軟件工程導(dǎo)論

詳細(xì)設(shè)計(jì)之類圖建模主講：李傳科Tel：152030222481海軟院軟件工程系 第5講面向?qū)ο蟮能浖こ堂嫦驅(qū)ο蠓椒嫦驅(qū)ο蠡靖拍蠲嫦驅(qū)ο蠼ｎ悎D時(shí)序圖2海軟院軟件工程系面向?qū)ο笏枷胩岢霰尘皞鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)化方法學(xué)的缺點(diǎn)：1、生產(chǎn)效率低2、不能滿足用戶需求3、軟件復(fù)用程度很低4、軟件仍然很難維護(hù)面向?qū)ο蠓椒ǎ翰皇前殉绦蚩醋魇枪ぷ髟跀?shù)據(jù)上的一系列過程和函數(shù)數(shù)據(jù)的集合，而是把程序看作是相互協(xié)作而彼此獨(dú)立的對(duì)象的集合。每個(gè)對(duì)象就像一個(gè)有數(shù)據(jù)、操作、功能和目的的微型程序3海軟院軟件工程系什么是面向?qū)ο?/p>

面向?qū)ο蟮幕舅枷胧菍⒁粋€(gè)實(shí)際問題看成是一個(gè)對(duì)象或幾個(gè)對(duì)象的集合。按照以下4個(gè)概念設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，稱為面向?qū)ο蟆?面向?qū)ο?對(duì)象

(object)+類

(classification)+繼承(inheritance)+通信

(communicationwithmessages)5.1軟件工程的新途徑—面向?qū)ο蠓椒?海軟院軟件工程系5.1.1面向?qū)ο笏枷?/p>

OOSD由三部分組成：

OOA(Object-OrientedAnalysis)面向?qū)ο蟮姆治?/p>

OOD(Object-OrientedDesign)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)

OOP(Object-OrientedProgram)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)5海軟院軟件工程系OOA

過程是在系統(tǒng)所要求解的問題中找出對(duì)象(屬性和行為)以及它所屬的類，并定義對(duì)象與類；OOD

是把系統(tǒng)所要求解的問題分解為一些對(duì)象及對(duì)象間傳遞消息的過程；OOP

是把數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的過程結(jié)合為一個(gè)對(duì)象。對(duì)象既可以像數(shù)據(jù)一樣被處理，又可以像過程一樣被描述處理的流程和細(xì)節(jié)。6海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.對(duì)象(Object)2.類(Class)3.消息和方法(MessageandMethod)4.繼承性(Inheritance)5.封裝性(Encapsulation)6.多態(tài)性(Polymorphism)7海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?、對(duì)象(Object)

對(duì)象（Object)是客觀事物或概念的抽象表述，即對(duì)客觀存在的事物的描述統(tǒng)稱為對(duì)象，對(duì)象可以是事、物、或抽象概念，是將一組數(shù)據(jù)和使用該數(shù)據(jù)的一組基本操作或過程封裝在一起的實(shí)體。8海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.類(Class)類又稱對(duì)象類（ObjectClass），是一組具有相同屬性和相同操作的對(duì)象的集合。在一個(gè)類中，每個(gè)對(duì)象都是類的實(shí)例(instance)，它們都可以使用類中提供的函數(shù)。類具有屬性，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述類的屬性，類具有操作，它是對(duì)象的行為的抽象，操作實(shí)現(xiàn)的過程稱為方法（method)，方法有方法名，方法體和參數(shù)。9海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍顜缀螌?duì)象顏色位置移動(dòng)（delta：矢量）選擇（P:指針型）:布爾型旋轉(zhuǎn)(角度)圖5.1對(duì)象類的描述人姓名:字符串年齡:整型找工作更換地址文件文件名文件大小最近更新日期打印(人)張紅兵24(人)李軍24圖5.2對(duì)象的描述對(duì)象和類的描述對(duì)象和類一般采用“對(duì)象圖”和“類圖”來描述。類名屬性操作

對(duì)象圖

類圖10海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.消息和方法(MessageandMethod)消息就是向?qū)ο蟀l(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求（互相聯(lián)系、協(xié)同工作等）。對(duì)象之間的聯(lián)系可表示為對(duì)象間的消息傳遞，即對(duì)象間的通訊機(jī)制。一個(gè)消息應(yīng)該包含以下信息：消息名、接收消息對(duì)象的標(biāo)識(shí)、服務(wù)標(biāo)識(shí)、消息和方法、輸入信息、回答信息。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，程序的執(zhí)行是靠在對(duì)象間傳遞消息來完成的。11海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.繼承性(Inheritance)繼承性是共享類、子類和對(duì)象中的方法和數(shù)據(jù)的機(jī)制。當(dāng)類A不但具有類B的屬性，而且還具有自己的獨(dú)特屬性時(shí)，這時(shí)稱類A繼承了類B。當(dāng)類A繼承類B時(shí)，就表明類A是類B的子類，而類B是類A的超類。12海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍罾^承的特性：傳遞性。分為單重繼承和多重繼承兩類。繼承的傳遞性圖5.3簡(jiǎn)單繼承圖5.4多重繼承13海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.封裝性(Encapsulation)封裝是面向?qū)ο蟮囊粋€(gè)重要概念。封裝是一種信息隱蔽技術(shù)，用戶只能見到對(duì)象封裝界面上的信息，對(duì)象內(nèi)部對(duì)用戶是隱蔽的。也就是說，用戶只知道某對(duì)象是“做什么”的，不知道“怎么做”。封裝將外部接口與內(nèi)部實(shí)現(xiàn)分離開來，用戶不必知道行為實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，只須用消息來訪問該對(duì)象。優(yōu)點(diǎn)：1)封裝體現(xiàn)了良好的模塊性，它將定義模塊和實(shí)現(xiàn)模塊分開。2)封裝使對(duì)象的內(nèi)部軟件的范圍有清楚邊界，有一個(gè)描述該對(duì)象和其他的對(duì)象之間通信的接口；3)使得?？靸?nèi)部的數(shù)據(jù)受到很好的保護(hù)，避免外部的干擾。4)封裝大大增強(qiáng)了軟件的維護(hù)性、修改性，這也是軟件技術(shù)追求的目標(biāo)。14海軟院軟件工程系5.1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.多態(tài)性(Polymorphism)當(dāng)同樣的消息可以被送到一個(gè)父類的對(duì)象和它的子類的對(duì)象上時(shí)，被稱作多態(tài)性。即相同的操作的消息發(fā)送給不同的對(duì)象時(shí)，每個(gè)對(duì)象將根據(jù)自己所屬類中所定義的操作去執(zhí)行，故產(chǎn)生不同的結(jié)果。多態(tài)即一個(gè)名字可具有多種語義。優(yōu)點(diǎn)：多態(tài)性機(jī)制不僅增加了面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的靈活性、可理解性和可維護(hù)性，進(jìn)一步減少了信息冗余，而且顯著提高了軟件的可重用性和可擴(kuò)充性。15海軟院軟件工程系5.2面向?qū)ο蠼?.面向?qū)ο竽Ｐ兔嫦驅(qū)ο蠼Ｊ怯妹嫦驅(qū)ο蠹夹g(shù)和方法來定義、描述問題域中的軟件解的。面向?qū)ο蠓椒ㄗ罨镜脑瓌t，是按照人們習(xí)慣的思維方式，用面向?qū)ο笥^點(diǎn)建立問題域的模型，開發(fā)出盡可能自然地表現(xiàn)求解方法的軟件。16海軟院軟件工程系5.2面向?qū)ο蠼?.面向?qū)ο蠼Ｓ妹嫦驅(qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件，通常需要建立對(duì)象模型、動(dòng)態(tài)模型和功能模型三種模型。1)對(duì)象模型是描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的，它始終都是目標(biāo)系統(tǒng)中最關(guān)鍵、最基本、最核心的；2)動(dòng)態(tài)模型是描述系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的；3)功能模型是描述系統(tǒng)功能的。17海軟院軟件工程系UML和對(duì)象建模UML（統(tǒng)一建模語言）是一個(gè)通用的可視化建模語言，用于對(duì)軟件進(jìn)行描述、可視化處理、構(gòu)造和建立軟件系統(tǒng)制品的文檔。它可以把人們對(duì)所需要構(gòu)建系統(tǒng)的想法和理解記錄下來，以便用于對(duì)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、研究、配置和維護(hù)。18海軟院軟件工程系UML常用視圖UsecaseDiagram（用例圖、用況圖）ClassDiagram（類圖）ObjectDiagram（對(duì)象圖）SequenceDiagram（順序圖、時(shí)序圖）CollaborationDiagram（協(xié)作圖）StatusDiagram（狀態(tài)圖）ActivityDiagram（活動(dòng)圖）ComponentDiagram（組件圖）DeploymentDiagram（部署圖）19海軟院軟件工程系5.3靜態(tài)模型—類圖類圖（ClassDiagram）顯示了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了系統(tǒng)的概念基礎(chǔ)。類名（Name）屬性（Attribute）方法（Operation）20海軟院軟件工程系1.類名（Name）一般的類帶路徑名的類21海軟院軟件工程系2.類屬性和方法的可見性可見性用來表示類中屬性和方法對(duì)類以外元素是否可見。Public:以+表示；能夠被系統(tǒng)中的其他類的方法使用。Private:以–表示；只能由本類的方法使用，其他類不可使用。Protected:以#表示；不僅可以被本類的方法使用，也可以被該類的子類使用，但不能被其他類的方法使用。22海軟院軟件工程系23海軟院軟件工程系3.類的職責(zé)在標(biāo)準(zhǔn)的UML定義中，有時(shí)還可指明類的另一種信息，那就是類的職責(zé)(角色)。4.類的約束類的約束指定了該類所要滿足的一個(gè)或多個(gè)規(guī)則。24海軟院軟件工程系5.接口（Interface）接口是在沒有給出對(duì)象的實(shí)現(xiàn)和狀態(tài)的情況下對(duì)對(duì)象行為的描述。接口是一種特殊的類，所有接口都是有構(gòu)造型<<interface>>的類。在UML中，接口使用一個(gè)帶有名稱的小圓圈來進(jìn)行表示，并且可以通過一條Realize（實(shí)現(xiàn)關(guān)系）線與實(shí)現(xiàn)它的類相連接。25海軟院軟件工程系當(dāng)接口被其他類依賴的時(shí)候，即一個(gè)接口是在某個(gè)特定類中實(shí)現(xiàn)后，一個(gè)類通過一個(gè)依賴關(guān)系與該接口相連接。26海軟院軟件工程系6.類與類之間的關(guān)系(1)依賴(Dependency)

(2)泛化(Generalization)

(3)關(guān)聯(lián)(Association)(4)實(shí)現(xiàn)(Realize)27海軟院軟件工程系(1)類之間的依賴關(guān)系對(duì)于兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的對(duì)象，當(dāng)一個(gè)對(duì)象負(fù)責(zé)構(gòu)造另一個(gè)對(duì)象的實(shí)例，或者依賴另一個(gè)對(duì)象的服務(wù)時(shí)，這兩個(gè)對(duì)象之間主要體現(xiàn)為依賴關(guān)系。28海軟院軟件工程系(2)類之間的泛化關(guān)系泛化其實(shí)就是我們面向?qū)ο笾械睦^承。29海軟院軟件工程系(3)類之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)：對(duì)于兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的對(duì)象，當(dāng)一個(gè)對(duì)象的實(shí)例與另一個(gè)對(duì)象的一些特定實(shí)例存在固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，這兩個(gè)對(duì)象之間為關(guān)聯(lián)關(guān)系。關(guān)聯(lián)關(guān)系還可以表示類之間的名稱、角色、多重性、聚合、組合。30海軟院軟件工程系(3.1)類之間的聚合(組合)關(guān)系當(dāng)對(duì)象A被加入到對(duì)象B中，成為對(duì)象B的組成部分時(shí)，對(duì)象B和對(duì)象A之間為聚合關(guān)系。聚合是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，是較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，強(qiáng)調(diào)的是整體與部分之間的關(guān)系。31海軟院軟件工程系例、選課管理系統(tǒng)創(chuàng)建類圖示例32海軟院軟件工程系1.確定類和關(guān)聯(lián) 進(jìn)行系統(tǒng)建模的很重要的一個(gè)挑戰(zhàn)就是決定需要哪些類來構(gòu)建系統(tǒng)。類的識(shí)別是一個(gè)需要大量技巧的工作。33海軟院軟件工程系2.確定屬性和操作 創(chuàng)建好相關(guān)的類和初步的關(guān)聯(lián)后，可以開始添加屬性和操作，以便提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和需要的功能。34海軟院軟件工程系管理員和用戶的用例圖

類圖示例—圖書館管理系統(tǒng)35海軟院軟件工程系用戶的用例圖

36海軟院軟件工程系系統(tǒng)管理員注冊(cè)用戶未注冊(cè)用戶37海軟院軟件工程系38海軟院軟件工程系圖書館管理系統(tǒng)簡(jiǎn)單需求描述圖書管理系統(tǒng)主要給借閱者提供書籍的借閱和還書等，這些操作都是通過圖書管理員進(jìn)行的，以及系統(tǒng)管理員對(duì)讀者信息進(jìn)行統(tǒng)一的管理。1.識(shí)別參與者以及他們的屬性借閱者：Borrower圖書管理員：Librarian系統(tǒng)管理員：Administrator39海軟院軟件工程系40海軟院軟件工程系2.系統(tǒng)中用到的其他類以及屬性

具體某書籍

借書

書庫(kù)單條記錄

圖書預(yù)訂

41海軟院軟件工程系注：在定義類、類的方法和屬性時(shí)，對(duì)后面建立動(dòng)態(tài)模型的時(shí)序圖是很有幫助的，類圖和時(shí)序圖的建立是相輔相成的，因?yàn)闀r(shí)序圖中出現(xiàn)的消息基本上都會(huì)成為類中的方法，因此在設(shè)計(jì)階段繪制系統(tǒng)的時(shí)序圖時(shí)，要盡量使用類的已識(shí)別出的方法來描述消息，若出現(xiàn)無法用類的已識(shí)別出的方法來描述的消息，就要考慮消息是否是類的一個(gè)待識(shí)別的方法，若是，就要將這個(gè)方法及時(shí)添加到類的操作類表中，并用這個(gè)新方法來描述消息。

42海軟院軟件工程系2.確定各個(gè)類之間的關(guān)系

43海軟院軟件工程系對(duì)象圖（ObjectDiagram）對(duì)象圖的組成

對(duì)象圖是由對(duì)象（Object）和鏈（Link）組成。對(duì)象圖的目的在于描述系統(tǒng)中參與交互的各個(gè)對(duì)象在某一時(shí)刻的狀態(tài)。44海軟院軟件工程系

對(duì)象是類的實(shí)例，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象通?？梢詮囊韵聝煞N情況來考慮：第一種情況是將對(duì)象作為一個(gè)實(shí)體，它在某個(gè)時(shí)刻具有明確的值；另一種情況是作為一個(gè)身份持有者，不同時(shí)刻有不同的值。1.對(duì)象（Object）45海軟院