1、第第3章章 面向?qū)ο筌浖_發(fā)技術(shù)面向?qū)ο筌浖_發(fā)技術(shù) 本章簡介本章介紹面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言、軟件開發(fā)的方法與過程、面向?qū)ο蟮姆治雠c設計的軟件開發(fā)方法，面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法與UML模型的關(guān)系，對UML圖在軟件開發(fā)階段所處的位置也作簡要說明。 面向?qū)ο缶幊陶Z言 面向?qū)ο蟾拍畹挠蓙鞳OP的簡史C+語言Java語言當前新推出的IDE幾乎都是面向?qū)ο蟮模纾琌racle9i JDeveloper，C+ Builder。軟件開發(fā)的方法與過程 軟件開發(fā)的方法與過程，描述了在系統(tǒng)開發(fā)過程中各開發(fā)階段之間的順序，以及從前一階段到后一階段的過渡原則。 軟件開發(fā)的方法定義了一種設計與實現(xiàn)軟件的方法，并確定了需要

2、執(zhí)行的任務以及這些任務的輸出。 過程要定義一個在組織中開發(fā)軟件需要執(zhí)行的任務序列，這可能會包括技術(shù)性的與非技術(shù)性的內(nèi)容。 瀑布模型（Waterfall Model）。 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)開發(fā)模型，例如，螺線模型（Spiral Model）。 結(jié)構(gòu)性的方法定義了功能分解、建立數(shù)據(jù)流程圖以及過程圖。面向?qū)ο蠓椒▌t需要建立類與對象圖，建立類的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，以及建立消息序列圖 瀑布模型 瀑布模型定義了軟件開發(fā)周期中基本的過程和步驟，并就它們的作用與順序提供了指導。 瀑布模型將軟件系統(tǒng)的開發(fā)分為7個階段：需求匯總、分析、結(jié)構(gòu)設計、系統(tǒng)設計、實現(xiàn)、測試、配置并操作，如圖3.1所示。 瀑布模型 螺線模型 螺線模型

3、是瀑布模型與快速原型方法的結(jié)合，因而具有兩種方法的優(yōu)點。 螺線模型是由分析、設計、實現(xiàn)和測試4個部分組成的迭代模型，每一個周期都是一次迭代過程。每迭代一次，系統(tǒng)就生成一個新版本，軟件開發(fā)就前進一個層次。 螺線模型提供了大型軟件設計的宏觀過程，在早期就注意到軟件重用、軟件進化和快速原型螺線模型 分析設計實現(xiàn)測試面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法 面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法就是將面向?qū)ο蠹夹g(shù)應用于軟件開發(fā)的整個過程，包括OOA、OOD和OOP。 在分析階段要確定系統(tǒng)做什么，要對現(xiàn)實世界中的概念進行抽象，構(gòu)造出對象和類； 在設計階段要確定系統(tǒng)如何實現(xiàn)預期目標，要把分析階段的模型進行分解和細化，得到系統(tǒng)實施的具體方案。這

4、樣，設計的結(jié)果很容易用面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言來實現(xiàn)。 面向?qū)ο蟮姆治?面向?qū)ο蟮姆治龇椒▽④浖到y(tǒng)描述成一組對象的集合，采用抽象的對象模型、記號系統(tǒng)和方法。 主要的面向?qū)ο蟮姆治龇椒ㄓ校篊oad與Yourdon的面向?qū)ο蟮姆治龇椒āailin的面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化分析方法和Shlaer與Mellor的面向?qū)ο蟮姆治龇椒ā?Coad與Yourdon的面向?qū)ο蠓治龇椒ǚ譃?個步驟：發(fā)現(xiàn)對象和類、標識結(jié)構(gòu)、定義主題詞、描述屬性、描述外部服務（操作） 1發(fā)現(xiàn)對象和類 Coad與Yourdon的OOA方法中，用粗圓角的方框表示類，分為3個部分，分別放類名、屬性和操作；類的對象用細的方框來表示。在使用這種方

5、法進行分析時，不必拘泥于Coad與Yourdon的表示方法，可以采用UML中的表示方法來表示類和對象。 2標識結(jié)構(gòu) 在Coad與Yourdon的OOA方法中，將一般 特殊結(jié)構(gòu)用半圓記號表示，一般的類在上，特殊的類在下，半圓指向一般化的類。用三角記號表示整體 部分結(jié)構(gòu)，用連線連接對象，整體對象在上，部分對象在下。現(xiàn)在，各種方法的表示都可以統(tǒng)一為UML表示法，所以在標識結(jié)構(gòu)時，也可以采用UML中的表示方法。 3定義主題詞 在現(xiàn)實的系統(tǒng)中，往往存在大量的對象和結(jié)構(gòu)，因此要加上一個主題層，對問題空間進行高度概括和總結(jié)，從一個更高的角度來考查整個系統(tǒng)。定義主題時，首先要找出系統(tǒng)中最主要的類，然后按問題的

6、子領(lǐng)域來對這些候選主題進行篩選，并考慮主題間的相互依賴和交互作用，使彼此的相互影響達到最小。 4描述屬性屬性是描述類中每個對象的特征的數(shù)據(jù)。要從有關(guān)問題領(lǐng)域與系統(tǒng)責任的描述中識別屬性，并通過一般 特殊結(jié)構(gòu)中的繼承關(guān)系，將屬性放到適當?shù)奈恢谩槊總€屬性確定一個易理解的名字，加上一些描述以及對屬性說明的約束。 5. 描述外部服務一般情況下，對象包含的操作主要有：對象的創(chuàng)建與初始化、對象的連接、存取對象的屬性值、釋放對象、計算、監(jiān)督等。用適當?shù)拿謥順俗R這些操作，并加上適當?shù)奈淖只驁D表說明。最后，將所有的OOA文檔匯集起來，包括：5層OOA模型（主題、類 對象、結(jié)構(gòu)、屬性和操作）、類 對象說明和必要

7、的輔助文檔。 面向?qū)ο蟮脑O計 面向?qū)ο蟮脑O計是把分析階段得到的需求轉(zhuǎn)變成符合成本和質(zhì)量要求的、抽象的系統(tǒng)實現(xiàn)方案的過程。從分析到設計，是一個逐漸擴充模型的過程。或者說，面向?qū)ο蟮脑O計就是用面向?qū)ο蟮挠^點建立求解域模型的過程。 Coad和Yourdon的OOD方法 Coad和Yourdon提出的OOD方法，由4部分組成：問題領(lǐng)域部件設計、用戶界面部件設計、任務管理部件設計和數(shù)據(jù)管理部件設計。每個部件由主題詞、對象及類、結(jié)構(gòu)、屬性和外部服務5層組成，如圖3.3所示。 設計階段的四個組成部分 Wirfs Brock的責任驅(qū)動設計 Wirfs Brock的責任驅(qū)動設計方法，也稱為CRC方法，其核心是用

8、類所承擔的責任來描述系統(tǒng)。這種方法采用責任把封裝的概念帶到分析與設計的活動中去，通過客戶 服務器模型來改進封裝性。 可以采用CRC卡來記錄初始的設計。每個類寫在一張卡上，類的名字在頂部，責任寫在左邊，完成責任時需要為其提供服務的合作者的類名寫在責任的右邊，如圖3.4所示。 CRC卡 Booch的OOD 其方法主要包括以下步驟：（1）標識類與對象。（2）標識類與對象的語義。（3）標識類與對象之間的關(guān)系。（4）實現(xiàn)類與對象。 對象模型化技術(shù) OMT以面向?qū)ο笏枷霝榛A(chǔ)，通過構(gòu)造一組相關(guān)的模型來確定系統(tǒng)的需求、有關(guān)的設計和實現(xiàn)原則，再將問題領(lǐng)域的分析模型變換成實現(xiàn)領(lǐng)域的計算機模型。 在OMT方法中，

9、主要用到3種面向?qū)ο筌浖Ｐ停簩ο竽Ｐ汀討B(tài)模型和功能模型對象模型化技術(shù)對象模型主要描述系統(tǒng)中對象的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，表示系統(tǒng)中的對象、類及之間的靜態(tài)聯(lián)系，包括分析對象模型和設計對象模型。分析對象模型描述了問題領(lǐng)域中的類、類的屬性、操作以及類之間的繼承、聚集和關(guān)聯(lián)關(guān)系。設計對象模型描述了實現(xiàn)領(lǐng)域中的類、類的屬性、方法和類之間的繼承、聚集和依賴等關(guān)系。 對象模型化技術(shù)在UML中，將各種方法使用的符號進行了統(tǒng)一，因此現(xiàn)在可以使用UML表示法來描述對象模型。 動態(tài)模型描述了系統(tǒng)中的動態(tài)行為，即與時間有關(guān)的方面以及操作發(fā)生的順序。動態(tài)模型用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示，每個狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述了系統(tǒng)中對一個類的對象允許的事件和狀

10、態(tài)序列。圖中的事件對應于對象模型中的操作，而動作則對應于功能模型中的功能。 對象模型化技術(shù)功能模型用數(shù)據(jù)流圖來表示，描述了系統(tǒng)中與值轉(zhuǎn)換有關(guān)的情況，包括函數(shù)、映射、約束和功能性依賴。動態(tài)模型和功能模型都是對象模型的補充。 OMT設計方法包括分析、系統(tǒng)設計和對象設計3個步驟。 對象模型化技術(shù)分析階段要對描述系統(tǒng)需求的問題陳述進行處理，產(chǎn)生一個形式化的模型，描述系統(tǒng)中的對象、對象之間的關(guān)系、動態(tài)的控制流和數(shù)據(jù)的函數(shù)性轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)設計階段決定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，以對象模型為依據(jù)，將系統(tǒng)劃分成子系統(tǒng)，并實現(xiàn)并發(fā)在對象設計階段，要設計系統(tǒng)中主要函數(shù)的實現(xiàn)算法，對分析模型進行求精和優(yōu)化，產(chǎn)生一個實用的設計方案。

11、 設計模式 設計模式通常包括模式的描述、UML圖，模式要解決的問題范圍、范例代碼、其他競爭的設計模式選擇、這些選擇中的有關(guān)協(xié)定等。設計模式正在成為通用的解決方案，因為它很容易應用于特殊的軟件開發(fā)項目之中 UML模型和視圖 UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語言）是一種用于建立商業(yè)模型及軟件系統(tǒng)模型的標準語言和圖形符號，它能以圖表方式對軟件系統(tǒng)進行可視化描述，是“軟件分析與設計中的標準語言”。 UML定義了一種抽象的用來描述軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和行為的語言，還定義了一種標準的用來建立模型元素視圖的圖形符號。一般地，可以將UML標準圖分為結(jié)構(gòu)圖和行為圖。 1UML結(jié)構(gòu)圖

12、（1）類圖（Class Diagrams） 描述系統(tǒng)中一組類和接口間的靜態(tài)關(guān)系，這些關(guān)系既包括類之間的繼承關(guān)系，也包括類之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。（2）對象圖（Object Diagrams） 提供在指定時刻位于類實例間的關(guān)系的快照視圖。在以一種靜態(tài)的方法保存并說明系統(tǒng)內(nèi)復雜的動態(tài)時，對象圖會很有用。 （3）組件圖（Compenent Diagrams） 描述系統(tǒng)的靜態(tài)實現(xiàn)視圖，顯示了一組組件和它們之間的關(guān)系。組件代表的是模型中邏輯抽象的物理實現(xiàn)，例如，類和它們的交互。（4）部署圖（Deployment Diagrams） 描述在一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)視圖中物理節(jié)點的鏈接，節(jié)點是為執(zhí)行一個或多個組件提供物理操作環(huán)

13、境的計算資源。 2UML行為圖 （1）用例圖（Use Case Diagrams） 通過描述一組用例與其執(zhí)行者之間的關(guān)系，為系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類的行為建立模型。（2）活動圖（Activity Diagrams） 顯示了一個系統(tǒng)的活動流，包括從活動到活動的連續(xù)流，以及執(zhí)行這些活動或由這些活動產(chǎn)生的對象。 （3）狀態(tài)圖（Statechart Diagrams） 描述一系列對象的內(nèi)部狀態(tài)以及狀態(tài)的變化和轉(zhuǎn)移，常用于給對象的事件順序行為建模。（4）順序圖（Sequence Diagrams） 通過強調(diào)消息的時間順序，描述對象間的相互關(guān)系。這些對象是類的典型實例，且可以描述其他的分類者，例如，執(zhí)行者、組件或節(jié)點。（5）協(xié)作圖（Collaboration Diagrams