面向对象的设计汇总课件

1、第5章 面向对象的设计 Object Oriented Design5.7 任务管理 重点 用UML描述实时系统5.7.1 实时系统特点5.7.2 实时系统建模描述的主要内容5.7.3 面向对象和实时系统概念5.7.4 UML用于实时建模中1第5章 面向对象的设计 实施应用实时操作系统硬件接口传感器激励器环 境图 5-145 一个实时系统的例子实时系统的环境:2实施应用实时操作系统硬件接口传感器激励器环 境图 5-1455.7.1 实时系统特点5.7.2 实时系统建模描述的主要内容 时间线是最重要的 事件驱动 进程并发执行 对非功能需求要求高 非确定性 时间要求 异步、事件处理 通信 并发和同

2、步 系统的分布35.7.1 实时系统特点5.7.2 实时系统建模描述的主要内5.7.3 面向对象和实时系统概念1) 活动的类和对象 (activeclass) 活动类,并发执行“单元” UML中,活动类用粗线方框表示:Communicationsupervisor:commmanager图 5-146 活动对象及内部机构Port:CommunicationportInput:MessageBufferOutput:MessageBuffer如 图45.7.3 面向对象和实时系统概念1) 活动的类和对象 (a2) 通信 (Communication)(1) 最常用的通信实现机制 操作调用:发送一

3、条同步消息给一个对象, 调用者等待操作完成并返回. 同步:指定两条线程的同步点.当一个线 程到达指定的同步点后,等待另一 个线程的到耒,而后,交换信息,并发执行. 共享内存:将一块内存专用作通信区.邮箱/消息队列:发送一条异步消息,发送者 将一条消息放在邮箱后,立继返回继续执行.接收者到同一点去读消息,并处理消息. 52) 通信 (Communication)(1) 最常用的 将并发线程放在不同的计算机上实现. 调用线程时,标识它调用的一个对象的操作, 然后把请求放入RPC库中, RPC在网络上找到该 对象,将请求打包,并通过网络发送给目标对象. 接收方,将请求转为本地格式,执行请求的调 用.

4、当调用完成时,将结果以同样方式返回给发 送方. RPC即是一种通信机制,又是一种同步机制. 远程过程调用RPC:6 远程过程调用RPC:6(2) 通信中相关概念 事件(Event) 在实时系统中,事件是系统活动的驱动器在UML中，主要有四种不同类型的事件 条件成真- 条件事件 收到另一个对象的信号-信号事件 收到另一个对象(或对象本身)操作调用-调用事件 经过指定时间间隔的事件-时间事件7(2) 通信中相关概念 事件(Event)在UML中，主要有准备就绪运行等待 创 建 调用结果调度 运行时间50秒调 用 终止图 5-147 带有引起状态转移事件的活动对象状态如图8准备就绪运行等待 创 调用

5、结果调度 运行时间50秒调 信号(Signal) UML中将信号定义为“可能发生的命名事件”是 对象之间异步通信的规格说明.signalSignalabstractsignalphysicalabstractsignallogicalabstractsignalSynchronizationsignalMouseMovesignalKeyPressedsignalObjectDropsignalPerformCommand图 5-148 信号类的层次性9 信号(Signal)signalsignals 消息(Message) UML中消息的类型简单消息 表示普通的控制流同步消息 一个嵌套控制流

6、，表示一个操作调用异步消息 异步控制流中，没有直接的返回给 调用者,发送者发送完消息后,不需要等待消 息处理完成而是继续执行同 步 问 题不正确的共享访问使用互斥机制解决低效率资源利用挂起等待的线程.调度器调度死锁两个线程互相等待对方的资源 饿死一个线程总是得不执行.划分优先级解决解决同步问题与线程调度有关:优先级高的线程易得到系统控制权;调度参数化,选择调度算法;调用sleep等待10 消息(Message)简单消息 (3) 在java中实现并发同步机制Class DemoThread extends Thread public void run() try /Do forever for(

7、;) /synchronous message to system.out object system.out.println(“Hello”) /Asynchronous message placed in globalmailbox /Needs Definition of class signal and Mailbox elsewhere signal s=new signal(“Asynch Hello”); Global_mailbox.Put(s); /waits for 10 milliseconds sleep(10); catch (InterruptedExecption

8、 e) 11(3) 在java中实现并发同步机制Class DemoThPublic static void main(string arg) /Create an instance of the active class(thread) DemoThread t1=new DemoThread(); /start execution t1.start(); /Create another instance of the active class DemoTHread t2=new DemoThread(); / Start execution t2.start(); 12Public sta

9、tic void main(string5.7.4 UML用于实时建模中UML可以定义的信息 时间 并发 异步事件 同步 分发135.7.4 UML用于实时建模中UML可以定义的信息 时房屋告警系统传感器图传感器发送的消息有ACK,NAK或告警信号图 5-149 告警系统中的传感器Active Class传感器abstractid:AddressSelfTest()Activate()DeActivate()图像传感器与设备有关的配置参数SelfTest()Activate()DeActivate()热传感器与设备有关的配置参数SelfTest()Activate()DeActivate()声

10、音传感器与设备有关的配置参数SelfTest()Activate()DeActivate()14房屋告警系统传感器图传感器发送的消息图 5-149 告警系房屋告警系统告警器图图 5-150 告警系统中的告警器告警器发送的消息有ACK,NAKActive Class告警器abstractid:AddressSelfTest()Trigger()触发TurnOff()断开电话告警器与设备有关的配置参数SelfTest()Trigger()TurnOff()光告警器与设备有关的配置参数SelfTest()Trigger()TurnOff()声音告警器与设备有关的配置参数SelfTest()Trigg

11、er()TurnOff()15房屋告警系统告警器图图 5-150 告警系统中的告警器告警类图图 5-151 房屋告警系统中的活动对象和静态对象Persistent系统配置信息Persistent单元配置信息单元处理器日志LCD显示器包装器声音告警器键盘处理器包装器Supervisor超级用户传感器告警器11.*11.*11.*1.*1.*系统处理器16类图图 5-151 房屋告警系统中的活动对象和静态对象Pe图 5-152 房屋告警系统中的信号层次关系信号层次关系图signalSignalabstractTimeSent:TimeSender:ObjectIdsignalGeneral Sig

12、nal (一般信号)abstractsignalSensor(传感器) SignalsabstractsignalAlarm(报警) SignalsabstractsignalErrorsignalTrigger(触发)signalAcksignalNAKsignalAlarmsignalTurnOff(断路)signalActivatesignalDeactivatesignalHeartbeat(跳动)signalSelfTest17图 5-152 房屋告警系统中的信号层次关系信号层次关系图状态图图 5-153 状态图中的并发子状态激活阶段告警器自检激活传感器设备传感器自检系统被激活自检/

13、发送 ACKNAK自检告警器传感器激活命令/发送 ACK/发送 ACK初始化线程循环创建设备表创建单元处理器NAK成功激活失败NAK18状态图图 5-153 状态图中的并发子状态激活阶段告警器激活系统停止系统被激活激活失败激活传感器激活告警器初始化单元处理器“激活系统”命令图 5-154 复杂状态图复杂状态图19系统停止系统被激活激活失败激活传感器激活告警器初始化“激活系顺序图:系统处理器:单元处理器:传感器:告警器:单元配置信息激活读配置同步返回配置信息异步简单自检ACK激活自检ACKACKACKAB循环处理每一个告警器和传感器图 5-155 告警器激活序列图B-A 5秒20顺序图:系统处理

14、器:单元处理器:传感器:告警器:单元配置信息:声音告警:supervisor:日志:系统处理器2c.2触发2c.1存储(Date,Time,Cell,Sensor):电话告警:声音告警:单元处理器:照相单元传感器2c.告警2b.触发2a.触发1.告警图 5-156 传感器协作图协作图21:声音告警:supervisor:日志:系统处理器2c.2触活动图等待信号告警激活关闭超时触发告警器触发告警器A触发告警器B触发告警器X报告给系统告警（给系统处理器)请求超时信号激活消息处理关闭消息处理超时消息处理在独立的活动图中描述给实时OS发来的超时信号排序图 5-157 告警器活动图输入事件22活动图等待信号告警激活关闭超时触发告警器触发触发触发报告给系 组件和展开 图图 5-158 房屋告警系统的展开器用户面板Thread告警系统处理器Thread传感器Thread单元处理器Thread告警器传感器告警器主单元1111.*11.*23 组件和展开实时系统分类：硬实时,考虑容错性软实时系统经常是嵌入式系统实时系统特点：时间并发执行的线程非确定性实时系统建模：描述时间要求并发性异步通信同步通信分布活动对象