Общая характеристика языка OCL

Ограничения целостности и язык OCL

Как уже отмечалось, в диаграммах классов могут указываться ограничения целостности, которые должны поддерживаться в проектируемой БД. В UML допускаются два способа определения ограничений: на естественном языке и на языке OCL. На рис. 10.13 показана простая диаграмма классов Студент и Университет с ограничением, выраженным на естественном языке.

Рис. 10.13. Ограничение, выраженное на естественном языке

В данном случае накладывается ограничение на состояние объектов классов Студент и Университет, входящих в один экземпляр ассоциации. Объект класса Студент может входить в экземпляр связи с объектом класса Университет только при условии, что размер стипендии данного студента находится в диапазоне, допустимом в данном университете.

Более точный и лаконичный способ формулировки ограничений обеспечивает язык OCL (Object Constraints Language). Вот общая характеристика этого языка.

Из языка UML¹⁾ в OCL заимствованы, в первую очередь, следующие концепции:

• класс, атрибут, операция;
• объект (экземпляр класса);
• ассоциация;
• тип данных (включая набор предопределенных типов Boolean, Integer, Real и String);
• значение (экземпляр типа данных).

Для понимания языка OCL существенны определяемые в UML традиционные для объектных моделей данных различия между объектом некоторого класса и значением некоторого типа:

• объект обладает уникальным идентификатором и может сравниваться с другими объектами только по значению идентификатора; следствием этого является возможность определения операций над множествами объектов в терминах их идентификаторов²⁾;
• объект может быть ассоциирован через бинарную связь³⁾ с другими объектами, что позволяет определить в OCL операцию перехода от данного объекта к связанным с ним объектам;
• в то же время значение является «чистым значением» в том смысле, что:
• при сравнении двух значений проверяются сами эти значения;
• кроме того, значения не могут участвовать в связях, поскольку понятие связи определено только для объектов классов.

В дополнение к скалярным типам данных, заимствованным из UML, в OCL предопределены структурные типы, которые являются разновидностями типов коллекций (collection):

• математическое множество (set), неупорядоченная коллекция, не содержащая одинаковых элементов;
• мультимножество (bag), неупорядоченная коллекция, которая может содержать повторяющиеся элементы-дубликаты;
• последовательность (sequence), упорядоченная коллекция, которая может содержать элементы-дубликаты.⁴⁾

В OCL элементами каждого из трех типов коллекций могут быть либо объекты, либо значения.

Язык OCL предназначен, главным образом, для определения ограничений целостности данных, соответствующих модели, которая представлена в терминах диаграммы классов UML. OCL может применяться для определения ограничений, описывающих пред- и постусловия операций классов, и ограничений, представляющих собой инварианты классов. При проектировании реляционных баз данных возможность определения пред- и постусловий операций вряд ли может оказаться существенной⁵⁾. С точки зрения определения ограничений целостности баз данных более важны средства определения инвариантов классов.

Инвариант класса

Под инвариантом класса в OCL понимается условие, которому должны удовлетворять все объекты данного класса. Если говорить более точно, инвариант класса – это логическое выражение, вычисление которого должно давать true при создании любого объекта данного класса и сохранять истинное значение в течение всего времени существования этого объекта. При определении инварианта требуется указать имя класса и выражение, определяющее инвариант указанного класса. Синтаксически это выглядит следующим образом:

context <class_name> inv:<OCL-выражение>

Здесь <class-name> является именем класса, для которого определяется инвариант, inv – ключевое слово, говорящее о том, что определяется именно инвариант, а не ограничение другого вида, и context – ключевое слово, которое говорит о том, что контекстом следующего после двоеточия OCL-выражения являются объекты класса <class-name>, т. е. OCL-выражение должно принимать значение true для всех объектов этого класса.

Заметим, что OCL является типизированным языком, поэтому у каждого выражения имеется некоторый тип. Естественно, что OCL-выражение в инварианте класса должно быть логического типа.

В общем случае OCL-выражение в определении инварианта основывается на композиции операций, которым посвящена большая часть определения языка. В спецификации языка эти операции условно разделены на следующие группы:

• операции над значениями предопределенных в UML (скалярных) типов данных;
• операции над объектами;
• операции над множествами;
• операции над мультимножествами;
• операции над последовательностями.

Последовательно обсудим эти группы операций.

Дата добавления: 2015-04-29