软件工程 第七章 面向对象的分析及设计

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
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7.பைடு நூலகம் 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
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面向对象的分析与设计
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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。
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7.1 面向对象分析
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7.1.1 面向对象分析的目标和任务
面向对象分析（Object Oriented Analysis，OOA）是软件开发过程中的问题定义和需求分 析阶段，这一阶段最后得到的是对问题领域的清晰、精确的定义。OOA的目标是完成对所需求 解问题的分析，确定目标系统所要做的工作，定义所有与待解决问题相关的类，并建立系统的
数据流图，以便正确地确定对象应提供的服务。 （4）利用继承机制优化服务集合，减少冗余服务。应尽量抽取相似的公共属性和服务，
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。
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7.3 建立动态模型
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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，
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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
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7.3 建立动态模型
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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。
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7.1 面向对象分析
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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
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。
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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。
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7.4 建立功能模型
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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
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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。
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。
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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；
（4）通过建立模型来表示对象之间的关系及行为特性。
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7.1 面向对象分析
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7.1.2 面向对象分析的过程
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7.1 面向对象分析
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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
是根据OOA得到的需求模型，建立求解域模型的过程，是解决系统“怎么做”问题的。
OOA主要是模拟问题域和系统任务，而OOD则是对OOA的扩充，主要是增加各种组成部 分。具体来说，OOA识别和定义类和对象。这些类和对象直接反映问题域和系统任务。而
OOD识别和定义其他附加类和对象，它们反映需求的一种实现，当然，也可以交替进行这两
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：
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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
义性、不一致性，剔除冗余的内容，挖掘潜在的内容，弥补不足，从而使需求文档更完整、 更准确。分析过程中，系统分析员除了要反复多次地与用户讨论沟通外，还应调研、观察和
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。
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。
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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。
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7.5 面向对象设计
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7.5.1 面向对象设计概述
2.面向对象设计的基本模型 OOD是在OOA模型的基础上建立对象模型的过程，两个阶段同样是建立对象模型，但侧重 点不同，OOA建立问题域对象模型，而OOD建立求解域的对象模型。因此OOD模型同样也由主题、 类\|&\|对象、结构、属性和服务等五个层次组成，并且每个透明层在逻辑上都划分为四个子系 统: 问题域子系统（PDC）、人机交互子 系统(HIC)、任务管理子系统(TMC)和数据 管理子系统(DMC)，具体面向对象设计的 五个层次、四个组成部分构成的典型的面
向对象设计模型如图7-12所示。
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7.5 面向对象设计
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7.5.1 面向对象设计概述
3.面向对象设计的主要工作 面向对象设计技术进行问题解决方案的设计工作的大致做法是，它将问题的解决方案表述 为：“类＋关联”的形式，其中，类包括问题空间（域）类、用户界面类（即人机交互类）、任 务管理类和数据管理类，是从设计的角度出发对问题解决方案中的对象的抽象和描述，关联则用 于描述这些类和类之间的关系。
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
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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。
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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
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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
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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。
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7.1 面向对象分析
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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
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。
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7.1 面向对象分析
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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。
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。
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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