第7章面向对象软件工程的概念
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（3）软件开发的抽象力度小。解决问题的类型一般用于 “输入-处理-输出”为核心的数据处理系统，不适应于复 杂的实时、交互、事件驱动、分布式等新型应用的系统开 发。
（4）软件重用未能得到很好的解决。传统的方法一般从 “零”开始开发软件，数据与操作作为相互分离的实体来 考虑，使软件的可复用性差。重用的实施仅仅是公用模块 的调用。面向对象的封装性、继承性、多态性等特性支持 软件重用且重用的粒度大。软件的重用导致更快地、高质 量地开发软件，为软件工业化生产奠定基础。
第7章面向对象软件工程的概念
即用例不只是一种确定系统需求的工具，它还能驱动 系统的设计、实现和测试的进行。
基于用例模型，开发人员可以创建一系列实现这些用 例的设计模型和实现模型。开发人员可以审查每个后续建 立的模型是否与用例模型一致。测试人员测试实现以确定 实现模型的构件是否实现了用例。所以用例启动了开发过 程，还使开发过程结合为一体。开发过程是沿着一系列从 用例得到的工作流前进的。
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第7章面向对象软件工程的概念
该模型每次迭代都要计划、工程和评估。每个计划 都要调整进度以适应和本次迭代相关的变化。早期阶段 迭代进行的分析与设计工作为了分离出OO模型中的所 有重要元素；当工程工作不断进展时，产生软件的增量 版本；在评估阶段对每个增量的评估其反馈将影响下一 次计划活动及后续增量。
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第7章面向对象软件工程的概念
•输入 •输出
•过程1
•过程2
•数据实体
•过程3
•传统方法数据与过程是分离的
•消息 •消息
•对象
•属于该对象 •的数据
•处理数据的方法
•对象把数据和处理数据的方法封状成一个单元
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第7章面向对象软件工程的概念
传统方法与面向对象方法的比较
•传统方法 •系统是过程的集合 •过程与数据实体交互 •过程接受输入并产生输出
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第7章面向对象软件工程的概念
下图显示了用例模型与其他模型之间的相关性：
•由…建立
•用例模型
•分析模型 •由…设计
•为系统描述 •设计模型 •由…实现
一系列类
•为系统定义 一系列子系 统和界面
•实现模 •将型类映 射到构件
•由…验证
•测试模 •验型证系
•由…分配 •配置模型
统是否提 供了用例 模型中描
• 建立功能模型 产品：功能模型＝数据流图＋约束
（2）系统设计 • 将系统分解为各个子系统 • 确定问题中固有的并发性 • 将各子系统分配给处理器 • 数据存储管理 • 全局资源管理 • 选择软件控制机制 • 边界条件处理
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第7章面向对象软件工程的概念
（3）对象设计 对分析模型细化： • 将三种模型结合起来以获得对象类上的操作。如
7.4 几种面向对象方法
20世纪80年代以来，出现了几十种面向对象软件开 发方法。每一种都有自己的符号体系和开发过程，都支 持以下基本活动：
• 标识类及对象 • 描述类及对象之间的关系 • 定义类的属性和操作 1、Booch方法 Booch是面向对象方法最早的提出者之一，提出了面向 对象软件工程的概念。提出了“微开发过程”和“宏开 发过程”的思想。
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第7章面向对象软件工程的概念
3、迭代与增量的过程 迭代指工作流中的步骤，增量指产品中增加的部分。
迭代过程要处理一组用例，这组用例合起来能扩展所 开发产品的可用性，后续的迭代过程建立在前一次迭代过 程末期所开发的产品上。
构架提供了一种结构来指导迭代过程中的工作，用例 则确定了目标并驱动每次迭代的工作。——三条腿的凳子！
响应消息的方式。
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（5）继承(inheritance)
是子类自动的共享其父类中定义的属性和操作的 机制，该机制构成了类的层次结构。较高层的父类称 为基类、超类、一般类。子类称为派生类、特殊类。 子类除了继承父类的特征，还可有自己的特征。继承 有传递性，子类能继承上层的全部特征。
该方法将用例贯穿于整个开发阶段，并在用例描述中 引入了角色或参与者（Actor)的概念。角色指使用系统的 人以及与系统相互作用的软硬件环境。
该方法还将对象区分为实体对象（业务对象）、接口 对象（界面对象）和控制对象。
需求分析阶段活动：定义潜在的角色、识别问题域中 的对象和关系、基于需求规格说明和角色的需要描述用例。
•定义软 件分布
述的功能
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（2）以构架（Architecture)为中心
软件系统的构架从不同角度描述了即将构造的系统， 它刻画了系统的整体设计，去掉了细节部分，突出了系统 的重要特征，包含了系统中最重要的静态结构和动态行为。
构架是根据应用领域的需要逐渐发展起来的，并在用 例中得到反映。每种产品都具有功能和表现形式，功能与 用例对应，表现形式与构架对应。用例与构架是相互影响 的，用例在实现时必须符合于构架，构架必须预留空间以 实现现在或将来所有需要的用例。
设计阶段的活动：从用例的描述中发现与设计有关的 对象，并描述其属性、行为和关联。同时把所有用例的行 为分派给每个对象。
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7.5 统一建模语言UML
用类名、类的属性、类的操作三方面的内容来定意一 个类。一个具体对象是类的一个实例。
（3）消息(message) 是一个对象发送给另一个对象的操作请求。消息
一般由三部分组成：对象名、消息名、参数。消息传 递是对象与外部世界相互通信的唯一途径。
（4）方法(method) 是对象操作的实现，描述了对象中操作的算法和
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第7章面向对象软件工程的概念
微开发过程：定义一组分析任务，包括标识类和 对象以及类和对象的语义、定义类和对象间的关系、 描述类和对象的动态行为。
宏开发过程：将微过程反复应用，并包含了体系 结构设计的计划活动：
• 将相似的对象聚集到独立的模块； • 描述对象管理、内存管理、错误处理等其它功能 的实施；
OOA阶段的任务： • 标识类及对象 • 定义结构（一般－特殊结构、整体－部分结构） • 划分主题 • 定义属性及对象间的实例连接 • 定义服务及对象间的消息连接
上述任务迭代进行，产生5个层次的问题域模型（主 题层、类及对象层、结构层、属性层、服务层）
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第7章面向对象软件工程的概念
OOD阶段的活动： • 问题域部分 • 人机交互部分 • 任务管理部分 • 数据管理部分
• 可使用原型对上述任务进行精化； • 将同时执行的进程分配到不同的处理机。 该方法提出建立以下模型：
类图、对象图、状态转移图、时序图、模块图、 进程图。
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第7章面向对象软件工程的概念
2、Coad/Yourdon方法 著名的OOA/OOD方法，也是最早的面向对象的分析与 设计方法之一。简单、易学。
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第7章面向对象软件工程的概念
7.3 面向对象的概念
面向对象（Object Oriented，简称OO)的概念起源于 20世纪60年代中期的Simula 67。80年代初，Smalltalk语 言及其程序设计环境的出现成为面向对象技术发展的一 个重要里程碑。80年代中期硬件的发展使C到C++过渡 平滑，推出了相应工具及面向对象集成环境，使OOP模 式进入主流。80年代中后期，面向对象分析与设计的研 究开始发展。进入90年代，面向对象软件工程成了许多 软件产品的建造笵型。
第7章面向对象软件工程 的概念
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2020/11/27
第7章面向对象软件工程的概念
7.1传统软件开发方法的局限性
传统的软件工具、软件技术和抽象层次越来越难 以适应大规模复杂软件系统的开发特点。软件能力问 题已经成为制约软件发展的因素。
软件工程自70年代以来，有力的推动了软件能力 的解决。自顶向下的分析与设计的方法、软件项目的 工程化管理、软件工具和开发环境、软件质量保证等 都对软件的发展起了非常重要的作用。传统的软件开 发方法在当时的软件工程中起了主导作用，随着系统 复杂性、多变性增强，传统方法的缺陷就显露了出来：
4、基于构件
统一过程所构造的软件系统，是由软件构件通过明确 定义的接口相互连接所建造起来的。
5、使用UML
统一过程使用UML来制定软件系统的所有蓝图， UML是整个统一过程的一个完整部分，他们是共同发展 起来的，它强调创建和维护模型。
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6、过程可剪裁
用统一过程开发软件时，各阶段应该有多长？各 个阶段迭代多少次是合适的？候选构架可以在哪一点 完全建立起来？这些问题的答案取决于系统的规模、 项目的性质、开发组织的领域经验，甚至包括相关人 员有效配合程度。总之，统一过程是一个框架，可以 根据具体情况加以裁剪，以此来适应各种各样的开发 过程。
2、RUP
98年6月推出，该过程强调了开发方法的统一、建 模语言的统一、研究成果的统一。该过程是基于构件的， 即所构造的系统是由软件构件通过明确定义的接口相互 连接所建造起来的。它使用UML来制定软件系统的所 有蓝图。RUP的主要特点：
（1）用例驱动
用例作为系统分析、设计、实现和测试的基本输入。
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•面向对象方法 •系统Leabharlann Baidu交互对象的集合 •对象与人或其它对象交互
•对象发送与响应消息
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7.2 面向对象的过程模型
•1、演化/并行模型 • 是Booch等人在90年 代初建议的。该模型与 第1章介绍的螺旋模型、 增量模型相似。但强调： •（1）对OO系统的分 析和设计建模不在相同 的抽象层次上进行。 •（2）分析和设计可以 并发地应用到独立的系 统构件。
功能模型中的加工，动态模型中对应一个事件的活动。 • 设计实现操作的算法 • 优化数据访问路径 • 实现系统设计中的控制机制 • 为提高继承而调整类结构 • 设计对象之间的关联 • 将类和关联集成到模块中
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4、Jacobson方法
也称OOSE方法。最大特点是强调使用实例（UseCase)，每一个用例就是一个使用系统的方式，用例的执 行将引发执行一系列与行为相关的事务。
继承性使得相似的对象可以共享程序代码和数据 结构，从而简化了创建类及对象的工作量，基类解决 一般性问题，派生类解决特殊问题，提高了软件的可 重用性。继承性还使得软件便于维护，当需要扩充软 件原有功能时，从要修改的类中派生出一个子类，在 该子类中添加新的代码。
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3、OMT方法 Rumbaugh等人提出的对象建模技术(Object Model
Technology, OMT)，该方法强调了三种模型，并将软 件开发过程划分为以下几个阶段：
（1）系统分析 • 问题描述 • 建立对象模型 产品：对象模型＝对象图＋数据字典
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• 建立动态模型 产品：动态模型＝状态图＋事件跟踪图
（1）面向过程为主。系统围绕着由计算机来实现 功能的复杂过程而建立，在分析和解决问题时与人们 对现实世界的认识有一定差距。
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（2）软件结构稳定性差。需求分析阶段重点是功能模型， 难以彻底明确全部需求。设计阶段的软件体系结构是基于 系统功能建立的。每个模块完成一个基本功能，多个模块 的组合完成一个整体功能。一个模块的变动可能会影响到 多个模块。用户的需求大多针对功能，功能的变化会引起 体系结构的变化，不利于系统的维护。
（6）多态(polymorphism)
指在类的不同层次上可以使用相同的操作名。同 一操作名可有不同的实现方式，运行时可动态地选择 哪一个算法。
多态性增加了软件的灵活性，可扩充性，通用功 能的操作放在高层，不同地实现这一功能的行为放在 低层，以实现不同的相应。
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（1）对象(object)
是现实世界中个体或事物的抽象表示。封装了其属 性及相关的操作。属性表示对象的性质，属性值规定了 对象所有可能的状态。对象的操作指出了该对象具有的 行为并提供了对外的服务。
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（2）类(class) 是具有相同属性和相同操作的对象的抽象。通常
（4）软件重用未能得到很好的解决。传统的方法一般从 “零”开始开发软件，数据与操作作为相互分离的实体来 考虑，使软件的可复用性差。重用的实施仅仅是公用模块 的调用。面向对象的封装性、继承性、多态性等特性支持 软件重用且重用的粒度大。软件的重用导致更快地、高质 量地开发软件，为软件工业化生产奠定基础。
第7章面向对象软件工程的概念
即用例不只是一种确定系统需求的工具，它还能驱动 系统的设计、实现和测试的进行。
基于用例模型，开发人员可以创建一系列实现这些用 例的设计模型和实现模型。开发人员可以审查每个后续建 立的模型是否与用例模型一致。测试人员测试实现以确定 实现模型的构件是否实现了用例。所以用例启动了开发过 程，还使开发过程结合为一体。开发过程是沿着一系列从 用例得到的工作流前进的。
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第7章面向对象软件工程的概念
该模型每次迭代都要计划、工程和评估。每个计划 都要调整进度以适应和本次迭代相关的变化。早期阶段 迭代进行的分析与设计工作为了分离出OO模型中的所 有重要元素；当工程工作不断进展时，产生软件的增量 版本；在评估阶段对每个增量的评估其反馈将影响下一 次计划活动及后续增量。
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第7章面向对象软件工程的概念
•输入 •输出
•过程1
•过程2
•数据实体
•过程3
•传统方法数据与过程是分离的
•消息 •消息
•对象
•属于该对象 •的数据
•处理数据的方法
•对象把数据和处理数据的方法封状成一个单元
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传统方法与面向对象方法的比较
•传统方法 •系统是过程的集合 •过程与数据实体交互 •过程接受输入并产生输出
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下图显示了用例模型与其他模型之间的相关性：
•由…建立
•用例模型
•分析模型 •由…设计
•为系统描述 •设计模型 •由…实现
一系列类
•为系统定义 一系列子系 统和界面
•实现模 •将型类映 射到构件
•由…验证
•测试模 •验型证系
•由…分配 •配置模型
统是否提 供了用例 模型中描
• 建立功能模型 产品：功能模型＝数据流图＋约束
（2）系统设计 • 将系统分解为各个子系统 • 确定问题中固有的并发性 • 将各子系统分配给处理器 • 数据存储管理 • 全局资源管理 • 选择软件控制机制 • 边界条件处理
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（3）对象设计 对分析模型细化： • 将三种模型结合起来以获得对象类上的操作。如
7.4 几种面向对象方法
20世纪80年代以来，出现了几十种面向对象软件开 发方法。每一种都有自己的符号体系和开发过程，都支 持以下基本活动：
• 标识类及对象 • 描述类及对象之间的关系 • 定义类的属性和操作 1、Booch方法 Booch是面向对象方法最早的提出者之一，提出了面向 对象软件工程的概念。提出了“微开发过程”和“宏开 发过程”的思想。
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第7章面向对象软件工程的概念
3、迭代与增量的过程 迭代指工作流中的步骤，增量指产品中增加的部分。
迭代过程要处理一组用例，这组用例合起来能扩展所 开发产品的可用性，后续的迭代过程建立在前一次迭代过 程末期所开发的产品上。
构架提供了一种结构来指导迭代过程中的工作，用例 则确定了目标并驱动每次迭代的工作。——三条腿的凳子！
响应消息的方式。
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第7章面向对象软件工程的概念
（5）继承(inheritance)
是子类自动的共享其父类中定义的属性和操作的 机制，该机制构成了类的层次结构。较高层的父类称 为基类、超类、一般类。子类称为派生类、特殊类。 子类除了继承父类的特征，还可有自己的特征。继承 有传递性，子类能继承上层的全部特征。
该方法将用例贯穿于整个开发阶段，并在用例描述中 引入了角色或参与者（Actor)的概念。角色指使用系统的 人以及与系统相互作用的软硬件环境。
该方法还将对象区分为实体对象（业务对象）、接口 对象（界面对象）和控制对象。
需求分析阶段活动：定义潜在的角色、识别问题域中 的对象和关系、基于需求规格说明和角色的需要描述用例。
•定义软 件分布
述的功能
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第7章面向对象软件工程的概念
（2）以构架（Architecture)为中心
软件系统的构架从不同角度描述了即将构造的系统， 它刻画了系统的整体设计，去掉了细节部分，突出了系统 的重要特征，包含了系统中最重要的静态结构和动态行为。
构架是根据应用领域的需要逐渐发展起来的，并在用 例中得到反映。每种产品都具有功能和表现形式，功能与 用例对应，表现形式与构架对应。用例与构架是相互影响 的，用例在实现时必须符合于构架，构架必须预留空间以 实现现在或将来所有需要的用例。
设计阶段的活动：从用例的描述中发现与设计有关的 对象，并描述其属性、行为和关联。同时把所有用例的行 为分派给每个对象。
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第7章面向对象软件工程的概念
7.5 统一建模语言UML
用类名、类的属性、类的操作三方面的内容来定意一 个类。一个具体对象是类的一个实例。
（3）消息(message) 是一个对象发送给另一个对象的操作请求。消息
一般由三部分组成：对象名、消息名、参数。消息传 递是对象与外部世界相互通信的唯一途径。
（4）方法(method) 是对象操作的实现，描述了对象中操作的算法和
PPT文档演模板
第7章面向对象软件工程的概念
微开发过程：定义一组分析任务，包括标识类和 对象以及类和对象的语义、定义类和对象间的关系、 描述类和对象的动态行为。
宏开发过程：将微过程反复应用，并包含了体系 结构设计的计划活动：
• 将相似的对象聚集到独立的模块； • 描述对象管理、内存管理、错误处理等其它功能 的实施；
OOA阶段的任务： • 标识类及对象 • 定义结构（一般－特殊结构、整体－部分结构） • 划分主题 • 定义属性及对象间的实例连接 • 定义服务及对象间的消息连接
上述任务迭代进行，产生5个层次的问题域模型（主 题层、类及对象层、结构层、属性层、服务层）
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第7章面向对象软件工程的概念
OOD阶段的活动： • 问题域部分 • 人机交互部分 • 任务管理部分 • 数据管理部分
• 可使用原型对上述任务进行精化； • 将同时执行的进程分配到不同的处理机。 该方法提出建立以下模型：
类图、对象图、状态转移图、时序图、模块图、 进程图。
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第7章面向对象软件工程的概念
2、Coad/Yourdon方法 著名的OOA/OOD方法，也是最早的面向对象的分析与 设计方法之一。简单、易学。
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第7章面向对象软件工程的概念
7.3 面向对象的概念
面向对象（Object Oriented，简称OO)的概念起源于 20世纪60年代中期的Simula 67。80年代初，Smalltalk语 言及其程序设计环境的出现成为面向对象技术发展的一 个重要里程碑。80年代中期硬件的发展使C到C++过渡 平滑，推出了相应工具及面向对象集成环境，使OOP模 式进入主流。80年代中后期，面向对象分析与设计的研 究开始发展。进入90年代，面向对象软件工程成了许多 软件产品的建造笵型。
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2020/11/27
第7章面向对象软件工程的概念
7.1传统软件开发方法的局限性
传统的软件工具、软件技术和抽象层次越来越难 以适应大规模复杂软件系统的开发特点。软件能力问 题已经成为制约软件发展的因素。
软件工程自70年代以来，有力的推动了软件能力 的解决。自顶向下的分析与设计的方法、软件项目的 工程化管理、软件工具和开发环境、软件质量保证等 都对软件的发展起了非常重要的作用。传统的软件开 发方法在当时的软件工程中起了主导作用，随着系统 复杂性、多变性增强，传统方法的缺陷就显露了出来：
4、基于构件
统一过程所构造的软件系统，是由软件构件通过明确 定义的接口相互连接所建造起来的。
5、使用UML
统一过程使用UML来制定软件系统的所有蓝图， UML是整个统一过程的一个完整部分，他们是共同发展 起来的，它强调创建和维护模型。
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第7章面向对象软件工程的概念
6、过程可剪裁
用统一过程开发软件时，各阶段应该有多长？各 个阶段迭代多少次是合适的？候选构架可以在哪一点 完全建立起来？这些问题的答案取决于系统的规模、 项目的性质、开发组织的领域经验，甚至包括相关人 员有效配合程度。总之，统一过程是一个框架，可以 根据具体情况加以裁剪，以此来适应各种各样的开发 过程。
2、RUP
98年6月推出，该过程强调了开发方法的统一、建 模语言的统一、研究成果的统一。该过程是基于构件的， 即所构造的系统是由软件构件通过明确定义的接口相互 连接所建造起来的。它使用UML来制定软件系统的所 有蓝图。RUP的主要特点：
（1）用例驱动
用例作为系统分析、设计、实现和测试的基本输入。
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•面向对象方法 •系统Leabharlann Baidu交互对象的集合 •对象与人或其它对象交互
•对象发送与响应消息
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7.2 面向对象的过程模型
•1、演化/并行模型 • 是Booch等人在90年 代初建议的。该模型与 第1章介绍的螺旋模型、 增量模型相似。但强调： •（1）对OO系统的分 析和设计建模不在相同 的抽象层次上进行。 •（2）分析和设计可以 并发地应用到独立的系 统构件。
功能模型中的加工，动态模型中对应一个事件的活动。 • 设计实现操作的算法 • 优化数据访问路径 • 实现系统设计中的控制机制 • 为提高继承而调整类结构 • 设计对象之间的关联 • 将类和关联集成到模块中
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4、Jacobson方法
也称OOSE方法。最大特点是强调使用实例（UseCase)，每一个用例就是一个使用系统的方式，用例的执 行将引发执行一系列与行为相关的事务。
继承性使得相似的对象可以共享程序代码和数据 结构，从而简化了创建类及对象的工作量，基类解决 一般性问题，派生类解决特殊问题，提高了软件的可 重用性。继承性还使得软件便于维护，当需要扩充软 件原有功能时，从要修改的类中派生出一个子类，在 该子类中添加新的代码。
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第7章面向对象软件工程的概念
3、OMT方法 Rumbaugh等人提出的对象建模技术(Object Model
Technology, OMT)，该方法强调了三种模型，并将软 件开发过程划分为以下几个阶段：
（1）系统分析 • 问题描述 • 建立对象模型 产品：对象模型＝对象图＋数据字典
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第7章面向对象软件工程的概念
• 建立动态模型 产品：动态模型＝状态图＋事件跟踪图
（1）面向过程为主。系统围绕着由计算机来实现 功能的复杂过程而建立，在分析和解决问题时与人们 对现实世界的认识有一定差距。
PPT文档演模板
第7章面向对象软件工程的概念
（2）软件结构稳定性差。需求分析阶段重点是功能模型， 难以彻底明确全部需求。设计阶段的软件体系结构是基于 系统功能建立的。每个模块完成一个基本功能，多个模块 的组合完成一个整体功能。一个模块的变动可能会影响到 多个模块。用户的需求大多针对功能，功能的变化会引起 体系结构的变化，不利于系统的维护。
（6）多态(polymorphism)
指在类的不同层次上可以使用相同的操作名。同 一操作名可有不同的实现方式，运行时可动态地选择 哪一个算法。
多态性增加了软件的灵活性，可扩充性，通用功 能的操作放在高层，不同地实现这一功能的行为放在 低层，以实现不同的相应。
PPT文档演模板
第7章面向对象软件工程的概念
（1）对象(object)
是现实世界中个体或事物的抽象表示。封装了其属 性及相关的操作。属性表示对象的性质，属性值规定了 对象所有可能的状态。对象的操作指出了该对象具有的 行为并提供了对外的服务。
PPT文档演模板
第7章面向对象软件工程的概念
（2）类(class) 是具有相同属性和相同操作的对象的抽象。通常