第2章 面向对象技术与UML-郭

在结构化方法中，现实世界被映射为功能（函数）的集合。
结构化方法的特点： 结构化程序设计：程序 = 算法 + 数据结构 从算法的角度进行建模，大量精力都集中在控制流程和 算法的分解上（功能分解）。 缺点：需求变动、维护困难
2.1 面向对象技术概述

面向对象方 法的引入： 软件复杂性 的增长， 使软件开发 越来越困难。 面向对象的 方法按照人 类的自然思 维的方式， 面对客观世 界建立软件 模型。
对象的标识（名字）

每一个对象都有一个唯一的标识, 即使其状态有可 能与其它对象一样。
no1 no2 no3
对象的状态（数据属性）

一个对象的状态是它反映于现实世界的一系列 属性：

基本描述 载客人数 它与其它对象的关系 任一时刻的历史状态
飞机类型 飞机驾驶员 所属的航空公司
可能的状态： 停泊 班机 747 飞行 着陆
继承的描述
子类可以继承父类的全部属性与操作，并 可以添加或重新定义所继承的方法。 如果是重新定义，称为覆盖。
注意：覆盖和重载是不同的。

覆盖的例子

重载的例子
public class A{ String name; public String getValues(){ return “Name is”+name; } } public class B extends A{ String address; public String getValues(){ return “address is”+address; } }
6. 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。 例子： 动物叫

多态性是指在父类中定义的属性和操作被子类继 承后，可以表现出不同的行为。 在父类与子类的类层次结构中，利用多态性可以 使不同层次的类之间共享一个方法名，而个自有 不同的操作。当一个对象接收到一个请求消息时， 所采取的操作将根据该对象所属的类决定。
1. 2. 3.
继承性表示类之间的层次关系。 类间具有共享特征 类间具有差别或新增部分 类间具有层次关系
继承关系是“is a ”或“kind of”的关系。
继承的好处
1.
通过继承可实现代码复用，可降低软件开发 和维护的费用，继承是OO技术和非OO技术 的一个很明显的区别。
2.
继承的另一个好处是可以保证类之间的一致 性，父类可以为所有的子类定制规则，子类 必须去遵守这些规则。如C++中的虚函数， Java中的接口。
①
封装是面向对象方法的一个重要原则。 封装有两个含义： 结合性（数据抽象）：把对象的属性和方法结合起 来，形成一个不可分割的单位。
②
信息隐蔽性：尽可能隐藏对象的内部细节，对象的 私有数据不能被外界存取，对外使用接口与外部发 生联系。
例如：电视机
为什么要封装
结构化程序设计：程序 = 算法 + 数据结构



一个类可以实现多个接口。使用接口比使用抽 象类要安全得多，因为它可以避免许多与多重 继承相关的问题。
这也是为什么像Java和C#等新型编程语言允 许类实现多个接口，但只能继承一个通用或抽 象类。
多态性的实现方式：
1. 通过接口实现多态性 接口描述类需要实现实现的操作以及每个操 作需要接收和返回的参数类型，但将操作的特 定实现留给实现接口的类去完成。 多个类可以实现相同的接口。 单个类可以实现一个或多个接口。 实现某接口的类都有此接口定义操作的不同实 现方式。

一个类通过一系列操作来定义行为

类和对象的关系

每一个对象都是某一个类的实例。 每一个类在某一时刻都有零个或更多的实体。


类是静态的；它们的存在、语义和关系在执行 前就已经定义好了。 对象是动态的； 它们在程序执行时可以被创 建和删除。

3.抽象


抽象是从众多的事物中抽取出共同的、本质性的 特征 。 抽取对问题域有帮助的对象属性和行为。 问题域不同，抽象结果也不同。
2. 类

类是一组具有相同数据结构和相同操作的对象 的集合，类是对象的抽象，它为属于该类的对 象提供了统一的抽象描述。
在下面这副图中您看到了什么类?
属性

属性是类的特征或特性

属性的值是某一特定对象的属性值 在类中属性名必须是唯一的 同类的对象具有相同的属性，但属性值会有所不同。
银行帐户类属性 Mary的银行帐户属性值
帐号 银行名称 拥有者 金额
12345678 First National Bank Mary Smith $1024.48
UML对象的绘制 注意：对象名下有下 划线
属性取决于视点
一辆汽车具有的属性:

从销售人员的角度 型号 价格 颜色 里程数

从维修人员的角度


马达类型
传动类型 维修记录
public class A{ String name; public String getValues(){ return “Name is”+name; } } public class B extends A{ String address; public String getValues(String name){ return “address is”+address; } }
算法
全局数据
算 法
一个大问题：如何保证数据的 一致性和安全性？
面向对象程序设计：程序 = 对象s + 消息
对象1＝{算法 + 数据结构} ... 对象n＝ {算法 + 数据结构}
封装
•信息隐藏的过程 •有选择的数据隐藏 •防止意外的数据破坏，保证数据的一致性和安全性 •更易于隔离和修复错误
封装的目的
2.1.1 面向对象的基本概念
① ② ③
④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧
面向对象的核心元素: 对象 类 抽象 封装 继承 多态性 消息 结构与连接
1. 对象



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。不同的角度 和不同的问题域对一个对象的描述有所不同。 对象是一个封装数据属性和操作行为的实体。 系统中的对象在软件生命周期的各个阶段可能有不同的表示 形式。例如：分析设计阶段和编码阶段不同。
对象的行为（操作行为）

定义当其它对象发出请求时，该对象如何反应 由对象定义的一系列操作决定
动作： 起飞 着落
核对出发时间
(返回 9:27)
机票代理
班机 747
UML中的对象表示
注意：对象名下有下划线
1. 命名对象
对象名
J Clark : Professor
对象名：类名
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 匿名对象
：类名
: Professor
什么叫问题域？

开发一个软件是为了解决某些问题，这些问题 所涉及的业务范围称为该软件的问题域。 不同问题域中同一事务描述的角度就不相同。 问题域的范围也对软件开发的复杂程度有一定 的影响。


2.1.1 面向对象的基本概念

Coad和Yourdon: 面向对象=对象+类+继承+通信
• 面向对象技术基于对象概念，以对象为中心， 以类和继承为构造机制，充分利用接口和多态 提供灵活性，来认识、理解、刻划客观世界和 设计、构建相应的软件系统。

将对象的使用者和对象的设计者分开，使用者不必知道行 为实现的细节，只需用设计者提供的消息来访问该对象。 把定义和实现分开，可以大大提高软件的可维护性、可修 改性。

类
在类的外部不能访问
私有
在类的外部可以访问
公有
可见性问题

UML 类图
ROSE画 出的类图
Visibility－可见性 层次


继承性又分为单重继承和多重继承两类。
单重继承：子类只有一个父类
多重继承：有多个父类的继承
FlyingThing Multiple Inheritance Animal
Airplane
Helicopter
Bird
Wolf
Horse
思考一下？

C++是否支持多继承？

JAVA是否支持多继承?

继承是否具有传递性？

多态性分为两种： 1.编译时的多态性。通过重载和对象调用实现。 （静态绑定） 2.运行时的多态性。通过指向基类的指针实现， 并且需要虚函数。 （动态绑定）

接口（Interface）的概念

接口是一组没有相应方法实现的操作，非常类似 于仅包含抽象方法的抽象类。 接口是对对象行为的描述，但是并不给出对象的 实现和状态。（通俗的说，接口只是说明函数应 该做什么（what），但没有定义函数如何做 （how）。） 接口只包含操作而不包含属性，并且接口也没有 对外界可见的关联。
第2章 面向对象技术与UML
面向对象技术概述 2.2 面向对象的分析 2.3 面向对象的设计 2.4 基于UML的面向对象分析、设计过 程
2.1
软件开发的难点

结构化软件开发方法的主要思想： 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。（功能分解法 ）
操作

对象的行为是由为此对象定义的一系列操作决 定的。 操作访问或修改对象的属性值。 一个类可能同时存在多个实例，也可能在某一 时刻没有实例。 一个类的所有实例都可以使用在这个类中定义 的操作。