第1章面向对象概述

封装的信息屏蔽作用反映了事物的相对独立性， 我们可以只关心它对外所提供的接口，即能够提 供什么样的服务，而不用去关注其内部的细节问 题。
3. 继承 继承性是面向对象程序设计语言不同于其他语言的 最主要特点。 继承是指子类可以自动拥有父类的全部属性与操作 的机制。 继承意味着“自动地拥有”，即在特殊类中不必重 新对已经在一般类中所定义过的属性和行为进行定 义，而是特殊类自动地、隐含地拥有其一般类的属 性和行为。 继承对类的重用性，提供了一种明确表述共性的方 法。即一个特殊类既有自己定义的属性和行为，又 有继承下来的属性和行为。
UML基础 与Rose建模实用教程
清华大学出版社
面向对象概述 本章首先介绍了面向对象的基本概念，并 与面向过程进行对比，然后具体到面向对 象的基本特征和实际的方法论技术，最后 对为什么使用UML建模进行简要介绍。
面向对象=对象+类+继承+通信
两种程序设计方法
程序设计的两次飞跃
结构化程序设计
提供构造系统的模板。 记录决策。
建模的原则 (1)仅当需要时，才为业务或软件系统构建模型。
(2)按照实际情况或按我们需要的样式，对业务或软 件系统进行建模。
(3)依据解决方案，来构造需要的模型。
(4)最好用一组相对独立的模型，从不同的侧面，描 述重要的业务或软件系统。
用什么工具建模？ 面向对象的建模语言—统一建模语言UML Booch （Grady Booch） OOSE（Jim Rumbaugh）
使用下列标准删除不必要和不正确的关联：
• 如果某个类被删除，则与它有关的关联也应该删去， 或用其他对象重新表达这个关联。
• 与问题无关的或应在实现阶段考虑的关联。
• 关联应该描述问题域的静态结构，而不应该描述一 个瞬时事件。
• 应该删除那些可以用其他关联定义的冗余关联。
(4)确定属性
属性是个体对象的性质，通常利用修饰性的名词 词组来表示。
一个对象的实例图解
1.1.2 面向对象与面向过程的区别 结构化程序设计：其思想是把大的程序分解为具有 层次结构的若干个模块，每个模块再分解为下一层 模块，如此自顶向下，逐步细分，从而把复杂的大 模块分解为许多功能单一的小模块。其特征是以函 数/功能为中心，自上而下，先确定程序的流程怎 么走，函数间的调用关系和依赖关系是什么。
1.1.2 面向对象与面向过程的区别 面向对象：以对象为基础，以事件或消息来驱动对 象执行处理的程序设计技术。是自下而上的程序设 计方法，其特点是：从问题的一部分着手，一点一 点地构建出整个程序。在设计中以数据为中心，使 用类作为表现数据的工具。
1.1.3 对象与类的确定
对象（Object）是由状态（Attribute）和行为 （Behavior）构成的，是包含客观事物特征的抽象实体， 封装了状态和行为。 • 对象=数据+数据操作
void brake() { … } void speedUp() {…}; void slowDown() { … } }
的对象的原型
类的定义需要包含以下要素：
• 定义该类对象的数据结构（属性的名称和类 型）。
• 对象所要执行的操作，即类的对象要被调用执 行哪些操作以及进行这些操作时对象还要执行 哪些操作，如数据库操作等。
1.1.4 消息和事件
消息（Message）是指描述事件发生的信息，是对象 间相互联系和作用的方式。
一个消息由三部分组成:
• 1. 接受消息的对象 • 2. 要完成方法的名字
• 3. 方法需要的参数
• aStudent.setName("陈浩然");
事件通常是指一种由系统预先定义而由用户或系统 发出的动作。事件作用于对象，对象识别事件并作 出相应反应。
自底向上也称为从特殊类发现一般类。
？ 公司职员 姓名 身分证号码 …… …… 股东 股份 …… …… 职员 工资 …… ……
股东 姓名 身分证号码 股份 …… ……
职员 姓名 身分证号码 工资 …… ……
(2)自顶向下：将现有的类细化为更具体的类。具 体化常常可以从应用域中明显看出来。 自顶向下也称为从一般类发现特殊类。
继承的描述
单重继承和多重继承的描述
4. 多态性
定义：同一操作作用于不同的对象，可以有不 同的解释，产生不同的执行结果。
1.3 面向对象方法论
1.3.1 面向对象分析
目的：认知客观世界的系统并对系统进行建模。 构造分析模型的用途：明确问题域的需求、为用户 和开发人员提供明确需求、为用户和开发人员提供 一个协商的基础，并作为后继的设计和实现的框架。 需求分析的结果应以文档形式存在。(软件需求规 格说明书）
公司职员 姓名 身分证号码 …… ……
股东 股份 …… …… ？ 职员 工资 …… ……
公司职员 姓名 身分证号码 股份 工资 …… ？ ……
(5)完善对象模型
对象建模不可能一次就能保证模型是完全正确的， 软件开发的整个过程就是一个不断完善的过程。
模型的不同组成部分多半在不同阶段完成，如果 发现模型的缺陷，就可以返回到前期阶段去修改， 有些细化工作是在动态模型和功能模型完成之后 才开始进行的。
多态性
1. 抽象
抽象忽略了事件中与当前目标无关的非本质特征， 强调与当前事物相关的特征，并将事物正确的归 类，得出事物的抽象模型，并且为对象的重用提 供了保障。
2. 封装
封装是面向对象方法的一个重要原则。 封装有两个含义：
① 结合性：将对象的全部状态和行为结合在一起， 形成不可分割的整体。其私有属性只能由对象 的行为来修改和读取。 ② 信息隐蔽性：尽可能隐蔽对象的内部细节，与 外界的接口只能通过外部接口来实现。
(1)标识和确定类
标识出来自问题域的相关对象类，这些对象类包 括物理实体和概念的描述。 确定类的过程：
需求说明 选取相关名词 暂定类 过滤不符合类 类
查找问题陈述中的所有名词，将产生如下的暂定 类：软件、图书管理信息系统、图书管理员、借 阅者、老师、学生、帐号、图书信息、书刊名、 书刊的ISBN/ISSN号等。
3. 建立对象的动态模型 准备脚本确定事件准备事件跟踪表构造状态 图 4. 建立系统的功能模型
1.3.2 面向对象设计
面向对象设计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。 面向对象设计分为：
• • 系统设计：用于确定实现系统的策略和目标 系统的高层结构。 对象设计：用于确定问题解空间中的类、关 联、接口形式及实现操作的算法。
设计结果清晰易懂，结构的深度适当，类小，消 息中参数少，设计的变动少。
1.4 面向对象建模 什么是模型？
模型就是现实的简单化。
这些模型是用图形符号对现实世界中某个事物的模 仿或仿真。
为什么要建模？
建模是为了能够更好地理解正在开发的系统。 • 建模的目标 ： 便于展现系统。
•
• •
允许指定系统的结构或行为。
确定属性需注意：
• 只考虑与具体应用直接相关的属性。 • 避免只用于实现的属性。
• 为每个属性起一个有意义的名字。
(5)使用继承来细化类
使用继承来共享公共属性，以此来对类进行组织。
可以使用下述两种方法建立继承关系： (1)自底向上：通过把现有类的共同性质一般化为 父类，寻找具有相似的属性关系或操作的类来发 现继承。
(2)准备数据字典
数据字典应当准确描述各个类的精确含义，描述 当前问题中的类的范围。
例如：图书信息=BookID （图书编码）＋ BookType （图书类别）＋ BookName （书刊名） ＋ Auth （作者）＋ Publisher （出版社）＋ Price （单价）＋ PubDate （出版日期）
查找问题陈述中的所有名词，将产生如下的暂定 类：软件、系统、图书管理信息系统、图书管理 员、借阅者、老师、学生、帐号、图书信息、书 刊名、书刊的ISBN/ISSN号等。
接下来根据标准，去掉一些不必要的类和不正确 的类。
• 消除冗余类 • 消除与系统不相干的类
• 消除模糊类
• 消除属性 • 消除操作
常见的软件开发模式有4种类型： • 第一类：需求完全确定。如瀑布模型。
• 第二类：只提供基本需求的迭代式开发模型。 如喷泉模型。
• 第三类：以体系结构为基础或基于构件的开发 模型。如基于构件的开发模型。 • 第四类：轻量级开发模型。如XP。
class People { private String name; public String getName() { return name; } public void setName(String strName) { name = strName; } }
确定一个类的步骤：确定系统的范围->在系统范围 内寻找对象->将对象抽象成为一个类，进而确定类 的数据和操作。
面向对象分析的过程：
用户
开发者
一般性需求 问题域陈述
管理者
用户知识
对象模型
专业领域知识
问题域建模
动态模型
现实世界经验
功能模型
面向对象分析的过程：
1. 获取问题域陈述
系统分析员与用户一同工作提取用户需求，必须搞 清楚用户的真正意图是什么。
2. 建立系统的对象模型 标识和确定类 准备数据字典 确定关联 确 定属性 使用继承来细化类 完善对象模型
(3)确定关联
两个或多个对象之间相互作用、相互依赖的关系 就是关联。
在需求陈述中使用的描述性动词或动词词组，通 常表示关联关系：
• 大多数关联可通过直接提取需求中的动词词组得出
• 分析需求陈述，与用户及领域专家讨论，还能发现 一些隐含的关联
确定关联的过程：
需求说明 选取相关动词 暂定关联 过滤不必要关联 关联
• 程序=数据结构+算法
面向对象程序设计
• 程序 = 对象 + 消息
两种软件工程方法
传统软件工程
• 软件分析 → 概要设计 → 详细设计 → 面向过 程的编码 → 测试
面向对象软件工程
• 软件分析与对象抽取 → 对象详细设计 → 面向 对象的编码 → 测试
1.1 面向对象的基本概念
1.1.1 对象 对象（Object）是面向对象（Object-Oriented，OO） 系统的基本构造块，是一些相关的变量和方法的软件 集。 客观世界里的任何实体都可以被称为对象。 对象可以是具体的、有形的物，也可以是无形的 事物或概念。 对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象。 对象是一个封装数据属性和操作行为的实体。
对象通过对外提供的方法在系统中发挥自己的作用， 当系统中的其它对象请求这个对象执行某个方法时， 就向该对象发送一个消息，对象响应这个请求，完 成指定的操作。程序的执行取决于事件发生的顺序， 由顺序产生的消息来驱动程序的执行。
1.2 面向对象的基本特征
面向对象的基本特征:
①
②Βιβλιοθήκη Baidu
抽象
封装
③
④
继承
OMT-2（Ivar Jacobson）
UML的发展过程
1.4.2 以面向对象建模为基础的开发模式
软件生命周期：软件从其孕育、诞生、成长、成 熟直至衰亡的生存过程。
软件生命周期分为6个阶段：制定计划、需求分析、 设计、编码、测试、运行和维护。 软件开发模式是跨越整个软件生命周期的系统开 发、运行和维护所实施的全部内容的结构框架， 它给出了软件开发活动中各个阶段之间的关系。
1. 面向对象设计的准则
① 模块化：对象就是模块。
② 抽象 ③ 信息隐藏：通过对象的封装来实现。 ④ 低耦合 耦合：不同对象之间相互关联的紧密程度。
⑤ 高内聚
高内聚：一个对象类中应昼多地汇集逻辑上相关 的计算资源。如果一个模块只负责一件事件，就 说明这个模块有很高的内聚度。
2. 面向对象设计的实用规则
类（Class）是具有相同属性和操作的一组对象的组 合。也就是说，抽象模型中的“类”描述了一组相似 对象的共同特征，为属于该类的全部对象提供了统一 的抽象描述。
•
对象是类的实体化
类和对象
现实生活 中的对象 计算机中
class Car { int color_number; int door_number; int speed;