面向对象的分析和设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,5 面向对象分析与设计,*,传统方法学的缺点,（补充）,问题的表现,1）生产效率低,2）不能满足用户需求,3）软件复用程度低,4）软件仍然很难维护,(,SA:1,几个阶段描述工具不一致,2,数据与操作分离),1,5 面向对象分析与设计,导致传统方法学缺陷的原因,（补充）,1结构化技术本身缺陷,2预先定义的需求可能会过时,3系统需求的模糊性,4语言鸿沟,2,5 面向对象分析与设计,面向对象方法的发展,出发点和原则：,模拟人类习惯的思维方式，使得软件开发过程接近人类解决问题的方法和过程,基本思想:,使用对象、类、继承、封装、消息等基本概念来进行程序设计,3,5 面向对象分析与设计,面向对象方法概述,（补充）,客观世界的实体对象,对象的内部特性,实体静态属性对象属性,实体动态行为对象操作（方法）,对象的外在特性：,客观世界的实体之间的关系,对象间的关系,面向对象分析任务：,标志类和对象，规定类的属性和操作,4,5 面向对象分析与设计,5.1.1,面向对象方法概述,1,、主要特点（对象及对象间相互关系）,用对象表示事务,对象的属性和服务,封装（属性和服务结合为一个独立实体）,类和对象(类似非面向对象语言的类型和变量,),一般类和特殊类,聚合（学生类与学号（字符串类）,用消息通信实现对象之间的动态联系。,通过关联表达对象之间的静态关系。,6,5 面向对象分析与设计,传统软件工程与面向对象软件工程,传统软件工程,OOSE,面向对象软件工程,7,5 面向对象分析与设计,5.1.2面向对象的软件工程方法,面向对象的软件工程方法,OOSE（,Object Oriented Software Engineering,）,定义：是面向对象方法在软件工程领域的全面运用,过程：,面向对象分析,OOA(Object Oriented Analysis),面向对象设计,OOD(Object Oriented Design),面向对象编程,OOP(Object Oriented Programming),面向对象测试和软件维护,OOP(Object Oriented Test),8,5 面向对象分析与设计,5.1.2面向对象的软件工程方法,3,面向对象的编程,用一种面向对象的编程语言把,OOD,模型中的每个成分书写出来。,用具体的数据结构来定义对象的属性，用具体的语句来实现服务流程图所表示的算法。,4,面向对象的测试,定义:对于用,OO,技术开发的软件，在测试过程中继续运用,OO,技术，进行以对象概念为中心的软件测试。,5,面向对象的软件维护,10,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,1 对象,定义：对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象，它反映该事物在系统中需要保存的信息和发挥的作用；,对,象,对象就是一个包含数据以及与这些数据有关,的操作的集合。每个实体都是对象。,对象,数 据,操作代码,11,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,方法,方法实际上是类对象上的各种操作。,面向对象设计方法放弃了传统语言控制结构的概念，而是通过对象及消息传递来实现。,13,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,特征,3、类和类层次,类层次结构,类、超类与子类：一个类继承其超类的全部描述。这种继承具有传递性。,在类的层次结构中，一个类可以有多个子类，也可以有多个超类。,多重继承网状结构,单重或简单继承树结构,一般类和特殊类,15,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,特征,4继承性,继承,是在一个已存有的类的基础上建立一个新,的类。并将已存在的类称为,-,基类或父类；,新建立的类称为,派生类或子类。,继,承,基 类,派 生 类,16,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,特征,6结构与连接,对象之间的以下几种关系：,l,对象的分类关系；,l,对象之间的组成关系；,l,对象属性之间的静态联系；,l,对象行为之间的动态联系。,oo,方法利用一般特殊结构、整体部分结构、实例连接和消息连接描述对象之间的以上四种关系。,18,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,一般特殊结构,一般特殊结构又称作分类结构，是一组有一般特殊关系的类所组成的结构。它是一个以类为结点、以继承关系为边的连通有向图。,19,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,整体部分结构,整体部分结构又称为组装结构，它描述对象之间的组成关系，即一个对象是另一个对象的组成部分。,20,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,实例连接,实例连接反映了对象与对象间的,静态,关系,例如指导教师与学生间的关系。可以通过对象的属性表达出来，因此被称为实例连接。,消息连接,消息连接描述对象之间的,动态,联系,即若一个对象在执行服务时，需要通过消息请求另一个对象为它完成某个服务，则说它们存在着消息连接。,举例：公司的对象模型,21,5 面向对象分析与设计,5.1.3,面向对象的基本概念和特征,特征,7多态性,定义:指在一般类中定义的属性或服务被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。,举例：几何图形,支持多态性的实现的语言应具有的功能：,重载：在特殊类中对继承来的属性或服务进行重新定义。,动态绑定：在运行时根据对象接收的消息动态地确定要连接哪一段服务代码。,类属：服务参量的类型可以是参数化的。,22,5 面向对象分析与设计,5.1.4 面向对象的开发方法,1,Booch,方法,Booch,认为软件开发是一个螺旋上升的过程，上升的每个周期有固定的步骤，,首先发现应用领域的对象和类，然后确定其含义，找出类之间的关系，说明界面和实现。,这些步骤完成之后，又开始发现新的对象和类等。,步骤：,在给定的抽象层次上识别类和对象,识别这些对象和类的语义,识别这些类和对象之间的关系,实现类和对象,24,5 面向对象分析与设计,5.1.4 面向对象的开发方法,2,Coad,方法,利用五个层次和活动定义和记录系统行为，输入和输出。这五个层次的活动包括：,l,发现类及对象。,l,识别结构。1 识别一般,/,特殊结构,2 识别整体,/,部分结构,l,定义主题。,l,定义属性。,l,定义服务。,25,5 面向对象分析与设计,5.1.4 面向对象的开发方法,2,Coad,方法,结果：一个分成五个层次的问题域模型，包括主题、类及对象、结构、属性和服务五个层次，由类及对象图表示,需要进一步区分以下四个部分：,l,问题域部分（,PDC,）,l,人机交互部分（,HIC,）,l,任务管理部分（,TMC,）,l,数据管理部分（,DMC,）。,26,5 面向对象分析与设计,5.1.4 面向对象的开发方法,角色该方法将开发过程分为四个阶段：,分析,基于问题和用户需求的描述，建立现实世界的模型。,系统设计,对象设计,实现,28,5 面向对象分析与设计,Coad,方法,Coad,方法严格区分了面向对象分析,OOA,和面向对象设计,OOD,。,该方法利用五个层次和活动定义和记录系统行为，输入和输出。,l,发现类及对象。,l,识别结构。,l,定义主题。,l,定义属性。,l,定义服务。,29,5 面向对象分析与设计,OOA,方法概述,分析的过程是提取系统需求的过程，主要包括理解、表达和验证。,在面向对象分析中，主要由对象模型、动态模型和功能模型组成。,两个任务。,1 形式地说明所面对的应用问题，最终成为软件系统基本构成的对象，还有系统所必须遵从的、由应用环境所决定的规则和约束。,2 明确地规定构成系统的对象如何协同合作，完成指定的功能,31,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,1,分析模型,面向对象建模得到的模型包含对象的三个要素，即静态结构（对象模型），交互次序（动态模型）和数据变换（功能模型）。,在面向对象的分析中，有5种活动，对应着以下5个层次：,识别对象、识别类的结构、确定主题、定义属性、定义服务,32,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,1,分析模型,按上述活动建立信息需求分析模型，按下列5个层次整理提交文档。,l,主题层：控制一次分析所考虑的范围，即对相关的类进行归并。,l,对象层：在分析范围内找出全部的对象。,l,结构层：分析对象的分类结构和组装结构。,l,属性层：描述每个对象的状态特征。,l,服务层：描述每个对象所具有的操作。,33,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,2,OOA,主要概念及表示法,类-&-对象,对象,类,类-&-对象的图形表示,单纯的类图形表示,34,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,2,、,OOA,主要概念及表示法,(2）结构（左：分类结构 右：组装结构）,35,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,2,OOA,主要概念及表示法,主题:,一种指导读者或用户研究大型复杂模型的机制。,36,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,2,OOA,主要概念及表示法,属性及实例连接,属性是类的状态信息。,实例连接的符号表示,37,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,2,OOA,主要概念及表示法,服务及消息连接,服务表示类的动态特征。,消息连接用来表示对象间的通信。,消息连接的符号表示,38,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,3,OOA,的主要原则,抽象,系统中的对象是对现实世界中事物的抽象；,类是对象的抽象；,一般类是对特殊类的进一步抽象；,属性是事物静态特征的抽象；,服务是事物动态特征的抽象。,39,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,3,OOA,的主要原则,分类,分类就是把具有相同属性和服务的对象划分为一类，用类作为这些对象的抽象描述。,在,OOA,中所有的对象都是通过类来描述的。,对属于同一个类的多个对象并不进行重复的描述，而是以类为核心来描述它所代表的全部对象。,运用分类原则也意味着通过不同程度的抽象而形成一般特殊结构（又称分类结构），一般类比特殊类的抽象程度更高。,40,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,3,OOA,的主要原则,聚合,是把一个复杂的事物看成若干比较简单的事物的组装体，从而简化对复杂事物的描述。,目的：区分事物的整体和它的组成部分，分别用整体对象和部分对象来进行描述,形成一个整体部分结构表达它们的组成关系。,41,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,3,OOA,的主要原则,消息通信,要求对象之间只能通过消息进行通信,不允许在对象之外直接地存取对象内部的属性。,通过消息进行通信是由于封装原则而引起的。,在,OOA,中要求用消息连接表示出对象之间的动态联系。,42,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,3,OOA,的主要原则,粒度控制,在,OOA,中运用粒度控制原则就是引入主题,(可理解为子系统,),的概念,把,OOA,模型中的类按一定的规则进行组合，形成一些主题，如果主题数量仍较多，则进一步组合为更大的主题。,使,OOA,模型具有大小不同的粒度层次，从而有利于分析员和读者对复杂性的控制。,43,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,3,OOA,的主要原则,行为分析,控制行为复杂性的几点原则：,l,确定行为的归属和作用范围,l,认识事物之间行为的依赖关系,l,认识行为起因，区分主动行为和被动行为,l,认识系统的并发行为,l,认识对象状态对行为的影响,44,5 面向对象分析与设计,5.2.1 OOA,方法概述,4,OOA,过程,OOA,过程包括以下主要活动。,发现对象、定义它们的类。,识别对象的内部特征。,定义属性；定义服务。,识别对象的外部关系（四种）。,划分主题，建立主题图。,建立详细说明。,原型开发。,45,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,5.2.2,确定对象,1,、简单的确定方法,基于词法分析的方法：从目标系统的描述开始，找出其中的名词作为候选对象。另外找出其中的动词作为候选的方法（即服务），然后产生一个由对象（名词）和方法（动词）构成的表，作为分析的初步结果，最后从中筛选出确定的对象。,46,5 面向对象分析与设计,如：房主可以在安装该系统时配置安全监控设备,(,如传感器、显示器、报警器等,),，也可以在系统运行时修改配置，通过录像机和电视机监控与系统连接的所有传感器，并通过控制面板上的键盘与系统进行信息交互。,名词：房主，安全监控设备，控制面板，键盘，系统,动词：配置，修改配置 信息交互,47,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,2,复杂系统对象的确定,问题一：寻找对象的范围,问题二：对象是什么,问题三：如何考察对象,问题四：进一步质疑,问题五：怎样为对象命名,48,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,问题一：寻找对象的范围,问题二：对象是什么,l,结构：是最可能被认定是对象的实体。,l,其他系统：与目标系统交互的外部系统。,l,设备：需要与系统进行交互的设备。,l,事件：由系统及时观察和记录的事件。,l,参与者：各种人员在系统中的角色。,l,位置：系统安装和运行的物理位置。,l,组织和单位：系统涉及的人员所在的单位。,49,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,问题三：如何考察对象,系统是否有必要记忆对象的某些或全部成分？,系统是否有必要对该对象的行为提供服务？,对象是否有多于一个属性？,对于一种对象的所有实例，能否认定一组为这些实例所共有的属性？,对于一种对象的所有实例，能否认定一组为这些实例都要进行的加工？,50,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,问题四：进一步质疑,是否需要被确立为对象,。,是否需要,合并对象。,问题五：怎样为对象命名,用单数名词或者形容词加名词来命名对象。,命名所使用的词汇应当符合系统的主题。,名字可读性好，要基于确切的意义。,51,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,5.2.3,确立结构,结构描述的是多种对象的组织方式，它反映了问题空间的复杂事物和复杂关系。结构包括分类结构和组装结构两种。,1,确定分类结构,从一般到特殊,从特殊到一般,2,确定组装结构,从整体到成员 从成员到整体,52,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,5.2.4,确立主题,一种关于模型的抽象机制，起一种控制作用。,主题的必要性,主题名与对象名类似，但是抽象程度不同。,确定主题的方法为：,l,为每一个结构追加一个主题。,l,为每一个对象追加一个主题。,l,归并主题。,主题是一个单独的层次，每个主题有一个序号，主题之间的联系是消息连接。,53,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,5.2.5,确定属性,1,确定属性,确定一个属性的,3,个基本准则,2,确定属性的位置,3,确定实例连接,4,重新修改确定的对象,5,对属性和实例连接进行说明,54,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,5.2.6,确定服务和消息,服务是在接收到一条消息后所要进行的加工，定义服务时，首先定义行为，然后定义实例之间的通信。,1,确定,3,种基础服务,存在服务：指最一般的服务，即创建、变动、删除及选择。,计算服务：一个实例需要另一个实例加工的结果时，所需要的服务。,监控服务：模型中某些部件需要快速实时处理时所需要的服务。,55,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,2,确定辅助服务,在面向对象分析模型中，每种对象及分类结构要考虑对象生命史和状态,-,事件,-,响应两种辅助服务。,对象生命史,对象生命史定义基础服务的顺序，检查其中每步需要的服务的变种，增加相应的服务变种，以及增加其他的服务。,状态,-,事件,-,响应,状态,-,事件,-,响应要定义主要的系统状态，列出外部事件及其需要的响应，以及扩充服务和消息连接。,56,5 面向对象分析与设计,5.2,面向对象分析,3,确定消息连接,消息连接是事件,-,响应和数据流的一种结合，即每条消息连接都表示着一种要发出的消息和消息收到后要做出的一个响应。,4,对服务进行说明,主要对外部可观察到的行为进行说明。,目的是强调可测试的部分，作为对系统需求进行验证、对系统实现进行验收的测试的基准。,57,5 面向对象分析与设计,5.3,面向对象设计,分析是提取和整理用户需求，并建立问题域精确模型的过程。,设计则是把分析阶段得到的需求转变成符合成本和质量要求的、抽象的系统实现方案的过程。,从面向对象分析到面向对象设计（通常缩写为,OOD,），是一个逐渐扩充模型的过程。,尽管分析和设计的定义有明显区别，在实际的软件开发过程中两者的界限是模糊的。,因此，分析和设计是一个多次反复迭代的过程。,58,5 面向对象分析与设计,5.3,面向对象设计,5.3.2,人机交互子系统的设计,1,内容,2,方法,分类用户 描述用户及其任务脚本,设计命令层次 设计详细交互,设计原则：,l,一致性。,l,减少步骤。,l,尽量显示提示信息,l,提供取消操作,l,帮助,设计人机交互子系统的类,59,5 面向对象分析与设计,5.3,面向对象设计,5.3.3,问题域子系统的设计,主要目标就是保持问题域组织框架的完整性，,1,内容,2,策略,3,方法,利用重用设计加入现有类,将专门的问题域类组合在一起,调整继承的支持层次,4,提高效率,5,支持数据管理系统,60,5 面向对象分析与设计,5.3,面向对象设计,5.3.4,任务管理部分的设计,1,内容,内容：确定各种类型的任务，并把任务分配到适当的硬件或软件上去执行。,2,设计,确定事件驱动型任务,确定时钟驱动型任务,确定优先任务及临界任务,确定协调任务 分析各个任务,定义各个任务,61,5 面向对象分析与设计,5.3,面向对象设计,5.3.5,数据管理部分的设计,数据管理部分提供数据管理系统中对象的存储及检索的基础结构。,1,选择数据存储管理模式,2,设计数据管理组元,62,5 面向对象分析与设计,5.3,面向对象设计,5.3.6 OOD,的基本准则,模块化 抽象,信息隐藏 弱耦合,强内聚 可扩充性,可集成性 支持复用,类的设计准则,63,5 面向对象分析与设计,5.3,面向对象设计,类的设计准则：,l,类的公共接口的单独成员应该是类的操作符；,l,类,A,的实例不应该直接发送消息给类,B,的成分；,l,操作符是公共的，当且仅当类实例的用户可用；,l,属于类的每个操作符要么访问，要么修改类的某个数据；,l,类必须尽可能少地依赖其他类；,l,两个类之间的互相作用应该是显式的；,l,采用子类继承超类的公共接口，开发子类成为超类的特殊类。,64,5 面向对象分析与设计,