามารถ “calculate Area” ได

polymorphism

◼ public interface Vegetarian{}

◼ public class Animal{}

◼ public class Deer extends Animal implements Vegetarian{}

A Deer IS-A Animal

A Deer IS-A Vegetarian

A Deer IS-A DeerA Deer IS-A Object

Deer d = new Deer();

Animal a = d;

Vegetarian v = d;Object o = d;

Example

/* File name : Employee.java */

public class Employee {

private String name;

private String address;

private int number;

public Employee(String name, String address, int number) {

System.out.println("Constructing an Employee");

this.name = name;

this.address = address;

this.number = number;

}

public void mailCheck() {

System.out.println("Mailing a check to " + this.name + " " +

this.address);

}

public String toString() {

return name + " " + address + " " + number;}

public String getName() {

return name;

}

public String getAddress() {

return address;

}

public void setAddress(String newAddress) {

address = newAddress;

}

public int getNumber() {

return number;

}}

/* File name : Salary.java */

public class Salary extends Employee {

private double salary; // Annual salary

public Salary(String name, String address, int number, double

salary) {

super(name, address, number);

setSalary(salary);

}

public void mailCheck() {

System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");

System.out.println("Mailing check to " + getName()

+ " with salary " + salary);

}

public double getSalary() {

return salary;

}

public void setSalary(double newSalary) {

if(newSalary >= 0.0) {

salary = newSalary;

}

}

public double computePay() {

System.out.println("Computing salary pay for " +

getName());

return salary/52;

}}

/* File name : VirtualDemo.java */

public class VirtualDemo {

public static void main(String [] args) {

Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);

Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);

System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");

s.mailCheck();

System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");

e.mailCheck();

}}

Constructing an Employee

Constructing an Employee

Call mailCheck using Salary reference --

Within mailCheck of Salary class

ailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0

Call mailCheck using Employee reference--

Within mailCheck of Salary classailing check to John Adams with salary 2400.0

Reference code:https://www.tutorialspoint.com/java/java_abstraction.htm

Polymorphism

◼ หมายถง การบอกแบบเดยว แตไดรบการสนองไดหลายแบบ

◼ Overloading

❑ Method มชอซ ากนไดแตม argument แตกตางกน

◼ Overriding

❑ น า Method ของ Superclass มาจดการไดเอง

Overloading Methods

◼ เมธอดใดๆ ทสามารถรบคาทเปนตวแปรไดหลากหลายชนดได ถาก าหนดไวเปนเมธอดเดยว อาจท าใหผลลพธทไดเกดความผดพลาดได

◼ เมธอดเดยวกน แตสรางใหเมธอด มชนดของตวแปรใน parameter list ตางกน ◼ เมอมการใชเมธอด ชอนโปรแกรมจะเรยกเมธอดทมชนดของตวแปรตรงกบทตองการโดยอตโนมต ◼ เรยกวอการนวา “Overloading” และเรยกเมออดทใชวอการนวา “Overloading Methods”

Overloading

public int add(int x, int y)

{ return x+y;

}

public double add(double x, double y)

{ return x+y;

}

public int subtract(int x, int y)

{ return x-y;

}

public double subtract(double x, double y)

{ return x-y;}

Overriding

◼ เปนการจดการ implement

◼ method ทเปนของ Super

Class

abstract class And Methods

◼ ใชส าหรบ ให class อน ๆ สบทอดไปใชงาน◼ ไมสามารถ ทจะสราง object จาก class

abstract ได

abstract class And Methods

testAbstractClass t=new testAbstractClass();

Error

abstract class And Methods

จ าเปนตอง Override

Interfaces

◼ มลกษณะ เหมอน Abstract Class แตจะไมม fields

◼ จะไมมการ implement Code ภายใน methods

ประกาศ

เรยกใช

Interfaces

Graphical User Interface (GUI)

Applications

148

Abstract Windowing Toolkit (AWT)

Events Handling

Swing

AWT - Abstract Windowing Toolkit

◼ Single Windowing Interface on Multiple Platforms

◼ Supports functions common to all window systems

◼ Uses Underlying Native Window system

◼ AWT provides❑ GUI widgets

❑ Event Handling

❑ Containers for widgets

❑ Layout managers

❑ Graphic operations

149

AWT - Abstract Window Toolkit

◼ Portable GUI - preserves native look and feel

◼ Standard GUI Components (buttons…)

◼ Containers - Panels, Frames, Dialogs

◼ Graphics class for custom drawing

◼ Layouts responsible for actual positioning of components:

❑ BorderLayout, GridLayout, FlowLayout, Null layout

150

Building Graphical User Interfaces

◼ import java.awt.*;

◼ Assemble the GUI

❑ use GUI components,

◼ basic components (e.g., Button, TextField)

◼ containers (Frame, Panel)

❑ set the positioning of the components

◼ use Layout Managers

◼ Attach events

151

A sample GUI program

import java.awt.*;

public class MyGui

{

public static void main(String args[] )

{

Frame f = new Frame ("My Frame");

Button b = new Button("OK");

TextField tf = new TextField("Programming in Java", 20);

f.setLayout(new FlowLayout());

f.add(b);

f.add(tf);

f.setSize(300, 300);

f.setVisible(true);

}

}

152

Events

◼ Each GUI component (e.g., a Button) that wishes to respond to an event type (e.g., click), must register an event handler, called a Listener.

◼ The listener is an object of a "Listener" interface.

◼ A Listener class can be created by subclassing (through "implements") one of Listener interfaces (all listener inrefaces are in the java.awt.event package = > must import java.awt.event.*; )

◼ The registration of the listener is done by a call to a method such as addActionListener(<Listener Object>). Each GUI component class has one or more such add…() methods, where applicable.

153

Events

154

b.addActionListener( );

method to add a listener listener objectButton

f.addWindowListener( );

Frame

Listener Interfaces in java.awt.event.*

◼ [1] ActionListener

◼ [2] ItemListener

◼ [3] MouseMotionListener

◼ [4] MouseListener

◼ [5] KeyListener

◼ [6] FocusListener

◼ [7] AdjustmentListener

◼ [8] ComponentListener

◼ [9] WindowListener

◼ [10] ContainerListener

◼ [11] TextListener

155

Listener Interfaces

◼ Each listener interface has methods that need to be implemented for handling different kinds of events.

◼ For example 1, the ActionListener interface has a method actionPerformed() button component is operated.

◼ For example2, the MouseMotionListener interface has two methods: ❑ 1) mouseDragged(MouseEvent) - Invoked when a mouse button

is pressed on a component and then dragged.

❑ 2) mouseMoved(MouseEvent) - Invoked when the mouse button has been moved on a component (with no buttons down).

156

Implementing the ActionListener Interface and

attaching an event handler to a button

import java.awt.*;

import java.awt.event.*;

public class MyGui1

{

public static void main(String args[] )

{

Frame f = new Frame ("My Frame");

MyGuiAction ga = new MyGuiAction(f);

}

}

class MyGuiAction implements ActionListener

{

static int count = 0;

Button b;

TextField tf;

MyGuiAction(Frame f)

{

157

b = new Button("OK");

b.addActionListener(this);

tf = new TextField("Hello Java", 20);

f.setLayout(new FlowLayout());

f.add(b);

f.add(tf);

f.setSize(300, 300);

f.setVisible(true);

}

public void actionPerformed( ActionEvent e)

{

if(e.getSource() == b)

{

count++;

System.out.println("Button is Pressed");

tf.setText("Hello Java Click "+count);

}

}

}

BorderLayout Example

import java.awt.*;

public class MyGui2

{

public static void main(String args[] )

{

Frame f = new Frame ("My Frame");

f.setLayout(new BorderLayout());

// Add text field to top

f.add("North",new TextField());

// Create the panel with buttons at the bottom...

Panel p = new Panel(); // FlowLayout

p.add(new Button("OK"));

p.add(new Button("Cancel"));

f.add("South",p);

f.add("Center", new TextField("Center region"));

f.setSize(300, 300);

f.setVisible(true);

}

}

158

AWT to Swing

◼ AWT: Abstract Windowing Toolkit◼ import java.awt.*

◼ Swing: new with Java2◼ import javax.swing.*

◼ Extends AWT

◼ Tons o’ new improved components

◼ Standard dialog boxes, tooltips, …

◼ Look-and-feel, skins

◼ Event listeners

Object

Component

Container ButtonList

Scrollbar

Label

Canvas

WindowJComponent

Scrollpane

Swing does not replace the AWT; it is built on top of it

All 1.0 AWT components are heavyweight; corresponding Swing components are lightweight

Swing component names begin with ``J'': Component (AWT) vs. JComponent (Swing) Button (AWT) vs. JButton (Swing)

Always use Swing components; however, since Swing is built on top of AWT, you will need to know some AWT methods

JComponent

AbstractButton

JButton JMenuItem

JToggleButton

JCheckBox

JLabel

JList

JScrollBar

JFileChooser

Note that JComponents are containers

JComponents do not extend their AWT counterparts: For example, the JButton class is not a subclass

(direct or indirect) of Button

However, some Swing components are not JComponents

For example, some Swing containers are direct subclasses of their AWT counterparts

Container

JComponent Panel

ScrollPane

Window

Dialog Frame

Applet

Container

JComponent Panel

ScrollPaneWindow

Dialog Frame Applet

JDialog

JWindow

JFrame JApplet

JComponent

JLayeredPane JPanel

JScrollPane

JInternalFrame

JDesktopPane

JTableJTree

Object Oriented Analysis and Design

168

◼ Object Oriented Analysis❑ Determine what to do

❑ Extract Objects (modules)

◼ Object Oriented Design❑ Determine how to build

◼ Unified Modeling Language (UML) ❑ Is a modeling language for documenting OO Analysis

and Design.

169

Solving the Problem

◼ Step 1 - Write Requirements for the system

❑ Should be clearly written and unambiguous

❑ Should be implementable

❑ Should be testable

❑ Is not a part of this course

◼ Step 2 – Analysis, Design (Modeling)

❑ You will be learning in this section…..

◼ Step 3 – Implementation

❑ You already know…..

170

Analysis, Design and Implementation

◼ Proper analysis and design (modeling) prior

to implementation results in a high quality

product.

◼ Successful projects spend most time on

analysis, less on design and even less time

on implementation.

Analysis Design Implementation

Software Development Process and Unified

Modeling Language (UML)

◼ A software development process is a set of phases that are followed to bring a product or a system from conception to delivery.

◼ In the Unified Process, there are four of these phases:❑ Analysis phase

◼ identify the system we are going to develop, including what it contains and its business case.

◼ UML: use-case diagrams

❑ Design phase◼ perform detailed design and identify the foundation of system from “use case

diagram”, which eventually lead to classes.

◼ UML: classes, objects, class diagrams, sequence diagram, collaboration diagrams etc.

❑ Implementation phase (write software using Java/C++)◼ the actual building of the product from the design of the system.

❑ Transition (Rolling out phase): Deliver the system/product to the users. Includes maintenance, upgrades, and so on until phasing out.

172

Introduction to UML

◼ Is a graphical modeling language that can be

used represent the artifacts of analysis and

design.

◼ It is a standard that has international support.

◼ Was developed by Rational Software –

❑ Grady Booch, Jim Rumbaugh and Ivar Jacobson

173

UML – Building Blocks

◼ Elements (Things)

❑ e.g. classes, interfaces etc

◼ Relationships

❑ e.g. association, generalization

◼ Diagrams

❑ e.g. class diagrams, use case diagrams

174

UML - Elements

centreX:IntcentreY:Int=0

Circle

draw() move(Int X, Int Y)

centreX:IntcentreY:Int=0

CircleA:Circle

draw() move(Int X, Int Y)

Class Object

<<interface>>

TypeWriter

keyStroke()

Interface

Borrow

Use-case

Actor

Shapes

Component

UML - Relationships

◼ Dependency

◼ Association

◼ Generalization

◼ Realization

UML - Diagrams

◼ Structural Diagrams❑ Visualize, specify, construct and document the

STATIC aspects of the system.

◼ Behavioral Diagrams❑ Visualize, specify, construct and document the

DYNAMIC aspects of the system.

UML– Diagrams – cont..

Structural

Class Diagram

Object Diagram

Component Diagram

Deployment Diagram

Behavioral

Use case Diagram

Sequence Diagram

Collaboration Diagram

Statechart Diagram

Activity Diagram

UML– Diagrams - Notes

◼ Class Diagram shows a set of classes, interfaces and

their relationships.

◼ Object Diagram shows a set of objects and their

relationships.

◼ Component Diagram shows the organization and

dependencies among a set of of components.

◼ Deployment Diagram shows the configuration of run

time processing nodes.

UML– Diagrams - Notes

◼ Use Case Diagram shows use cases, actors and their

relationships.

◼ Sequence Diagram shows the interaction between

actors and objects and other objects of the system in

ordered based on the time they occur.

◼ Collaboration Diagram shows the structural

organization of the objects that send and receive

messages.

◼ Statechart Diagram shows a state machine consisting

of states, transitions an events.

◼ Activity Diagram used to analyze the bahaviour within

more complex use-cases.

Life Cycle Phase

◼ Requirements

◼ Object Oriented Analysis

◼ Object Oriented Design

◼ Development

◼ Deployment

Analysis

Activity Diagram

Use-case DiagramUnderstand

System Usage

UML DiagramActivity

Identify Classes

Define Workflows

High Level Class Diagram

Design

Sequence and

Collaboration Diagram

Identify Interactions

among objects

State DiagramAnalyze State

Changes

Class DiagramRefine Class

Diagrams

UML DiagramActivity

Use Case Diagrams

Introduction

◼ Getting started is the most difficulty part of any new process.

◼ In software modelling, the first thing you need to do is understand what are you going to model and ultimately develop.

◼ Creating a highest form details about a system--use case diagram--is an almost natural point of origin for the software design.

◼ A use case diagram is an excellent way to communicate to management, customers, and other non-development people what a system will do when it is completed.

University Record System (URS)

◼ A University record system should keep information about its students and academic staff.

◼ Records for all university members are to include their id number, surname, given name, email, address, date of birth, and telephone number. ❑ Students and academic staff each have their own unique ID

number: studN (students), acadN (academic employee), where N is an integer (N>0).

◼ In addition to the attributes mentioned above: ❑ Students will also have a list of subjects they are enrolled in. A

student cannot be enrolled in any more than 10 subjects.

❑ Academic employees will have a salary, and a list of subjects they teach. An academic can teach no more than 3 subjects.

Some Actions Supported by URS

◼ The system should be able to handle the

following commands.

❑ Add and remove university members (students,

and academic staff)

❑ Add and Delete subjects

❑ Assign and Un-assign subjects to students

❑ Assign and Un-assign subjects to academic

staff.

Use Case Diagrams

◼ Use Case diagrams show the various activities the users can perform on the system.

❑ System is something that performs a function.

◼ They model the dynamic aspects of the system.

◼ Provides a user’s perspective of the system.

Use Case Diagram - URS System

systemuser academic

student

URS

del member

add member

add subject

del subject

assg subject

unass subject

enrol subject

unenrol subject

Use Case Diagrams

◼ A set of ACTORS : roles users can play in interacting with the system.❑ An actor is used to represent something that users our

system.

◼ A set of USE CASES: each describes a possible kind of interaction between an actor and the system.❑ Uses cases are actions that a user takes on a system

◼ A number of RELATIONSHIPS between these entities (Actors and Use Cases).❑ Relationships are simply illustrated with a line

connecting actors to use cases.

Use Case Diagrams - Actors

◼ An actor is a user of the system playing a

particular role.

◼ Actor is shown with a stick figure.

employee clientemployer

Use Case Diagrams – Use Cases

◼ Use case is a particular activity a user can do

on the system.

◼ Is represented by an ellipse.

◼ Following are two use cases for a library

system.

ReserveBorrow

Use Case Diagram – Example (Library)

client employee

supervisor

library system

borrow

reserve

Order title

Fine payment

Use Case Diagrams - Relationships

◼ Inclusion❑ Inclusion enables to reuse one use case's steps inside

another use case.

◼ Extension❑ Allows creating a new use case by adding steps to

existing use cases

◼ Generalization❑ Allows child use cases to inherit behavior from parent

use cases

Use Case – Example (self service

machine)

Restock

Supplier

Self service machine

Buy a product

customer

Self service machine

Collect Money

Self service machine

Collector

Use Case – Example (self service machine – includes

relationship)

Close Machine

Restock

Close Machine

Open Machine

<<includes>>

<<includes>>

CollectOpen Machine

<<includes>>

<<includes>>

Use Case – Example (self service machine –

extends relationship)

Restock

Close Machine

Open Machine

<<includes>>

<<includes>>

Restock According

to Sales

<<extends>>

Use Case – Example (self service machine – generalize

relationship): Actor-to-Actor relationship

Supplier Agent

Restocker Collector

generalized actor

specialized actor

Use Case – Example (self service

machine)

Close Machine

Restock

Close Machine

Open Machine

<<includes>>

<<includes>>

Collect

Open Machine

<<includes>>

<<includes>>

Buy a product

Restock according to sales

customer

supplier

Self Service Machine

199

Class Diagrams

200

Identify Classes (Extract Nouns)

❑ A University record system should keep information about its students and academic staff.

❑ Records for all university members are to include their idnumber, surname, given name, email, address, date of birth, and telephone number.

◼ Students and academic staff each have their own unique ID number: studN (students), acadN (academic employee), where N is an integer (N>0).

❑ In addition to the attributes mentioned above:

◼ Students will also have a list of subjects they are enrolled in. A student cannot be enrolled in any more than 10 subjects.

◼ Academic employees will have a salary, and a list of subjects they teach. An academic can teach no more than 3 subjects.

201

Nouns which are potential classes

❑ A University record system should keep information about its students and academic staff.

❑ Records for all university members are to include their idnumber, surname, given name, email, address, date of birth, and telephone number.

◼ Students and academic staff each have their own unique ID number: studN (students), acadN (academic employee), where N is an integer (N>0).

❑ In addition to the attributes mentioned above:

◼ Students will also have a list of subjects they are enrolled in. A student cannot be enrolled in any more than 10 subjects.

◼ Academic employees will have a salary, and a list of subjects they teach. An academic can teach no more than 3 subjects.

202

Classes identified in the first pass

❑ UniversityRecordSystem - URS

❑ Student

❑ Academic Staff

❑ UniversityMembers

❑ Subject

URS - High Level Class Diagram

URSDataBase

UniversityMember

AcademicStaff Student

Subject

1

*has

1

*

has

teaches

0..3

1

takes *

0…10

Modeling a class in UML

◼ When modeling a class in UML, we have a lot of flexibility.

◼ The same class can be modeled in four different ways:❑ With no attributes or operations shown

❑ With only the attributes shown

❑ With only the operations shown

❑ With both the attributes and operations shown

◼ The name of the class is always the first component of the class box; in fact, it is the only required component, as we have seen in our earlier discussion (OOP in Java).

Classes (with no members)

ClassName

Circle

Notes

◼ Class - The rectangle is the icon for the class. The

name of the class is, by convention, a word with an

initial uppercase letter. It appears near the top of the

rectangle. If your class name has more than one word

name, then join the words together and capitalize the

first letter of the every word.

Classes (with attributes and operations)

attr1:type1

attr2:type2=“def”

ClassName

centreX:IntcentreY:Int=0

Circle

attr1:type1

attr2:type2=“def”

ClassName

operation1()operation2(args)operation3() : ret type

centreX:IntcentreY:Int=0

Circle

draw() move(Int X, Int Y)

Notes

◼ Attribute - An attribute is a property of a class. It describes a range of values that the property may hold in objects of the class. A class may have zero or more attributes. A one-word attribute name is written in lowercase letter. If the name consists of more than one word, the words are joined and each word other than the first word begins with an uppercase letter. The list of attribute names begins below a line separating them from the class name.

◼ Operations : An operation is something that a class can do, or that you (or another class) can do to a class. Like an attribute name, an operation's name is written in lowercase letter. If the name consists of more than one word, the words are joined and each word except the first word begins with an uppercase letter. The list of operations begins below a line separating operations from the attributes.

Class Visibility

◼ public level +

◼ protected level #

◼ private level -

- centreX:Int- centreY:Int=0

Circle

+ draw() # move(Int X, Int Y)

Notes

◼ Visibility - Visibility applies to attributes or operations,

and specifies the extent to which other classes can use a

given class's attributes or operations. Three levels of

visibility are possible (last symbols are used in UML

classes to indicate different levels of visibility):

◼ public level - usability extends to other classes +

◼ protected level - usability is open only to classes that

inherit from original class #

◼ private level - only the original class can use the

attribute or operation -

Class Multiplicity

◼ A multiplicity in a class specifies the number of instances (objects) of that class that can exist simultaneously.

◼ Only one Library object is allowed in the system (referred to as a singleton object).

◼ Default multiplicity is 0 or more (if not specified)

Library1

Class - Implementation

public class Circle {

private int centreX, centreY; // centre of the circle

//Methods to return circumference and area

protected double move() {

// Implementation here

}

public double draw() {

// Implementation here

}

}

Objects: Instances of Classes

d1: Department : Department

d1: Department

name = “Sales”deptNo = 1

: Department

name = “Sales”deptNo = 1

(a) (b)

(c) (d)

Notes

◼ Figures (a)-(d) show four possible

representations of objects.

❑ Top –

◼ objectName:ClassName – underlined or

◼ :ClassName – underlined

❑ Bottom –

◼ Attribute names and values.

Classes, Objects, and Packages

◼ Packages are a way of grouping classes into common categories.

◼ Classes and Objects are modeled when showing the package they belong to. Classes and objects will interact with classes and objects of different packages—this is how packages are tied together to create a system.

◼ A package is expressed by appending the name of package and a double colon before the class name in either a class or an object.

PackageName::ClassName

ObjectName:Packagename::ClassName

Class Relationships

◼ Classes can related to each other through

different relationships:

❑ Association (delegation)

❑ Generalization (inheritance)

❑ Realization (interfaces)

❑ Dependency

Association

◼ Association describes a link, a link being a

connection among objects between classes.

◼ Association is shown by a solid line between

classes.

Association - Example

◼ A Person works for a Company.

Person Company

employee employer

works for

Association Name

Role

Association - Properties

◼ Name❑ Name of the association

◼ Role❑ The specific role of the association

◼ Multiplicity❑ Indicates the number of objects that are connected

◼ Type❑ Plain association, aggregation, composition

◼ Direction❑ Direction can also be shown for a association

Notes

Name : “works for” Is the name of the relationship.

Role : Person plays the role employee and the Company

plays the role employer.

Multiplicity : Many employees to one company.

Type : This shows a plain association (normally referred to

as association)

Association - Multiplicity

◼ Multiplicity on association specify properties of the number of links that can exist between instances (objects) of the associated classes.❑ That is, it indicates how many objects of one class

relate to one object of another class. It is indicated by a single number or a range of numbers.

◼ We can add multiplicity on either end of class relationship by simply indicating it next to the class where the relationship enters.

Class1 Class2Association name

multiplicitymultiplicity

Association - Multiplicity

◼ A Student can take up to five Courses.

◼ Student has to be enrolled in at least one course.

◼ Up to 300 students can enroll in a course.

◼ A class should have at least 10 students.

Student Coursetakes10..300 1..5

Association - Multiplicity

◼ A teacher teaches 1 to 3 courses (subjects)

◼ Each course is taught by only one teacher.

◼ A student can take between 1 to 5 courses.

◼ A course can have 10 to 300 students.

Teacher Courseteaches 1..3

Association – Multiplicity

1

Studentstakes

1..5

10..300

Association - Multiplicity

◼ Company can have many employees. An employee can

only work for one company.

Person Companyemployee

works for

employer

1

Association - Multiplicity

*

John: Person

James: Person

Microsoft: Company

Association - Multiplicity

class Company{

Vector employee;

public Company(){

employee = new Vector();

}

public static void addEmployee(Employee emp){

employee.addElement(emp);

}

public static void removeEmployee(Employee emp){

empoyee.removeElement(emp);

}

}

class Employee{

………

}

Association - Implementation

Association - Multiplicity

◼ A Student can take many Courses and many Students

can be enrolled in one Course.

Student Coursetakes* *

Alice: Student

Jill: Student

254: Course

253: Course

Notes

◼ One class can be relate to another in a

❑ One-to-one

❑ One-to-many

❑ One-to-one or more

❑ One-to-zero or one

❑ One-to-a bounded interval (one-to-two through twenty)

❑ One-to-exactly n

❑ One-to-a set of choices (one-to-five or eight)

Notes

◼ Multiplicity can be expressed as,

❑ Exactly one - 1

❑ Zero or one - 0..1

❑ Many - 0..* or *

❑ One or more - 1..*

❑ Exact Number - e.g. 3..4 or 6

❑ Or a complex relationship – e.g. 0..1, 3..4, 6..*would mean any number of objects other than 2 or 5

Association - Self

◼ An association that connects a class to itself

is called a self association.

Association - Self

◼ A Company has Employees.

◼ A single manager is responsible for up to 10 workers.

Employeemanager

workerResponsible

for

1

0..10

Class Relationships

▪ Association

▪ Generalization

▪ Realization

▪ Dependency

Generalization (Inheritance)

◼ Child class is a special case of the parent

class

SuperClass

SubClass1 SubClass2

Generalization (Inheritance) e.g.

Circle

GraphicCircle

Inheritance - Implementation

public class Circle {

}

public class GraphicCircle extends Circle {

}

Abstract Class

Shape

Circle Rectangle

Abstract Methods (Operations)

Shape

Circle Rectangle

draw()

draw() draw()

Abstract class and method Implementation

public abstract class Shape {

public abstract draw(); //declare

without implementation

………}

public class Circle {

public draw(){

…….

}

…..

}

Class Relationships

▪ Association

▪ Generalization

▪ Realization

▪ Dependency

Realization- Interface

<<interface>>

TypeWriter

ctl()

pageDown()

brandName

numOfKeys

Keyboard

keyStroke()

◼ Interface is a set of operation the class

carries out

ctl()

pageDown()

brandName

numOfKeys

Keyboard

TypeWriter

OR

Realization - Implementation

public interface TypeWriter {

void keyStroke()

}

public class KeyBoard implements TypeWriter {

public void keyStroke(){

………

}

}

Class Relationships

▪ Association

▪ Generalization

▪ Realization

▪ Dependency

Dependency

◼ Change in specification of one class can

change the other class. This can happen

when one class is using another class.

Circle

PointMove(p:Point)

◼ Dependency relationship can be used to

show relationships between classes and

objects.

Circle

circleA:Circle

circleB:Circle

Class Diagrams

◼ The UML class diagram consists

of several Classes, connected

with Relationships.

Class Diagram - Example

◼ Draw a class diagram for a information modeling system for a school.❑ School has one or more Departments.

❑ Department offers one or more Subjects.

❑ A particular subject will be offered by only one department.

❑ Department has instructors and instructors can work for one or more departments.

❑ Student can enrol in upto 5 subjects in a School.

❑ Instructors can teach upto 3 subjects.

❑ The same subject can be taught by different instructors.

❑ Students can be enrolled in more than one school.

Class Diagram - Example

❑ School has one or more Departments.

School Departmenthas1 1..*

◼ Department offers one or more Subjects.

◼ A particular subject will be offered by only one department.

Department Subjectoffers1 1..*

Class Diagram - Example

◼ Department has Instructors and instructors can

work for one or more departments.

assigned to1..*

Instructor Department1..*

◼ Student can enrol in upto 5 Subjects.

Student Subjecttakes* 0..5

Class Diagram - Example

❑ Instructors can teach up to 3 subjects.

❑ The same subject can be taught by different

instructors.

Instructor Subjectsteaches

1..*

1..3

Class Diagram - Example

❑ Students can be enrolled in more than one

school.

Student Schoolmember

*

1..*

Class Diagram Example

School Department

Student Subject Instructor

1…*

*

member

* 1..5

attends

1..3 1..*

teaches

1..*

1

1 1..*

has

1..*

1..*

assignedTo

offeres

Object Diagram

◼ Object Diagram shows the

relationship between objects.

◼ Unlike classes objects have a state.

Object Diagram - Example

c1: Company

d2: Departmentd1: Department

name=“Sales” name=”CSSE”

p1: Persont

name=“Rao”

p2: Person

name=“Raj”

manager employee

c1: Company

name=“UniMelb”

Sequence Diagram

◼ Shows how objects communicate with each other over time.❑ That is, sequence diagrams are used to model object

interactions arranged in time sequence and to distribute use case behavior to classes.

❑ They can also be used to illustrate all the paths a particular use case can ultimately produce.

◼ The sequence diagram consists of Active Objects, Messages represented as solid-line arrows, and Time represented as a vertical progression.

Sequence Diagram - Objects

◼ A life line illustrates what is happening to an

object in a chronological fashion.

:Name

Life line

Activation

Object

Sequence Diagram – Time & Messages

◼ Messages are used to illustrate communication between

different active objects of a sequence diagram.

:Name1 :Name2

Message Two

ActorMessage One

Types of Messages

◼ Synchronous (flow interrupt until the message

has completed.

◼ Asynchronous (don’t wait for response)

◼ Flat – no distinction between sysn/async

◼ Return – control flow has returned to the caller.

Sequence Diagram – Compilation

:Compiler Linker

ActorCompile

FileSystem

Load Files

Save OBJ Files

Compile files

Link

Load OBJ files

Link OBJ files

Write EXE file

Branching Flow: flow goes to different objects [if

condition is met]

:Editor FileSystem

Load File

:BinaryViewer :TextViewer

[text file]

[binary file]

Alternative Flow: flow changes to alternative

lifeline branch of the same object

Editor

Actor

Exit App

FileSystem

[delete file]

[save file]

Sequence diagram -example

◼ Use case

❑ Add Subject Use Case to URS (University Record

System):

◼ Scenario

❑ Scenario 1 : Subject gets added successfully.

❑ Scenario 2 : Adding the subject fails because the

subject is already in the database.

System Design Principles

◼ System input can take different forms. E.g.

❑ From a graphical user interface

❑ From a command file

◼ URS system should be designed such that

the functionality can be re-used.

◼ Command reading and functionality

implementation have to be separated.

Reading from a command file - example

class URS{

public static void main(String[] args){

URSDatabase u = new URSDatabase();

//Read command from file;

while ( not end of file) {

u.procCommand(cmd);

//Read next commad;

}

//Close file

}

}

execute()

Sequence Diagram – URS Add Subject

Scenario

u:URSDatabase

procCmd(cmd)

sub1:SubjectSubject(id,name)

<< create >>

parseCommand(cmd)

addSubject(sub1)

{transient}

a:AddSubCmd<< create >>

[if cmdN = ADDSUB]AddSubCmd(u,cmdA)

Creating and Deleting objects

c:Client

:Transaction

p: ODBProxy

setVales(a,d,3,4)

<<destroy>>

<<create>>

committed

setAction(a, d, 0)

{transient}

Collaboration Diagrams

◼ Class diagrams indicates what classes are part of our system, what they offer, how they relate, but they don’t tell us how they communicate.

◼ Collaboration diagrams show (used to model) how objects interact and their roles.

◼ They are very similar to sequence diagrams. Actually they are considered as a cross between class and sequence diagram.

◼ Sequence Diagrams are arranged according to Time.

◼ Collaboration Diagrams represent the structural organization of object.

◼ [Both sequence and collaboration diagrams are called interaction diagrams]

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

u:URSDatabase

<<self>>

a:AddSubCmd

2:[if cmdN = ADDSUB]

AddSubCmd(u,cmdA)

<<local>>

{new}

{transient}

3: execute()

3.2: addSubject(sub1)

1:parseCommand(cmd)

procCmd(cmd)

sub1:Subject

3.1: Subject(id,name){new}

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

u:URSDatabase

<<self>>

1:parseCommand(cmd)

procCommand(cmd)

class URSDatabase{private String cmdN;private String cmdA;private parseCommand(String cmd){

cmdN = ….cmdA = ….

}public procCommand(String cmd){

parseCommand(cmd);}

}

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

u:URSDatabase a:AddSubCmd2: AddSubCmd(u,cmdA)

{new}

{transient}

class URSDatabase{private String cmdN;private String cmdA;

public procCommand(String cmd){parseCommand(cmd);if (cmdN == ADDSUB)

AddSubCmd a = new AddSubCmd(u,cmdA);}

}

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

class abstract Command {protected String cmd;protected URSDatabase u;public abstract void execute();

}

class AddSubCmd extends Command{public AddSubCmd(URSDatabase urs, String cmd){

u = urs;// parse command and set the arguments

}public void execute(){

// implement here}

}

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

u:URSDatabase a:AddSubCmd<<local>>

3: execute()

class URSDatabase{private String cmd;public procCommand(String cmd){

parseCommand(0); if (cmd == ADDSUB){

AddSubcmd a = new AddSubCmd(……);}a.execute();

}}

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

a:AddSubCmd

sub1:Subject

3.1: Subject(id,name)

class AddSubCmd{URSDatabase u;

public execute(){

subject sub1 = new Subject(id,name);

}}

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

u:URSDatabase a:AddSubCmd3.2: addSubject(sub1)

class AddSubCmd{URSDatabse u;public execute(){

subject sub1 = new Subject(……);u.addSubject(sub1);

}}

Collaboration Diagram – URS Add Subject

Scenario

class URSDatabase{private String cmd;private Hashtable subjectHash = new HashTable();public procCommand(String cmd){

parseCommand(0); if (cmd == ADDSUB){

AddSubcmd a = new AddSubCmd(……);}a.execute();

}public addSubject(Subject sub);{

subjectHash.put(sub.getKey(), sub);}

}

URS -High Level Class Diagram

URSDatabase

UniversityMember

AcademicStaff Student

Subject

1

*has

1

*

has

teaches

0..3

1

takes *

0…10

Collaboration Diagrams

◼ Collaborations Diagrams show transient links

that exists between objects.

❑ <<self>> - A message from object to itself

❑ << local>> - A message sent due to the object

begin defined as a local variable in the method.

❑ <<parameter>> - The object reference was sent

as a parameter to the method.

❑ <<global>> The object is global.

Sequence Diagram – Enroll Student for subject

successfully

u:URSDatabase

procCmd(cmd)parseCommand(cmd)

execute()

{transient}

a:AssgSubCmd<< create >>

AssgSubCmd(u,cmdA)

getStudent(id)

return stu

getSubject(subId)

return sub[if stu != NULL and sub != NULL]

stu:Student

addSubject(sub)

Collaboration Diagram – Enroll Student in

Subject Scenario

u:URSDatabase

{new}

a:AssgSubCmd

2:AddSubCmd(u,cmdA)

{transient}

<<local>>

3: execute()

3.1: stu: =getStudent(id)

<<self>>

1:parseCommand()

procCmd(cmd)

stu:Student

3.3: [stu !=NULL and

sub!= NULL]:addSubject(sub){parameter}

3.2: sub: = getSubject(subId)

Collaboration Diagram – Enroll Student in

Subject (subject – implementation)

u:URSDatabase

{new}

a:AssgSubCmd

{transient}

<<local>>

3: execute()

3.1: stu: =getStudent(id)

procCmd(cmd)

stu:Student

3.3: [stu !=NULL and

sub!= NULL]:addSubject(sub){parameter}

3.2: sub: = getSubject(subId)

class AssgSubCmd{private URSDatabase u;public execute(){

Student stu = u.getStudent(id);Subject sub = u.getSubject(subId);if (stu != null && sub != null){

stu.addSubject(sub);}

}}

Sequence Diagram – Enroll Student for subject

- Failure

u:URSDatabase

procCmd(cmd)parseCommand()

execute()

{transient}

a:AssgSubCmd<< create >>

AssgSubCmd(u,cmd)

[if stu != NULL and sub != NULL]

stu:Student

addSubject(sub)

getNumSubjects()

return num

Excp[num >= 10]

return e

Reference

◼ https://www.w3schools.com/java/

◼ http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/

◼ Nell Dale, Chip Weems and Mark

Headington. Introduction to java and software

design. ISBN 0-7637-1064-4

◼ ผศ. ธวชชย งามสนตวงศ. การเขยนโปรแกรมเชงวตถ. กรงเทพฯ: สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ. 2545

◼ รศ.ธรวฒน ประกอบพล. Java OOP. กรงเทพฯ: ซมพลฟาย, 2554.