Software Engineering Lecture 6/12

復習

状態モデル

オブジェクトの振る舞いを表すのには、状態遷移図を使う。

問1

Java で状態遷移を記述するにはどうすれば良いか? 緑、黄、赤と順に変化する信号機をJavaで記述してみよ。

別にアプレットにする必要もない。(してもいいけど)

public class signalApp
{

    public static void main (String args[]) {
	System.out.println("start");
	red();
    }
    public static void red() {
	System.out.println("red");
	green();
    }
    public static void green() {
	System.out.println("green");
	yellow();
    }
    public static void yellow() {
	System.out.println("yellow");
	red();
    }
}

これは再帰呼び出しと呼ばれる方法になる。簡潔できれいだけれども、 javaのような言語では実用的とはいえない。(何故か?) あるいは状態を表す変数を使えば、

public class signalApploop
{
    static final int red = 1;
    static final int green = 2;
    static final int yellow = 3;
    static int state;

    public static void main (String args[]) {
	int i;
	
	state = red;
	System.out.println("start");
	for(i=0;i<10; i++) {
	    next();
	}
    }
    public static void next() {
	if(state == red) {
	    System.out.println("red");
	    state = green;
	} else if (state == green) {
	    System.out.println("green");
	    state = yellow;
	} else if (state == yellow) {
	    System.out.println("yellow");
	    state = red;
	}
    }
}

などと書くことができる。

問1

この二つの方法の利点と欠点について考察してみよ。

システムの動的振る舞い

オブジェクトは、個々に勝手に動作するのではなく、全体としてある目的をもって協調して動作するべきであろう。個々のオブジェクトの振る舞いの総和がシステムの振る舞いを決める。これは単純には、個々のオブジェクトの状態遷移図の積であるはずである。

しかし、それは人間の手に負えないほど複雑なものであるのが普通である。たとえば、2状態のオブジェクトが10個あったとすると、その積は2^10=1024 の状態を持つ。したがって、個々のオブジェクトの状態だけでなく、システム全体の振る舞いを見通し良くするための表現が必要だと考えられる。

そのためにオブジェクトライフサイクル手法では以下のようなさまざまなモデルを工夫している。

オブジェクト通信モデル
通信パターン
アクションデータフローダイアグラム(ADFD)

これらのモデルは、ある意味でオブジェクトの並列実行を仮定している。しかし、オブジェクト指向プログラムを普通の逐次型プログラム言語で記述する時には、なんらかの方法で並列実行をシミュレーションしなくてはならない。そのためには以下のような方法がある。

スケジューラオブジェクトが、並列動作するオブジェクトに順次にイベントを送り、次々に動作させる。
OSが提供するプロセスを使い、プログラムを分割して、プロセス間通信を使って並列動作を実現する。この場合、分割したプロセスの間でのオブジェクトの参照は必ずプロセス間通信を経由する。
単一プロセス内のスレッドと呼ばれる並列実行を利用する。この場合は、メモり空間は共有されているので、オブジェクトの参照は自由である。ただし、同じオブジェクトのメソッドが同時に動作する場合には、自分で排他制御をおこなう必要がある。

実際には、最初の方法が一番簡単な実現方法だといえるだろう。しかし、入出力処理がともなう場合には、プロセスを分割するかスレッドを使う必要がある。さらに、スケジューラオブジェクトのプログラムはプロセスモデルを複雑にしてしまうことが多い。

問2

この三つの方法の利点と欠点について考察してみよ。