(完整版)面向对象的需求分析方法

面向对象的需求分析方法

面向对象的需求分析方法的核心是利用面向对象的概念和方法为软件需求建造模型。它包含面向对象风格的图形语言机制和用于指导需求分析的面向对象方法学。

面向对象的思想最初起源于 20世纪 60年代中期的仿真程序设计语言Simula67。20世纪80年代初出现的Smalltalk 语言及其程序设计环境对面向对象技术的推广应用起到了显著的促进作用。20世纪90年代中后期诞生并迅速成熟的UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是面向对象技术发展的一个重要里程碑。UML 统一了面向对象建模的基本概念、术语和表示方法，不仅为面向对象的软件开发过程提供了丰富的表达手段，而且也为软件开发人员提供了互相交流、分享经验的共用语言。

本章首先介绍面向对象的主要概念和思想。在概述了UML的全貌之后，以“家庭保安系统”为实例，介绍与需求分析相关的部分 UML语言机制以及基于UML的面向对象的需求分析方法和过程。

第一节面向对象的概念与思想

一、面向对象的概念

关于“面向对象”，有许多不同的看法。Coad和 Yourdon给出了一个定义：“面向对象 = 对象 + 类 + 继承 + 消息通信”。如果一个软件系统是使用这样4个概念设计和实现的，则认为这个软件系统是面向对象的。一个面向对象的程序的每一成分应是对象，计算是通过新的对象的建

立和对象之间的消息通信来执行的。

1.对象（object）

一般意义来讲，对象是现实世界中存在的一个事物。可以是物理的，如一个家具或桌子，如图 5-1-1所示，可以是概念上的，如一个开发项目。对象是构成现实世界的一个独立的单位，具有自己的静态特征（用数据描述）和动态特征（行为或具有的功能）。例如：人的特征：姓名、性别、年龄等，行为：衣、食、住、行等。

图 5-1-1 对象的定义

（1）对象、属性、操作、消息定义

对象可以定义为系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位，由一组属性和一组对属性进行操作的服务组成。

属性一般只能通过执行对象的操作来改变。

操作又称为方法或服务，在C ++中称为成员函数，它描述了对象执行的功能，若通过消息传递，还可以为其他对象使用。

而所谓的消息是一个对象与另一个对象的通信单元，是要求某个对象执行类中定义的某个操作的规格说明。发送给一个对象的消息定义了一个操作名和一个参数表（可能是空的），并指定某一个对象。由一个对象接收的消息则调用消息中指定的操作，并将传递过来的实际参数与参数表中

相应的形式参数结合起来。接收对象对消息的处理可能会改变对象中的状态，即改变接收对象的属性，并发送一个消息给自己或另一个对象。可以认为，这种消息的传递大致等价于过程性范型中的函数调用。

（2）对象的分类

〃外部实体：与软件系统交换信息的外部设备、相关子系统、操作员或用户等。

〃信息结构：问题信息域中的概念实体，如信号、报表、显示信息等。

〃需要记忆的事件：在系统运行过程中可能产生并需要系统记忆的事件，如单击鼠标左键、击打键盘“?”键等。

〃角色：与软件系统交互的人员所扮演的角色，如经理、部长、技术支持等。

〃组织机构：有关机构，如单位、小组等。

〃位臵：作为系统环境或问题上下文的场所、位臵，如客户地址、收件人（机构）地址等。

〃操作规程：如操作菜单、某种数据输入过程等。

在标识对象时必需注意遵循“信息隐蔽”的原则：必需将对象的属性隐藏在对象的内部，使得从对象的外部看不到对象的信息是如何定义的，只能通过该对象界面上的操作来使用这些信息。对象的状态通过给对象赋予具体的属性值而得到。它只能通过该对象的操作来改变。

对象有两个视图，分别表现在分析设计和实现方面。从分析及设计方面来看，对象表示了一种概念，它们把有关的现实世界的实体模型化。从实现方面来看，一个对象表示了在应用程序中出现的实体的实际数据结构。之所以有两个视图，是为了把说明与实现分离，对数据结构和相关操作的实现进行封装。

2.类（class）和实例（instance）

把具有相同特征和行为的对象归在一起就形成了类。类成为某些对象的模板，抽象地描述了属于该类的全部对象的属性和操作。属于某个类的对象叫做该类的实例。对象的状态则包含在它的实例变量，即实例的属性中。如图 5-1-2所示。从“李杰”、“王辉”和“杨芳”等对象可得到类“学生”，而这些对象就称为该类的实例。

图 5-1-2 对象、类与实例

类定义了各个实例所共有的结构，类的每一个实例都可以使用类中定义的操作。实例的当前状态是由实例所执行的操作定义的。

面向对象程序设计语言，如C++和 smalltalk都定义了一个new操作，可建立一个类的新实例。C++ 还引入了构造函数，用它在声明一个对象时建立实例。此外，程序设计语言给出了不同的方法，来撤消（称为析构）实例，即当某些对象不再使用时把它们删去，把存储释放以备其他对象使用。C++给出了一个操作delete，可以释放一个对象所用的空间。C++还允许每个类定义自己的析构方法，在撤消一个对象时调用它。smalltalk 没有提供一个机制来撤消对象，但可以进行无用单元收集。

类常常可看做是一个抽象数据类型（ADT）的实现。但更重要的是把类看做是表示某种概念的一个模型。事实上，类是单个的语义单元，它可以很自然地管理系统中的对象，匹配数据定义与操作。类加进了操作，给通常的记录赋予了语义，可提供各种级别的可访问性。

3.继承（inheritance）

如果某几个类之间具有共性的东西（信息结构和行为），抽取出来放在一个一般类中，而将各个类的特有的东西放在特殊类中分别描述，则可建立起特殊类对一般类的继承，如图 5-1-3所示。各个特殊类可以从一般类中继承共性，这样避免了重复。

图 5-1-3 特殊类对一般类的继承关系

建立继承结构的好处：

〃易编程、易理解代码短, 结构清晰；

〃易修改：共同部分只要在一处修改即可；

〃易增加新类：只须描述不同部分。

4.多继承

如果一个类需要用到多个既存类的特征，可以从多个类中继承，称为多继承。例如退休教师是继承退休者和教师这两个类的某些特征或行为而得到的一个新类。