objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
DESCRIPTION
Innehåll Objektorientering olika användningsområden En kort översikt Olika programmeringsspråk Några exempel på olika oo-språk Uppbyggnad, likheter, särarter Något om distribuerad OO-programmering. OOMPA 2000 Föreläsning 14. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
nextprevious
Objektorientering användningsområden, speciellt
olika programspråk
InnehållObjektorientering olika användningsområden
En kort översikt
Olika programmeringsspråk
Några exempel på olika oo-språk
Uppbyggnad, likheter, särarter
Något om distribuerad OO-programmering
OOMPA 2000Föreläsning 14
previous next 2
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråkObjektorientering olika användningsområdenObjektorientering olika användningsområden• Programspråk
– Här kom ideerna till och är fortfarande ”störst” på oo
• Mjukvarukonstruktion– Strukturering och modellering sker naturligt med oo
• Databaser– OO databaser ofta mer naturliga och ibland bättre än andra
• Artificiell intelligens– Relativt enkelt att beskriva komplexa skeenden och förlopp med
oo
• Gränssnitt– Många system för gränssnittskonstruktion är oo
• Operativsystem– Intresset för oo finns hos många som utvecklar operativsystem
• Distribuerade system– Många system för distribuerad programmering är oo
previous next 3
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Objektorientering• Världen modelleras från vad den består av snarare än från
dess funktion• Data och beteende nära sammanhållet• Polymorfi• Inkapsling• Arv• Fördelar
– ...– ...– ...
previous next 4
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Programmeringsspråk• Objektorientering har i huvudsak utvecklats i
samband med utvecklande av programspråk och programmeringstekniker
• Två huvudtyper av oo språk– statiskt typade
• "den skandinaviska skolan" efter framförallt Simula och Beta
– dynamiskt typade
• Trend att oo programmeringsspråk används och krävs i allt större utsträckning i industrin
previous next 5
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Simulering...• Med simulering menas i allmännhet tekniken att
representera ett dynamiskt system med en modell– genom experiment med modellen vinner man sedan
information om systemet
• Två typer– Tidsstyrning, den simulerade tiden stegas fram med
konstanta steg, modelldata uppdateras för varje tidssteg– Händelsestyrning, förändringar approximeras med vissa
händelser. Vid varje händelse uppdateras berörda modelldata.
previous next 6
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
... Simulering (forts)• En orsak till det första objektorienterade språkets
tillkomst, SIMULA, var att man önskade simulera komplexa förlopp– I SIMULA finns det också inbyggda stöd för att simulera olika
företeelser– Huvudprincipen är pseudoparallell exekvering, där objekt
sammanförs till processer– Varje objekt förstår meddelanden som wait, hold, activate
• Objektorientering och simulering passar (som väntat) väldigt bra ihop
• Det finns också en hel del stöd för simulering i Smalltalk– Det finns bla en hel del specialdesignade simuleringsklasser
(ingår dock inte längre i "standardleveransen")– Om inte annat är det enkelt att konstruera eget
previous next 7
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Grafiska gränssnitt• Grafiska gränssnitt är i någon mening objektorienterade
– dom består av grafiska komponenter som både har ett utseende och ett beteende
• Med oo tekniker konstrueras enkelt ramverk ("frameworks") och gränssnittsbyggare som gör det enkelt att utveckla grafiska applikationer
• Idag är dom flesta gränssnittsbyggare oo-baserade– Smalltalks med bla VisualWorks, VisualSmalltalk,
VisualAge– Java med VisualAge, Parts, Symantec– C++– NeXT– Delphi
– ....
previous next 8
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Analys/design• Som vi har sett är oo analys- och designmetoder mer och mer
dominerande på marknaden
• Med sitt naturliga sätt att modellera världen utgående från objekt istället för funktion och den stora aktiviteten inom oo kan vi förvänta oss att oo analys och design kommer bli ännu mer dominerande
• Flera företag jobbar också med oo utveckling, både internt och i organiserad form som i– OMG, med bla förslag på standard för analys och design– UML är föreslagen som OMG-standard
• Stora projekt genomförs också ofta med oo tekniker– många EU-projekt använder UML eller liknande
previous next 9
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Databaser (DB)• Traditionella databaser passar ganska bra när
datastrukturerna är relativt statiska
• Om applikationerna är data och processintensiva har inte riktigt relationsmodellen passat. Exempel– ingenjörsdesign– CAD/CAM
• På senare år har ett stort intresse för objektorienterade databaser uppvisats
• Dessa databaser strävar efter att erbjuda de fördelar som oo språk ger– inkapsling, polymorfi, beteende, arv, mm
previous next 10
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
DB Exempel• Idag finns många oo databaser på marknaden
– Gemstone• baserat på Smalltalk. Påminner i funktion om en
Smalltalkimage med GC mm. Kan integreras fullt ut med VisualWorks. Finns gränssnitt mot C++, C, Ada, Pascal, Objective C, Fortran, Java, mfl. Kan (inkapslat) hantera relationsdatabaser
– O2– ONTOS– ObjectStore– Versant
• C++, Smalltalk
– ORION
previous next 11
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
DB Prestanda• I relationsdatabaser lagras data i tabeller, vilket kräver en
omvandling vid översättande till programspråk.
• Tester har visat att en ODBMS i vissa situationer kan vara 100 ggr snabbara än en relations DBMS (tex US Navy testade read respektive write i Versant och DB2).
• Catell mfl gjorde tester med att sätta in och plocka ut poster i flera olika OO- och relationsdatabaser– OO databaserna var ca 30 ggr snabbare
• Mer interaktiva problem med kontinuerlig uppdatering av databasen verkar lösas bättre med OO lösning än en relationsdatabaslösning
• En oo DB brukar använda lokala cachar.
previous next 12
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Editorer• Många editorer modelleras med fördel mha av objekt. Därför
är det också naturligt att konstruera dem med oo tekniker
• Ritverktyg
• Skrivverktyg
• CASE
• CAD/CAM
previous next 13
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Multimedia• Att hantera olika media kan vara komplext.
Vi måste hantera– hårdvara– nätverk– komplexa tillämpningar– omgivningar, olika plattformar, bibliotek– olika format, standards, integration av "gammal" mjukvara– icke temporala respektive temporala data
• Med oo tekniker kan vi strukturera komplexiteten– Vissa hävdar tom att OO nästan är en nödvändighet för att lyckas i
större omfattning (Gibb och Tsichritzis)
• Idag finns frameworks för multimedia– NeXTStep, Andrew Toolkit, Gibb och Tsichritzis,
previous next 14
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Analys och design• OO-baserade analys- och designtekniker är i
dag så gott som standard
• Från OMT, ObjectOry till OMG-standarden UML
• Fördelen med dessa tekniker jämfört med icke oo-baserade är bla att dom är naturliga, ligger nära problemen, anpassningsbara, modulära, återanvändbara
previous next 15
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Struktur och mönster• Intresset för s.k. Design patterns har under 90-talet
accelererat
• Man försöker– beskriva och återvinna goda och framgångsrika lösningar, eller
mönster– klassificera dessa mönster så att dom skall bli lättillgängliga– skapa en kraftfull vokabulär
• Objektorientering passar speciellt bra för sådana aktiviteter
• Metod– "introspektion" (av framgångsrika system)– traditionell OO design/analys– standardiserade mallar
previous next 16
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Operativsystem• Idag implementeras operativsystem ofta med oo tekniker och
språk
• I framtiden kommer troligen också mer objektorienterade stöd erbjudas direkt åt användarna– tex Java kommer (enligt rykten) byggas in i vissa OS
• Kravet på distribution och att arbetet inom detta fält främst drivs inom oo kommer också troligen leda till objektorienterade operativsystem
• OO operativsystem fanns egentligen redan på 70-talet– Smalltalk!
previous next 17
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Artificiell intelligens• Forskare inom artificiell intelligens är
attraherade av objektorienterad programmering
• Man kan beskriva komplex kunskap på ett konceptuellt ellegant sätt
• Agenter– Icke autonoma– Halvautonoma– Autonoma
previous next 18
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Wegner ger oss anledning att forsätta med OO• Man behöver kanske inte vara så extrem som Peter
Wegner som:– Med bland annat stöd från Fred Brooks som säger att
interaktiv programmering i stort inte är detsamma som uppskalad algoritmisk programmering samt den begränsade uttrycksfullheten hos Turingmaskiner hävdar Peter Wegner att dom objektorienterade och distribuerade paradigm är mer uttrycksfulla än andra och därmed också överlägsna
– Han argumenterar länge för varför objektorientering är överlägsen både funktionell- och logikprogrammering, speciellt i interaktiva och distribuerade system.
previous next 19
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Inbäddade komponenter• Inkorporerande av objekt i andra objekt
– tekniker för att låta olika tillämpningar samverka (i tex ett gemensamt dokument) genom att
• låta objekt skapade med en tillämpning "kopplas" in i "främmande" dokument
• applikationerna offentliggör gränssnitt. Kan därför kommunicera
– Exempel OLE (Microsoft), OpenDOC baserat på SOM/DSOM (IBMs CORBA-implementation)
previous next 20
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Distribution
• Distribution är ett område av allt större betydelse
• Objektorientering spelar en viktig roll i utvecklingen
• OMG, Object Management Group, är ett icke kommersiellt standardiseringsorgan med väldigt många deltagare (både kommersiella och icke kommersiella)
previous next 21
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Komponentbaserad arkitektur• Objekt kan skapas i en applikation och sedan flyttas
till en annan– objektet behåller en koppling till ”sitt urspung”– objektet kan editeras ”på plats” i sin nya omgivning
• Applikationer kan publicera hela eller delar av sitt gränssnitt
• Exempel– Microsofts
• COM/ActiveX, OLE
– JavaBeans– VisualWorks subcanvas (inom VW-systemet dock)
previous next 22
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Olika oo-programspråkOlika oo-programspråk• Simula
– Först, baserat på Algol
– Införde klasser, polymorfi, dynamisk bindning mm
• Smalltalk
– Spred idéerna, har stått modell för många andra oo-språk, klassbibliotek och designmönster
– Korta utvecklingscykler, snabbt att prototypa eller göra "refactoring"
– Virtuell Maskin
• Som tolkar tänkt maskinkod eller snarare översätts med JIT-teknik
– Vissa dialekter plattformsoberoende
– Metaklasser, reflexivt, öppet, anpassningsbart
Kodexempeli appendix medCooks artikel
Kodexempeli appendix medCooks artikel
previous next 23
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
... oo-språk ...• CLOS
– Lispbaserat
– Multipelt arv, metaklasser, reflexivt, öppet, anpassningsbart
• Objective-C
– Blandning av C och Smalltalk (en hybrid)
• C++
– Baserat på C, med influenser från Simula
– Multipelt arv
– Generiska typer
• templates
• Eiffel
– Mutipelt arv
– Invarianter, pre- och postvillkor
previous next 24
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
... oo-språk• Java
– Som ju alla känner till– Syntax som C– Påminner i uppbyggnad om Smalltalk– VM– JIT– Standardiserat klassbibliotek
• C# (C-sharp)– Microsofts nya språk– C/C++-syntax liknar Java ganska mycket– Kompileras till exekverbar kod– Inget eget klassbibliotek– Se http://www.nada.kth.se/kurser/kth
/2D1359/00-01/contents/clangref.doc
Min temporäraAdress!
previous next 25
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Objekten eller värden• Är allt objekt eller inte?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Simula, Java, Eiffel och C# har två typer av värden: referenser till objekt och värden
• Smalltalk har bara en typ, dvs allt är objekt
• CLOS integrerar objektsystemet så långt det är möjligt med underliggande Common Lisp
• C++ och Objective-C stöder C-värden + en ny domän av separata objekt
• I Objective-C finns det dock bara en typ i objektdomänen• I C++ är denna objektdomänen mycket rikare
• Simula, Java, Eiffel och C# har två typer av värden: referenser till objekt och värden
• Smalltalk har bara en typ, dvs allt är objekt
• CLOS integrerar objektsystemet så långt det är möjligt med underliggande Common Lisp
• C++ och Objective-C stöder C-värden + en ny domän av separata objekt
• I Objective-C finns det dock bara en typ i objektdomänen• I C++ är denna objektdomänen mycket rikare
previous next 26
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Klasser och instanser• Hör alla objekt till klasser
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Ja, i alla dom jämförda språken tillhör objekten klasser
• I CLOS kan man också specificera beteende på instansnivå (Cook s. 150)
• Ja, i alla dom jämförda språken tillhör objekten klasser
• I CLOS kan man också specificera beteende på instansnivå (Cook s. 150)
previous next 27
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Arv• Vilka typer av arv finns?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Enkelt arv i:• Simula• Java• Smalltalk• C#• Objective-C• Beta• ...
• Multipelt arv i:• C++• Eiffel• CLOS• (Smalltalk)
• Enkelt arv i:• Simula• Java• Smalltalk• C#• Objective-C• Beta• ...
• Multipelt arv i:• C++• Eiffel• CLOS• (Smalltalk)
previous next 28
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Referenser till sig själv• Hur sker referenser till aktuellt objekt?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Simula - this• Java - this• Smalltalk - self• C# - this• Objective-C - • C++ - this• Eiffel - Current• CLOS – går ej
• I Simula, Smalltalk, Java, C# och Eiffel är självreferensen reserverat ord
• Simula - this• Java - this• Smalltalk - self• C# - this• Objective-C - • C++ - this• Eiffel - Current• CLOS – går ej
• I Simula, Smalltalk, Java, C# och Eiffel är självreferensen reserverat ord
previous next 29
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Typsystem• Har språket typsystem?
• När sker typkontrollen?
• Hur uttrycksfullt är typsystemet?
• Skiljer man på typer och klasser?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
Inte statiskt i Smalltalk eller CLOS. Inte för objekt i Objective-C.Resten har statisk typning
Inte statiskt i Smalltalk eller CLOS. Inte för objekt i Objective-C.Resten har statisk typning
Under exekveringen i Smalltalk och CLOS. Resten kontrollerar detta vid kompilering
Under exekveringen i Smalltalk och CLOS. Resten kontrollerar detta vid kompilering
Eiffel och C++ har parameteriserade typerEiffel och C++ har parameteriserade typer
I CLOS är det inte samma sak men i resten är det i princip detI CLOS är det inte samma sak men i resten är det i princip det
previous next 30
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Objektinitiering• Hur initieras objekten då dom skapas?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Simula - initieringsblock• Java - konstruktor• Smalltalk - klassmetod• C# - konstruktor• Objective-C- klassmetod• C++ - konstruktor• Eiffel – Create-feature• CLOS – ”slots” med regler för initiering
• Simula - initieringsblock• Java - konstruktor• Smalltalk - klassmetod• C# - konstruktor• Objective-C- klassmetod• C++ - konstruktor• Eiffel – Create-feature• CLOS – ”slots” med regler för initiering
previous next 31
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Inkapsling, omgivning och döljande• I vilken textuell kontext kan variabler och
metoder accessas?
• Kan man explicit kontrollera omgivningen?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
Simula skiljer ej på publika och privata vilket C#, Java och C++ gör
I Smalltalk och Objective-C är det ”stark” skillnad
CLOS: slots som kan anges hur dom kan accessas
Eiffel: export feature
Simula skiljer ej på publika och privata vilket C#, Java och C++ gör
I Smalltalk och Objective-C är det ”stark” skillnad
CLOS: slots som kan anges hur dom kan accessas
Eiffel: export feature
Man kan ofta komma runt reglerna om man är expert på run-time-omgivningen
I Smalltalk och CLOS är detta explicit inbyggtI Java finns också sådana möjligheter
Man kan ofta komma runt reglerna om man är expert på run-time-omgivningen
I Smalltalk och CLOS är detta explicit inbyggtI Java finns också sådana möjligheter
previous next 32
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Metoder, bindning och polymorfi• Tillhör metoderna objekt eller separata
enheter?
• Kan metoder skrivas över?
• Har språket virtuella metoder?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
previous next 33
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Styrstrukturer• Är styrstrukturer inbyggda i språket eller via
primitiver på lägre nivå?
• Vilka möjligheter att skapa egna styrstrukturer finns det?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
I Smalltalk är styrstrukturer implementerade med vanliga objekt tillhörande vanliga klasser
I resten av språken är det mer eller mindre primitiverCLOS har dock möjligheter från sitt ”LISP-arv”
I Smalltalk är styrstrukturer implementerade med vanliga objekt tillhörande vanliga klasser
I resten av språken är det mer eller mindre primitiverCLOS har dock möjligheter från sitt ”LISP-arv”
previous next 34
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Parallellitet• Exekverar objekt parallellt?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Simula - Ja
• Ej i resten även om visa stöder processer
• Simula - Ja
• Ej i resten även om visa stöder processer
previous next 35
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Meta-programmering• Hur kan språkets fundament kommas åt från
program?
• Finns metaklasser eller andra metaobjekt?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
I Java, Smalltalk och CLOS går dettaI Smalltalk och CLOS är detta helt integrerat
I Java, Smalltalk och CLOS går dettaI Smalltalk och CLOS är detta helt integrerat
I Smalltalk är klasser objekt precis som allt annat i systemet. Klasserna i sin tur är instanser av klasser (som är objekt som är instanser av klasser som....)Varje klass tillhör en metaklass
I Smalltalk är klasser objekt precis som allt annat i systemet. Klasserna i sin tur är instanser av klasser (som är objekt som är instanser av klasser som....)Varje klass tillhör en metaklass
previous next 36
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Omgivning• Vilken omgivning krävs för att konstruera
och leverera kod?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Java kräver VM• Finns dock en del ”riktiga” kompilatorer
• Smalltalk kräver också VM• Här jobbar man också i en speciell omgivning och kodning innebär att den aktuella omgivningen modifieras• Vissa Smalltalksystem har dock ”riktig” kompilator
• Resten av språken kräver ingen speciell omgivning (fast i CLOS var detta inte specat då Cook skrev sin artikel)
• Java kräver VM• Finns dock en del ”riktiga” kompilatorer
• Smalltalk kräver också VM• Här jobbar man också i en speciell omgivning och kodning innebär att den aktuella omgivningen modifieras• Vissa Smalltalksystem har dock ”riktig” kompilator
• Resten av språken kräver ingen speciell omgivning (fast i CLOS var detta inte specat då Cook skrev sin artikel)
previous next 37
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Implementation• Är språket intepreterande eller kompilerat?
• Finns det automatisk skräpsamling?
Java och Smalltalk kan vara intepreterande men normalt JIT
CLOS ej definierat
Reten kompilerande
Java och Smalltalk kan vara intepreterande men normalt JIT
CLOS ej definierat
Reten kompilerande
I Simula, Smalltalk, CLOS, Eiffel, Java och C# finns automatisk skräpsamling
I Simula, Smalltalk, CLOS, Eiffel, Java och C# finns automatisk skräpsamling
previous next 38
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Modularitet• Vilken grad av modularisering finns?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
FilerKlassPackage
FilerKlassPackage
previous next 39
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Felhantering• Hur hanteras run-time-fel?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
• Simula, Eiffel och C++ är från början konstruerade med intentionen att run-time-fel ej sker
• Eiffel har exceptionhantering
• Java, C# och Smalltalk har exceptionhandling•Även C++ numera
• Objective-C följer C-traditionen
• Simula, Eiffel och C++ är från början konstruerade med intentionen att run-time-fel ej sker
• Eiffel har exceptionhantering
• Java, C# och Smalltalk har exceptionhandling•Även C++ numera
• Objective-C följer C-traditionen
previous next 40
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråk
Metodologi• Är språket specialicerat på att konstruera
någon speciell typ av applikationer?
Svarenpå tavlaneller genomatt du fyller isjälv
previous next 41
Objektorientering användningsområden, speciellt olika programspråkNågot om distribuerad OO-programmeringNågot om distribuerad OO-programmering
• På separata ej upptryckta ohs, se websidorna med oh-bilder.