第22讲 面向对象系统分析与设计
面向对象系统的分析与设计
《面对对象系统的分析和设计》学习报告面对对象系统的分析和设计课程是本专业的一门重要的专业课。
通过本课程的学习，使我在已有的计算机软硬件基础学问、程序设计学问、数据库和网络通信学问的基础上系统驾驭了面对对象系统的分析和设计方法和技术，并初步具备了针对特定环境下的应用问题进行信息系统开发（包括系统分析、设计和实现）的实力。
现将学习状况作以下汇报。
一、面对对象概述在20世纪60年头以前，软件开发者构造的软件系统大多都是较小的，且相对简洁。
编程语言及编程环境也相对简洁，随着软件困难性的增长，为了更好地维护代码，软件开发也须要方法来进行约束。
传统的方法中，结构化方法和基于建模方法是典型的软件开发方法。
结构化方法是结构化分析、结构化设计和结构化编程的总称。
结构化方法的思想萌发于20世纪60年头，是在70年头由Tom De Macro和Ed Yourdon等人被系统地进出来。
其目的在于，供应一个有序的机制，通过抽象来理解待开发的系统，试图产生结构良好的软件系统。
但对于较困难的系统而言，简洁导致模块的低内聚和模块间的高耦合，从面使得系统缺乏灵敏性和可维护性。
基于建模方法在20世纪70年头末提出，即Peter Chen的实体——关系法和Ed Codd的关系数据库理论相结合提出的一种新的软件开发方法。
其强调对信息实体建模，而不是对象建模。
结构化方法和基于建模方法都没有较强地描述系统的动态行为的实力。
随着计算机技术的飞速发展，计算机管理系统应用的普及，企业信息化势在必行。
传统开发方法结构化开发的软件存在许多问题，其有稳定性、可修改性和可重用性都比较差，生产效率低等缺陷，这是因为传统的软件开发是面对过程的。
然而，用户需求的变更大部分是针对功能的，接受面对对象方法开发可以满足用户的需求，因为面对对象有以下优点：能够比较自然地反映现实事物，可重用性、可维护性和可扩展性比较强。
什么是面对对象呢？“面对对象”本身没有任何意义。
面向对象分析与设计
面向对象分析与设计在软件开发过程中，面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，简称OOAD）是一种重要的方法论。
通过OOAD，开发者可以将现实世界中的概念和问题转化为软件系统的结构和行为。
一、什么是面向对象分析与设计？面向对象分析与设计是一种以对象为核心的开发方法。
它强调将问题领域的实体、关系和行为抽象为对象、类和方法。
面向对象的分析阶段主要关注问题领域的需求和约束，而设计阶段则更关注如何将需求转化为可执行的软件系统。
二、面向对象分析与设计的优势1. 模块化：面向对象的方法将复杂的系统拆分为多个独立的对象，每个对象都有清晰的职责和接口。
这种模块化可以提高代码的可维护性和可复用性。
2. 继承与多态：继承是面向对象编程中的重要特性，它允许新的类继承已有类的属性和方法。
多态则允许对象在不同上下文中表现出不同的行为。
这些特性使得代码更加灵活和易于扩展。
3. 封装与信息隐藏：面向对象的方法将数据和操作封装在对象内部，外界只能通过对象的接口进行交互。
这种封装和信息隐藏可以保护数据的完整性和安全性。
4. 规范化的开发流程：面向对象的分析与设计有一套规范的开发流程，包括需求分析、概念设计、详细设计和实现等阶段。
这种流程可以提高开发效率，并减少错误和重复工作。
三、面向对象分析与设计的过程1. 需求收集与分析：在这个阶段，开发者与用户密切合作，收集和分析系统的业务需求。
通过访谈、文档分析等方法，确定系统的功能、性能和约束等方面的要求。
2. 概念设计：在概念设计阶段，开发者将业务需求转化为概念模型。
通过绘制用例图、类图、状态图等工具，描述系统的结构和行为。
3. 详细设计：在详细设计阶段，开发者将概念模型进一步细化，确定具体的类和接口。
同时，还需要考虑系统的性能、安全和可维护性等方面的问题。
4. 编码与测试：在编码阶段，开发者根据详细设计的要求，使用具体的编程语言实现系统。
面向对象的系统分析与设计
面向对象的系统分析与设计第一章：简介面向对象的系统分析与设计（Object-oriented System Analysis and Design，简称OOSAD）是指采用面向对象的方法来进行系统的需求分析、设计和实现的过程。
在OOSAD中，系统被视为由一些相互作用的对象组成的，这些对象都有自己的状态、行为和相互关系。
本文将介绍OOSAD的基本原理、模型和流程。
第二章：OOSAD的基本原理OOSAD的基本原理包括封装、继承和多态三个方面。
封装是指将对象的状态和行为封装在一起，形成一个相对独立的模块，从而避免了对象之间的直接干扰。
继承是指一个类可以从另一个类中继承特定的属性和方法，并在此基础上进行扩展。
多态是指同一种操作可以针对不同的对象产生不同的行为，提高了程序的灵活性和扩展性。
第三章：OOSAD的分析阶段OOSAD的分析阶段是确定系统需求的过程，其重点是对需求进行分析和概括，并形成系统需求规格说明书。
该阶段包括以下步骤：1.收集需求：收集和整理所有与系统相关的信息和数据，包括业务需求、技术需求、用户需求等。
2.分析需求：根据收集到的需求信息进行分析、理解、提炼、归纳和总结，并形成可被理解的、可被使用的需求文档。
3.建立相关模型：根据需求文档建立领域模型、用例模型和行为模型，分析怎样才能最好的满足需求。
领域模型是指针对用户需求所建立的模型，主要包括实体、关系和任务；用例模型是指从用户需求中提炼出的各种用户案例，包括使用场景、使用方法和使用结果；行为模型是指用户操作与系统反馈之间的交互，包括对事件的响应和执行规则。
第四章：OOSAD的设计阶段OOSAD的设计阶段是按照需求规格说明书所描述的要求进行设计的过程，其重点是建立系统的结构和实现模型。
该阶段包括以下步骤：1.确定结构：根据用例模型建立系统的总体结构，确定系统的实体、控制和边界等部分。
2.建立类图：建立类图，将领域模型和行为模型中的各种对象、任务、实体和关系转换为类和类之间的关系，确定各个类之间的依赖和关系。
面向对象分析与设计
1.1软件开发过程1.2 面向对象技术面向对象(Object-oriented)技术是一种新型程序设计方法，或者说它是一种新的程序设计范型，其基本思想是使用对象、类、封装、继承、聚合、关联、消息、多态等基本概念来构造系统的软件开发方法。
它充分体现了分解、抽象、模块化、信息隐蔽等思想，可以有效地提高软件生产率、缩短软件开发时间、提高软件质量，是控制软件复杂性的有效途径。
（1）传统结构化方法与面向对象方法比较？传统的结构化方法着眼于一个信息系统需要什么样的方法和处理过程。
以过程抽象来对待系统的需求，其主要思想就是对问题进行功能分解，如果分解后得到的功能过大，那么再对这些功能进行分解，直到最后分解得到的功能能比较方便地处理和理解为止。
它从算法的角度进行建模，所有的软件都用过程或者函数作为其主要构造块，所以，具有模型脆弱、难以适应需求的变动、维护较困难等特点。
与传统的结构化方法相比，面向对象方法在描述和理解问题域时采用截然不同的方法。
其基本思想是，对问题域进行自然分割，以更接近人类思维方式建立问题域模型，从而使设计出的软件尽可能直观地描述现实世界，具有更好的可维护性，能适应用户需求的变化。
面向对象技术优点：首先，用面向对象技术开发的系统比较稳定，较小的需求变化不会导致大的系统结构的改变。
其次，用面向对象技术开发的系统易于理解。
结构化方法和面向对象方法对现实世界采用了不同的映射方法。
在结构化方法中，现实世界被映射为功能的集合；在面向对象方法中，现实世界中的实体及其相互关系被映射为对象及对象间的关系，实体之间的相互作用被映射为对象间的消息发送，以及其他类似的各种映射关系。
第三，采用面向对象技术开发的系统具有更好的适应性，能更好地适应用户需求的变化，有助于改造大型软件系统。
第四，用面向对象技术开发的系统具有更高的可靠性，有助于软件的维护与复用。
第五，面向对象技术有助于提高软件的质量和生产率。
（2）面向对象的基本原则抽象、封装、委托、分类、继承1.3 面向对象基本概念对象：对象(object)是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构造系统的一个基本单位。
面向对象程序设计中的系统分析与设计
面向对象程序设计中的系统分析与设计随着信息技术的迅猛发展，软件行业已经成为一个不容小觑的产业。
而面向对象程序设计通过将整个系统划分为一个个具有独立功能和特点的对象，提高了软件的可维护性、可重用性和可靠性。
系统分析与设计是面向对象程序设计中一个非常重要的过程，本文将探讨在系统分析与设计中，如何进行系统的设计。
一. 系统分析系统分析是指对系统需求和现有的系统环境进行调查和分析，以确定分析期间需要采取的步骤和方法。
在面向对象程序设计中，系统分析包括以下步骤：1.需求分析：在需求分析阶段，需要确定系统的功能和性能要求，并且收集和分析用户的需求。
需求分析也包括对现有系统的分析和现有系统中发现的问题的解决。
2.可行性研究：在可行性研究阶段，需要进行技术、经济和可行性分析，并对不同的设计方案进行评估和选择。
3.概念设计：概念设计是在需求分析和可行性研究的基础上，对系统进行概括性的描述，并提出各种可行的设计方案。
二. 系统设计系统设计是指将系统分析的结果转化为具体的系统设计方案，并且在设计期间完成软件开发过程中所要求的一切详细设计工作，包括确定软件结构、算法、数据结构、调用关系、模块和接口规范等。
在面向对象程序设计中，系统设计包括以下几个方面：1. 设计类和对象：在面向对象程序设计中，类是构建对象的基本单元。
因此，在系统设计阶段，需要设计和选择系统中要使用的类和对象，并确定这些类和对象之间的关系。
2. 设计继承和多态：在面向对象程序设计中，继承和多态是非常重要的特性。
因此，在系统设计阶段，需要考虑如何使用继承和多态来实现系统的需求，并且设计系统中的类层次结构。
3. 设计系统的界面：界面是用户和程序之间的桥梁，因此，在系统设计阶段，需要设计系统的界面，包括用户界面和管理界面等。
界面设计需要考虑用户的习惯和使用习惯，系统的限制条件以及系统的可扩展性。
4. 设计数据结构和算法：在面向对象程序设计中，数据结构和算法是非常关键的。
面向对象的系统分析与设计研究
面向对象的系统分析与设计研究引言随着计算机科学的不断发展，面向对象编程已经成为了一种主流的编程方式，许多大型软件系统的设计和开发都采用了面向对象的方法。
而在面向对象的设计和开发过程中，系统分析和设计是非常重要的环节。
本文将介绍面向对象的系统分析与设计的理论和实践，以及其在软件开发中的应用。
第一章面向对象的分析与设计基础1.1 面向对象的基本概念面向对象编程的基本概念包括类、对象、继承、多态等。
其中，类是一种抽象的数据类型，它定义了一组属性和方法来描述对象的行为。
对象是类的实例，它包含了特定的属性值和方法实现。
继承是一种机制，允许子类继承父类的属性和方法，并且可以添加自己的属性和方法。
多态是一种功能，允许不同对象对同一方法做出不同的响应。
1.2 面向对象的分析与设计方法面向对象的分析与设计方法可以分为多个阶段，包括需求分析、领域建模、设计、实现和测试等。
其中，需求分析是整个开发过程的基础，它确定了系统需要完成的功能和性能要求。
领域建模是将需求分析结果转换为面向对象的概念模型。
设计是将面向对象的概念模型转换为具体的软件系统设计，包括类图和时序图等。
实现是根据设计文档和模型进行编码实现。
测试是验证软件系统是否满足需求和预期功能。
1.3 面向对象的建模语言面向对象的建模语言主要包括UML和SysML。
其中，UML是一种通用的建模语言，可以用来描述软件系统的各种方面，包括需求、设计、实现和测试。
SysML是一种面向系统工程的建模语言，它专门针对复杂系统的建模和分析，包括系统架构、功能需求、性能分析等。
第二章面向对象的分析与设计实践2.1 面向对象的需求分析面向对象的需求分析主要包括功能需求和非功能需求两个方面。
其中，功能需求表示软件系统需要完成的功能，包括用户操作、系统响应等。
非功能需求表示软件系统需要满足的性能要求，包括可靠性、可维护性、可测试性等。
2.2 面向对象的领域建模面向对象的领域建模主要包括需求分析文档的分析和面向对象的概念模型的设计。
面向对象的系统分析与设计方法
面向对象的系统分析与设计方法在信息化时代，各种软件系统已经深入到人们日常生活的方方面面。
如何将软件设计得更加高效、安全、易用成为设计人员不断探索的问题。
其中，面向对象的系统分析与设计方法被广泛应用于软件领域，成为当前软件研发中的流行趋势。
一、面向对象思想面向对象思想是一种软件分析、设计和编程思路。
它将现实世界中的实体抽象为对象，通过对象之间的交互和信息处理来实现系统的功能。
对象的行为和属性都与现实世界中的事物相对应，因此可以更加符合人类的思维方式，易于理解和维护。
同时，面向对象的设计还具有可重用性好、扩展性强、易维护等优点，因此被广泛应用于软件开发中。
二、面向对象的系统分析与设计面向对象的系统分析与设计方法采用面向对象思想，以系统的对象为中心，对系统所涉及到的实体进行抽象分析和设计。
其主要步骤包括系统需求分析、面向对象的分析和面向对象的设计。
1.系统需求分析系统需求分析是整个软件开发的关键，需要通过对用户需求、客户需求和用户交互接口需求等方面进行深入分析和调研，明确软件的功能、性能、可靠性和安全性等需求要求，为后续的设计和编码打下基础。
2.面向对象的分析面向对象的分析将系统需求分析的结果转化为面向对象的模型，具体包括对象、类、关系、约束条件等方面的分析。
其中，最重要的是通过实体之间的关系和交互来建立对象模型，理清对象之间的依赖关系和功能流程，同时将软件的功能划分为一个个模块，为后续的设计提供可靠的基础。
3.面向对象的设计面向对象的设计是指基于面向对象的分析结果，对系统进行更加详细的设计。
在设计过程中，需要运用各种通用的面向对象设计模式，如单例模式、工厂模式、观察者模式等，从而提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时还需考虑系统安全性、性能等方面的设计。
三、面向对象设计方法的优势1.提高系统的可维护性面向对象设计方法可以将系统中的实体进行模块化的设计，每个模块都可以自行管理本身功能的维护和更新，同时多个模块之间的协调和合作也容易实现，从而提高了系统的可维护性。
面向对象系统分析与设计
面向对象系统分析与设计面向对象分析与设计1 用例模型分析 1.1 需求描述1）学生信息管理教务人员通过学生信息管理模块来管理学生信息，如进行学生信息的添加、修改、删除等。
在进行学生信息的添加时，要进行学生学号是否有重复的检查，如果添加的学生编号有重复就要对用户进行提示。
只有在不重复的情况下才能进行信息的添加。
在进行信息的删除时，要首先提示用户确认是否要删除，只有在用户确认的情况下才能进行信息的删除。
在进行信息的修改时，要根据用户选定的学生进行修改，即列出用户选定的学生的所有信息，在这个基础上进行学生信息的修改。
2）教师信息管理教务工作人员通过此模块来管理教师信息，包括教师信息的添加、修改、删除等。
在进行教师信息的添加时候，要进行教师编号是否重复的检验，如果添加的教师编号重复要对用户进行提示，只有在不重复的情况下才能进行信息的添加。
在进行信息的删除时，要提示用户确认是否删除，只有在用户确认后才能够进行信息的删除。
在进行信息的修改时，要能够根据用户选定的教师项进行修改，即列出用户选定的教师的所有信息，在这个基础上进行班级信息的修改。
3）班级信息管理教务工作人员通过此模块来管理班级的信息，包括班级信息的添加，修改，删除等。
在进行班级信息的添加时，要进行班级的编号是否重复的检查，如果添加的班级编号重复要对用户进行提示，只有在信息不重复的前提下才能进行信息的添加，在进行信息的删除时，要提示用户确认是否删除，只有用户确认后才能进行信息的删除。
在进行信息的修改时，要能根据用户选定的班级进行修改，即列出用户选定的班级的所有信息，在这个基础上进行班级信息的修改。
4）课程信息管理教务工作人员通过该模块来管理课程的基本信息，包括：（1）课程信息等的添加，修改，删除。
在进行信息的添加时，打开新的窗口进行信息的录入，在保存的时候要进行课程的编号是否重复的检查，如果添加的课程编号重复的要对用户进行提示，只有在不重复的情况下才能进行信息的添加。
面向对象的系统分析与设计课程设计
面向对象的系统分析与设计课程设计1. 课程设计背景随着信息时代的到来，计算机科学技术在各个领域得到了广泛的应用和发展。
作为计算机科学技术中的重要分支之一，面向对象的系统分析与设计已经成为了计算机科学技术中的一个重要组成部分。
在现代软件开发中，面向对象的系统分析与设计已经成为了不可或缺的一部分。
2. 课程设计目的本课程设计的主要目的是培养学生的面向对象的系统分析与设计能力。
通过学习本课程，学生应该掌握面向对象的基本概念、面向对象的系统分析与设计基本方法和技能。
此外，本课程还应该通过实践使学生能够独立完成一个实际的面向对象的系统分析与设计项目。
3. 课程设计大纲本课程设计的主要内容包括：3.1 面向对象的基本概念本课程将首先介绍面向对象的基本概念。
包括类、对象、继承、多态等。
这些基本概念是理解面向对象编程的基础。
3.2 面向对象的系统分析和设计方法本课程将介绍面向对象的系统分析和设计方法。
包括需求分析、可行性分析、领域模型分析、数据模型设计、物理模型设计等。
3.3 根据需求设计面向对象的系统根据一个实际的需求将学生分组进行设计。
这将会需要学生使用UML建立需求分析模型，并在其基础上进行具体的软件开发。
其设计应该包括：领域建模、游戏界面设计、状态和策略设计等。
4. 课程设计要求4.1 团队合作学生应该分组，每组人数4-5人。
每个小组都会需要自己来完成一个面向对象的系统分析与设计项目。
因此，学生之间需要进行紧密的合作。
4.2 设计文档学生应该撰写设计文档，包括需求分析、设计理念和实现细节三个方面。
4.3 实现系统学生需要使用面向对象的编程语言来实现所设计的系统。
4.4 系统演示在课程结束后的演示环节，每个小组需要进行系统演示。
这是整个课程设计的一个重要环节。
5. 课程设计评分本课程设计将会按照如下标准进行评分：5.1 设计文档评分在设计文档评分中，评分标准包括需求分析、设计理念和实现细节。
其中，需求分析和设计理念各占30分，实现细节占40分。
面向对象分析与设计
面向对象分析与设计面向对象分析与设计（Object-oriented analysis and design）是软件工程领域中的一种方法论，用于解决软件系统开发过程中的问题和需求。
本文将对面向对象分析与设计的基本概念、流程和常用方法进行介绍，并附带答案和解析。
第一部分：面向对象分析（Object-oriented analysis）面向对象分析是软件开发过程中的第一步，旨在理解问题域并建立领域模型。
面向对象分析有以下几个重要概念：1. 对象（Object）：对象是系统中的一个实体，包含数据和方法。
对象可以是具体的实物、虚拟的概念或一组相关的数据和行为。
2. 类（Class）：类是一种抽象的定义，描述了一组具有相同特征和行为的对象。
3. 属性（Attribute）：属性是对象的特征，用于描述对象的状态。
4. 方法（Method）：方法是对象的行为，用于描述对象可以执行的操作。
面向对象分析的主要流程包括以下步骤：1. 需求收集：收集系统的需求，与利益相关者沟通，了解系统的功能和性能要求。
2. 领域建模：对现实世界的问题域进行抽象和建模，识别出系统中的对象和它们之间的关系。
3. 需求分析与规约：通过使用用例、活动图和状态图等工具对需求进行分析和规约，明确功能和交互细节。
4. 领域模型验证：与利益相关者验证领域模型的准确性和实用性，确保模型能够满足系统需求。
第二部分：面向对象设计（Object-oriented design）面向对象设计是在面向对象分析的基础上，进一步细化领域模型，为系统的实现提供指导。
面向对象设计有以下几个常用方法：1. 类图（Class diagram）：类图用于展示类、属性和方法之间的关系。
类图包括类的名称、属性和方法，并通过关联、继承和聚合等关系展示类之间的联系。
2. 对象图（Object diagram）：对象图用于展示类的实例和对象之间的关系。
对象图是类图的实例化表示，展示了系统在某一时刻的对象及其特定的属性值。
面向对象的系统分析和设计过程
• 对数据模型做调整和优化； • 根据数据模型生成数据库；
局部设计
• 角色
– 系统设计师；
• 依据
– 用分析类描述的分析用例； – 开发框架和包结构；
• 活动
– 实现设计用例和开发模型； – 精化设计类的属性和操作；
• 结果
– 用设计类描述的设计用例（场景描述图和参与类图）； – 开发模型；
局部设计— 局部设计—实现设计用例和开发模型
面向对象的分析和设计过程
• 角色和分工
– 系统架构师
• 领导和协调整个项目的技术活动； • 负责全局分析、全局设计；
– 系统分析师
• 负责局部性的分析和设计问题以及细节性的设计问题；
全局分析
• 角色
– 系统架构师
• 依据
– 软件需求，包括用例规约（功能性需求）、补充规约（非功能性需求）、 数据规格说明、词汇表、界面原型等 – 既往经验
什么是面向对象的分析和设计
• 面向对象的分析和设计的精髓是按照对象（事物、 概念、实体）的观点考虑问题域和逻辑解决方案。 • 面对对象的分析（object-oriented analysis）
– 重点在于发现并描述问题域中的对象
• 面对对象的设计（object-oriented design）
– 重点在于定义那些能最终用面对对象程序设计语言实 现的逻辑软件对象，这些对象具有属性和方法。
面向对象的系统分析和设计过程
什么是分析和设计？
• 分析
– 对问题和需求进行描述，回答“要做什么”的问题。 – 强调将功能性需求翻译成软件的概念，即用软件的概 念来解释系统所要求的功能。
• 设计
– 对问题的逻辑解决方案及系统如何满足需求和约束进 行高层描述和具体说明，回答“该怎么做”的问题。 – 强调问题的逻辑解决方案，即系统怎样才能满足需求。
面向对象的系统分析与设计教学设计
面向对象的系统分析与设计教学设计一、引言面向对象的系统分析与设计是软件工程中非常重要的一环，它涉及到软件开发的方方面面，具有决定性的影响。
因此，本篇文档旨在介绍面向对象的系统分析与设计教学设计的一些思路和方法，帮助教师更好地开展相应教学工作。
二、教学目标本教学设计主要针对本科生进行面向对象的系统分析与设计的教学，旨在让学生掌握以下技能和知识：1.了解面向对象的基本概念和原则，掌握UML的各种图形表示方法；2.理解软件需求分析的重要性和方法，能够进行软件需求分析；3.了解面向对象的系统设计的基本思路和方法，能够进行面向对象的系统设计。
三、教学内容和方法1. 教学内容本课程主要分为三个部分，分别是面向对象的基础知识、软件需求分析和面向对象的系统设计。
1.1 面向对象的基础知识1.面向对象的基本概念和原则；2.UML的各种图形表示方法。
1.2 软件需求分析1.软件需求分析的重要性；2.软件需求分析的方法。
1.3 面向对象的系统设计1.面向对象的系统设计的基本思路和方法；2.系统设计的工具和方法。
2. 教学方法本教学设计采用“讲授 + 实践”的教学形式。
讲授部分主要由教师讲解理论知识和案例分析，以让学生深入理解相关概念和问题。
实践部分主要由学生进行软件开发实践，并以小组形式完成项目。
教师将对学生所完成的项目进行评估，并在此基础上进行分组论文撰写。
四、评估方式本教学设计主要采用两种形式的评估方式，分别是作业和小组项目。
1. 作业作业主要包括理论知识的理解和实践应用的题目。
每章理论知识将对应一个小型作业，共三个作业。
每份作业的分值为30分，总分为90分。
2. 小组项目小组项目由学生组成小组进行完成。
项目内容和案例由教师提供，要求学生按照面向对象的系统分析与设计的要求进行设计与开发，并将成果提交给教师进行评估。
小组项目的总分为120分。
五、总结本教学设计结合教学内容和方法，为本科生的面向对象的系统分析与设计教学提供了一种全面且系统的教学方式，有助于提高本科生的软件工程实践能力和理论知识水平。
面向对象分析与设计
面向对象分析与设计面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，OOAD）是一种在软件工程中常用的方法论，它以面向对象的思维方式来进行软件系统的分析和设计。
本文将对面向对象分析与设计的概念、主要步骤和设计原则进行详细介绍。
一、概念面向对象分析与设计是一种将实际问题抽象为对象和类的方法。
它将问题空间中的实体、行为和关系转化为软件系统中的对象、方法和类，并且通过封装、继承和多态等机制来实现软件系统的模块化和可维护性。
二、主要步骤1. 需求分析：通过与用户沟通，获取系统需求，并将需求转化为用例模型或用户故事。
在需求分析阶段，可以使用用例图、活动图等工具来描述系统的功能和用户的交互过程。
2. 领域建模：通过分析问题领域中的实体、行为和关系，构建领域模型。
领域模型可使用类图、状态图等工具来表示，它可以帮助开发团队更好地理解和把握系统的核心概念。
3. 概念架构设计：根据需求和领域模型，设计概念架构，也称为系统架构。
概念架构是一个逻辑上的模型，它描述了系统的整体结构和各个模块之间的关系。
常见的概念架构模式有层次结构、客户-服务器和发布-订阅等。
4. 详细设计：在概念架构的基础上，对系统进行详细设计。
详细设计包括定义类的具体属性和方法、设计模块之间的接口和通信方式等。
可以使用类图、时序图等工具来进行详细设计。
5. 编码和测试：根据详细设计文档进行编码，并编写对应的单元测试和集成测试。
编码应遵循面向对象的编程原则，例如封装、继承和多态等。
测试阶段需要验证代码的正确性和功能完整性。
三、设计原则1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类应该只有一个引起它变化的原因。
这样可以降低类的复杂度，提高代码的可维护性。
2. 开闭原则（Open-Closed Principle，OCP）：软件实体应该对扩展开放，对修改封闭。
通过使用抽象和接口，可以实现系统的可扩展性，而不需要修改已有的代码。
面向对象分析与设计
面向对象分析与设计一、引言面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，简称OOAD）是软件工程中的一种方法论，用于解决复杂系统的设计与开发问题。
本文将介绍面向对象分析与设计的概念、原则和过程，并结合实际案例说明其重要性和应用。
二、概念解析1. 面向对象分析（Object-Oriented Analysis，简称OOA）：通过识别和描述系统所涉及的对象及其相互关系，以及对象的属性和行为，从而确定系统需求和问题领域的分析方法。
2. 面向对象设计（Object-Oriented Design，简称OOD）：基于面向对象分析的结果，通过定义类、抽象数据类型、方法、接口等概念，设计出系统的结构和组织，以及类之间的关系和交互方式。
三、面向对象分析与设计的原则1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，简称SRP）：一个类只负责一项职责，保证类的内聚性和高内聚性。
2. 开放封闭原则（Open-Closed Principle，简称OCP）：系统中的类、模块等应该对拓展开放，对修改封闭，通过继承、接口等方式实现。
3. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，简称LSP）：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象，即子类必须能够替换基类。
4. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，简称DIP）：高层模块不应该依赖于底层模块，二者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于具体，具体应该依赖于抽象。
5. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，简称ISP）：客户端不应该依赖于它不需要的接口，接口应该进行细化拆分以适应不同的场景和客户端需求。
6. 迪米特法则（Law of Demeter，简称LoD）：一个对象应该对其他对象有尽可能少的了解，减少耦合性，降低系统的复杂度。
面向对象系统分析与设计
面向对象系统分析与设计3.4.1 面向对象的基本概念程序设计分两种：面向过程和面向对象。
二者的区别：面向过程是将事件拆分成步骤进行实现，面向对象是将事件按功能划分，分别处理，这样增加了程序的可移植和扩展性。
以五子棋为例：面向过程的思路是：开始→黑子→绘画→判输赢→白子→绘画→判断→返回步骤2→输出最后结果。
每个步骤分别用函数实现。
面向对象的思路是：分为黑白双方，走棋模式一样；棋盘绘画系统；规则系统。
首先，对基本概念进行解读：1、对象：object，数据及其操作所构成的封装体，是系统用来描述客观事物的一个封装，是构成系统的基本单位。
对象三要素：标识、状态、行为。
以五子棋为例：标识即名称，黑棋还是白棋；状态：走还是等待；行为：走到哪？2、类：class，现实世界中实体的形式化描述，类将该实体的数据和函数封装在一起。
类包含：数据和函数，数据就是属性；函数就是功能。
仍以五子棋为例：不论黑或白棋，都是子得一种，它二者具有一些共同的属性、共同的一些功能，所以这个“棋子”就是一个类。
对象和类的关系：对象是类的实际例子。
例如，棋子是一个类，那么黑子和白子就是这个类里面的两个对象。
详见P93倒数第九行开始有4个总结。
3、抽象：通过特定的实例抽取共同特征以后形成概念的过程。
一个对象是现实世界中一个实体的抽象，一个类是一组对象的抽象。
它强调主要特征，忽略次要特征。
例如：计算机的五子棋游戏程序是现实五子棋的抽象，而棋子是黑子和白子的抽象。
这里五子棋游戏抽取了诸如：棋子、规则、棋盘等等主要的元素，而忽略了棋子的物理化学成分、棋盘的摆放位置等次要元素。
同理：棋子抽取了黑、或白子的共同的行为规则，而忽略了双方的角度差异。
4、封装：是将相关的概念组成一个单元，然后通过一个名称来引用它。
将数据基于数据的操作封装成一个整体对象。
对其访问或修改只能通过接口进行。
实际上封装是一个计算机里所谓“透明”的概念。
就是说用户下一个指令，计算机在后台进行了纷繁复杂的运算，最后返回用户一个结果，而用户只关系这个结果，对过程毫不关心，那么这个过程对用户来说就是透明的。
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继承性是父类和子类之间 共享数据和方法的机制
继承性具有传递性 继承性包括单继承和多重
继承
共性部分
父类
子类 继承部分 增加部分
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4、消息
消息 对象之间进行通信的数据叫做消息。对象 之间相互请求或相互协作的途径，是要求某个对 象执行某个功能操作的规格说明
消息内容 通常包含接收方及请求接收方完成 的功能信息
对形成的类进一步抽象，抽取这些类的共同特 征，形成基本的类和派生的类。
6
一个类的上层可以有超类，下层可以有子类，形 成一种层次结构。一个类可以有多个超类，也可 以有多个子类。类的层次结构就是对象的层次结 构。
类具有一个类名来唯一标识这个类，类的定义体 包括属性和操作。属性和操作还有公有、私有之 分，公有的属性和操作可以为其它对象所访问， 而私有的属性和操作是在类对象内部实现，体现 了封装和信息隐藏的操作思想。公有的操作就体 现为对象的服务。
※ 参与者、信号应用、文档库、页表等都是上述基本事物的变体
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行为事物
行为事物是UML模型图的动态部分，描述 跨越空间和时间的行为 ※交互：实现某功能的一组构件事物之间的
消息的集合，涉及消息、动作序列、链接 ※状态机：描述事物或交互在生命周期内响
应事件所经历的状态序列
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分组事物
是UML模型图的组织部分，描述事物的组织结 构 ※包： 把元素组织成组的机制
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（4）构件图
(component diagram)
构件图描述构件、接口以及构件间的组装 关系的静态视图，复合构件本身可以由内部的 子构件图描述。构件图用于静态建模，是表示 构件类型的组织以及各种构件之间依赖关系的 图。构件图通过对构件间依赖关系的描述来估 计对系统构件的修改给系统可能带来的影响。
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L1:line
X1=10,Y1=10 x2=-10,Y2=-10
L2:line
X1=-10,Y1=10 x2=10,Y2=-10
P1:point
X=0 Y=0
L3:line
X1=10,Y1=5 x2=-10,Y2=-5
P2:point
X=9 Y=4.5
L4:line
X1=9,Y1=5 x2=9,Y2=3
– 关系(Relationships)：关系把事物紧密联系在 一起
– 图(Diagrams )：图是事物和关系的可视化表示
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基本构造块
结构事物 事物 行为事物
分组事物 注释事物
关系
依赖 关联 泛化 实现
类图、对象图、构件图、 图 部署图、复合结构图、包图
用例图、活动图、状态图、 顺序图、通信图、交互图、定时图
银行职员 （管理人员）
系统管理员
开户 存款 取款 注销 转帐
帐户管理 报表生成
《包含》 《包含》 《包含》
校验密码 银行间转帐
银行内转帐
客户
其它银行 帐户管理系统
银行储蓄帐户管理系统
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用例图中的事物及解释
事物名称
参与者 (Actor)
解释
在系统外部与系统直接交互的人或事物 （如另一计算机、进程） 一个实际用户可能对应系统的多个参与 者，不同的用户也可能对应于一个参与 者。
第二十二讲 面向对象系统 分析与设计
1
主要内容
22.1 面向对象方法 22.2 UML
2
22.1 面向对象方法
面向对象是利用抽象、封装等机制，运用对象、 类、继承、封装、聚合、消息传递、多态性等 概念来构造系统的软件开发方法。
用类和对象表示现实世界，用消息和方法来模 拟现实世界
面向对象=对象 + 类 + 继承 + 消息通信
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6、多态性
不同的对象收到同一消息可产生不同的结果， 这一现象叫做多态。在使用多态时，用户可以 发送一个通用的消息，而实现的细节则由接受 对象自行决定，这样同一消息就可以调用不同 的方法。
多态的实现受到继承性的支持，利用类层 次的继承关系，把具有通用功能的消息存放在 高层次，而实现这一功能的不同行为放在较低 层次，则在这些低层次上生成的对象就能给通 用消息以不同的响应。
2..* 相交
point 0..1 XX:: reeaal l
YY:: reeaal l
2条或2条以上的线交于0个或1个点 30
类图的关系分类
UML类图中的关系分为四种：泛化、依赖、关 联、实现；关联关系又可以细化为聚合和组合。
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(1)关联关系
• 关联是一种结构化的关系，指一种对象和另一
种对象有联系。给定有关联的两个类，可以从 一个类的对象得到另一个类的对象。关联有两 元关系和多元关系。两元关系是指一种一对一 的关系，多元关系是一对多或多对一的关系。 一般用实线连接有关联的同一个类或不同的两 个类。当你想要表示结构化关系时使用关联。
UML表示
用例 (Use Case)
系统外部可见的一个系统功能单元。系 统的功能是通过一系列系统单元与多个 参与者之间交换的消息所表达。
28
29
（2）类图
(class diagram)
表示系统中的类、类与类之间的关系，它是对系 统静态结构的描述
line
XX11::rreeaal l YY11::rreeaal l XX22::rreeaal l YY22::rreeaal l
36
•类与关联关系之间有组合关系，类不存在了，则相 应的关联关系也不存在
37
• (2)泛化关系
泛化关系描述了一般事物与该事物中的特殊 种类之间的关系，也就是父类与子类之间的关系。
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• (3)实现关系
实现关系指定两个实体之间的一个合约。换言之， 一个实体定义一个合约，而另一个实体保证履 行该合约。
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• （4）依赖关系
• 依赖关系是一种使用关系，特定事物的改变有 可能会影响到使用该事物的事物，反之不成立。 在你想显示一个事物使用另一个事物时使用。
• 依赖总是单向的 。
40
41
42
（3）对象图
(object diagram) 展现一组对象以及相互之间的关系，是依照 类图所建立的一组事物(实例)的静态快照，是 对类图的实例化
封装的基本单元是对象，每个对象的性质由它的类说明 来描述，且被具有同样类的其它对象共享。
对象是一个数据和操作的封装体，这个封装体对外仅呈
现少量的接口，大多数实现细节都对外隐藏。
消息 消息
对象 属的 于对数 该象据 对象
数据处理方法
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封装和继承是面向对象方法中互补的两种技术。 封装使对象成为一个相对独立的整体，而继承给 了对象类另一个发展的空间，派生类通过继承得 到了基类的属性和操作。封装使用其它对象的服 务实现动态共享，而继承则是对代码的静态共享。
间存在静态关系和动态关系，静态关系体现了 对象之间固有的联系。动态关系是对象之间通 过发送消息进行通信，相互协作，完成系统功 能。复杂对象可以由简单对象构成，这种关系 称做聚合。
5
2、类
将具有共同特征的对象进行抽象，形成对这些 对象的抽象描述—类,一个类定义了一组大体上 相同的对象。
类是具有相同属性和操作的一组对象的集合， 它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描 述。
功能 描述类、类的特性以及类之间的关系 描述一个时间点上系统中各个对象的一个快照 描述类的运行时刻的分解 描述构件的结构与连接 描述在各个节点上的部署 描述编译时的层次结构 描述用户与系统如何交互 描述过程行为与并行行为 描述事件如何改变对象生命周期 描述对象之间的交互，重点在强调顺序 描述对象之间的交互，重点在于连接 描述对象之间的交互，重点在于定时 是一种顺序图与活动图的混合
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类图包含有事物和关系，类图不存在了， 事物和关系还可用于其它的类图
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组合（Composition）
组合具有更强的拥有关系，强调整体与部分的 生命周期是一致的。整体负责部分的生命周期 的管理。如果整体被销毁，部分也必须跟着一 起被销毁，如果所有者被复制，部分也必须一 起被复制。
与关联关系一样，组合关系也是通过类的成员 变量来实现的。
注释事物 是UML模型的解释部分，用来对模型中的元 素进行说明、解释 ※注解 ：对元素进行约束或解释的简单符号
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2、UML定义的图
UML的13种图
对象图
类图
构件图 部署图
结构图
复合结构图
包图
通信图
交互概观图
顺序图
交互图
定时图
UML图
行为图
用例图
活动图
状态机图
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图名 类图 对象图 复合结构图 构件图 部署图 包图 用例图 活动图 状态机图 顺序图 通信图 定时图 交互概观图
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类与对象的关系
– 类是对象的抽象 – 对象是类的具体化，是类的实例 – 类是生成对象的模板 – 类是静态的，类的存在、语义和关系在程序
执行前就已定义好了。 – 对象是动态的，对象在程序执行时可以被创
建和删除。
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3、继承
继承性是类层次结构中的一个重要特点， 是超类和子类之间共享数据和操作方法的机制。 通常在定义和实现一个新类的时候，可以在一 个现有的类的基础上进行，把这个已经存在的 类所定义的内容作为自己的内容，并加入若干 新的内容。
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（1）用例图
(use case diagram)
•用例是系统提供的功能的描述. •用例图是被称为参与者的外部用户所能观察到的
系统功能的模型图。
•用例图列出系统中的用例和系统外的参与者，并
显示哪个参与者参与了哪个用例的执行。
•用例图多用于静态建模阶段(主要是业务建模和需
求建模)。
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银行职员 （用户代理）