Hoofdstuk 9: Object Constraint language (OCL) Prof. Dr. Olga De Troyer. Constraints

Transcriptie

1 Hoofdstuk 9: Object Constraint language (OCL) Prof. Dr. Olga De Troyer 2005 Prof Dr. O. De Troyer, pag. 1 Constraints UML s notatie is grafisch Goed voor het uitdrukken van structurele eigenschappen van het systeem De meeste systemen hebben echter eigenschappen of beperkingen die men niet kan uitdrukken door middel van diagrammen Bijv. De balans van een bankrekening moet tussen 0 en zijn Zulke eigenschappen worden constraints genoemd 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 2 1

2 Constraints Een constraint is een bewering over één of meerdere model elementen en waaraan moet voldaan zijn in alle mogelijke toestanden van het systeem Voorbeeld eenvoudige constraint via UML-note 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 3 Constraints in UML Constraints kunnen worden uitgedrukt in natuurlijke taal (tussen { en } eventueel in een nota) Meestal onnauwkeurig, onvolledig UML heeft een aantal notaties voor veel voorkomende constraints, bijv. xor constraint subset constraint OCL voor meer algemene constraints 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 4 2

3 OCL OCL: Object Constraint Language Gebruikersvriendelijk (tekst gebaseerd) Precies Speciaal voor UML Principes Specificeert welke modelelementen betrokken zijn (context van de constraint) Laat toe om in het model te navigeren om betrokken modelelementen en data waarden te identificeren (navigatie-expressies) Laat toe om uitspraken (beweringen) te maken over deze items (booleaanse uitdrukkingen) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 5 Context van een constraint Elke OCL constraint heeft een context Verbind de constraint met het modelelement dat beperkt wordt Context is een klasse of een operatie 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 6 3

4 Context van een constraint Constraints kunnen opgenomen worden in het diagram In het element zelf Via een nota verbonden aan het element 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 7 Context van een constraint OCL Constraints kunnen ook apart worden gegeven Ze beginnen met een context declaratie sleutelwoord context SavingsAccount inv: self.balance > 0 and self.balance < De klasse of operatie die de context vormt Sleutelwoord staat voor invariant 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 8 4

5 Syntax van OCL context SavingsAccount inv: self.balance > 0 and self.balance < Een punt. wordt gebruikt om naar een eigenschap van een model element te referenen (bijv een attribuutwaarde) self refereert naar het context object Kan men eventueel weglaten 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 9 Syntax van OCL het context object en de constraint kunnen namen hebben context acc:savingsaccount inv accountlimits: acc.balance > 0 and acc.balance < Prof. Dr. O. De Troyer pag. 10 5

6 Voorbeeld 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 11 Navigatie expressies Om te navigeren starten we van het context object Om via een associatie te navigeren gebruiken we De rolnaam aan het einde van de associatie Of de naam van de klasse aan het einde van de associatie (wanneer niet dubbelzinnig) gescheiden van de context door de punt context Department inv: self.staff context Company inv: self.department rolnaam klassennaam Staff van een Department Departments van een Company 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 12 6

7 Navigatie expressies Wat is het resultaat van een navigatie expressie? afhankelijk van de multipliciteit: een collectie wanneer meerdere objecten verbonden is met het vertrekobject Één enkel object wanneer maar één object verbonden is met het vertrekobject Een lege collectie wanneer geen enkele object verbonden is met het vertrekobject 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 13 Navigatie expressies Navigatiepaden Volgen een ketting van associaties Bijv. All the people who work for the company context Company inv: self.department.staff Eerst alle Departments van een Company Dan voor elk Department alle staff leden Resultaat is één grote collectie 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 14 7

8 Navigatie expressies Navigatie over qualified associatie Richting qualifier: zoals gewone associatie context Person inv: self.employer Andere richting: laat selectie toe context Company inv: self.employee [314159] 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 15 Navigatie expressies Navigatie over qualified associatie Kan ook in pad worden gebruikt context Company inv: self.employee [314159].manager Qualifier moet niet gebruikt worden context Company inv: self.employee 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 16 8

9 Navigatie expressies Navigatie met associatie klassen all the employees of a particular grade context Grade inv: self.contract.employee the grade of a particular employee context Person inv: self.contract.grade Naam van de klasse te gebruiken zoals rolnaam 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 17 Data typen OCL heeft de volgende data typen Boolean Integer Real String Met de gebruikelijke operaties 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 18 9

10 Modeltypen Elke UML klasse kan gebruikt worden als OCL modeltype Een modeltype heeft een aantal eigenschappen Elk UML attribuut van de klasse is een eigenschap Met elke rol van een associatie van de klasse komt een eigenschap overeen Query operaties gedefinieerd voor de klasse geven aanleiding tot eigenschappen Niet elke operatie is een eigenschap omdat het evalueren van de OCL expressie de toestand van het object niet mag wijzigen 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 19 Modeltypen De punt notatie wordt ook gebruikt voor eigenschappen van modeltypen: the age and salary of an employee context Person inv: self.age() inv: self.contract.grade.salary 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

11 Modeltypen Eigenschappen kunnen collecties weergeven the names of employees in a department context Department inv: self.staff.name 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 21 Enumerated types UML enumerations kunnen gebruikt worden in constraints a signal must be red or green context Signal inv: colour = Colour::red or colour = Colour::green 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

12 Collecties OCL heeft 3 soorten collecties: set: elk object komt slechts 1 x voor bag: elk object kan meer dan 1 x voorkomen sequence: de objecten in a sequentie zijn geordend Navigatie vanuit één enkel object geeft een set terug Associaties zijn per definitie verzamelingen Navigatie vanuit een set geeft een bag terug Hier zijn duplicaten mogelijk 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 23 Operaties op collecties Operaties op collecties worden voorafgegaan door -> Som maken van alle elementen: sum() the total salary bill for a department context Department inv: staff.contract.grade.salary->sum() 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

13 Operaties op collecties Een bag omzetten naar een set: asset() Aantal elementen in een collectie: size() context Department inv: staff.contract.grade->asset()->size() 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 25 Operaties op collecties Selecteren van elementen uit een collectie employees in a company with a salary greater than context Company inv: self.employee->select(p:person p.contract.grade.salary > 50000) Select operator wordt toegepast op deze verzameling Lokale variabele Soms onnodig en mag dan weggelaten worden context Company inv: employee->select(contract.grade.salary > 50000) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

14 Operaties op collecties Resultaat van select kan gebruikt worden om verder te navigeren the managers of highly paid employees context Company inv: employee->select (contract.grade.salary > 50000).manager 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 27 Operaties op collecties De collect operator geeft een bag terug met als elementen de waarde voor de expressie voor elk object in de originele collectie (ook als dit een set was). Als de originele collectie een sequence is, is het resultaat van de collect ook een sequence. the ages of all employees in a department context Department inv: staff->collect(p:person p.age()) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

15 Operaties op collecties the company s salary bill after a 10% pay rise context company inv: contract.grade ->collect(salary*1.1)->sum() 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 29 Operaties op collecties De waarden van een bepaald attribuut van een collectie context Department inv: self.staff->collect(name) Verkorte notatie voor collect(eigenschap) context Department inv: self.staff.name 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

16 Formuleren van constraints Constraints worden geformuleerd door navigatie expressies te combineren met booleaanse operators 3 soorten constraints Simpele constraints Complexe constraints: door de combinatie van simple constraints Iteratieve constraints: passen een constraint toe op alle elementen van een collectie ( ) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 31 Simpele Constraints Vergelijking van 2 data items door middel van de vergelijkingsoperatoren =, <>, <,... an employee works for the company that his department is in context Person inv: self.employer = self.department.company 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

17 Simpele constraints Eigenschappen van collecties kunnen getest worden Testen of collectie leeg is: isempty() all employees are aged 18 or more 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 33 Simpele constraints Twee verschillende manieren om aan te geven dat all employees are aged 18 or more context Department inv: staff->select(age()<18)->isempty() context Department inv: staff->select(age()<18)->size() = Prof. Dr. O. De Troyer pag

18 Simpele constraints includes om te testen of een element in een collectie zit every grade used is known to the company 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 35 context Person inv: employer.grade->includes(contract.grade) Simpele constraints includesall om te testen of een collectie deel is van een andere collectie a department s staff all belong to the company context Department inv: company.employee->includesall(staff) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

19 Complexe constraints Constraints kunnen gecombineerd worden met Booleaanse operatoren not, and, or, xor 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 37 Complexe constraints Er is ook een implies operator every employee over 50 gets at least context Person inv: age() >= 50 implies contract.grade.salary >= Prof. Dr. O. De Troyer pag

20 Iteratieve constraints forall gaat na of alle elementen van de collectie voldoen aan de constraint there is an employee at every grade of nog: for each grade exists some contracts 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 39 context Company inv: self.grade->forall( g : Grade not g.contract->isempty()) Iteratieve constraints exists gaat na of minstens 1 element van de collectie voldoet aan de constraint every department has a head (of m.a.w. er is een personeelslid die geen manager heeft) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 40 context Department inv: staff->exists(e : Person e.manager->isempty() 20

21 Iteratieve constraints Constraints op klassen zijn van toepassing op alle instanties van de klasse the salary for every grade is more than context Grade inv: salary > De allinstances operation groepeert expliciet alle instanties van een type (zelfde constraint als hierboven) context Company inv: Grade.allInstances->forAll(g g.salary > 20000) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 41 Iteratieve constraints allinstances nodig bij het vergelijken van instanties van een klasse no two grades have the same salary context Grade inv: Grade.allInstances->forall(g : Grade g <> self implies g.salary <> self.salary ) zowel self als g itereren over Grade 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

22 Klasse invarianten Een klasse invariant is een voorwaarde die steeds moet voldaan zijn voor een klasse Meestal enkel gebruikt voor constraints die de waarden van de attributen beperken an account s balance must be in a given range context SavingsAccount inv: balance > 0 and balance < Prof. Dr. O. De Troyer pag. 43 Precondities Een preconditie drukt uit welke beweringen waar moeten zijn voor men een operatie mag uitvoeren you can only withdraw an amount less than the balance in an account context SavingsAccount::withdraw(amt:Real) pre: amt < balance 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

23 Postcondities Een postconditie drukt uit welke beweringen waar moeten zijn nadat een operatie uitgevoerd is withdraw withdraws the amount given to it context SavingsAccount::withdraw(amt:Real) post: balance = balance@pre - amt Refereert naar de waarde van balance voor de uitvoering van de operatie 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 45 Constraints in de klasse diagrammen De constraints kunnen ook in het klasse diagram weergegeven worden als volgt: 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

24 Constraints en Generalisatie Generalisatie relaties kunnen niet gebruikt worden om te navigeren Hoe de constraint Every customer holds a current account specificeren? We moeten het type weten van een account 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 47 Constraints en Generalisatie oclistypeof laat toe om het type van een object te checken Every customer holds a current account context Customer inv: account->size() > 0 implies account.select(oclistypeof(currentaccount)) ->size() > 1 Als een customer een account heeft dan moet er minstens 1 zijn van het type CurrentAccount 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag

25 Constraints en Generalisatie ocltype geeft het type van een object terug individuals can only hold personal accounts context Individual inv: account->forall(a : Account a.ocltype = PersonalAccount) 2005 Prof. Dr. O. De Troyer pag. 49 OCL - reference OCL Specification, v Prof. Dr. O. De Troyer pag