Objektno orjentirano programiranje

Predavanje 11

Objekti i klijent server aplikacije, templates, klasifikacija

Klijent - server

• Kao i u prethodnom predavanju – radi se o slanju objekta kroz mrežu

• Kod distribuiranog objektnog modela mogu se koristiti vlasnički (eng. proprietary) pristup ili nevlasnički pristup korištenjem SOAP/XML

• Isto vrijedi i za klijent – server model

• Pristup koji ćemo koristiti ovisi o samom problemu i postavljenim zahtjevima

• Vlasnički pristup je jednostavniji i uzima manje vremena ali nas ograničava na jednu tehnologiju

• Nevlasnički pristup omogućava komunikaciju neovisnu o platformi i programskom jeziku

• U ovom primjeru koristi se Java programski jezik

• Klijent stvara objekt i šalje ga na server

• Server stvara referencu objekta da bi mu pristupio

• Server može mijenjati atribute objekta i vratiti ga natrag klijentu

Vlasnički pristup

Klijent Server

Objekt

Primjer

• Stvorimo klasu TekstualnaPorukasa atributima ime i poruka

import java.io.*;import java.util.*;public class TekstualnaPoruka implements Serializable {

public String ime;public String poruka;//KonstruktorTekstualnaPoruka(String i) {

poruka = “ “;ime= i;

}// Pristupnikpublic String dohvatiIme() {

return ime;}// Pristupnikpublic String dohvatiPoruku() {

return poruka;}//Mutatorpublic void postaviPoruku(String p) {

poruka = p;}

}

Klijentski kod

• Klijent koristi klasu tekstualnaPoruka da bi stvorio objekt i poslao ga na server

Klijent treba obaviti sljedeće zadatke:

• Dohvatiti informacije od korisnika

• Stvoriti objekt

• Postaviti vrijednosti atributa

• Stvoriti socket konekciju

• Stvoriti izlazni tok (eng. stream)

• Zapisati objekt

• Zatvoriti tok

public class Klijent{

public static void main(String[] arg) {

try {

String poruka= “ “;

String ime= “ “;

System.out.print(“Unesite ime poruke:“);

ime = getString();

// Stvori objekt

TesktualanPoruka mojaPoruka= new TekstualnaPoruka(ime);

System.out.print(“Unesite sadrzaj poruke: “);

poruka= getString();

// koristi mutator

mojaPoruka.postaviPoruku(poruka);

// Stvori konekciju na socketSocket socketNaServer = new Socket(“127.0.0.1”, 88888);// Stvori ObjectOutputStreamObjectOutputStream mojIzlazniStream =new ObjectOutputStream(socketNaServer .getOutputStream());// Zapiši objekt u OutputStreammojIzlazniStream.writeObject(mojaPoruka);

// Zatvori streammojIzlazniStream.close();

} catch (Exception e) {System.out.println(e);}}

Serverski kod

Server obavlja sljedeće funkcionalnosti:

• Stvara referencu na objekt

• Sluša na portu 88888

• Čeka konekciju klijenta

• Stvara input i output stream

• Čita objekt TekstualnaPoruka

• Ispisuje poruku

public class Server {

public static void main(String[] arg) {

// Stvori referencu objekta kojeg očekuje

TekstualnaPoruka mojaPoruka = null;

try {

// Slušaj na portu 88888

ServerSocket mojServerSocket = new ServerSocket(88888);

System.out.println(“Spremno\n”);

// Čekaj dok se klijent ne spoji

Socket dolazni = mojServerSocket.accept();

// Stvori input stream

ObjectInputStream mojInputStream

= new ObjectInputStream(dolazni.getInputStream());

// Pročitaj objekt sa streama

mojaPoruka = (TekstualnaPoruka)mojInputStream.readObject();

System.out.println(mojaPoruka.dohvatiIme() + “ : “

+ mojaPoruka.dohvatiPoruku()+ “\n”);

// Zatvori streammojInputStream.close();} catch(Exception e) {

System.out.println(e);}

Nevlasnički pristup

• U nevlasničkom (eng. nonproprietary) pristupu obično se koristi XML kao što je to bio slučaj sa postojanim podacima i dstribuiranim sustavima

• Korištenjem XML-a možemo slati objekte između aplikacija napisanih u različitim programskim jezicima i među različitim platformama

• Iako su vlasnički i nevlasnički koncepti slični najveća razlika je u tome što objekti nisu rastavljeni u binarni zapis u vlasničkom formatu već se koristi tekstualni XML dokument

• XML pristup klijent – server arhitekturi

Nevlasnički pristup

Klijent Server

Objekt

XML

Primjer

• Primjer klijent-server komunikacije realiziran u C#

• Nevlasnički pristup temeljen na XML-u

• XML definicija objekta je specificirana direktno u klasi

• Klasa se stvara oko XML definicija

namespace Server

{

[XmlRoot(“racun”)]

public class BankovniRacun

{

private String strIme;

private int intBrojRacuna;

[XmlElement(“ime”)]

public String Ime

{

get { return strIme; }

set { strIme = value; }

}

[XmlElement(“br_racuna”)]

public int BrojRacuna

{

get { return intBrojRacuna; }

set { intBrojRacuna = value; }

}

public BankovniRacun()

{

this.Ime= “Ivo Ivic”;

this.BrojRacuna= 76245;

Console.WriteLine(“Stvaranje računa!”);

}

}

}

Klijentski kod

Klijent izvodi sljedeće zadatke:

• Stvara objekt BankovniRacun

• Stvara socket

• Priprema za formatiranje objekta u XML

• Stvara stream

• Serijalizira objekt u stream u XML formatu

• Zatvara resurse i stream

namespace Klijent

{

class Klijent

{

public static void Zapocni()

{

BankovniRacun mojRacun= new BankovniRacun();

try

{

//Otvori TCP socket

TcpClient tcpKlijent= new TcpClient(“127.0.0.1”, 88888);

//Priprema za serijalizaciju objekta u XML

XmlSerializer myXmlFactory =

new XmlSerializer(typeof(BankovniRacun));

//Stvori stream

NetworkStream stream = tcpKlijent.GetStream();

// Serijaliziraj objekt u TCP Stream

myXmlFactory.Serialize(stream, mojRacun);

// Zatvori stream

stream.Close();

tcpKlijent.Close();

}

catch (Exception ex)

{

Console.WriteLine(“Exception: {0}”, ex);

}

}

}

}

Serverski kod

• Stvori reference za objekt BankovniRacun

• Spoji se na socket i slušaj

• Postavi input stream

• Čitaj bajtove sa stream-a

• Deserijaliziraj objekt iz stream-a

• Zatvori sve resurse

public Server()

{

TcpListener server = null;

TcpClient klijent= null;

try

{

//Stvori Socket Listener i pokreni ga

server = new TcpListener(IPAddress.Parse(“127.0.0.1”), 88888);

server.Start();

//Postavi input buffer

Byte[] bajtovi = new Byte[256];

//Otvori petlju za spajanje više klijenata

while (true)

{

//Započni primanje konekcija

klijent= server.AcceptTcpClient();

Console.WriteLine(“Spojen!”);

//Otvori stream

NetworkStream stream = klijent.GetStream();

int i;

while ((i = stream.Read(bajtovi, 0, bajtovi.Length)) != 0)

{

//Pripremi memory stream za serijalizaciju

MemoryStream ms = new MemoryStream(bajtovi);

//Pripremi alat za serijalizaciju

XmlSerializer myXmlFactory =

new XmlSerializer(typeof(CheckingAccount));

//Stvori objekt BankovniRacun iz stream-a

BankovniRacun mojRacun =

(BankovniRacun)myXmlFactory.Deserialize(ms);

//Ispiši objekt

Console.WriteLine(“Ime: {0}, Broj računa: {1}.”,

mojRacun.Ime, mojRacun.BrojRacuna);

Generički tipovi (eng. generic types)

• U C++ koriste se templates

• Omogućava funkciji ili klasi da radi sa različitim tipovima

• Funkciju/klasu ne moramo pisati više puta za različite tipove

template<class TYPE>

void IspisiUdvostruceno(TYPE podaci)

{

cout<<„Udvostruceno: " << podaci * 2 << endl;

}

Generički tipovi (eng. generic types)

• Prilikom poziva funkcije utvrđuje se o kojem se tipu radi

• npr. poziv: IspisiUdvostruceno() podrazumijeva int, a

• IspisiUdvostruceno(5.1) podrazumijeva double

• Možemo i eksplicitno navesti koji tip želimo prilikom poziva funkcije

• IspisiUdvostruceno <<double>>(5);

Primjer

template<class T>

T Zbroji(T n1, T n2)

{

T rezultat;

rezultat = n1 + n2;

return rezultat;

}

Primjer 2template<class T>

double IzracunajProsjek(T tNiz[], int brElemenata)

{

T tSuma = T(); // tSuma = 0

for (int i = 0; i < brElemenata; ++i)

{

tSuma += niz[i];

}

// O kojem god tipu T da se radi pretvori ga u double

return double(tSum) / brElemenata;

}

int main()

{

int IntNiz[5] = {100, 200, 400, 500, 600};

float FloatNiz[3] = { 1.22f, 2.33f, 14.54f};

cout << IzracunajProsjek(IntNiz, 5);

cout << IzracunajProsjek(IntNiz, 3);

}

Class templates - primjerclass MojaKlasa

{

int podaci;

public:

MojaKlasa() : podaci(0)

{}

void PostaviPodatke(int vrijednost)

{

podaci = vrijednost;

}

int DohvatiPodatke() const

{

return podaci;

}

void IspisiPodatke()

{

cout << podaci;

}

};

template<class T>

class MojaKlasa

{

T podaci;

public:

MojaKlasa() : podaci( T() )

{}

void PostaviPodatke(T vrijednost)

{

podaci= vrijednost;

}

T DohvatiPodatke() const

{

return podaci;

}

void IspisiPodatke()

{

cout << podaci;

}

};

//main

//Prvi objekt

MojaKlasa<int> obj1;

obj1.PostaviPodatke(75);

obj1.IspisiPodatke();

//Drugi objekt

MojaKlasa<float> obj2;

float n = obj2.DohvatiPodatke();

//Napomena

obj1 = obj2; // ERROR : MojaKlasa<float> to

// MojaKlasa<int>

Višestruki tipovi - class templates

template<class Tip1, class Tip2>

struct Par

{

Tip1 prvi;

Tip2 drugi;

};

Par<int,int> tocka1;

tocka1.prvi = 5;

tocka1.drugi = 40;

Par<int, double> tocka2;

tocka2.prvi = 7;

tocka2.drugi = 3.5412;

Dio 2. Klasifikacija

• Klasifikacija je način organiziranja znanja

• U objektno orijentiranom programiranju svodi se na prepoznavanje jednakih značajki među stvarima i stvaranje ključnih apstrakcija

• Ovakav pristup vodi manjim aplikacijama i jednostavnijim arhitekturama

• Ne postoji univerzalan proces klasifikacije

• Ne postoji „savršena” struktura klasa i skup objekata

Važnost ispravne klasifikacije

• Identifikacija klasa i objekata je važan dio objektno orijentiranog dizajna

• Ovaj proces identifikacije uključuju i otkrivanje i osmišljavanje

• Otkrivanje predstavlja prepoznavanje ključnih apstrakcija iz vokabulara ili domene

• Osmišljavanje predstavlja generaliziranje apstrakcija i uvođenje novih mehanizama koji predstavljaju kako objekti surađuju

• Klasifikacija je u suštini problem pronalaženja zajedničkog (svojstava ili ponašanja)

Problematika klasifikacije

• Objekt se često definira kao zatvorena cjelina sa jasno definiranim granicama

• Međutim, granice koje razdvajaju jednu vrstu objekta od druge su u stvarnosti često nejasne

Neki primjeri: ako želimo klasificirati dijelove noge, gdje točno počinje, a gdje završava koljeno

Pri prepoznavanju govora, kako odrediti da neki glas pripada jednoj riječi ili je riječ za sebe

Ako radimo alat za obradu teksta, da li klasama predstaviti slova, riječi ili paragrafe

Klasifikacija živih bića u biologiji

Problematika klasifikacije

• Najbolji dizajn u softveru izgleda jednostavno, ali potrebno se potruditi da bi smo dizajnirali jednostavnu arhitekturu

• Klasifikacija je inkrementalan i iterativan proces

• U prvoj iteraciji se napravi struktura klasa koja u tom trenutku izgleda kao najbolje rješenje

• U kasnijim fazama dizajna, korištenjem takvih klasa otkrivaju se njihove prednosti nedostaci

• Možemo klase doraditi na način da stvorimo nove klase iz postojećih, razbijemo ih u manje cjeline ili možda spojimo više klasa u jednu veću cjelinu

Problematika klasifikacije

• Zašto je klasifikacija teška?

• Ne postoji savršena klasifikacija, iako neke klasifikacije možemo proglasiti „boljima” od drugih

• “There are potentially at least as many ways of dividing up the world into object systems as there are scientists to undertake the task”Coombs, Raiffa, and Thrall

• Bilo koja klasifikacija ovisi o perspektivi promatrača koji obavlja proces klasifikacije

Pristupi klasifikaciji

Povijesno su postojala tri generalna pristupa klasifikaciji:

• Klasična kategorizacija

• Konceptualno grupiranje (eng. conceptual clustering)

• Teorija prototipa

Klasična kategorizacija

• U klasičnoj kategorizaciji svi entiteti koji imaju zadano svojstvo ili skup svojstava pripadaju određenoj kategoriji

• Takva svojstva su nužna i dovoljna da bi se definirala kategorija

• Npr. oženjeni ljudi tvore jednu kategoriji – ovisno o tome svojstvu kategoriziramo entitete

• Visoki ljudi ne tvore kategoriju osim ako ne definiramo neki apsolutni kriterij pomoću kojeg razlikujemo svojstva visok i nizak

• Dijelimo objekte u odvojene skupove ovisno o prisutnosti ili odsutnosti određenog svojstva

• Najkorisniji su oni skupovi svojstava čiji članovi nisu međusobno zavisni, npr. često se koriste skupovi svojstava – boja, veličina, oblik

Klasična kategorizacija

• U generalnom smislu svojstva mogu označavati više od mjerljivih karakteristika, mogu označavati ponašanja, npr. činjenica da ptica leti, a riba ne leti je svojstvo koje razlikuje orla od tune

• Svojstva koja bi se trebala razmatrati u određenoj situaciji su vezana za konkretnu domenu

• Npr. boja automobila je bitna za računalni sustav u tvornicama, ali nije bitna za računalni sustav koji upravlja semaforima

• Klasifikacije je ljudski koncept i ne odražava pravo stanje prirode

• Klasični pristup kategorizaciji ima određene nedostatke: mnoge ptice lete, ali ne sve

• Stolice mogu biti od drva, plastike ili imati proizvoljan broj nogu – koja svojstva odabrati za napraviti klasifikaciju?

Konceptualno grupiranje

• Pri ovom pristupu klase se generiraju formuliranjem konceptualnih opisa ovih klasa i klasificiranje entiteta se obavlja prema tim opisima

• Npr. možemo navesti koncept „ljubavna pjesma”

• Ovdje se radi o konceptu a ne o svojstvu jer se ne može empirijski mjeriti

• Ovaj oblik grupiranja predstavlja probabilistički pristup

• Vezana je uz fuzzy teoriju gdje objekti mogu pripasti u jednu ili više grupa različitim stupnjevima pripadnosti

Teorija prototipa

• Postoje neke apstrakcije koje nemaju ni jasno ograničena svojstva ni koncepte

• Npr. za kategoriju igra nema skupa svojstava koje sve igre posjeduju. Također nema ni fiksne granice za kategoriju igra, kategorija se može proširiti novim vrstama igara, ako na prikladan način nalikuju na postojeće igre

• Ovaj pristup se naziva teorija prototipa jer je klasa objekata predstavljena prototipnim objektom, i neki objekt se smatra članom te klase ako i samo ako nalikuje prototipu na značajan način

• U konceptualnom grupiranju grupiramo stvari prema određenim konceptima, u teoriji prototipa grupiramo po stupnju sličnosti konkretnom prototipu

Primjena metoda klasifikacije

• Na koji način ove teoretske pristupe primijeniti u praksi

• 1. korak – identifikacija klasa i objekata prema svojstvima vezanim uz određenu domenu. Identifikacija struktura i ponašanja koji su dio vokabulara problemske domene. Ako ovo nije dovoljno

• 2. korak – razmatranje grupiranja objekata po konceptima. Fokusiramo se na kolaboraciju objekata . Ako ovo nije dovoljno

• 3. korak – razmatramo klasifikaciju po asocijaciji, odnosno, koliki neka grupa objekta nalikuje nekom objektu kojeg smo izabrali da bude prototip

Klasični pristup

• Shlaer i Mellor navode da kandidati za klase i objekte obično dolaze iz jednog od ovih izvora:

• Opipljive stvari: npr. automobili, podaci sa senzora itd.

• Uloge: npr: majka, učitelj, vozač

• Događaji: npr. zahtjev, slijetanje

• Interakcije: npr: sastanak, posudba, itd.

Analiza ponašanja

• Osim „opipljivih” stvari u problemskoj domeni drugi pristup je analiza ponašanja

• Ključni koncept je identificiranje što se događa u sustavu – odnosno koja su ponašanja prisutna

• Tko inicira i tko sudjeluje u ponašanjima

• Inicijatori i sudionici ponašanja koji igraju važnu ulogu predstavljaju objekte

Use case analiza

• Use case – sekvenca ponašanja između aktera i sustava koja akteru pruža neku mjerljivu vrijednost

• Definiranjem više use case scenarija možemo uočiti važne objekte i njihove karakteristike i ponašanja

• U osnovi analiziramo konkretne zadatke sustava iz perspektive korisnika

• Na taj način se mogu izvući osnovne apstrakcije

• I ovaj proces je iterativan i može zahtijevati mijenjanje inicijalnih apstrakcija

CRC kartice

• Jednostavan i efektivan način analize scenarija

• CRC – Class/Responsability/Collaborators

• Služi za brainstorming i jednostavniju suradnju među developerima

• Na karticu se napiše ime klase, njene odgovornosti i suradnici

• Po jedna kartica se napravi za svaku klasu

• Prolaskom kroz različite scenarije klasama se mogu dodavati nove odgovornosti i suradnici, mogu se mijenjati, stvarati nove klase ili razdvojiti klasu na više manjih sa specifičnim odgovornostima