1、第八章 面向?qū)ο?.1 軟件工程方法論8.2 面向?qū)ο蟮幕靖拍?.3 為何使用UML 掌握面向?qū)ο蟮幕靖拍钪攸c(diǎn)和難點(diǎn)第1頁(yè)/共51頁(yè)軟件工程主要方法論 結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)方法論 也叫數(shù)據(jù)流建模方法論 把現(xiàn)實(shí)世界描繪為數(shù)據(jù)在信息系統(tǒng)中的流動(dòng)，在數(shù)據(jù)流動(dòng)過(guò)程中數(shù)據(jù)發(fā)生轉(zhuǎn)化。 通過(guò)自頂向下的程序設(shè)計(jì)將復(fù)雜的程序分解為程序模塊的層次圖。 存在問(wèn)題 面向過(guò)程方法大多基于瀑布模型 面向過(guò)程方法是將用戶需求對(duì)應(yīng)到軟件功能上，而采用面向過(guò)程的處理方式來(lái)應(yīng)對(duì)用戶提出的功能上的變更造成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。 過(guò)程分析和數(shù)據(jù)分析之間的邊界問(wèn)題始終沒(méi)解決第2頁(yè)/共51頁(yè) 面向?qū)ο蠓椒ㄕ?認(rèn)為客觀世界是由各種對(duì)象組成，

2、任何事物都是對(duì)象，復(fù)雜的對(duì)象可以由比較簡(jiǎn)單的對(duì)象以某種方式組合而成的。 把所有的對(duì)象劃分成各種對(duì)象類（簡(jiǎn)稱類 class)，每個(gè)對(duì)象類都定義了一組數(shù)據(jù)和一組方法。 按照子類（或稱為派生類）與父類（或稱為基類）的關(guān)系，把若干個(gè)對(duì)象類組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。 對(duì)象彼此之間僅能通過(guò)傳遞消息互相聯(lián)系。第3頁(yè)/共51頁(yè) 傳統(tǒng)方法論與面向?qū)ο蠓椒ㄕ摰谋容^第4頁(yè)/共51頁(yè) 例子設(shè)計(jì)一個(gè)程序，對(duì)不同類型的圖形求其面積，并繪制出對(duì)應(yīng)的圖形第5頁(yè)/共51頁(yè) 傳統(tǒng)方法論第6頁(yè)/共51頁(yè) 面向?qū)ο蠓椒ㄕ摰?頁(yè)/共51頁(yè) 面向?qū)ο蠓椒ú辉侔殉绦蚩闯晒ぷ髟跀?shù)據(jù)上的一系列過(guò)程或函數(shù)的集合，而是把程序看作是相互協(xié)作而又彼此獨(dú)

3、立的對(duì)象的集合。 每個(gè)對(duì)象可以看作是一個(gè)微型程序，有自己的數(shù)據(jù)、操作、功能和目的。 面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)解決的兩個(gè)經(jīng)典問(wèn)題 傳統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法將處理問(wèn)題的數(shù)據(jù)模型和處理模型分離，而面向?qū)ο蟮姆椒▽?shù)據(jù)模型和處理模型二者合一。 從系統(tǒng)分析能夠平滑地過(guò)渡到系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 UML將分析和設(shè)計(jì)模型統(tǒng)一，使用的符號(hào)統(tǒng)一，設(shè)計(jì)模型是分析模型的完善和擴(kuò)充。第8頁(yè)/共51頁(yè) 面向?qū)ο蠓椒ㄕ摰闹饕獌?yōu)點(diǎn) 適應(yīng)不斷發(fā)生的變化 當(dāng)前軟件項(xiàng)目面臨的一個(gè)突出問(wèn)題是如何應(yīng)對(duì)變化越來(lái)越快的客戶需求，從技術(shù)角度上用OOA/D的方法解決是比較有效的手段：功能：最易變數(shù)據(jù)：較易變對(duì)象：較穩(wěn)定穩(wěn)定性增加類屬性方法第9頁(yè)/共51頁(yè) 支持復(fù)

4、用技術(shù) 與人類的習(xí)慣的思維方法一致 穩(wěn)定性好 可重用性好 較容易開(kāi)發(fā)大型軟件產(chǎn)品 可維護(hù)性比較好 面向?qū)ο蟮能浖€(wěn)定性比較好 面向?qū)ο蟮能浖容^容易修改 面向?qū)ο蟮能浖容^容易理解 易于測(cè)試和調(diào)試第10頁(yè)/共51頁(yè)第八章 面向?qū)ο?.1 軟件工程方法論8.2 面向?qū)ο蟮幕靖拍?.3 為何使用UML 第11頁(yè)/共51頁(yè) 對(duì)象 類 消息 封裝 繼承 多態(tài)面向?qū)ο蠡靖拍罨仡櫟?2頁(yè)/共51頁(yè)什么是對(duì)象？ 對(duì)象對(duì)象是系統(tǒng)中用來(lái)描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體，它是構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)基本單位。一個(gè)對(duì)象由一組屬性和對(duì)這組屬性進(jìn)行操作的一組方法組成。第13頁(yè)/共51頁(yè)對(duì)象的特點(diǎn)對(duì)象具有標(biāo)識(shí)對(duì)象具有標(biāo)識(shí)你能夠?qū)λ?/p>

5、以區(qū)別于其他對(duì)象對(duì)象具有狀態(tài)對(duì)象具有狀態(tài)通常有一些數(shù)據(jù)與它相聯(lián)系對(duì)象具有行為對(duì)象具有行為使你能夠?qū)?duì)象做某些事，它也能為其他對(duì)象做某些事第14頁(yè)/共51頁(yè) 對(duì)象 定義 可以將問(wèn)題域中任何事物都視為對(duì)象，是具有一定知識(shí)和處理能力的獨(dú)立個(gè)體。它可以是具體的物理實(shí)體，如一個(gè)文件；也可是是人為抽象概念的，如多任務(wù)操作系統(tǒng)中的調(diào)度策略。 對(duì)象包含兩個(gè)基本要素： 屬性：用于描述對(duì)象的靜態(tài)特征，是反映類或?qū)ο螽?dāng)前狀態(tài)本質(zhì)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。 方法：用于描述對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征，反映對(duì)象的一種行為，是對(duì)對(duì)象屬性的操作、服務(wù)。第15頁(yè)/共51頁(yè) 對(duì)象的形象化表示對(duì)象屬性方法3方法1操作1方法2操作2操作3界面第16頁(yè)/共51頁(yè)

6、什么是類？類類是具有相同屬性和方法的一組對(duì)象的是具有相同屬性和方法的一組對(duì)象的集合，它為屬于該類的全部對(duì)象提供了集合，它為屬于該類的全部對(duì)象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和方統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和方法兩個(gè)主要部分。法兩個(gè)主要部分。在圖形上，把一個(gè)類畫(huà)成一個(gè)矩形在圖形上，把一個(gè)類畫(huà)成一個(gè)矩形。第17頁(yè)/共51頁(yè) 類 定義 具有相同屬性和行為的一組對(duì)象的集合 類與對(duì)象的關(guān)系 類是對(duì)象的抽象 對(duì)象是類的實(shí)例第18頁(yè)/共51頁(yè) 類的描述方法第19頁(yè)/共51頁(yè)類的屬性和操作屬性(attribute)是已被命名的類的特性，是已被命名的類的特性，它描述了該特性的實(shí)例可以取值的范圍。它描述了該

7、特性的實(shí)例可以取值的范圍。操作操作( (operation)是一個(gè)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，該是一個(gè)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，該服務(wù)可以由類的任何對(duì)象請(qǐng)求以影響其行服務(wù)可以由類的任何對(duì)象請(qǐng)求以影響其行為為第20頁(yè)/共51頁(yè)類的特點(diǎn) 同類對(duì)象具有相同的屬性和方法，是指同類對(duì)象具有相同的屬性和方法，是指它們的定義形式相同，而不是說(shuō)每個(gè)對(duì)它們的定義形式相同，而不是說(shuō)每個(gè)對(duì)象的屬性值都相同。象的屬性值都相同。 類是類是靜態(tài)靜態(tài)的；類的存在、語(yǔ)義和關(guān)系在的；類的存在、語(yǔ)義和關(guān)系在程序執(zhí)行前就已經(jīng)定義好了。程序執(zhí)行前就已經(jīng)定義好了。 對(duì)象是對(duì)象是動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)的的; 對(duì)象在程序執(zhí)行時(shí)可以被對(duì)象在程序執(zhí)行時(shí)可以被創(chuàng)建和刪除。創(chuàng)建和刪除。第2

8、1頁(yè)/共51頁(yè)對(duì)象和類對(duì)象可以是一個(gè)人、地址、物品、事件、對(duì)象可以是一個(gè)人、地址、物品、事件、概念、屏幕顯示或者報(bào)表。類泛化或表概念、屏幕顯示或者報(bào)表。類泛化或表示一組相似的對(duì)象，是創(chuàng)建對(duì)象的有效示一組相似的對(duì)象，是創(chuàng)建對(duì)象的有效模板。模板。一個(gè)類表示一組相似的對(duì)象。對(duì)象是類的實(shí)例。屬性是類知道的事情。方法是類完成的事情。 第22頁(yè)/共51頁(yè)對(duì)象和類對(duì)象可以是一個(gè)人、地址、物品、事件、對(duì)象可以是一個(gè)人、地址、物品、事件、概念、屏幕顯示或者報(bào)表。類泛化或表概念、屏幕顯示或者報(bào)表。類泛化或表示一組相似的對(duì)象，是創(chuàng)建對(duì)象的有效示一組相似的對(duì)象，是創(chuàng)建對(duì)象的有效模板。模板。一個(gè)類表示一組相似的對(duì)象。對(duì)

9、象是類的實(shí)例。屬性是類知道的事情。方法是類完成的事情。 第23頁(yè)/共51頁(yè)消息 定義 消息是用來(lái)請(qǐng)求對(duì)象執(zhí)行某一處理或回答某一要求的信息，是對(duì)象之間建立的一種通信機(jī)制，它統(tǒng)一了數(shù)據(jù)流和控制流。 通常一個(gè)消息由三部分組成： 對(duì)象名：接收消息的對(duì)象 消息名：要求接收對(duì)象完成的操作 參數(shù)：執(zhí)行操作時(shí)的參數(shù)或操作返回的結(jié)果第24頁(yè)/共51頁(yè) 例如 MyCircle.Show(Green)： MyCircle是接收消息的對(duì)象的名字，Show是消息名，Green是消息的參數(shù)。 MyCircle.ChangeColor(Green)；第25頁(yè)/共51頁(yè)消息的表示形式 student.read(in book

10、s, out report)消息接收者參數(shù)類型輸入?yún)?shù)操作消息第26頁(yè)/共51頁(yè)面向?qū)ο蟮幕驹淼?7頁(yè)/共51頁(yè)什么是抽象?類或操作等項(xiàng)目的基本屬性 一個(gè)項(xiàng)目的抽象依賴于你定義抽象的上下文 抽象是在項(xiàng)目周圍繪制一個(gè)清晰框架的手段 第28頁(yè)/共51頁(yè)抽象的例子第29頁(yè)/共51頁(yè)什么是封裝？把相關(guān)概念組合進(jìn)一個(gè)項(xiàng)目中，如類或組件。封裝描述了如何在系統(tǒng)中劃分功能的問(wèn)題。 封裝是把框體涂黑的做法。封裝是把框體涂黑的做法。第30頁(yè)/共51頁(yè)Encapsulation IllustratedlProfessor Clark needs to be able to teach four classes

11、in the next semester.第31頁(yè)/共51頁(yè)什么是模塊化?把復(fù)雜的事務(wù)分解成可以處理的部分幫助人們更好地理解復(fù)雜系統(tǒng)第32頁(yè)/共51頁(yè)模塊化的例子l For example, break complex systemsFor example, break complex systems into smaller modules. into smaller modules. 第33頁(yè)/共51頁(yè)什么是繼承? 表示兩個(gè)類之間是表示兩個(gè)類之間是“is a”、“is like”或或“is kind of”的關(guān)系的關(guān)系。特特殊類的對(duì)象擁有其一般類的全部屬殊類的對(duì)象擁有其一般類的全部屬 性與

12、方法，稱作特殊類對(duì)一般類的性與方法，稱作特殊類對(duì)一般類的繼承繼承。第34頁(yè)/共51頁(yè)繼承的分類?繼承可分為繼承可分為單繼承單繼承和和多繼承多繼承單繼承：子類只從一個(gè)父類繼承多繼承：子類從多于一個(gè)的父類繼承第35頁(yè)/共51頁(yè)什么是多態(tài)?從字面上理解，從字面上理解，多態(tài)多態(tài)就是有多種形態(tài)的意思。就是有多種形態(tài)的意思。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，多態(tài)多態(tài)指的是使一個(gè)實(shí)體在不同的上下文指的是使一個(gè)實(shí)體在不同的上下文條件下具有不同意義或用法的能力。條件下具有不同意義或用法的能力。多態(tài)多態(tài)是保證系統(tǒng)有較好的適應(yīng)性的一個(gè)重要手段，也是用是保證系統(tǒng)有較好的適應(yīng)性的一個(gè)重要手段，也是用OO技術(shù)所表現(xiàn)出來(lái)

13、的一個(gè)重要特征。技術(shù)所表現(xiàn)出來(lái)的一個(gè)重要特征。 第36頁(yè)/共51頁(yè)多態(tài)的例子第37頁(yè)/共51頁(yè)什么是類？類類是具有相同屬性和方法的一組對(duì)象的是具有相同屬性和方法的一組對(duì)象的集合，它為屬于該類的全部對(duì)象提供了集合，它為屬于該類的全部對(duì)象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和方統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和方法兩個(gè)主要部分。法兩個(gè)主要部分。在圖形上，把一個(gè)類畫(huà)成一個(gè)矩形在圖形上，把一個(gè)類畫(huà)成一個(gè)矩形。第38頁(yè)/共51頁(yè)類的屬性和操作屬性(attribute)是已被命名的類的特性，是已被命名的類的特性，它描述了該特性的實(shí)例可以取值的范圍。它描述了該特性的實(shí)例可以取值的范圍。操作操作( (opera

14、tion)是一個(gè)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，該是一個(gè)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，該服務(wù)可以由類的任何對(duì)象請(qǐng)求以影響其行服務(wù)可以由類的任何對(duì)象請(qǐng)求以影響其行為為第39頁(yè)/共51頁(yè)類的特點(diǎn) 同類對(duì)象具有相同的屬性和方法，是指同類對(duì)象具有相同的屬性和方法，是指它們的定義形式相同，而不是說(shuō)每個(gè)對(duì)它們的定義形式相同，而不是說(shuō)每個(gè)對(duì)象的屬性值都相同。象的屬性值都相同。 類是類是靜態(tài)靜態(tài)的；類的存在、語(yǔ)義和關(guān)系在的；類的存在、語(yǔ)義和關(guān)系在程序執(zhí)行前就已經(jīng)定義好了。程序執(zhí)行前就已經(jīng)定義好了。 對(duì)象是對(duì)象是動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)的的; 對(duì)象在程序執(zhí)行時(shí)可以被對(duì)象在程序執(zhí)行時(shí)可以被創(chuàng)建和刪除。創(chuàng)建和刪除。第40頁(yè)/共51頁(yè)對(duì)象和類對(duì)象可以是一個(gè)人、地址、物品

15、、事件、對(duì)象可以是一個(gè)人、地址、物品、事件、概念、屏幕顯示或者報(bào)表。類泛化或表概念、屏幕顯示或者報(bào)表。類泛化或表示一組相似的對(duì)象，是創(chuàng)建對(duì)象的有效示一組相似的對(duì)象，是創(chuàng)建對(duì)象的有效模板。模板。一個(gè)類表示一組相似的對(duì)象。對(duì)象是類的實(shí)例。屬性是類知道的事情。方法是類完成的事情。 第41頁(yè)/共51頁(yè)建模元素：包n包是用來(lái)組織包是用來(lái)組織U M L模型的基本分組事物。模型的基本分組事物。它也有變體，如框架、模型和子系統(tǒng)等它也有變體，如框架、模型和子系統(tǒng)等（它們是包的不同種類）。（它們是包的不同種類）。n用包把建模元素安排成可作為一個(gè)組來(lái)處用包把建模元素安排成可作為一個(gè)組來(lái)處理的較大的組塊理的較大的組塊

16、: : 一些元素在包外是可見(jiàn)的. . 另一些元素要隱藏到包內(nèi). .第42頁(yè)/共51頁(yè)建模元素：消息消息消息就是向?qū)ο蟀l(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求，它就是向?qū)ο蟀l(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求，它包含下述信息：提供服務(wù)的對(duì)象標(biāo)識(shí)包含下述信息：提供服務(wù)的對(duì)象標(biāo)識(shí)、服務(wù)、服務(wù) （方法）標(biāo)識(shí)、輸入信息和（方法）標(biāo)識(shí)、輸入信息和回答信息。回答信息。在圖性上，把一個(gè)消息畫(huà)成一條有向在圖性上，把一個(gè)消息畫(huà)成一條有向直線，通常在表示消息的線段上總有直線，通常在表示消息的線段上總有操作名。操作名。第43頁(yè)/共51頁(yè)第八章 面向?qū)ο?.1 軟件工程方法論8.2 面向?qū)ο蟮幕靖拍?.3 為何使用UML 第44頁(yè)/共51頁(yè)何為UML 統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)是描述、構(gòu)造和文檔化系統(tǒng)制品的可視化語(yǔ)言第45頁(yè)/共51頁(yè)應(yīng)用方式 UML作為草圖 非正式的、不完整的圖，借助可視化語(yǔ)言的功能，用于探討問(wèn)題或解決方案空間的復(fù)雜部分。 UML作為藍(lán)圖 相對(duì)詳細(xì)的設(shè)計(jì)圖 逆向工程 前向工程（代碼生成）第46頁(yè)/共51頁(yè)