软件工程 第七章 面向对象的分析及设计
软件工程中的面向对象分析与设计方法
软件工程中的面向对象分析与设计方法1. 引言面向对象分析与设计是软件工程领域中一种重要的方法论，它以现实世界中的实体为基础，将问题领域抽象为对象，并通过定义对象的属性和行为，建立对象之间的关系，最终实现软件系统的高效设计与开发。
本文将介绍面向对象分析与设计的基本原则、常用的建模工具及其在软件工程中的应用。
2. 面向对象分析面向对象分析是指通过对问题领域的观察与理解，将实体抽象为具有一定属性和行为的对象，并识别对象之间的关系。
在面向对象分析中，常采用用例图、活动图、类图等建模工具来描述问题领域的各个方面。
2.1 用例图用例图是一种常用的需求建模工具，它主要用于描述系统与外部用户之间的交互，在分析阶段有助于识别系统的功能需求。
用例图由参与者和用例构成，参与者代表系统外部的用户或其他系统，用例则表示系统的各项功能。
2.2 活动图活动图是一种用于描述系统行为的建模工具，它展示了系统内部的活动流程与交互，用于显示各个活动的先后顺序和条件。
活动图对于面向对象分析阶段的行为建模非常有用，它可以帮助分析师更好地理解业务流程，并识别系统中的状态和事件。
3. 面向对象设计面向对象设计是在分析的基础上，根据需求分析的结果，进行软件系统的设计与实现。
面向对象设计强调系统模块的内聚性和模块之间的低耦合性，以实现系统的可维护性和可扩展性。
常用的面向对象设计的工具包括类图、对象图、序列图等。
3.1 类图类图是一种用于描述类、对象及它们之间关系的建模工具，它是面向对象设计的核心。
在类图中，类表示对象的属性和行为，关系表示类与类之间的关联、继承、依赖等关系。
类图能够直观地展示系统结构和模块间的关系，有助于工程师进行系统设计和代码编写。
3.2 对象图对象图是类图的一种特殊形式，它展示了某个特定时刻系统中对象的状态及对象之间的关系。
对象图可以帮助验证类图中所设计的类和关系，并在系统实现阶段进行对象间的通信和交互的设计。
3.3 序列图序列图是一种用于描述对象在一系列交互中如何协作的建模工具。
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。
软件工程面向对象的分析与设计
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XX生活即将结束，在此，我要感谢所有教导我的老师和陪 伴我一齐成长的同学，他们在我的大学生涯给予了很大的帮助。本论 文能够顺利完成，要特别感谢我的导师XXX老师，XXX老师对该论文从选题，构
思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位
识别类和继承
通过类和继承，我们可以组织具有相似属性和行为的对象。类 定义了一组对象的通用属性和行为，而继承则允许我们从一个 类派生出另一个类，从而共享和扩展其属性和行为
定义接口
接口定义了类或对象之间的交互方式。它描述了对象需要提供 的方法和需要遵守的协议
面向对象的分析
通过面向对象的分析， 我们可以更准确地理 解和描述软件系统的 需求，为后续的设计 和实现打下坚实的基 础
2
面向对象的 设计
面向对象的设计
面向对象的设计(Object-Oriented Design，OOD)是软件工程过程中的一个关键阶段 ，其目标是基于面向对象的分析结果，设计出满足系统需求的软件结构
识别类和对象：根据面向对象的分析结果，识别出系统中的主要类和对象。这些类和 对象应该能够准确地反映问题域的特征和需求
和操作方式
设计数据库：根据系统的数 据需求，设计出合适的数据 库结构。数据库应该能够有 效地存储和管理系统的数据
设计系统架构：根据系统的 功能需求和性能要求，设计 出合适的系统架构。系统架 构应该能够支持系统的可扩 展性、可维护性和可重用性
面向对象的设计
通过面向对象的设计，我们可 以设计出结构清晰、易于理解 和实现的软件系统，从而提高
面向对象的分析
北邮软件工程课件第7章面向对象分析
一般说来，确定属性的过程包括分析和选择两个步骤。
7.3.4确定属性
属性的确定既与问题域有关，也和目标系统的任务有关。应该仅考虑与具体应用直接相关的属性，不要考虑那些超出所要解决的问题范围的属性。在分析过程中应该首先找出最重要的属性，以后再逐渐把其余属性增添进去。在分析阶段不要考虑那些纯粹用于实现的属性。
通常，在需求陈述中不会一个不漏地写出问题域中所有有关的类—&—对象，因此，分析员应该根据领域知识或常识进一步把隐含的类—&—对象提取出来。例如，在ATM系统的需求陈述中虽然没写“通信链路”和“事务日志”，但是，根据领域知识和常识可以知道，在ATM系统中应该包含这两个实体。
筛选出正确的类—&—对象
显然，仅通过一个简单、机械的过程不可能正确地完成分析工作。非正式分析仅仅帮助我们找到一些候选的类—&—对象，接下来应该严格考察每个候选对象，从中去掉不正确的或不必要的，仅保留确实应该记录其信息或需要其提供服务的那些对象。
1.分析
2.选择
认真考察经初步分析而确定下来的那些属性，从中删掉不正确的或不必要的属性。通常有以下几种常见情况。 误把对象当作属性 把链属性误作为属性 把限定误当成属性 误把内部状态当成了属性 过于细化 存在不一致的属性
图7.5 ATM对象模型中的属性
7.3.5识别继承关系
01
确定了类中应该定义的属性之后，就可以利用继承机制共享公共性质，并对系统中众多的类加以组织。
ATM打印账单，退出现金兑换卡，请储户拿走它们；储户取走账单和卡
ATM确认取款额在预先规定的限额内，然后要求总行处理这个事务；总行把请求转给分行，该分行成功地处理完这项事务并返回该账户的新余额[ZK)]
ATM问储户是否继续这项事务；储户回答“不”
软件工程面向对象分析与设计
填充后的类图
收集系统需求
看下面一段话。 协调员:"这个系统做好后准备叫什么名字呢?" 厨师:"叫MASTER CHEF怎么样?" 协调员:"不好听,在想一个吧" 系统工程师:"来个简明快捷的吧,就叫Wireless
战性。 我们以IBM Rational Rose 2003为主.
UML的组成(常用视图)
类图:把现实事物抽象出来,用图来表示.
类名 属性
事件
视频
UML的组成(常用视图)
用例图:从用户的观点对系统行为的一个描述.
视频
UML的组成(常用视图)
状态图(Statechart Diagram)是描述一个实体基于事件 反应的动态行为，显示了该实体如何根据当前所处的 状态对不同的时间做出反应的。
UML的组成(常用视图)
构件图：软件组成中的一个单元。视频
包
构件
UML的组成(常用视图)
部署图：一个UML部署图描述了一个运行时的硬件结 点，以及在这些结点上运行的软件组件的静态视图。 部署图显示了系统的硬件，安装在硬件上的软件，以 及用于连接异构的机器之间的中间件，显示了基于计 算机系统的物理系统结构。
第二部分 UML细节
1 如何认识面向对象中的元素 2 UML中的关系。
如何认识面向对象中的元素
如果我们有一个项目需要做需求分析，这时客户和你 交谈的时候因该注意什么呢？？
软件工程第7章 面向对象分析与设计
第7章
7.4 建立功能模型
用数据流图建立功能模型的主要步骤如下： (1)确定输入和输出值； (2)用数据流图表示功能的依赖性； (3)具体描述每个功能；
(4)确定对象的约束；
(5)确定功能优化的准则。 功能模型中的数据流图往往形成一个层次结构。在这个层次结构中，一个数据流图中的
过程（即处理）可以由下一层的数据流图作进一步说明。
以建立这些相似类的新父类，并在类的不同层次中正确定义各个服务。
第7章
7.3 建立动态模型
动态模型描述系统的动态行为，表现对象在系统运行期间不同时刻的动态交互。 下列三个因素有关： （1）状态。状态是对象在其生存周期中的某个特定阶段所具有的行为模式，它是对影 响对象行为的属性值的一种抽象。状态规定了对象对输入事件的响应方式。对象对输入事件 的响应，既可以执行一个或一系列动作，也可以是仅仅改变对象本身的状态。状态有持续性， 占用一段时间间隔。 （2）事件。事件是一个触发行为，是引起对象状态转换的控制信息，是引起对象从一 种状态转换到另一种状态的事情的抽象。事件没有持续的时间，是瞬间完成的。 （3）行为。行为也称服务，是指对象在某种状态下所做的一系列处理操作，行为是需 要消耗时间的
形成文件并规范地加以表述； （2）识别解决问题的对象集合及对象间的关系； （3）定义类（包括定义其属性和操作）并建立类间的层次关系； （4）通过建立模型来表示对象之间的关系及行为特性。
第7章
7.1 面向对象分析
7.1.2 面向对象分析的过程
第7章
7.1 面向对象分析
7.1.2 面向对象分析的过程
第7章
面向对象的分析与设计
理解面向对象分析的主要任务和一般过程；
本章 要点
初步掌握对象模型的建立方法； 了解动态模型和功能模型的建立方法； 理解面向对象设计的基本模型及主要内容。
软件工程中的面向对象分析与设计方法
总结
设计模式是软件工程中非常重要的一部分， 可以提高代码的复用性和可维护性，同时 能够帮助开发人员更好地解决问题。通过 深入了解和应用设计模式，可以使系统更
加稳定和高效。
主要内容回顾
软件工程概述
重点掌握软件开发流程和方法论
面向对象分析与设计
学习如何应用面向对象的思想进行系统设计
面向对象建模
掌握UML等建模工具的使用
面向对象编程语言
Java
Java是一种面向对象编程语言，拥有强大的类和对象机制
C++
C++是一种支持面向对象编程的高级语言，广泛应用于系统开发
Python
Python具有简单易学的特点，也是一种面向对象编程语言
封装和继承
封装
封装是将数据和操 作封装在类中，提 供接口进行访问
抽象类
抽象类是不能被直 接实例化的类，用 于定义子类的结构
重构后代码更易于理解和修改
减少代码重复
通过重构消除重复代码，提高代码质量
优化性能
重构可以改善系统性能，提高运行效率
总结
面向对象测试和维护是软件工程中必不可 少的步骤，通过测试可以保证软件质量， 通过维护可以不断优化和扩展系统功能。 面向对象重构则是持续改进代码质量和系
统性能的重要手段。
设计模式概述
学习收获
知识积累
通过学习软件工程，积累 了丰富的理论知识
能力提升
提升了分析和设计系统的能 力
思维方式
培养了面向对象的思维方 式
团队合作
加强了团队协作和沟通能力
发展趋势
未来软件工程领域将更加注重人工智能、 大数据、云计算等技术的应用，个人在职 业规划中应不断学习和适应新技术，保持
软件工程第07章 面向对象的分析和设计PPT课件
它也可以是另一个对象。每个对象都有它自己 的属性值，表示该对象的状态。对象中的属性 只能通过该对象所提供的操作来存取或修改。
操作（operation）（也称方法或服务）规 定了对象的行为，表示对象所能提供的服务。
沈阳建筑大学信息与控制工程学院 软件工程课程
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注意，执行者与用户是不同的两个概念， 一个用户可以扮演几个角色（执行者），一 个执行者可以是用户，也可以是其他系统 （应用程序或设备）。得到的用况必须进行 复审，以使需求完整。
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2. 标识类和对象
类和对象来自问题领域。
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面向对象分析 Object-Oriented Analysis
面向对象分析的一般步骤如下：
1. 获取客户对系统的需求：包括标识场景（scenario） 和用况（use case，也称用例），以及建造需求模 型
2. 用基本的需求为指南，来选择类和对象（包括属性 和操作）。
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面向对象设计 （Object_Oriented Design）
面向对象设计的一般步骤如下： 1. 系统设计
• 将子系统分配到处理器 • 选择实现数据管理、界面支持和任务
管理的设计策略 • 为系统设计合适的控制机制 • 复审并考虑权衡（折衷）
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2. 对象设计 • 在过程级别（procedural lavel）设计 每个操作，即设计每个操作的实现细节
面向对象 = 对象（object）
软件工程中的面向对象分析和设计
软件工程中的面向对象分析和设计面向对象分析和设计（OOAD）是软件工程中的一种方法论，它强调在软件开发过程中必须将“对象”作为思考和处理的核心概念。
本文将从面向对象分析和设计的定义、原则、流程和工具等方面进行阐述。
一、定义面向对象分析和设计(OOAD)是一种针对于对象的方法，通过把现实世界建模为软件世界中的对象，来确保软件能够更好地解决业务需求。
它主要解决软件问题的复杂性，可用于多种类型的软件开发。
本方法包括对要开发的系统进行分析和设计两个阶段。
面向对象分析（OOA）阶段着重于确定系统所要控制、管理、处理和维护的对象，而面向对象设计（OOD）阶段则涉及如何以对象为核心来设计系统。
二、原则面向对象分析和设计的主要原则包括：1.面向对象：以对象为中心，将系统分解为一系列相互协作的对象，而非由一组基本算法或数据结构来定义。
2.开放封闭原则：开放封闭原则，即软件中的对象应该对扩展开放（即增加一些新的功能），而对修改关闭（即不需修改已经得到的代码）。
3.继承：通过继承机制建立对象之间的关系，共享类之间的属性和方法。
4.封装：数据和函数封装在对象的封闭空间中，仅提供与其他对象交互的公共接口。
5.多态：多态是指在运行时选择对象的行为方式。
同一个消息给不同的对象可以导致不同的行为。
三、流程面向对象分析和设计具有一定的工作流程，如下图：1.确定业务需求；2.分析业务需求，建立一个现实世界模型；3.分析模型，确定系统中的对象，建立对象模型；4.设计对象间的关系，建立关系模型；5.根据对象和关系模型建立系统模型；6.设计系统架构；7.设计类实现；8.生成代码。
四、工具在面向对象分析和设计中，常用的工具有：1. UML（统一建模语言）：一种建立系统模型的标准化语言，可以方便快速地进行面向对象分析和设计。
2. Rational Rose：一种基于UML的可视化建模工具，支持用例分析、状态图设计、类图和对象间关系设计。
3. Visual Paradigm for UML：可视化的UML工具，用以支持面向对象的分析和设计。
软件工程面向对象分析——实例PPT课件
确定类与对象
3. 区分实体类、边界类和控制类
• 在类分析时首先从问题域的实体类入手，如果在 建立分析对象模型时区分实体类、边界类和控制 类，将有助于理解系统。
• 实体类表示系统将跟踪的持久信息；边界类表示 参与者与系统之间的交互；控制类负责用例的实 现。其图形表示如图所示。
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确定关联
• 标识关联的启发式准则如下：
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使用Rose创建用例模型
(2) 创建参与者与用例之间的关联关系 在图形工具栏上单击Association（双向关联）或 Unidirectional Association（单向关联）图标，在起始 actor上单击并拖动到use case上。 可以按下面的步骤给关联关系增加关系类型（构造型， stereotype）：
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2. 确定业务需求用例
• 以下问题可以帮助我们更好地标识系统的 用例：
➢ 每个参与者的特定任务是什么？ ➢ 是否每个参与者都要从系统中创建、存储、改变、
移动或读取信息？ ➢ 是否任何参与者需要通知系统有关突发性的、外
部的改变？ ➢ 哪些用例支持或维护系统？ ➢ 目前的用例是否覆盖了所有功能需求？
• 对用例的完整描述包括用例名称、执行者、前置 条件、后置条件、一个主事件流、零到多个备选 事件流。
• 主事件流表示正常情况下执行者与系统之间的信 息交互及动作序列，备选事件流则表示特殊情况 或异常情况下的信息交互及动作序列。
• 应给出每个用例的规格说明。
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用例“选择课程”的规格说明
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• 用例“选择课程”的规格说明
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使用Rose创建用例模型
4. 为用例增加文档描述
(6) 浏览目录列表选择要关联的 文件；
软件工程第七章面向对象分析
执行计算的操纵，例如：销售中的计算总价。 请求某个对象状态的操作。 监视某个对象发生某个控制事件的操作。
操作的构造需要交互图和场景描述等手段多次 反复分析才能获取。在研究语法分析并分离动 词作为候选的操作。推荐的一个方法是使用 CRC技术。
五种视图：
用例视图从用户角度表达系统功能；
结构视图主要使用类图和对象图描述系统静态结构；
行为视图展示系统动态行为及其并发性；
实现视图展示系统实现的结构和行为特征；
部署视图展示系统的实现环境和构件是如何在物理结 构中部署的
用例模型 用例图 用例描述 用例场景 活动图
分析类举例
控制类
控制类类似于设计模型中的控制器类，其 目的是UI层之上的第一个对象，主要负责 接收和处理系统操作消息。
事件响应。 业务逻辑 流程控制
控制类举例
课堂练习
POS系统的边界类和实体类
用例实现分析
用例实现分析是分析模型内部的一种协作， 主要描述了如何根据分析类及其交互的分 析对象来实现和执行一个具体的用例。
装。 识别属性和操作。完善分析类的描述。
识别分析类
领域模型实际上是更为完整的业务模型的 一个特例
有两种类型的UML模型支持业务建模：
用例模型 对象模型
对系统开发的用例或处理叙述进行“语法 分析”，可以开始分析类的识别。
分析类识别方式
外部实体：使用基于计算机的系统的信息。 事物：问题信息域的一部分。 发生或事件：在系统操作环境内发生。 角色：由和系统交互的人员扮演。 组织单元：和某个应用相关。 场地：建立问题的环境和系统的整体功能。 结构：定义了对象的类或与对象相关的类。
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。
软件工程 第7章--面向对象设计
§1. OOD准则
5、Cohesion：模块内各个元素彼此结合的紧密程度。 服务内聚(service cohesion)：一个服务只完成一个功能。
类内聚(class cohesion)：一个类只有一个用途，否则分 解之。
一般-特殊内聚（general-particular cohesion):
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类构件
类构件：面向对象技术中的“类” 。类构件有3种 重用方式：
–实例重用 –继承重用 –多态重用 1. 可重用类构件应具备的特点 (1) 模块独立性强。具有单一、完整的功能，且经 过反复测试被确认是正确的。是一个不受或很少受 外界干扰的封装体，其内部实现在外面是不可见的。
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(2) 具有高度可塑性。软构件的应用环境比集成电 路更广阔、更复杂。显然，要求一个软构件能满足 任何一个系统的设计需求是不现实的。因此，可重 用的软构件必须具有高度可裁剪性，必须提供为适 应特定需求而扩充或修改已有构件的机制，而且所 提供的机制必须使用起来非常简单方便。
对象 设计
面向对 象分析
人机界 面设计
任务管 理设计
数据管 理设计
4
§1. OOD准则
§1. OOD准则：优秀软件设计的一个重要特点是 容易维护
回顾：SD准则包括
Modularization Information hiding
Abstraction
Module independence
对于 OOD有类似的准则： 1、Module = Object
• Inheritance —— 无须改动原有代码
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② 设计重用 —— 当移植系统时
§3. 软件重用
③ 分析重用 —— 当需求未变，而系统结构改变 时（例如将HDIS改为OO实现）
面向对象分析与设计基础知识讲解
面向对象分析与设计基础知识讲解面向对象分析与设计（Object-oriented analysis and design，简称OOAD）是软件工程领域中重要的一部分。
它是指通过对现实世界的事物进行抽象和建模，以实现软件系统的开发和设计。
本文将介绍面向对象分析与设计的基础知识，包括面向对象的概念、面向对象分析和面向对象设计的过程。
一、面向对象的概念面向对象是一种软件开发方法，将现实世界抽象成为对象和对象之间的关系。
在面向对象的设计中，对象是系统中具体的实体，它包含了数据和操作数据的方法。
对象之间通过消息传递来完成协作和交互，从而实现系统的功能。
面向对象的四个基本概念：1. 类（Class）: 类是对象的抽象，它定义了对象的属性和行为。
每个对象都是根据类的定义创建的。
2. 对象（Object）: 对象是类的实例，它具有类定义的属性和行为。
每个对象都有唯一的身份，可以通过引用来访问。
3. 继承（Inheritance）: 继承是指通过已有的类创建新的类，新类继承了原有类的属性和行为。
继承使得代码的复用更加方便，也提高了代码的可维护性。
4. 多态（Polymorphism）: 多态是指同一个方法可以根据不同的对象产生不同的行为。
多态通过继承和接口实现。
二、面向对象分析（OOA）面向对象分析是软件开发中的第一步，它的目标是理解系统的需求，确定系统中的对象以及它们之间的关系。
面向对象分析主要包括以下步骤：1. 确定系统的边界和范围：明确系统要解决的问题和目标。
2. 确定系统的对象：从需求文档中提取对象，并识别它们之间的关系。
3. 定义对象的属性和行为：确定每个对象的属性和操作。
4. 划分对象的责任：将对象的操作分配到合适的对象上，确保每个对象的职责明确。
三、面向对象设计（OOD）面向对象设计是根据面向对象分析的结果，通过定义类和交互关系来实现系统的设计。
面向对象设计要考虑到系统的可扩展性、可维护性和可重用性。
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。
《实用软件工程》第7章 面向对象分析
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划分主题
B．主题图 上述的主题划分的最终结果能够形成一个完整的对象类图和一个主题图。 主题图一般有如下3种表示方式。 • 展开方式
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建立对象模型
复杂问题（大型系统）的对象模型 通常由下述5个层次组成：主题层（也称 为范畴层）、类与对象层、结构层、属 性层和服务层，如图所示。
上述5个层次对应着在面向对象分析 过程中建立对象模型的5项主要活动：划 分主题；找出类与对象；识别结构；定 义属性；定义服务。实际上五项活动没 有必要的完成顺序，设计时也不需要严 格遵守自顶向下原则。
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面向对象分析原则
1．定义有实际意义的对象 特别要注意的是，一定要把在应用领域中有意义的、与所要解决的问题有关系的所有事物作为对象，
既不能遗漏，也不要定义无关对象。 2．模型的描述要规范、准确
强调实体的本质，忽略无关的属性。对象描述应尽量使用现在时态，陈述语句，以保证语义的清晰。 定义对象时还应该描述对象之间的关系及对象的背景信息 3．共享性
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确定属性
例：多媒体商店销售系统
需要处理的文件：图像文件和声音文件，都拥有名称和唯一编码，作者信息和 格式信息，声音文件还包括文件时长(秒)。 功能：①添加新的媒体文件；
②通过编码查找需要的文件； ③删除指定文件； ④统计系统中文件的数量。
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确定属性
分析过程：根据文件的信息，图像文件和声音文件的类都需要有属性：id-编码，author-作者， format-格式。为了方便处理，还可加入source-文件位置。由功能①③，应该有按参数构造和按编码 删除的两个方法。此外还有findByld-查找，count-查找两个方法。
面向对象分析与设计
提高软件的可维护 性和可扩展性
面向对象分析与设计的基本原则
面向对象分析与设计遵循一些基本原则，比如封 装性、继承性、多态性和抽象性。封装性指隐藏 对象的内部细节，仅暴露有限的接口；继承性允 许子类继承父类的属性和方法；多态性允许同一 方法在不同对象上有不同行为；抽象性帮助提取
对象的共性特征，形成抽象类或接口。
观察者模式
概念
定义对象间的一种一对多的依赖关系
特点
主体对象状态改变时，依赖对象会自动更新
应用场景
当一个对象的改变需要同时改变其他对象，并且不知道具体有多少对象需要改变时
模板方法模式
模板方法模式是一种行为型设计模式，定义了一个算法的骨 架，允许子类为一个或多个步骤提供实现。这种模式在父类
中定义算法的步骤，而将一些实现延迟到子类。
设计模式应用
选择合适模式
根据实际情况选择 合适的设计模式
灵活性提升
通过设计模式提高 系统的灵活性和可
扩展性
●04 第四章 面向对象编程语言
Java
支持类
Java拥有丰富的类库，方便开发人员使用
继承
允许一个类继承另一个类的属性和方法
封装
将数据和方法封装在类中，提高安全性和模块性
C++
C++是一种多范式编程语言，支持过程化编程、 面向对象编程和泛型编程。它是继C语言后，一种
Eclipse IDE
集成开发环境
Visual Studio
强大的开发工具
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了解现有的类似系统，从而快速地建立一个原型系统，通过在计算机上运行原型系统，使得
分析员和用户尽快交流和相互理解，从而能更正确地、更完整地提取和确定用户的需求。
第7章
7.5 面向对象设计
24
7.5.2 面向对象设计的准则和启发式规则
1．面向对象设计的准则 在进行面向对象设计的过程中，应该遵循软件设计的基本原理，此外，还要考虑面向对象 的特点。面向对象设计准则主要包括模块化、抽象、信息隐藏、低耦合、高内聚和复用性几点。 具体内容如下： （1）模块化 （2）抽象 （3）信息隐藏 （4）低耦合 （5）高内聚 （6）复用性
第7章
7.5 面向对象设计
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7.5.2 面向对象设计的准则和启发式规则
2．面向对象设计的启发式规则 （1）设计结果应该清晰易懂
（2）一般/特殊结构的深度应适当
（3）设计简单的类 （4）使用简单的协议
（5）设计简单的服务
（6）最小设计变动
第7章
7.6 系统设计
26
7.5.2 面向对象设计的准则和启发式规则
第7章
7.1 面向对象分析
8
7.1.4 对象模型的层次
2.OOA的五项活动 OOA对象模型的五个层次对应着OOA过程中建立对象模型的五项活动。这五项活动是：
确定类\|＆\|对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义服务。
需要说明的是，这五项工作完全没有必要顺序完成，也无需在彻底完成一项工作以后再 开始另外一项工作，在分析过程中并不需要严格遵循自顶向下，逐步求精的原则。五项活动
第7章
7.2 建立对象模型
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7.2.1 确定对象和类
采用系统词汇法确定对象类，并进行建模的具体做法如下： （1）确定对象类 （2）准备数据词典 （3）确定关联 （4）确定属性
（5）使用继承来细化对象类
（6）完善对象模型
第7章
7.2 建立对象模型
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7.2.3 确定主题
主题是一种关于模型的抽象机制，起一种控制作用。引入主题有助于分解大型项目以便 成立工作小组来承担不同的主题任务。主题有两种表示形式，如图7-7所示。
占用一段时间间隔。
（2）事件。事件是一个触发行为，是引起对象状态转换的控制信息，是引起对象从一 种状态转换到另一种状态的事情的抽象。事件没有持续的时间，是瞬间完成的。
（3）行为。行为也称服务，是指对象在某种状态下所做的一系列处理操作，行为是需
要消耗时间的
第7章
7.3 建立动态模型
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1.构建事件追踪图 要建立一个事件追踪图，通常首先要编写 脚本。脚本是系统执行某个功能的一系列事件。 脚本通常起始于一个系统外部的输入事件，结束 于一个系统外部的输出事件，它可以包括发生在 此期间内系统所有的内部事件。
第7章
7.4 建立功能模型
20
第7章
7.5 面向对象设计
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7.5.1 面向对象设计概述
1.面向对象分析与面向对象设计的关系 面向对象设计（Object Oriented Design，OOD）是根据面向对象分析中确定的类和对象 设计软件系统。从OOA到OOD是一个逐步建立和扩充对象模型的过程。 OOA是分析用户需求并建立问题域模型的过程，是解决系统“做什么”问题的；OOD则
3.OOA的主要流程 面向对象分析大体上按照如图7-4所示的顺序进行。
第7章
7.2 建立对象模型
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7.2.1 确定对象和类
OOA的核心是确定问题域中相关的对象，找出这些对象是个重要而复杂的过程。一般采 用基于词汇分析的方法：从目标系统的描述开始，找出其中的名词作为候选对象类，此外， 还可找出其中的动词作为候选方法（即后面要介绍的服务），然后产生一个由对象（名词） 和方法（动词）构成的表格，作为词汇分析的初步结果，最后从中选出确定的真正的对象类。 如图7-5所示。
第7章
7.1 面向对象分析
5
7.1.2 面向对象分析的过程
2.需求建模 系统分析员根据所提取的用户需求，深入地理解用户需求，识别出问题域内的对象，并
分析它们之间相互的关系，抽象出目标系统应该完成的任务，并用OOA模型准确地表示出来，
即用面向对象观点建立对象模型、动态模型和功能模型。OOA模型是OOD的基础，它应该准 确、简洁地表示问题。通过建立模型，可以避免理解上的片面性，提高目标系统的正确性和
第7章
7.4 建立功能模型
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用数据流图建立功能模型的主要步骤如下： (1)确定输入和输出值； (2)用数据流图表示功能的依赖性； (3)具体描述每个功能； (4)确定对象的约束；
(5)确定功能优化的准则。
功能模型中的数据流图往往形成一个层次结构。在这个层次结构中，一个数据流图中的 过程（即处理）可以由下一层的数据流图作进一步说明。
第7章
7.2 建立对象模型
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7.2.4 确定服务和消息
所谓服务是在接收到一条消息后所要进行的加工。定义服务时，首先定义行为，然后定 义实例的通信。值得说明的是，确定服务和消息，只有在建立了动态模型和功能模型之后， 才可能最后确定对象类的服务。本教材为保持案例的连续性，故将服务和消息在此介绍。 确定一个类中的服务，主要取决于该类在问题中的实际作用以及求解过程中承担的处理 责任，确定的原则如下： （1）基本的属性操作服务。即类中应提供的访问、修改自身属性值的基本操作。这类 操作属于类的内部操作，可不必在对象模型中显式表示。 （2）事件的处理操作。动态模型中状态图描述了对象应接收的事件（消息），类和对
第7章
7.3 建立动态模型
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第7章
7.4 建立功能模型
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功能模型主要用来说明系统内部数据是如何传送和处理的，表示变化的系统的“功能” 性质。功能模型描述了系统“做什么”，它更直接、明确地反映了用户对目标系统的需求。 建立功能模型有助于软件开发人员更深入地理解整个问题域，改进和完善自己的设计。通常 在建立对象模型和动态模型之后再建立功能模型。 在UML中，用用例图描述用例模型，用例图包含系统、行为者、用例、用例之间的关系 等元素。其中：系统是一个提供用例的黑盒子，可用方框表示；行为者是与系统交互的角色 或其他外部系统；用例是一个完整的功能，完成系统内部的计算及与行为者的交互，它对应 于对象模型中的类所提供的服务；行为者与用例之间的关系用直线连接，表示两者之间有交 换信息，称为通信联系。
系统设计确定实现系统的策略和目标系统的高层结构设计。系统设计是要将系统分解为若 干个子系统，子系统和子系统之间通过接口进行联系。系统设计的一般步骤如图7-14所示：
第7章
7.6 系统设计
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7.5.2 面向对象设计的准则和启发式规则
象中必须提供处理相应消息的服务，这些服务用于修改对象的状态（属性值）并启动相应的
服务。
第7章
7.2 建立对象模型
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7.2.4 确定服务和消息
（3）数据流图中处理框对应的操作。功能模型中的每个处理框代表了系统应实现的部
分功能，而这些功能都与一个或几个对象中提供的服务相对应。因此，要仔细分析状态图和
（4）通过建立模型来表示对象之间的关系及行为特性。
第7章
7.1 面向对象分析
3
7.1.2 面向对象分析的过程
第7章
7.1 面向对象分析
4
7.1.2 面向对象分析的过程
1.分析需求文档 系统分析通常是从一个需求文档(或称需求陈述)和用户一系列的讨论开始的。大多数需
求陈述都是有二义性的、不完整的甚至不一致的。通过分析可以发现和改正需求文档中的歧
模型；
（2）动态模型描述系统的控制结构，它是用来确定各个对象之间交互及整体的控制结 构的模型；
（3）功能模型描述系统的功能，它是用来描述系统要实现的功能的模型。
第7章
7.1 面向对象分析
7
7.1.4 对象模型的层次
1.对象模型的五个层次 复杂问题(大型系统)的对象模型由五个层次组成，即主题层、类\|＆\|对象层、结构层、 属性层和服务层，如图7-3所示。
可以同时(并行)处理，也可以从较高抽象层转移到较低的具体层，然后再返回到较高抽象层继
续处理。例如，当系统分析员在确定类\|＆\|对象时，想到了该类应该包含的一个服务，于 是把这个服务的名字写在服务层，然后又返回到类\|＆\|对象层，继续寻找另外的类\|＆\|对
象。
第7章
7.1 面向对象分析
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7.1.4 对象模型的层次
模型。OOA的核心思想是利用面向对象的概念和方法为软件需求建造模型，以使用户需求逐步
精确化、一致化、完全化。为了达到这一目标，必须完成以下任务： （1）与用户进行充分沟通，全面理解和分析用户需求，明确所开发的软件系统的职责，
形成文件并规范地加以表述；
（2）识别解决问题的对象集合及对象间的关系； （3）定义类（包括定义其属性和操作）并建立类间的层次关系；
可靠性，在此基础上，编写出面向对象的需求规格说明书。
3.需求评审 需求规格说明文档经用户、领域专家、系统分析员和系统设计人员以及其他有关人员评
审、并进行反复修改后形成定稿，该文档将成为面向对象设计的依据。
第7章
7.1 面向对象分析
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7.1.3 面向对象分析的三种模型
面向对象建模是OOA的关键。OOA的模型要表示出系统的数据、功能和行为三方面的基 本特征，因此通常需要建立三种模型，分别是对象模型、动态模型和功能模型。其中： （1）对象模型描述系统的数据结构，它是用来描述系统包含的对象及对象之间关系的
个阶段的工作。从OOA到OOD是一个逐渐扩充模型的过程，分析和设计活动是一个多次反复 迭代的过程。