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【発明の名称】 静的・オブジェクト・インタ―フェ―スからのポリモアフィックの振る舞いを容易にするデ―タ処理装置、方泡コンピュ―タ・プログラム製品
【発明者】 【氏名】グラハム・カストリー・チャータース

【氏名】デビット・ジョーン・ビネス
【要約】 【課題】データ処理システムにおいて静的・クラスのためにポリモアフィックな振る舞いを与える最適な装置及び方法を提供することである。

【解決手段】静的クラス階層及び非静的クラス階層とういう２つの継承階層を有するオブジェクト指向プログラミング・ソフトウエア・アーキテクチャを用いて、データ処理を実行するデータ処理装置を開示する。この装置は、静的階層の静的クラスに関するメソッド呼び出しを受取る手段と、その静的クラスにおいて静的ポインタを用いて、受取られたメソッド呼び出しを、前記非静的階層の非静的クラスのインスタンスにリダイレクトする手段とを備える。各前記メソッド呼び出しの各々は、特定のメソッドを前記データ処理装置によって処理することをリクエストし、非静的クラスのインスタンスは受取られたメソッド呼び出しにおいてリクエストされたメソッドのインプリメンテイションを提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】静的クラス階層及び非静的クラス階層という２つの承継階層を有するオブジェクト指向プログラミング・ソフトウエア・アーキテクチャを用いてデータ処理を実行するデータ処理装置であって、前記静的階層の静的クラスに関するメソッド呼び出しを受取る手段と、前記静的クラスの静的ポインタを用いて、受取られたメソッド呼び出しを、前記非静的階層の非静的クラスのインスタンスにリダイレクトする手段とを備え、前記メソッド呼出の各々は、特定のメソッドを前記データ処理装置によって処理することをリクエストし、前記インスタンスは、前記受取られたメソッド呼び出しにおいて要求されるメソッドのインプリメンテイションを与えることを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】前記メソッド呼び出しを受取る手段は、前記静的階層の静的基本クラスに関する呼び出しを受取り、前記リストダイレクトする手段は、受取られたメソッド呼び出しを前記非静的階層の非静的基本クラスのインスタンスに、リダイレクトすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記リストダイレクトする手段は、前記静的基本クラスに含まれる、前記受取られたメソッド呼び出しのインプリメンテイションが、前記非静的クラス階層の非静的派生クラスに含まれる変更されたインプリメンテイションによってオーバーライドされている場合に、前記受取られたメソッド呼び出しを前記非静的クラスのインスタンスにリダイレクトすることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】静的クラス階層及び非静的クラス階層という２つの承継階層を有するオブジェクト指向プログラミング・ソフトウエア・アーキテクチャを用いてデータ処理を実行するデータ処理方法であって、前記静的階層の静的クラスに関するメソッド呼び出しを受取るステップと、前記静的クラスの静的ポインタを用いて、受取られたメソッド呼び出しを、前記非静的階層の非静的クラスのインスタンスにリダイレクトするステップとを備え、前記メソッド呼出の各々は、特定のメソッドを前記データ処理装置によって処理することをリクエストし、前記インスタンスは、前記受取られたメソッド呼び出しにおいて要求されるメソッドのインプリメンテイションを与えることを特徴とするデータ処理方法。
【請求項５】前記メソッド呼び出しを受取るステップは、前記静的階層の静的基本クラスに関する呼び出しを受取り、前記リストダイレクトするステップは、受取られたメソッド呼び出しを前記非静的階層の非静的基本クラスのインスタンスに、リダイレクトすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記リストダイレクトするステップは、前記静的基本クラスに含まれる、前記受取られたメソッド呼び出しのインプリメンテイションが、前記非静的クラス階層の非静的派生クラスに含まれる変更されたインプリメンテイションによってオーバーライドされている場合に、前記受取られたメソッド呼び出しを前記非静的クラスのインスタンスにリダイレクトすることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】データ処理装置上で実行された際に、静的クラス階層及び非静的クラス階層という２つの承継階層を有するオブジェクト指向プログラミング・ソフトウエア・アーキテクチャを用いて、データ処理方法を実行する、コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータ・プログラム製品であって、前記データ処理方法は、前記静的階層の静的クラスに関するメソッド呼び出しを受取るステップと、前記静的クラスの静的ポインタを用いて、受取られたメソッド呼び出しを、前記非静的階層の非静的クラスのインスタンスにリダイレクトするステップとを備え、前記メソッド呼出の各々は、特定のメソッドを前記データ処理装置によって処理することをリクエストし、前記インスタンスは、前記受取られたメソッド呼び出しにおいて要求されるメソッドのインプリメンテイションを与えることを特徴とするデータ処理製品。
【請求項８】前記メソッド呼び出しを受取るステップは、前記静的階層の静的基本クラスに関する呼び出しを受取り、前記リストダイレクトするステップは、受取られたメソッド呼び出しを前記非静的階層の非静的基本クラスのインスタンスに、リダイレクトすることを特徴とする請求項７に記載の製品。
【請求項９】前記リストダイレクトするステップは、前記静的基本クラスに含まれる、前記受取られたメソッド呼び出しのインプリメンテイションが、前記非静的クラス階層の非静的派生クラスに含まれる変更されたインプリメンテイションによってオーバーライドされている場合に、前記受取られたメソッド呼び出しを前記非静的クラスのインスタンスにリダイレクトすることを特徴とする請求項５に記載の製品。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、データ処理の分野に関する。詳しくは、オブジェクト指向プログラミング・ソフトウエアを使用したデータ処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】データ処理の分野では、オブジェクト指向プログラミング（ＯＯＰ）がコンピュータ・ソフトウエアを扱う好ましい方法になっている。ＯＯＰでは、関連データと該データを処理するためのコマンドとは、オブジェクトとエンティティにカプセル化される。データ処理を実行するために、呼び出しオブジェクトは、メッセージを別のオブジェクト（呼ばれたオブジェクト）に送り、呼び出されオブジェクトにそのコマンドの１つを実行することを頼む。呼び出されたオブジェクトは、メッセージを受取りカプセル化されたデータに関するコマンドを実行する。コマンドの名前（”メソッド”として知られている）を各オブジェクトに知らせることによって、オブジェクトは別のオブジェクトを呼び出し、呼び出されたオブジェクトにその方法を実行することを頼む。このことは、各オブジェクト内に、オブジェクトのメソッドの詳細と、そのメソッドが操作するデータとを隠せる利点がある。これは、共通のデータ処理機能の容易な再利用を可能とする。
【０００３】共通の特徴（例えば、類似のデータ又はメソッド）を共有するオブジェクトは、１つのクラスにグループ化される。オブジェクトは、クラスのインスタンス化したものとして知られ、これは、そのオブジェクトが現時点で活動化されているクラスのメンバーであることを意味する。クラスは、階層化的に構成されて、１つのクラスが別のクラスから派生する。その派生クラスは、派生元のクラスのサブクラスと呼ばれる。
【０００４】しばしば、単一インスタンスのみ存在するクラスを持つことが必要である。これは、シングルトン・クラスと呼ばれる。そのようなクラスを実装現実する１つの方法は、文献（Ｅ．Ｇａｍｍａ 外，Ｄｅｓｉｇｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ，Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ出版社、１９９５、ｐ．１２７ー１３４）に説明されている。この文献によれば、クラス自体が、単一のインスタンスを獲得するためのメソッドを提供し、そのインスタンスが次にクラスの非静的メソッドを呼び出すために用いられる。しかしながら、これは、呼び出し前に、インスタンスが得られることを要求するから、これは使用に時間を浪費することがわかっている。更に、これは、単一インスタンスをグローバル変数として表わす必要があるので、結果として誤使用または破壊のおそれがある。
【０００５】このようなクラスを実装現実する別の方法は、全てのメソッドとデータを静的にすることである。各メソッドは、いつも同じ所定の機能を同じデータに関して実行する。このタイプのクラスが以下で静的クラスと呼ぶ。これは、呼び出しプログラムが、最初にインスタンス化する、即ちクラスからインスタンスを得る必要なしに、単一のメソッドの呼び出しを介して、クラスを利用しることを可能にする利点がある。このように、データ処理システムのオブジェクト指向デザインにおいて静的クラスを用いると有利になることが多い。
【０００６】しかしながら、静的クラスを選択する場合に生ずる問題は、それらクラスが所定のアクションを実行するようにプログラムされ、その静的アーキテクチャの性質のため、決まったコースから変化されにくいということである。これは、静的クラスがシステムに実装される時、代替機能を提供することを非常に困難にする。代替機能を与えることは、しばしばポリモアフィズム（多形性）のオブジェクト指向概念を用いて実行される。これは、１つの基本クラスで呼び出しが、そのベースクラスから派生したクラスに提供される多くの様々な振る舞いを見せることを可能にする。呼び出し側のソフトウエアは、別のクラスを呼び出すように変更され得るが、これは全く望ましいことでない。というのは、そのような呼び出しアーキテクチャは既に確立されておいり、それらを手直しようとすると、静的クラスを呼び出したい各呼び出しアーキテクチャに対して、同じようなソフトウエアの手直しを繰返す必要があり、大変だからである。
【０００７】静的クラスにポリモアフィック（多形的）な振る舞いを加える１つの可能な方法は、ＩＢＭ社の１９９７年８月１４日に出願された欧州特許出願第９７１１４０４１．３号に提案されているように、静的クラスの非静的サブクラスを構成することである。このアーキテクチャでは、静的基本クラスからインスタンス化された１つのオブジェクトにメソッド呼び出しがきた時、非静的サブクラスが構築されているかどうかを決定するテストが実行され、構築されている場合、そのメソッド呼び出しは、処理のためにそのサブクラスに送られる。サブクラスが構築されていない場合その方法呼び出しは、多くの静的クラスによっ共有された、デフォルトの非静的インプリメンテイションによって処理される。従って、このアーキテクチャは、特別に構築された非静的サブクラスを用いて、単一のメソッドをオーバーライドする。この技術は、メソッド呼び出しを受取るクラス構造の内部に処理ステップを留めておく（変数を外部に見せない）という利益がある。しかしながら、この技術は、単一のメソッドだけをオーバーライドするという制限と、別のメソッドにポリモアフィックな振る舞いを与える場合別のサブクラスを構築しなけらばならない（従って用いられれる全クラスの数は増加する）という制限とがある。別の不利益は、サブクラスが構築されているかどうか決定するためのテストを実行しなけらばならず、その分だけデータ処理装置の処理量が増えることである。
【０００８】
【発明が課題しようとする課題】本発明の目的は、データ処理システムにおいて静的クラスのためにポリモアフィックの振る舞いを与える最適な装置及び方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様は、静的クラス階層及び非静的クラス階層という２つの承継階層を有するオブジェクト指向プログラミング・ソフトウエア・アーキテクチャを用いてデータ処理を実行するデータ処理装置である。本発明の装置は、前記静的階層の静的クラスに関するメソッド呼び出しを受取る手段と、静的クラスの静的ポインタを用いて、受取られたメソッド呼び出しを、非静的階層の非静的クラスのインスタンスにリダイレクトする手段とを備え、方法呼出の各々は、特定のメソッドを当該データ処理装置によって処理することをリクエストし、インスタンスは、受取られたメソッド呼び出しでリクエストされたメソッドを実現する。
【００１０】好ましい実施態様では、メソッド呼び出しを受取る手段は、静的階層の静的基本クラスに関する呼び出しを受取り、静的ポインタを用いる手段は、受取られたメソッド呼び出しを非静的階層の非静的基本クラスのインスタンスにリダイレクトする。
【００１１】更に好ましい実施態様では、静的ポインタを用いる手段は、非静的派生クラスに含まれる前記受取られたメソッド呼び出しの変更されたインプリメンテイションによって、非静的基本クラスに含まれる前記受取られたメソッド呼び出しのインプリメンテイションがオーバーライドされた時、受取られたメソッド呼び出しを、非静的階層の非静的派生クラスのインスタンスにリダイレクトする。
【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様のデータ処理装置の機能を実行する方法である。
【００１３】本発明の第３の態様は、前記第１の態様の機能をコンピュータ上で実行するための、コンピュータ可読媒体に記憶された、コンピュータ・プログラム製品である。
【００１４】ポリモアフィックな振る舞いを静的クラス・インターフェースに与える能力は、大きな利点である。ポリモアフィックな振る舞いがなければ、静的クラス・インターフェースが、本来の設計目的である静的機能の実行に制限される。これは、静的インスタンスを呼び呼び出しソフトウエア・コードを再利用する能力を大幅に制限する。というのは、このような呼び出しコードは、静的インターフェースが常に同じ機能を実行しなければならないという状況において、再利用され得るだけだからである。ポリモアフィックな振る舞いを有するこのような静的インターフェースを与えることにより、特定の方法に対して代替機能が提供され、静的インターフェースを呼び出しコードの再利用を大きく増やす。これは、静的インターフェースが存在する状況において新規なコードを書く必要性を回避するが、その振る舞いはその方法の少なくとも一つに関して変更する必要がある。
【００１５】このように、本発明によって、変数を外部に見せることなく、ポリモアフィックな振る舞いが静的クラスに与えられる。それに加えて、クラスの１つのメソッドではなくクラス全体がオーバーライドされるから、必要なデータ処理の量を減少させながら全クラス数を減少できる。なぜなら本発明における自動的参照は、特別に構成されたサブクラスが存在するかどうかを決定するテストの必要性（上述の欧州特許出願の技術では必要であった）を無くするからである。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明の好ましい実施例を動作させる環境は、第１のデータ処理装置１１例えば標準のＰＣ（パーソナル・コンピュータ）がソフトウエア・プログラム１１１を実行する環境である。このソフトウエア・プログラムは、呼び出しプログラム・コードと呼ばれる。なぜなら、このソフトウエア・プログラム１１１は、別のデータ処理装置１２を呼び出して、第１の装置１１のために、ある作業を実行することを頼むからである。これに対応して、第２の装置１２は、ソフトウエア・プログラム１１２を実行する。このソフトウエア・プログラムは呼び出されたプログラム・コードと呼ばれる。なぜなら、ソフトウエア・プログラム１１２は第１のデータ処理装置１１から呼び出しを受取っているからである。装置１２は、その呼び出されたプログラム・コード１１２を用いて、呼び出しプログラム・コード１１１が要求しているデータ処理作業を実行する。
【００１７】２つのデータ処理装置は、標準の通信プロトコルを用いてネットワークを介して互いに通信する。呼び出しプログラム・コード１１１と呼び出されたプログラム・コード１１２は、同じデータ処理装置に配置することができる。この場合には、作業リクエストを送るためにネットワークを必要としない。そのようなリクエストは、２つのコードを含む単一のデータ処理装置の内部で生じるからである。
【００１８】ポリモアフィックの振る舞いを与えるために、メソッド呼び出しが、呼び出されたプログラム・コード１１２により受取られた時に、対応するメソッドのインプリメンテイションを変更できることが必要である。そもないと、あるメソッド呼び出しが入って来たとしても、同じメソッドのインプリメンテイションが、いつもそのメソッド呼び出しを処理するために使用される。このような静的インターフェースを呼出す、呼び出しプログラム１１１は、再使用されにくい。なぜなら、呼び出されたプログラム・コード１１２の機能が、限定的すぎるからである。呼び出されたプログラム・コード１１２がポリモアフィックな振る舞いを示すように作られるなら、呼び出しログラム１１１の再使用可能性は大きくなる。
【００１９】呼び出されたプログラム・コード１１２は、図２に示すようなオブジェクト指向プログラミング技術を使って構築される。図２において分かるように、そのソフトウエア・アーキテクチャには２つの階層が含まれる。即ち、静的階層１１２Ａと非静的階層１１２Ｂである。静的階層１１２Ａは、ＳｔａｔｉｃＢａｓｅクラス１１２１と呼ばれる基本クラスと、ＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１から派生した派生クラスであるＳｔａｔｉｃＯｖｅｒｒｉｄｅ １１２２とを含む。同様に、非静的階層１１２Ｂは、ＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅクラス１１２３と呼ばれる基本クラスと、ＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅクラス１１２３から派生した派生クラスであるＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＯｖｅｒｒｉｄｅ １１２４とを含む。
【００２０】呼び出しプログラム・コード１１１は、作業リクエスト（呼び出しコード１１１は、呼び出されたコード１１２上のメソッドを呼び出して、メソッド名により識別される特定の作業を実行することを、呼び出されたコード１１２に要求するので、以下メソッド呼び出しと言う）を出す。メソッド呼び出しは、呼び出されたコード１１２によって、そのコードのＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１を介して受取られる。即ち、呼び出しプログラム・コード１１１は、ＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１の”静的インターフェース”への呼び出しを行う。静的インターフェースを介してプログラム・コード１１１からのメソッド呼び出しを受取ると、呼び出されたコードのＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１は、呼び出しを、ＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅ クラス１１２３への図３のポインタ１１２１Ａを介してメソッドのインプリメンテイションに転送する。そしてメソッド呼び出しは、メソッドのインプリメンテイションに含まれる命令に従って、データ処理装置１２によって処理される。
【００２１】メソッドのインプリメンテイションは、ＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅクラス１１２３によって与えられる。即ちＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１内の静的メソッドの各々に対して、１つのインプリメンテイションを、ＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅクラス１１２３内に見つける事が出来る。従って入って来る呼び出しが、ＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１によって受取られた時に、その呼び出しは、処理のためにＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅクラス１１２３に転送される。静的基本クラス１１２１の方法のいかなる数のメソッドに対しても、代替の振る舞いが要求される時、新しい振る舞いをインプリメントする非静的クラス１１２４が、非静的クラス１１２３から派生する。その後この新しいインプリメンテイションは、最初に非静的基本クラス１１２３によって与えられた古いインプリメンテイションを置換えられる。これは、基本クラス１１２２から静的クラス１１２２を派生させて、この静的派生クラス１１２２からポインタ１１２１Ａへのアクセスを与えることにより実行される。次に、入って来る呼び出しは、ＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１によって受取られた時に、そのポインタを介してＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅ クラス１１２３に転送される。そして仮にそのメソッドが、派生クラス１１２４においてインプリメントされているのならば、そのメソッド呼び出しにより要求されるデータ処理を実行するために呼び出されるのは、このインプリメンテイションである。
【００２２】このように、呼び出しコード１１１は、依然としてメソッド呼び出しをＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１に送る事ができ、従ってコード１１１は変更される必要はない。即ちコード１１１は、ＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１がその呼び出しをインプリメントしていると”考える”。しかし実際には、ＳｔａｔｉｃＢａｓｅ クラス１１２１は、静的ポインタを介して、呼び出しをＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅ クラス１１２３に転送する。そしてＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅ クラス１１２３は、その呼び出しのインプリメンテイションを与える。
【００２３】次に、ＮｏｎＳｔａｔｉｃＩｍｐｌＢａｓｅ クラス１１２３に含まれるインプリメンテイションで提供された振る舞いを変更することが望まれるならば、基本クラス１１２３のサブクラス１１２４を派生し、このサブクラス１１２４内に新しい振る舞いのインプリメンテイションを含めることにより、１又はそれ以上のメソッドに対して代替の振る舞いを提供できる。このように１つのメソッド呼び出しが、静的基本クラス１１２１に入って来ると、静的ポインタを介してその呼び出しは、非静的基本クラス１１２３を呼び出しようにリダイレクトされる。しかし実際にはその呼び出しを受取るのはサブクラス１１２４である。なぜなら、サブクラス１１２４は、現在呼び出されるメソッドに関して基本クラス１１２３をオーバーライドしているからである。
【００２４】本発明の擬似コードのインプリメンテイションの例を与える。


【００２５】上記コードは、本発明の主要な点を強調している。しかしもちろん本発明は、このインプリメンテイションに限定されるものではない。例えば新しいインプリメンテイション・クラス(ImpDeriv)の置換は、StaticDerivコンストラクタ内で実行されるものとして示されているが、これは、 StaticDerivクラス内の任意のメソッドで実行することができ、１つの代替インプリメンテイション・クラスの置換に限定されない。 Derivクラスが定義されない環境において、上記の"main()"内に示された呼び出し "StaticBase::doit()"は、ImpBase内のdoit()を呼び出すようにする。"Deriv"クラスが定義される環境における同じ呼び出しは、ImpDeriv内のdoit()メソッドを呼び出し、結果的に"main()"内のコードを変更することも要求しない。
【００２６】使用例:本発明者は、Ｊａｖａ環境のデバッグ・トレーシングのために本発明を利用した。２つのトレーシング機構が要求された。１つは、トレースされるコードが（基本クラス１１２１と１１２３を含む）スタンド・アローン環境において使用される場合である。他方は、コードが、（派生クラス１１２２と１１２４を含む）自身のトレーシング機構を提供するサーバー環境内で使用される場合である。それゆえ、コードが静的トレース呼び出しを実行できるようにする要求は、コードを変更しないで、その呼び出しがスタンド・アローン・トレース・ファイル（静的基本クラス１１２３内に存在する）、又はサーバー・トレース・ファイル（非静的クラス１１２４内に存在する）のどちらかに行うことである。
【出願人】 【識別番号】３９０００９５３１
【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【出願日】 平成１１年（１９９９）３月２３日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】坂口 博 （外１名）
【公開番号】 特開平１１−３２７９０７
【公開日】 平成１１年（１９９９）１１月３０日
【出願番号】 特願平１１−７７７８４