第九章：面向对象方法学引论

9.1面向对象方法学概述
9.1.2 面向对象方法学的优点
② 稳定性好 传统方法：结构依赖于功能，不稳定。 OOM：以object模拟实体，需求变化不会引起结构的整体变 化，因为实体相对稳定，故系统也相应稳定。 ③可重用性好 传统方法：通过建立标准函数库来重用软构件。但标准函数 缺少必要的“柔性”，难以适应不同场合的不同需要。 OOM：一个class所有的 实例 都可重用它的代码；由 继承 派生出的新的 class 可重用其父类的代码，并且可以修改、 扩充而不影响其父类的使用。
9.3. 对象建模技术OMT(Object Modeling Technique)
所谓模型，就是为了理解事物而对事物作出的一种抽象， 是对事物的一种无歧义的书面描述。通常，模型由一组图示符 号和组织这些符号的规则组成，利用它们来定义和描述问题域 中的术语和概念。更进一步讲，模型是一种思考工具，利用这 种工具可以把知识规范地表示出来。 用面向对象方法开发软件，通常需要建立3种形式的模型： ① 描述系统数据结构的对象模型(object model). ② 描述系统控制结构的动态模型(dynamic model). ③ 描述系统功能的功能模型(function model).
OOM = 对象+类+继承+消息传递
9.1面向对象方法学概述
9.1.2 面向对象方法学的优点
① 与人类习惯的思维方法一致 传统方法：面向过程设计，以计算为核心，数据与操作分离， 不易理解。 OOM：以object 为核心，强调对现实概念的模拟而不强调算 法。“面向对象方法学的基本原则，是按照人们习惯的思维 方式建立问题域的模型，开发出尽可能直观、自然地表现求 解方法的软件系统”。 Class：由特殊到一般的归纳(induction) Inheritance：由一般到特殊的演绎(deduction)
传统的软件工程方法学曾经给软件产业带来巨大进步， 部分地缓解了软件危机，使用这种方法学开发的许多中、小 规模软件项目都获得了成功。但是，人们也注意到当把这种 方法学应用于大型软件产品的开发时，似乎很少取得成功。 在20世纪60年代后期出现的面向对象编程语言Simula67中首次引入了类和对象的概念，自20世纪80年代中期起， 人们开始注重面向对象分析和设计的研究，逐步形成了面向 对象方法学。到了20世纪90年代，面向对象方法学已经成为 人们在开发软件时首选的范型。面向对象技术已成为当前最 好的软件开发技术。
9.1.3 喷泉模型
喷泉模型认为软件自下而上周期的各阶段是相互重叠和多 次反复的，就像水喷上去可以落下来，既可以落在中间，也可 以落在最底部，类似一个喷泉。 喷泉模型对软件复用和生存周期中多项开发活动的集成提 供了支持，主要支持面向对象的开发方法。系统某个部分常常 重复工作多次，相关功能在每次迭代中随之加入演进的系统。 在开发活动，即分析、设计和编码之间不存在明显的边界。
容易理解：符合人们习惯的思维方式 容易测试、调试：对面向对象的软件进行维护，主要通过从已 有类派生出一些新类来实现。
9.1面向对象方法学概述
9.1.2 面向对象方法学的优点
OOM并不是减少了开发时间，而是通过提高可重用性、可
维护性，进行扩充和修改的容易程度等，从长远角度改进了
软件的质量。
9.1面向对象方法学概述
9.2面向对象的概念
9.2.2 其他概念
7、继承（Inheritance）：子类自动共享父类的attributes 和methods ，而不必重复定义。 例：
Class 中国人
中国人 Attributes 中国人 Methods Class 杭州人 (子类) Class 中国人
张山 (instance)
9.1面向对象方法学概述
9.1.1 面向对象方法学的要点 OOM的四要素：
③ 继承(inheritance)：类可分层，下层子类与上层父类有 相同特征，称为继承。 按照子类(或称为派生类)与父类(或称为基类)的关系， 把若干个对象类组成一个层次结构的系统(也称为类等级)。 ④ 消息(message)：对象间只能通过发送消息进行联系，外 界不能处理对象的内部数据，只能通过消息请求它进行处理 （如果它提供相应消息的话）。
9.1面向对象方法学概述
图9.1 喷泉模型
9.2面向对象的概念
9.2.1 对象
1.对象的形象表示：一个对象很像一台录音机。
9.2面向对象的概念
9.2.1 对象
2. 对象的定义 (1) 定义1： 对象是具有相同状态的一组操作的集合。 这个定义主要是从面向对象程序设计的角度看“对象”。 (2) 定义2： 对象是对问题域中某个东西的抽象，这种抽象反 映了系统保存有关这个东西的信息或与它交互的能力。也就是 说，对象是对属性值和操作的封装。 这个定义着重从信息模拟的角度看待“对象”。 (3) 定义3： 对象∷=〈ID,MS,DS,MI〉。其中，ID是对象的标 识或名字，MS是对象中的操作集合，DS是对象的数据结构，MI 是对象受理的消息名集合(即对外接口)。 这个定义是一个形式化的定义。
9.1面向对象方法学概述
9.1.1 面向对象方法学的要点
面向对象方法学的出发点和基本原则，是尽可能模拟人 类习惯的思维方式，使开发软件的方法与过程尽可能接近人 类认识世界解决问题的方法与过程，也就是使描述问题的问 题空间(也称为问题域)与实现解法的解空间(也称为求解域) 在结构上尽可能一致。 与传统方法相反，OOM以数据或信息为主线，把数据和 处理结合构成统一体 —— 对象。这时程序不再是一系列工 作在数据上的过程或函数集合，而是相互协作又彼此独立的 对象的集合。
9.1面向对象方法学概述
9.1.2 面向对象方法学的优点
⑤可维护性好 传统方法：可维护性是最令人头痛的问题。 OOM：从以下几方面改善了可维护性： 稳定性好：软件功能需求的变化不牵动全局，只需局部修改；
容易修改：只要修改不涉及class的对外接口，则内部修改完 全不影响外部调用；继承（ Inheritance ）和多态性 (polymorphism)使其很容易被修改和扩充；
第九章 面向对象方法学引论
(Object - Oriented Methodology)
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
面向对象方法学概述 面向对象的概念 面向对象建模 对象模型 动态模型 功能模型 3种模型之间的关系
第九章 面向对象方法学引论
(Object - Oriented Methodology)
Class 中国人 张山的 Attributes 李四 (instance) Class 杭州人
杭州人 Attributes
杭州人 Methods
中国人李四的 Attributes
杭州人李四的 Attributes
9.2面向对象的概念
9.2.2 其他概念
7、继承（Inheritance）： 特点： ① 若杭州人的 methods中有与中国人的同名，则李四执行该 method 时以杭州人为准，不执行中国人中定义的同名 method。 ② 传递性(transitivity)：AB、BC AC 一个 class 继承了上层全部 classes 的一切性质。 ③ 一个子类只 有 一 个父类称为单 继 承 (single inheritance), 一 个子类可有多个父类称为多重继承（multiple inheritance). ④ 修改与扩充可以很容易地通过派生子类来完成。
9.2面向对象的概念
9.2.2 其他概念
8、多态性（Polymorphism）： 多态性是指子类对象可以像父类对象那样使用，同样的消 息既可以发送给父类对象也可以发送给子类对象。不同层次的 classes 可共享一个method名，但按各自的方式来实现这种 method。当对象接收到发送给它的消息时，根据该对象所属于 的类动态选用在该类中定义的实现算法。 C++ 中定义了虚函数(virtual function)来实现这一功能。 即：一个method有多个版本，运行时才决定执行哪一个。故亦 称为动态联编(dynamic binding)或滞后联编(late binding)。 多态性机制不仅增加了面向对象软件系统的灵活性，进一 步减少了信息冗余，而且显著提高了软件的可重用性和可扩充 性。
9.2面向对象的概念
9.2.1 对象
2. 对象的定义 总之，对象是封装了数据结构及可以施加在这些数据结构 上的操作的封装体，这个封装体有可以惟一地标识它的名字， 而且向外界提供一组服务(即公有的操作)。对象中的数据表示 对象的状态，一个对象的状态只能由该对象的操作来改变。每 当需要改变对象的状态时，只能由其他对象向该对象发送消息。 对象响应消息时，按照消息模式找出与之匹配的方法，并执行 该方法。 从动态角度或对象的实现机制来看，对象是一台自动机。
9.1面向对象方法学概述
9.1.1 面向对象方法学的要点 OOM的四要素： ①对象(object)：世界由对象组成。 任何事物都是对象，复杂的对象可以由比较简单的对象 以某种方式组合而成。因此，面向对象的软件系统是由对象 组成的，软件中的任何元素都是对象，复杂的软件对象由比 较简单的对象组合而成。 由此可见，面向对象方法用对象分解取代了传统方法的 功能分解。 ② 类 (class) ：对象可划分为类；单个对象可视为某一类 的实例 (instance)。 每个对象类都定义了一组数据和一组方法。数据用于表 示对象的静态属性，是对象的状态信息。
5、属性（Attribute）：object 的固有数据； 6. 封装(ห้องสมุดไป่ตู้ncapsulation)：数据和实现操作的代码集中起来放 在对象内部。
对象具有封装性的条件如下： （1）有一个清晰的边界。所有私有数据和实现操作的代码都被封装在这个 边界内，从外面看不见更不能直接访问。 （2）有确定的接口（即协议）。这些接口就是对象可以接受的消息，只能 通过向对象发送消息来使用它。 （3）受保护的内部实现。实现对象功能的细节（私有数据和代码）不能在 定义该对象的类的范围外访问。
9.2面向对象的概念
9.2.2 其他概念
9、重载（ Overloading ）： 有两种重载： 函数重载：是指在同一作用域内的若干个参数特征不同的 函数可以使用相同的函数名字； 运算符重载：是指同一个运算符可以施加于不同类型的操 作数上面。 当然，当参数特征不同或被操作数的类型不同时，实现函 数的算法或运算符的语义是不相同的。 在C++语言中函数重载是通过静态联编(也叫先前联编)实现 的，也就是在编译时根据函数变元的个数和类型，决定到底使 用函数的哪个实现代码；对于重载的运算符，同样是在编译时 根据被操作数的类型，决定使用该算符的哪种语义。
9.2面向对象的概念
9.2.2 其他概念
1、类（Class）：具有相同数据和相同操作的一组对象； 2、实例（Instance）：某个class描述的具体对象；
3、消息（Message）:object_ID.method_ID(parameter(s))；
4、方法（Method）: object能做的操作，亦称为服务 （service）。在 class 中须定义相应的代码；
9.1面向对象方法学概述
9.1.2 面向对象方法学的优点
④较易开发大型软件产品 用面向对象方法学开发软件时，构成软件系统的每个对 象就像一个微型程序，有自己的数据、操作、功能和用途， 因此，可以把一个大型软件产品分解成一系列本质上相互独 立的小产品来处理，这就不仅降低了开发的技术难度，而且 也使得对开发工作的管理变得容易多了。
9.2面向对象的概念
9.2.1 对象
3. 对象的特点 ① 以数据为中心，不设与数据无关的操作； ② Object主动处理而不 被动地等待被处理，外部只能通过 message请求操作； ③ 具有黑盒性：外部操作时，无须知道该object内部的数据 结构及算法； ④ 具有并行性：不同object各自独立地处理自身数据，彼此 间仅通过传递message完成通信； ⑤ 模块独立性好：内聚强（ ① ）、耦合松（ ③ ④ ）