1-面向对象系统开发方法概述解析优秀PPT.ppt

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1、第第1 1章章面对对象系统开发方法概述面对对象系统开发方法概述主要内容主要内容n面对对象方法的基础理论n面对对象方法的建模工具n面对对象的分析与设计过程n面对对象的系统实施3为什么要学习面对对象系统开发方法为什么要学习面对对象系统开发方法现代信息系统体系结构浩大、数据量大，运用传统的方法及工具已难以满足用户的要求，须要有新的方法论来指导系统的分析与设计过程。面对对象的方法是基于对象概念的分析与设计方法，认为信息系统是依据不同抽象层次组织的对象的集合。41 1 面对对象方法的基础理论面对对象方法的基础理论n本节内容：n1.1 面对对象的基本概念 n1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期51

2、1 面对对象方法的基础理论面对对象方法的基础理论客观世界可以看成由很多不同种类的对象构成，每个对象都有其内部状态和运动规律，不同对象间存在联系和互动。“面对对象”是人类从客观事物组织结构的角度相识并模拟客观世界，即建立适应一般思维方式的问题域描述模型的一种方法。61.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念对象泛指所要探讨的具体事物、抽象概念等。不同应用领域中的对象称为问题对象。在面对对象的系统中，问题对象是基本的运行实体，由一组数据和施加于这些数据上的一组操作封装而成的。构成对象的基本要素包括：标识、数据、操作、接口71.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念对象记录对象静

3、止特征的数据包括：公共数据公共数据对外界是可见的，用于对象间信息的传递；私有数据私有数据则是对象操作实现过程中的局部信息，外界不行见。81.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念对象封装的数据和操作之间亦相互作用。数据刻画对象的属性，操作表示对象的功能。对象属性确定对象可能行为，而对象行为又能变更对象自身的属性，即对象状态发生变迁。91.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念状态转换状态转换操作集合操作集合状态集合状态集合接接口口消息消息回送回送消息消息图 对象的自动机表示 说明白对象的内部组织和机制以及与其他对象的联系 101.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本

4、概念类相像对象的集合。在现实世界中有很多内部状态和外部行为相像的对象，由这些对象构成的集合就是类。类定义包括：标识继承数据结构操作接口图片来源：adobe /./articles/oop_dir_flash04.html 111.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念类对象集合的抽象规定了相像对象的公共状态与行为特征。创建对象的样板对象是类的具体实例(instance)，通过类的例化而产生在系统开发过程中，要利用类的这一特性，接受增量方式逐步完善应用系统，即通过增加新类来扩展系统功能。121.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念消息 消息是实现对象与对象间相互合作的通信载

5、体,是连接对象的纽带。从实现的角度看，消息就是恳求对象执行某个处理或供应某些信息的要求，既可以是数据流，又可以是限制流。131.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念消息传递当一个消息发送给某个对象时，包含要求接收对象去执行某些活动的信息，接收到消息的对象经过说明予以响应，对象间的这种相互合作须要一个机制帮助进行，这样的机制称为“消息传递”。传送对象传送对象接受对象接受对象接口接口消息消息 消息传递模型 141.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念继承继承关系常常也被称为“isa”关系，用来表示应用领域中的抽象和结构。有继承关系的类之间应具有如下特性：共享性差异性层次性继

6、承最重要的优点在于支持重用。151.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念继承是指一个类（即称子类）因承袭而具有另一个类（或称父类）的实力和特征的机制或关系。是一种联结类的层次模型，允许并激励类的重用。整个层次结构的上部(或祖先类)是最具有通用性的，而下部后代，则具有特殊性。类可以从它的祖先那里继承方法和属性，并且类可以修改或增加新的属性、方法使之更符合特殊的须要。161.1 1.1 面对对象的基本概念面对对象的基本概念“面对对象”是一种相识客观世界的认知方法学。从人们思维模型和相识事物的角度，面对对象很自然地与客观世界的固有特征相对应。“面对对象”亦是一种解决问题的思维方法。这种方

7、法描述的现实世界模型贴切合理，符合人们相识世界的思维方法。171.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发将面对对象技术用于系统开发的全过程，包括分析、设计、编程、测试及集成等。从面对对象观点动身，以应用领域的问题对象为着眼点，用直观的方式描述客观世界的内部结构，将现实世界的空间模型平滑而自然地过渡到面对对象的系统模型，使系统开发过程与人们相识客观世界的过程保持最大限度的一样。整个过程可从宏观和微观两个层面去理解。181.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发宏观层面从宏观层面看，

8、面对对象的系统开发方法包括分析、设计、实现以及运行与维护等四大阶段，遵循反复累增的生命周期。这种反复累增的生命周期与传统的不同，既非严格的自顶向下，也非严格地自底向上。1.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期目 标 系 统类 库t时间分析设计分析设计 类一类二类三设计实现t 时 间运行维护分析设计反复累增的生命周期201.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发宏观层面反复是指分析、设计与实现各阶段不是依次完成的，而是经过多次迭代完成，每一次迭代都要以前次迭代结果为基础，进行相应的分析、设计与实

9、现。累增是指在每一次迭代过程中，分析、设计与实现都会产生新的成果，系统功能结构逐步得到改进，最终达到用户要求。211.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发微观层面每一宏观阶段中几乎都会涉及标识对象，确定对象的属性，定义对象的服务，以及确定对象间关系等处理步骤。221.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发微观层面分析阶段，通过具体调查问题领域，列举问题领域主要实体对象，初步梳理出这些实体对象的属性、行为及彼此间的关系。231.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面

10、对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发微观层面设计阶段,对分析阶段所得到的问题领域实体对象/类进行求精，进一步发掘新的问题领域对象，同时要面对目标系统的实现标示出限制对象/类及接口对象/类，在这一过程中，还要定义对象/类之间的关系；241.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发微观层面实现阶段，一方面构成较高级抽象,例如，图像、按钮、对话框、限制框等低级类可构成一个较高级窗口类，另一方面,在现有类中发觉共性，抽象出更高级的类。251.2 1.2 基于面对对象方法的系统开发生命周期基于面对对象方法的系统开发生命周期面对对象系统开发微

11、观层面总之，在每一阶段中，只要出现新的对象,就必需经过微观过程的几个处理步骤。可以说，宏观过程的反复累增与微观过程的反复累增是交织在一起的。262 2 面对对象方法的建模工具面对对象方法的建模工具自上个世纪90年头，各种支持面对对象系统开发过程的工具不断涌现。统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)就是其中应用最广泛的工具之一。272 2 面对对象方法的建模工具面对对象方法的建模工具n本节内容：n2.1 UML的产生及发展n2.2 UML的基本模型 282.1 UML2.1 UML的产生与发展的产生与发展面对对象建模语言出现于70年头中期。至1994年，建模语

12、言的种类激增至五十多种。最突出的问题是，缺乏支持分析、设计及实施各阶段成果有效沟通的公共平台。Grady Booch、James Rumbaugh和Ivar Jacabson三人共同推出了标准建模语言UML。292.1 UML2.1 UML的产生与发展的产生与发展自1995年起先，很多公司纷纷支持UML标准，渐渐形成UML联盟。包括DEC、HewlettPackard、Intellicorp、Microsoft、Oracle、Texas Instruments、Rationa1等公司98年OMG接手UML标准的维护工作，并且制订了若干新的UML修订版。302.1 UML2.1 UML的产生与发

13、展的产生与发展UML为开发人员供应了标准的、易于理解的表达方式用于构建系统蓝图，便于不同的开发人员共享和沟通工作结果。在UML供应的平台上，系统分析员、客户、程序员和其他系统开发人员能够相互理解，并以一样的方式来组织系统分析与设计的过程。目前，UML已成为行业事实标准，广泛地应用在信息系统相关领域。322.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型UML供应一套相互组合的图表元素，支持以图形方式对系统需求、功能、结构等内容进行建模，描述系统组成结构、功能结构及实现微小环节，为开发者或开发工具运用这些图形符号和文本语法为系统建模供应了标准。从组成结构角度看，UML包括九种基本图。332.2 U

14、ML2.2 UML的基本模型的基本模型类图类图描述类和类之间的静态关系，如关联、聚类、组成和继承等关系。类图不仅显示了信息的结构，还描述了系统的行为。类图是定义其它图的基础。矩形方框代表类的图标，分三个区域：最上面的区域标识类名，中间区域是类的属性，最下面区域里列的是类的操作。洗衣机洗衣机（类类名称）名称）型型 号号（类类属性）属性）漂漂 洗洗（类类方法）方法）类图示例342.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型对象图对象(object)是类的实例，具有具体属性值和行为。对象图常用于表示困难类图的一个实例，对象之间的链(Link)是类之间的关联的实例。与类的图形表示相像，对象的图标也是

15、个矩形，只是对象名下面要带下划线。具体实例的名字位于冒号的左边而该实例所属的类名位于冒号的右边。比如，海尔：洗衣机。352.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型用例图（use case diagram）用例是从用户的观点对系统行为或系统运用场景的描述。可以帮助系统开发人员从用户的视察角度收集牢靠的系统需求。一个用例是用户与计算机之间的一次典型交互作用。这对于建立人机交互的信息系统（而非计算机设备运用的）尤为重要。362.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型用例图（use case diagram）下图说明白如何通过用例图来描述运用一台洗衣机洗衣服。代表洗衣机用户的直立小人形被称

16、为交互参与者（actor），椭圆形代表用例，值得留意的是，参与者（发起用例的实体）可以是人也可以是系统。372.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型用例图需求分析阶段的用例模型是系统开发者和用户反复探讨的结果，应能够充分表达开发者和用户共同认可的需求内容。其特点包括：首先，用例模型可以描述待开发系统的功能需求；其次，用例模型将系统看作黑盒，从外部执行者的角度来看待系统；第三，用例模型是需求分析之后各阶段开发工作的主要驱动因素，是验证和检测目标系统的依据。382.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型活动图用途既可用来描述操作（类的方法）的行为，也可以描述用例和对象内部的工作过程。

17、依据对象状态的变更来捕获动作（将要执行的工作或活动）与动作的结果。392.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型活动图活动图中，一个活动结束后将立刻进入下一个活动。用例和对象行为的各个活动之间通常也具有时间依次。活动图图示 402.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型依次图表达对象之间的基于时间的动态交互关系，着重体现对象间消息传递的时间依次。依次图存在两个轴：水平轴表示不同的对象，垂直轴表示时间。412.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型图中的对象用带有垂直虚线的矩形框表示，标有对象名和类名。垂直虚线是对象的生命线，表示某段时间内对象处在活动状态。对象间的通信则通过对

18、象生命线间消息来表示。依次图图示 422.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型协作图表达系统中相互合作的对象为完成目标之间的交互关系和链接关系。与依次图着重体现交互的时间依次不同，协作图强调交互对象间的静态链接关系。协作图示例图中的序号代表叮嘱消息的发送依次，计时器对象先向进水管对象发送停止进水的消息，再向洗涤缸对象发送旋转洗涤的消息。432.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型状态图表述在任何给定的时刻，一个对象所处的某一特定状态。比如，电梯可以处于上升、停止或下降状态。洗衣机可以处于浸泡、洗涤、漂洗、脱水或关机等状态。状态图包括一系列的状态以及状态之间的转移。图中最顶端的符

19、号代表起始状态，而底端的符号表示终止状态。状态图图示 442.2 UML2.2 UML的基本模型的基本模型组件图用于明确系统各部分的功能，例如在图书管理系统中可以包括“借还书处理”、“信息查询”等组件。配置图则用于显示信息系统的物理体系结构，可以描述计算机和设备，展示其连接以及驻留在每台机器中的软件。453 3 面对对象的分析与设计过程面对对象的分析与设计过程n本节内容：n3.1 面对对象系统分析的过程n3.2 面对对象系统设计的一般步骤 463.1 3.1 面对对象系统分析的过程面对对象系统分析的过程面对对象系统分析的基本任务:找出并规定该问题域中依据系统各项要求而行动并相互作用的对象，并依

20、据这些对象及其关系建立问题域模型。473.1 3.1 面对对象系统分析的过程面对对象系统分析的过程 面对对象分析的基本步骤：1.问题域陈述 通过与用户不断沟通，开发人员获得对问题域详尽的陈述.2.识别对象/类 把对象分为以下三类:实体对象指在问题领域中干脆相识到的对象，接口对象是一种技术性对象，用于连接应用（应用问 题/应用软件）和外界系统或用户，限制对象主要用来协调实体对象和接口对象的活动。在分析阶段识别的主要是实体对象。483.1 3.1 面对对象系统分析的过程面对对象系统分析的过程识别对象的准则：搜寻准则 依次考虑问题域中的结构、系统设备、须要保存信息的事务、人员、物理位置、组织机构等，

21、从中挖掘系统潜在对象。判别准则 依据系统是否有必要保存该对象的信息、对象的属性个数是否大于一等因素，确定模型对象。检验准则 检验其存在的合理性,有些对象须要合并,有些须要接受分类结构 493.1 3.1 面对对象系统分析的过程面对对象系统分析的过程3.确定对象的属性 4.确定对象的服务 5.确定对象/类的关系对象之间的关系分为以下三种：概括（继承）是类与其衍生体之间的关系；聚集是对象间存在的一种整体与部分的关系，例如地址，其中可包括省名、县(市)名、街名、门牌号及邮政编码等部分；消息连接是一种调用关系，表示一个对象在某种状况下依靠于另一对象供应某种或某些服务，类似于人机系统的交互方式。这部分放

22、在设计阶段完成。503.2 3.2 面对对象系统设计的一般步骤面对对象系统设计的一般步骤 面对对象设计阶段要解决的问题 1.把分析阶段确定出来的对象和类配置起来以实现系统功能 2.建立系统的体系结构。面对对象设计阶段具体任务 1.对实体对象进行增、并、改，并识别接口对象和限制对象。2.确定实体对象、接口对象和限制对象之间的各种关系。3.完善对象类结构图，组织系统的体系结构。513.2 3.2 面对对象系统设计的一般步骤面对对象系统设计的一般步骤（一）识别和支配接口对象 确认接口对象/类的准则：为用户、主要设备支配接口对象，称之为中心接 口对象。对于特制的图形用户接口（GUI），分别建立接 口对

23、象,它们可与中心接口对象通信联系。对于其他类型设备（如输出处理设备）可增配接 口对象。例如:为远程通信配置中心接口对象，而远程通信的其他类型，如传真、电子邮件或信件，可增配相应的接口对象。523.2 3.2 面对对象系统设计的一般步骤面对对象系统设计的一般步骤（二）识别限制对象 限制对象通常是短暂的或瞬间的，只存在于某一系统事务的发生过程中。在实体对象和接口对象之间，限制对象起到了缓冲作用。判别实体对象与限制对象的规则：若一个对象包含属性并且是永久的，则该对象为实体对象，若一个对象不包含属性并且是短暂的，则该对象为限制对象。一个限制对象最好只同一个与系统交互作用的实体相联系，以削减变更的影响。

24、太困难和缺乏功能凝合性的限制对象应分解，具有猛烈的功能凝合性的限制对象则应合并。533.2 3.2 面对对象系统设计的一般步骤面对对象系统设计的一般步骤（三）实体对象、接口对象和限制对象间的联系 （1）静态联系 实体对象间的静态联系在分析阶段已经确定。接口对象间、限制对象间也存在静态联系，需进一步确认。（2）消息连接 接口对象与实体对象、限制对象与实体对象、接口对象与限制对象间都只存在消息连接。543.2 3.2 面对对象系统设计的一般步骤面对对象系统设计的一般步骤（四）系统结构设计 依据Coad&Yourdon 的面对对象设计模型，一般的应用系统包括：问题领域子系统 人机交互子系统 外部接口

25、子系统 数据管理子系统 任务管理子系统 基础对象子系统 设计阶段的主要工作集中在交互图的开发上，但其最终结果都体现在设计类图中。因此说，设计类图是面对对象设计的核心，是呈现设计结果的重要模型。554.4.面对对象的系统实施面对对象的系统实施 面对对象的系统设计已描述了实现各项系统功能的静态结构组成部分及其动态联系，系统的体系结构也已比较完善，如用什么样的用户接口、系统的对象/类结构图和系统对象间动态连接、限制和约束等都已基本确定，因而，由设计向实施的过渡就比较自然。564.4.面对对象的系统实施面对对象的系统实施 系统实施阶段主要进行:1.编码语言的选择 2.面对对象应用程序框架的构建 3.面

26、对对象应用程序编写等。通常，UML建模软件（如Rational Rose）会供应由设计模型生成代码的功能，其中包括：前向工程 可从模型生成程序源代码和关系数据 库中的表。逆向工程 用反向生成器功能实现将程序源代码 转换为UML模型的图。这就为反复修改、接受迭代式系统开发过程和实现业务流程优化创建了条件，从而提高系统的适应性和可维护性。574.4.面对对象的系统实施面对对象的系统实施 自动生成代码的质量虽然不如手工编写的，但仍不失为一种便利地搭建程序架构的手段。利用软件供应的工具生成相应的代码后，开发人员需依据应用系统的特点和实现微小环节，进一步修改和细化程序。本章小结本章小结作业作业1.阅读教材第1章2.P10：1.7