第5章 面向对象分析

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发现和定义对象与类
对于我们研究的学生信息管理系统，还需要筛选和精 简候选的类对象。 本系统中筛选的候选类对象包括：学生、教师、账号、 课程、成绩、班级、专业和选修课。为了将学生、教 师类与参与者相互区别，这里描述为学生信息、教师 信息。
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发现和定义对象与类
学生信息 学号 姓名 年龄 家庭住址 性别 身份证号 身高 课程 课程编号 所属专业 课程名称 学时 学分 任课教师 账号 密码 学期
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对象属性的审查和筛选
对于找到的对象属性，还应进行严格的审查和筛选，才 能最终确定对象应具有的属性，在审查和筛选中，应考 虑的问题有： ① 该属性是否体现了以系统责任为目标的抽象； ② 该属性是否描述了该对象本身的特性； ③ 该属性是否破坏了对象特征的“原子性”； ④ 该属性是否已通过类的继承得到； ⑤ 该属性是否可以从其他属性推导得到。
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（1） 定义对象的属性
可以从以下角度确定对象应具有的属性： ① 按照一般常识，对象应该具有哪些属性； ② 在当前问题域中，对象应具有哪些属性； ③ 根据系统责任的要求，对象应具有哪些属性； ④ 建立该对象是为了保存和管理哪些信息； ⑤ 对象为了在服务中实现其功能，需要增设哪些属性； ⑥ 是否需要增设属性来区别对象的不同状态； ⑦ 用什么属性来表示对象的整体-部分联系和实例连接。
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二、面向对象分析过程
1. 需求获取和问题域分析
2. 发现和定义对象与类
3. 识别对象的内部特征
4. 识别对象的外部联系 5. 建立用例模型
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1、需求获取和问题域分析
需求获取是需求分析 的第一项工作，涉及软件 设计人员如何与客户建立 有效的沟通。也称为“需 求发现”、“需求获得”。 是采用用例来收集客户需 求的技术。需求获取的途 径和手段主要有以下几种： ① 访谈式 ② 诱导式 ③ 确认式
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发现和定义对象与类
（1）识别边界类 边界类使是从那些系统和外界进行交互的对象中归纳、 抽象出来的，它是系统内的对象和系统外的参与者的联 系媒介，外界的消息只有通过边界类的对象实例才能发 送给系统。 根据角色的不同类型，边界类可以是用户接口、系统接 口和设备接口。对于用户接口来说，边界类集中描述了 用户与系统的交互信息，而不是描述用户接口的显示形 式，如按钮等；对于系统接口和设备接口来说，边界类 集中描述所定义的通信或交换协议，而不是说明协议如 何实现的。边界类使系统与系统的外部变化隔离开来。 参与者只许通过边界类和系统通信。
学生信息管理系统主要参与者
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建立用例模型案例-学生信息管理系统
⑷成绩管理模块的用例 ① 录入成绩 ② 修改成绩 ③ 保存成绩 ⑶课程基本信息管理模块的用例 ④ 查询成绩 ① 添加课程基本信息 ⑤ 打印成绩单 ② 查询课程基本信息 ③ 修改课程基本信息 ④ 删除课程基本信息 ⑤ 打印课程基本信息
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发现和定义对象与类
（2） 识别控制类 控制类是实体类和边界类之间的润滑剂，用于协 调边界类和实体类之间的交互。 控制类与用例存在着密切的关系，它在用例开始 执行时创建，在用例结束时取消。一般来说，一 个用例对应一个控制类。
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整理后的系统类图
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3、识别对象的内部特征
该阶段分为两个步骤： ① 第一，识别一般-特殊 结构，该结构捕 获了 识别出的类的层次结 构； ② 第二，识别整体-部分 结构，该结构用来 表 示一个对象如何成 为另一个对象的一部 分，以及多个对象如 何组装成更大 的对象。
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（1）定义一般-特殊结构
一般-特殊结构又称分类结构，是由一组具有一般特殊关系（即继承关系）的类所组成的结构，表示“isa-kind-of”关系。在UML中，用一个带有空心三角形 的连线来表示。空心三角形指向基类。
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发现一般-特殊结构
为了发现一般-特殊结构，同时还应采用如下策略： ①学习问题域的分类学知识，按照问题域已有的分类学 只是找出与之相对应的一些一般-特殊结构； ②按照尝试考虑事物的分类，从而发现其中的一般-特殊 关系； ③考察类的属性与服务，若一个类的属性与服务只能适 合该类的一部分对象，则应该从这个类中划分出一些 特殊类：若两个或两个以上的类含有一些共同的属性 和服务，则可以考虑将这些共同的属性和服务提取出 来，构成一个在概念上包含原先那些类的一般类； ④考虑领域范围内的复用，在更高水平上运用一般-特殊 结构，并能开发贡献一些可复用性更强的类的构件。
成绩
选修课
教师信息
班级
专业
选课信息
系统初步类图
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发现和定义对象与类
在面向对象分析中，从软件功能需求来看，分析类 （在进行面向对象分析过程中所使用的类）根据其功能 和作用可以划分为以下3种： ①实体类：表示系统存储和管理的永久信息； ②边界类：表示参与者与系统之间的交互； ③控制类：表示系统在运行过程中的业务控制逻辑。
识别对象的内部特征
对象的内部特性包括对象的属性和服务。识别对象的内 部特征包括定义对象的属性和服务两个部分的工作。问 题域中，事物的特征可以区分为静态特征和动态特征， 静态特征通过一组数据来表示，而动态特征则可以通过 一系列操作来表达。 对象的属性和服务描述了对象的内部细节，只有给出了 对象的属性和服务，才能说对于该对象有了明确的认识 和定义。 对于对象的属性和服务，面向对象方法提供了专门的表 示方法：对象的属性用在类符号中部填写的各属性的名 字表示；而对象的服务则用在类符号的下部填写的各服 务的名称表示。
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需求获取与陈述
需求陈述是开发任何一个系统的首要任务。主要陈述用户的需求，即该 系统应该“做什么”， 而不是“怎么做”（系统如何实现）。应该陈 述系统任务是什么，而不是解决问题的方法。 需求陈述过程中需要解决的问题： 问题域（Problem Domain） — 被开发系统的应用领域。 系统责任（System Responsibilities） — 所开发的系统应具备 的职能。 充分的交流– 获得准确分析结果的关键 需求的不断变化– 应变能力的强弱是衡量一种方法优劣的重要标 准 考虑复用要求– 提高开发效率，改善软件质量的重要途径。 首先，系统分析员要对需求陈述进行分析；然后，是需求建模；最后， 是需求评审。
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发现和定义对象与类
在寻找各种可能有用的候选对象时，主要的策略是：从问 题域、系统边界和系统责任这3方面出发，考虑各种能启发我 们发现对象的因素，找到可能有用的候选对象。 ① 在问题域方面，可以启发分析员发现对象的因素包括 人员、组织、物品、设备、事件、表格、结构等等。 ② 在系统边界方面，应该考虑的因素包括人员、设备和 外部系统，它们可以启发分析员发现一些系统与外部 活动所进行的交互，并处理系统对外接口的对象。 ③ 对系统责任的分析是基于对象识别的遗漏的考虑，对 照系统责任所要求的每一项功能查看是否可以由已找 出的对象来完成该功能，在不能满足要求时增加相应 的对象，可以是系统分析员尽可能完全的找出所需要 的各种对象。
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建立用例模型案例-学生信息管理系统
⑵班级基本信息管理模块的用例 ① 添加班级基本信息 ② 修改班级基本信息 ⑴学生信息管理模块的用例 ③ 查询班级基本信息 ① 录入学生基本信息 ④ 删除班级基本信息 ② 查询学生基本信息 ⑤ 打印班级基本信息 ③ 修改学生基本信息 ④ 删除学生基本信息 ⑤ 打印学生基本信息
面向对象分析的步骤
面向对象分析需要将真实世界进行抽象，通过问题的叙 述，将真实世界系统加以描述。分析的目的是为了构造 一个系统属性和系统行为的模型，该模型是根据对象和 对象之间的关系、动态控制和功能转移来确定的。 OOA应该包含以下几个步骤： ① 分析问题域，建立用例模型。 ② 发现和定义对象和类。 ③ 识别对象的内部特征。 ④ 识别对象的外部联系。 ⑤ 识别对象之间的交互。
描述如何发现类及对象。
发现和定义对象与类
在对象识别中最为关键的是正确运用抽象原则。面向对 象分析用对象来映射问题域中的事物，但并不是问题域 中的所有事物都需要用对象来映射。 首先要舍弃与系统责任无关的事物，保留与系统责任有 关的事物。其次，还要舍弃与系统责任有关的事物中与 系统责任无关的特征。判断事物极其及其特征是否与系 统责任相关的准则是：该事物是否向系统提供了一些服 务或需要系统描述它的某些行为。同时还要考虑将问题 域中的事物映射为什么对象以及如何对对象进行分类
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发现和定义对象与类
发现学生信息管理系统中的类对象：首先在用户需 求中分检出候选的类对象。通常，需要通读需求报告， 在问题域中发现其中的名词，将其分检出来作为候选的 类对象。在学生信息管理系统中，可能作为候选类对象 的有：系统、用户、新生、系统管理员、学生、基本信 息、姓名、性别、年龄、身份证号、家庭住址、身高、 编号、学生证号、学校领导、学生信息、相关部门、新 专业、学校、社会、课程信息、课程编号、所属专业、 课程名称、开课学期、学时、学分、任课教师、专业、 班级、报表、网络、选修课、时间、数量、人数、考试、 考试成绩、账号、密码、账号信息。
运用面向对象的方法进行需求分析，其主要任务是 分析和理解问题域，找出相应的描述问题域和系统责任 所需的类及对象，分析它们的内部构成好外部关系，正 确地抽象为规范的对象，定义其内部结构和外部消息传 递关系，建立问题域精确模型的过程。为建立分析模型， 要运用如下的5个基本原则：
建立信息域模型； 描述功能； 表达行为； 划分功能、数据、行为模型，揭示更多的细节； 用早期的模型描述问题的实质，用后期的模型给出 实现的细节。这些原则形成面向对象分析的基础。
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（2）定义对象的服务
在系统需求中分检出相应的动词，作为类中可能使 用的服务，通过这种方法，我们能够发现类对象的 一些服务。
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4、识别对象的外部联系
对象-关系 模型描述了系统 的静态结构，它 指出了类间的关 系。
对象及其类与外部的关系
① 一般-特殊关系（即继承关系）：即对象之间的分 类关系，用一般-特殊结构表示； ② 整体-部分关系：即对象之间的组成关系，用整体 -部分结构表示； ③ 静态连接关系（即关联关系）：即通过对象属性 所反映出来的联系，用实例连接表示； ④ 动态连接关系（即依赖关系）：即对象行为之间 的依赖关系，用消息连接表示。
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面向对象分析模型
基本模型是一个类图（Class Diagram），是以直观的方式 表达系统最重要的信息。构成类图的元素所表达的模型信 息，分为三个层次：对象层、特征层、关系层 补充模型:主题图、交互图 详细说明：按照分析方法 所要求的格式，对分析模 型进行说明和解释，主要 以文字为主。
面向对象分析模型
在面向对象分析中，主要包括以下3个独立的模型。 ①对象模型（静态模型）：对用例模型进行分析，把系 统分解成互相协作的分析类，通过类图/对象图描述 对象/对象的属性/对象间的关系，是系统的静态模型。 对象模型是最基本、最重要、最核心的。 ②动态模型：描述系统的动态行为，通过顺序图/合作 图描述对象的交互，以揭示对象间如何协作来完成每 个具体的用例，单个对象的状态变化/动态行为可以 通过状态图来表达。 ③功能模型：以用例模型为基础，描述系统应具有的功 能用于实现用户的日常需要。由用例和场景表示。
问题域分析建立用例模型
面向对象分析的基础就是问题域以及用户的需求， 研究问题域和系统需求的主要目的是通过对问题域的 深入研究，建立一个能够满足用户需求的系统模型。 面向对象分析强调系统模型与用户需求的紧密对应， 对问题域的研究贯穿与整个面向对象分析工作中。面 向对象分析的第一步就是分析用户需求，在此基础上 建立用例模型。
建立用例模型案例-学生信息管理系统
⑸网上选课模块的用例 ① 查看课程基本信息 ② 添加选课信息 ③ 删除已选课程
⑹账号管理模块的用例 ① 创建新账号 ② 设置账号权限 ③ 设置账号登录开关 ④ 修改账号 ⑤ 查看账号 ⑥ 删除账号
⑺登录模块的用例 ① 登录 ② 修改密码
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2、发现和定义对象与类
第五章 面向对象分析
Object-Oriented Analysis
珠海市软件行业协会专家委员会主任 吉林大学珠海学院计算机系教授
Fra Baidu bibliotek李军国
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主要内容
1. 面向对象分析概述
2. 面向对象分析过程
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一、面向对象分析概述
1. 需求获取
2. 面向对象分析模型
3. 面向对象分析的步骤
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面向对象分析（Object-Oriented Analysis，OOA）