В чем разница между связями "Обобщение", "Реализация" и "Имплементация" на диаграмме классов UML?

Question

[Ivan Velichko]

Не могу понять, как проходит (и есть ли она) тонкая грань между следующими типами связей на диаграмме классов UML:

• generaliztion (обобщение)
  
• realization (реализация)
  
• implementation (имплементация)
  

Спецификацию UML касательно этого вопроса я понимаю следующим образом:

— связь generalization возникает между классами, когда один класс (наследник) основывается на другом классе (родителе). Судя по всему, здесь родительский класс обязательно должен быть конкретным классом (т.е. можно создавать его экземпляры).

— связь realization возникает между элементами диаграммы классов, когда один класс реализует поведение, определяемое другим классом. Скорее всего здесь речь идет о реализации поведения, определяемого интерфейсом или абстрактным классом.

— связь implementation — это подтип связи realization. Судя по всему, на одном конце связи — конкретный класс, а на другом — интерфейс (interface в Java, чисто виртуальный класс в C++).

Вопрос первый: насколько верна моя трактовка спецификации?
Вопрос второй: можно ли считать realization подтипом связи generalization?
Вопрос третий: если язык поддерживает множественное наследование (C++ например) и класс наследуется от двух конкретных классов — какая в таком случае связь между наследником и суперклассами?


Семантическую разницу между интерфейсом и абстрактным классом я понимаю. Родительский абстрактный класс определяет сущность объекта, а реализация классом некоторого интерфейса — лишь один из аспектов поведения класса (либо действий, которые можно выполнять над этим классом).

Вопрос четвертый: может ли быть такое, что в одном случае наследование от абстрактного класса порождает связь generalization, а в другом случае — realization.

Answer 1

[Антон Буков]

Трактовка не совсем верна, я сейчас изложу свое мнение, а уж сравнить наши взгляды задача не из простых)) Основная проблема различие понятий в UML и ООП.

В целом по определениям: Со стороны клиента у каждого конкретного класса присутствуют: интерфейс (который состоит из методов, свойств и прочих языковых штук) и абстракция (это некое поведение, которое подразумевается при взаимодействии с его интерфейсом).

Generalization. Когда у классов совпадает поведение, получается можно свести их интерфейсы к единому — обобщить. Диаграмма обобщения показывает сходство некоторого аспекта поведения и абсолютное сходство интерфейса.

Realization. Когда часть поведения объекта выносится в отдельный класс — это называется реализацией. В программировании такой прием обычно называют делегированием, но UML похоже считает иначе.

Implementation. В терминологии UML это как раз означает декомпозицию некого объекта на составные части. В программировании этот термин означает совсем другое…

Comments

[Антон Буков]

Если при наследовании (связь generalization) у вас нет никакого совпадения поведения, а только обобщение интерфейса — то следует задуматься о применимости наследования вообще в данном случае.

[Ivan Velichko]

Абсолютное сходство интерфейса в Generalization звучит убедительно, а главное очень хочется в это верить. Но напрягает момент, что зачастую в классах-наследниках появляются публичные методы, которых не было у родителя, а в коде можно встретить понижающее приведение типа (downcasting).

Implementation как декомпозиция объекта на составляющие мне тоже нравится. Только не понял, почему у тебя implementation в UML конфликтует с implementation в программировании. Если судить по синтаксису, например, Java или PHP, то для того, чтобы показать, что класс реализует интерфейс, используется именно ключевое слово implement. Один класс в свою очередь может реализовывать множество интерфейсов (например, IComparable, IMovable и IDrawable). Получается, что такой класс — это объединение решения нескольких задач внутри одного класса, интерфейс которого состоит из совокупности всех интерфейсов, им реализуемых ResultingClassInterface = {IComparable, IMovable, IDrawable}. В таком случае, если теперь двигаться в обратном направлении, рассматривая класс, как единое целое и затем выделяя из него подзадачи с вынесением их в отдельный интерфейс — это и получится декомпозиция.
В мануале IBM по UML про связь implementation написано следующее: The implementation relationship specifies that the realizing classifier must conform to the contract that the provided interface specifies. Это выполняется by design во всех языках программирования, поддерживающих интерфейсы в таком виде, как они понимаются например в Java, PHP или C#.

В том же самом мануале про связь realization написано вот что: You can model the following situations using realization relationships:
A component is realized by a set of classifiers that provide its implementation. Вот это уже действительно похоже на то, что класс предоставляет своим клиентам абстракцию, складывающуюся из сервисов классов, с которыми он находится в отношении realization плюс возможно его собственные публичные методы. При этом не гарантируется, что новый класс будет на 100 % повторять интерфейсы классов, чью реализацию он представляет. Следовательно, никто не запрещает нам realization провернуть за счет делегирования и обойтись вовсе без наследования в этом случае. При этом внешний вид связи (пунктирная линия с пустым треугольником на конце) ничем не отличается от вида связи implementation и напоминает связь generalization, что меня вводит в заблуждение. Делегирование же в свою очередь обычно на диаграммах представляется связью association (собирательно название для agregation или composition). Рискну предположить, что связь realization должна использоваться вместо association при делегировании, когда ВСЕ методы класса, входящего в связь с одной стороны (service provider), имеют свое отражение в публичных методах класса на другой стороне связи (т.е. отношение между методами биективное).

Ну и пока не ясен для меня вопрос, как следует поступать, когда в приложении существует множество разношерстных по своему назначению классов + один интерфейс, который большинство из них (но не все!) должны реализовывать. Причем реализация эта в 99% случаев должна быть по умолчанию одинакова. Писать в каждом из классов реализацию — ад. Отнаследовать все эти класса системы от базового класс MyObject implements IInterface, в котором будет представлена реализация интерфейса по умолчания (а-ля C# или Java) — вроде перебор. И как при этом должна выглядеть диаграмма классов UML?

Answer 2

[eaa]

Сие есть очень занимательно… никогда так глубоко не рыл, и вот…
Даже по-русски «realization» и «implementation» переводятся как реализация — это я вроде знал, а в литературе такого разделения не встречал нигде. Поиск «realization» в вики ничего тоже не дел, что уже настораживает. А вот про implementation написано, что это есть realization :)

«Implementation is the realization of an application, or execution of a plan, idea, model, design, specification, standard, algorithm, or policy.»

Ладно, посчитаю, что это одно и то же.
Тогда имеем, что generalization — это просто наследование, не важно, от абстрактного класса или нет.
Implementation — реализация интерфейса (или чисто абстрактного класса).

Итого, про первый вопрос я не знаю, что сказать, но высказал свое мнение.
По второму — можно с некоторым уточнением, что это будет реализован (realized, implemnted) уже реальный метод, который в интерфейсе просто не мог быть реализован просто потому, что это интерфейс.
По третьему — тут будет просто несколько связей, в зависимости от типа — например если реализуется несколько интерфейсов — то будет несколько связей «implementation», то же касается и generalization.
По четвертому — если власс расширяет абстрактный и сам ничего не реализует (т.е. тоже является абстрактным), то тут просто не может быть реализации (implementation, realization) — т.е. тут чисто generalization. А если что-то реально реализуется — то тогда можно говорить о implementation (realization).

Answer 3

[jorikburlakov]

1)Вроде implementation это и есть реализация. Понятие наследования и реализации вроде правильны.
2)Ну эти обе связи являются отношениями на уровне объектов, но можно ли считать realization подтипом связи generalization, я вам не отвечу.
3)Я думаю generalization.
4)Мне кажется нет, так как используется generalization, состояние наследуются тоже.