面向对象设计及实现.ppt

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1、面向对象设计及实现面向对象设计及实现1面向对象设计的面向对象设计的设计准则设计准则（1）模块化模块化模块化是软件设计的重要准则。在面向对象开发方法中，将对象定义为模块。对象把数据结构和作用在数据上的操作(方法)封装起来构成模块。对象是组成系统的基本模块。（2）抽象抽象类是一种抽象数据类型，在该数据类型之上，可以创建对象(类的成员)。类包含相似对象的共同属性和服务，它对外定义了公共接口，构成了类的规格说明(即协议)，供外界合法访问。（3）信息隐藏信息隐藏在面向对象方法中，对象是属性和服务的封装体，这就实现了信息隐藏。类结构分离了接口与实现，类的属性的表示方法和操作的实现算法，对于类的用户来说，都

2、应该是隐藏的，用户只能通过公共接口访问类中的属性。2020/11/52（4 4）弱耦合弱耦合 所谓耦合，是指一个软件结构内不同模块之间互连的依赖关系。依赖关系越多耦合度越强，所谓耦合，是指一个软件结构内不同模块之间互连的依赖关系。依赖关系越多耦合度越强，依赖关系越少耦合度越弱。在面向对象方法中，对象是最基本的模块，不同对象之间相互关联的依依赖关系越少耦合度越弱。在面向对象方法中，对象是最基本的模块，不同对象之间相互关联的依赖关系表示了耦合度。赖关系表示了耦合度。衡量设计优良的一个重要标准就是弱耦合衡量设计优良的一个重要标准就是弱耦合，弱耦合的设计中某个对象的改变，弱耦合的设计中某个对象的改变不

3、会或很少影响到其他对象。不会或很少影响到其他对象。不不同同对对象象之之间间耦耦合合是是不不可可避避免免的的。两两个个对对象象必必须须相相互互联联系系相相互互依依赖赖时时，应应该该通通过过类类的的协协议议(即公共接口即公共接口)实现两个对象相互依赖实现两个对象相互依赖(耦合耦合)，而不是通过类的具体实现细节来描述。，而不是通过类的具体实现细节来描述。（5 5）强内聚强内聚 所所谓谓内内聚聚，是是一一个个模模块块内内各各个个元元素素彼彼此此结结合合的的紧紧密密程程度度。结结合合得得越越紧紧密密内内聚聚越越强强，结结合合得得越越不不紧紧密密内内聚聚越越弱弱。强强内内聚聚也也是是衡衡量量设设计计优优良

4、良的的一一个个重重要要标标准准。在在面面向向对对象象设设计计中中，内内聚聚可可分分为为下下述述三类：三类：2020/11/531)1)服务服务(操作操作)内聚。一个服务应该是单一的，即只完成一个任务。内聚。一个服务应该是单一的，即只完成一个任务。2)2)类类内内聚聚。类类内内聚聚要要求求类类的的属属性性和和服服务务应应该该是是高高内内聚聚的的，而而且且它它们们应应该该是是系系统统任任务务所所必必需需的的。一一个类应该只有一个功能，如果某个类有多个功能，通常应该把它分解成多个专用的类。个类应该只有一个功能，如果某个类有多个功能，通常应该把它分解成多个专用的类。3)3)一一般般-特特殊殊内内聚聚。

5、一一般般-特特殊殊内内聚聚表表示示：一一般般-特特殊殊结结构构符符合合领领域域知知识识的的表表示示形形式式，也也就就是是说说，特特殊类应该尽量地继承一般类的属性和服务。这样的一般殊类应该尽量地继承一般类的属性和服务。这样的一般-特殊结构是高内聚的。特殊结构是高内聚的。（6 6）可重用）可重用 在面向对象设计中，在面向对象设计中，一个类的设计应该具有通用性，为开发相似的系统提供软件重用可能。一个类的设计应该具有通用性，为开发相似的系统提供软件重用可能。因因此，在软件开发过程中，为了实现重用，既要尽量重用已有的类，又要创建可重用的新类。此，在软件开发过程中，为了实现重用，既要尽量重用已有的类，又要

6、创建可重用的新类。2020/11/542设计策略设计策略 在在使使用用面面向向对对象象方方法法学学开开发发软软件件的的实实践践中中，得得出出了了下下面面一一些些基基于于经经验验的的启启发发规规则则，这这些些规规则则往往能帮助软件开发人员设计出好的方案来，以保证软件的质量。往往能帮助软件开发人员设计出好的方案来，以保证软件的质量。（1 1）设计结果应该清晰易懂）设计结果应该清晰易懂（2 2）一般）一般-特殊结构的深度应适当特殊结构的深度应适当（3 3）设计简单的类）设计简单的类（4 4）设计简单的协议）设计简单的协议（5 5）设计简单的服务）设计简单的服务（6 6）减少设计变动）减少设计变动20

7、20/11/553系统分解与组织系统分解与组织 面面向向对对象象设设计计同同过过程程设设计计一一样样，自自顶顶向向下下进进行行功功能能分分解解。在在设设计计比比较较复复杂杂的的应应用用系系统统时时，将将系系统统分分解解成成若若干干个个比比较较小小的的部部分分，再再分分别别设设计计每每个个部部分分。这这样样既既简简化化了了应应用用系系统统，又又降降低低了了设设计计的的难度，并有利于实现和维护。难度，并有利于实现和维护。系统是根据功能来分解的，我们将系统分解的各个部分系统是根据功能来分解的，我们将系统分解的各个部分(即系统的主要组成部分即系统的主要组成部分)称为子系统。称为子系统。子系统间交互的形

8、式和交互的信息由接口确定，因此，接口应该简单、明确。子系统间交互的形式和交互的信息由接口确定，因此，接口应该简单、明确。2020/11/56（1）面向对象设计的五个层次、四个部分）面向对象设计的五个层次、四个部分 面向对象设计模型同样由主题、类面向对象设计模型同样由主题、类-对象、结构、属性和服务等五个层次组成，并且对象、结构、属性和服务等五个层次组成，并且又扩充了问题域又扩充了问题域(PDC)(PDC)、人机交互、人机交互(HIC)(HIC)、任务管理、任务管理(TMC)(TMC)和数据管理和数据管理(DMC)(DMC)四个部分。四个部分。典型的面向对象设计模型如图示。典型的面向对象设计模型

9、如图示。2020/11/57图3.3.23典型的面向对象设计模型2020/11/58（2）子系统间的交互方式）子系统间的交互方式 在在应应用用系系统统中中，子子系系统统之之间间的的关关系系可可分分为为客客户户/服服务务器器关关系系和和同同等等伙伙伴伴关关系系两两种种。这这两两种种关关系系对对应两种交互的方式，即客户应两种交互的方式，即客户/服务器交互方式和同等伙伴交互方式。服务器交互方式和同等伙伴交互方式。通通常常，系系统统使使用用客客户户/服服务务器器关关系系，因因为为单单向向交交互互更更容容易易理理解解，也也更更容容易易设设计计和和修修改改，而而双双向向交交互相对困难些。互相对困难些。（3

10、）系统组织系统组织 将子系统组织成完整的系统有两种方式，即水平层次组织和垂直块组织。将子系统组织成完整的系统有两种方式，即水平层次组织和垂直块组织。1)1)层次组织层次组织 层次组织是将子系统按层组织成为一个层次软件系统，每层是一个子系统。层次组织是将子系统按层组织成为一个层次软件系统，每层是一个子系统。上层建立在下层的基上层建立在下层的基础上，下层为上层提供必要的服务。低层子系统提供服务，相当于服务器，上层子系统使用下层提供础上，下层为上层提供必要的服务。低层子系统提供服务，相当于服务器，上层子系统使用下层提供的服务，相当于客户。的服务，相当于客户。2020/11/592)块组织块组织 块组

11、织将系统垂直地分解成若干个相对独立的、弱耦合的子系统，一个子系统相当于一块，每块提供一种类型的服务。例如，图3.3.24示一个典型应用系统的组织结构。（4）设计系统的拓扑结构）设计系统的拓扑结构：构成完整系统的拓扑结构有：管道型、树型、星型等。2020/11/510补充：概概括括地地说说，面面向向对对象象软软件件开开发发方方法法采采用用面面向向对对象象设设计计 (OOD)(OOD)技技术术进进行行问问题题解解决决方方案案的的设设计计工工作作，它它将问题的解决方案表述为：将问题的解决方案表述为：类关联类关联的的形形式式，其其中中，类类包包括括问问题题空空间间类类、用用户户界界面面类类、任任务务管

12、管理理类类和和数数据据管管理理类类，是是从从设设计计的的角角度度出出发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。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。因因此此，面面向向对对象象设设计计工工作作主主要要包包括括问问题题空空间间类类、用用户户界界面面类类、任任务务管管理理类类和和数数据据管管理理类类的的设设计计，具体工作内容和步骤如图具体工作内容和步骤如图3.3.253.3.25所示。所示。2020/11/511图3.3.25面向对象设计工作内容和步骤2020/11/512一、问题空间类一、问题空间类 是指那些直接从面向对象分析模型

13、设计得到的类，它是使软件系统能够实现对问题的求解是指那些直接从面向对象分析模型设计得到的类，它是使软件系统能够实现对问题的求解的最基本的类，也是面向对象软件系统的核心类。的最基本的类，也是面向对象软件系统的核心类。利用面向对象分析技术对问题进行了分析描述之后，就可以直接将其结果用于问题空间类利用面向对象分析技术对问题进行了分析描述之后，就可以直接将其结果用于问题空间类的设计，即直接将分析所得到的对象、对象与对象之间的关联确定为类以及类与类之间的关联，的设计，即直接将分析所得到的对象、对象与对象之间的关联确定为类以及类与类之间的关联，这些直接从分析结果得到的类就是问题空间类。这些直接从分析结果得

14、到的类就是问题空间类。以一个字处理系统为例，如下图所示：以一个字处理系统为例，如下图所示：2020/11/513图示：结构化方法设计结果2020/11/514又例：下图示以及表又例：下图示以及表18所示的是大学教务管理问题中的问题空间类。所示的是大学教务管理问题中的问题空间类。图示：大学教务管理问题中的问题空间类图示：大学教务管理问题中的问题空间类 2020/11/515表表5.1 Class:Student（学生）（学生）数据变量数据变量序号名称定义类型中文名称 备注1IDchar(8)描述型学号2Namechar(24)描述型姓名3Sex男,女描述型性别枚举类型4Birthdaydate描

15、述型出生日期5EnrollmentDaydate描述型入学日期6Departmentchar(24)描述型系别7Specialitychar(24)描述型专业8Passwordchar(6)描述型密码9Application注册,选课描述型申请枚举类型2020/11/516操作操作序号名称接口参数返回值中文名称 备注1GetID()ID读入学号GetPassword()Password读入密码2VerifyPassword()True/Fasle检验3GetApplication()Application询问4PutApplication()NULL回答5Note(message)NULL通知

16、6ChangePassword(NewPassword,OldPassword)NULL修改2020/11/517表表5.2 Class:Graduate（研究生）（研究生）表表5.3 Class:UnderGraduate（本科生）（本科生）表表5.4 Class:RegisterRec（注册记录）（注册记录）表表5.5 Class:Course（课程）（课程）表表5.6 Class:GraduateCourse（研究生课程）（研究生课程）表表5.7 Class:UnderGraduate（本科生课程）（本科生课程）表表5.8 Class:SelectCourse（选课单）（选课单）2020

17、/11/518二、用户界面类二、用户界面类 是指那些为实现人机交互接口而设计的类，它是使软件系统能够接收用户的命令和能够为用是指那些为实现人机交互接口而设计的类，它是使软件系统能够接收用户的命令和能够为用户提供信息所需要的类。户提供信息所需要的类。用户界面类是为了使系统能够与用户进行交互而必须增添设计的类。在实际中，一个软件系用户界面类是为了使系统能够与用户进行交互而必须增添设计的类。在实际中，一个软件系统常常会因为其用户界面使得用户不满意而遭到否定或弃之不用。因此用户界面类的设计是一项统常常会因为其用户界面使得用户不满意而遭到否定或弃之不用。因此用户界面类的设计是一项既影响软件系统前途，又需

18、要做耐心细致调查分析的重要工作。尽管在分析过程中已经对用户在既影响软件系统前途，又需要做耐心细致调查分析的重要工作。尽管在分析过程中已经对用户在用户界面方面进行了分析，但是在设计过程中仍然必须继续做这项分析工作，必须具体设计确定用户界面方面进行了分析，但是在设计过程中仍然必须继续做这项分析工作，必须具体设计确定交互作用的时间、交互方式和交互技术等。交互作用的时间、交互方式和交互技术等。用户界面类的设计通常可以采用系统用户界面类的设计通常可以采用系统原型原型（模型）法进行。（模型）法进行。2020/11/5191 1、分析考察用户、分析考察用户2 2、设计命令层次、设计命令层次1)1)研究用户交

19、互的意义及准则研究用户交互的意义及准则如果已建立的交互系统中已有命令层次，则先研究这个已有的交互界面的意义和准则。如果已建立的交互系统中已有命令层次，则先研究这个已有的交互界面的意义和准则。2)2)建立初始命令层建立初始命令层可以以多种方式提供给用户，如窗口、按钮、下拉菜单、菜单条、可动的图标，等等。可以以多种方式提供给用户，如窗口、按钮、下拉菜单、菜单条、可动的图标，等等。3)3)细化命令层细化命令层为了细化命令层，应考虑如下几个问题：为了细化命令层，应考虑如下几个问题：(1)(1)排序。在开发命令层时，必须仔细选择不同的操作名称，并把这些名称按一定要求排序，将最排序。在开发命令层时，必须仔

20、细选择不同的操作名称，并把这些名称按一定要求排序，将最有用的放在前面，或者按习惯的工作步骤排序。有用的放在前面，或者按习惯的工作步骤排序。(2)(2)组装。在操作中寻找组装结构模式，这有助于在层次中组织和分离操作。组装。在操作中寻找组装结构模式，这有助于在层次中组织和分离操作。2020/11/520(3)(3)宽度和广度。由于人的短暂记忆局限，命令层次不宜太广太深。以宽度和广度。由于人的短暂记忆局限，命令层次不宜太广太深。以3 3最为合适。最为合适。(4)(4)极小化。尽量少用组合键，极小化用户的击键次数。极小化。尽量少用组合键，极小化用户的击键次数。3 3、完成设计、完成设计 当前由于软件开

21、发工具，特别是可视化开发工具的日益丰富，完成用户界面的具体设计已经是一当前由于软件开发工具，特别是可视化开发工具的日益丰富，完成用户界面的具体设计已经是一件十分容易的事情了，但是在具体设计时不能忽略以下原则：件十分容易的事情了，但是在具体设计时不能忽略以下原则：1)1)一致性一致性使用一致的术语，一致的步骤和一致的动作行为。使用一致的术语，一致的步骤和一致的动作行为。2)2)减少步骤减少步骤极小化击键次数、使用鼠标的次数和下拉菜单的次数，极小化响应时间。极小化击键次数、使用鼠标的次数和下拉菜单的次数，极小化响应时间。3)3)尽量显示提示信息尽量显示提示信息尽量为用户提供有意义的、及时反馈信息。

22、尽量为用户提供有意义的、及时反馈信息。4)4)设置取消操作设置取消操作用户难免出错，应尽量能使用户取消其错误动作。用户难免出错，应尽量能使用户取消其错误动作。2020/11/5215)5)尽量减少要用户记忆的内容尽量减少要用户记忆的内容不应该要求用户记下某窗口的信息而用于另一窗口中。不应该要求用户记下某窗口的信息而用于另一窗口中。6)6)易学易用易学易用为用户提供联机学习手册。为用户提供联机学习手册。7)7)屏幕生动活泼屏幕生动活泼屏幕画面看起来能够吸引用户，唤起用户的注意和兴趣。屏幕画面看起来能够吸引用户，唤起用户的注意和兴趣。例如，对于大学教务管理问题，可以先根据对用户的分析设计如下页图所

23、示的用户进入系统的屏例如，对于大学教务管理问题，可以先根据对用户的分析设计如下页图所示的用户进入系统的屏幕。幕。2020/11/522图示：用户进入系统屏幕界面然后，根据针对该用户界面和大多数面向对象软件开发环境所提供的可重用类设计相应的用户界面类，设计结果如下页图所示。2020/11/523图示：大学教务管理问题的部分用户界面类和问题空间类2020/11/524 其中，其中，WindowWindow、EditFieldEditField、StaticFieldStaticField和和ButtonButton等类等类 一般可从开发环境提供的类库中通过一般可从开发环境提供的类库中通过继承重用获

24、得，需要进一步做的设计工作主要是设计有关与问题空间类和任务管理类进行通讯的操继承重用获得，需要进一步做的设计工作主要是设计有关与问题空间类和任务管理类进行通讯的操作。例如需要为作。例如需要为OKButtonOKButton类设计一个向问题空间类中的类设计一个向问题空间类中的StudentStudent类发送检验消息的操作。类发送检验消息的操作。2020/11/525三、任务管理类三、任务管理类 是指那些为实现对多操作并发执行的管理而设计的类，它是使软件系统能够同时处理多个并是指那些为实现对多操作并发执行的管理而设计的类，它是使软件系统能够同时处理多个并发行为所需要的类。发行为所需要的类。所谓任

25、务，就是一个处理过程，它可能包含不同类的多个操作的执行。任务管理类的用途之所谓任务，就是一个处理过程，它可能包含不同类的多个操作的执行。任务管理类的用途之一就是用于管理系统的这种任务，它的另一个主要用途是在操作系统级（运行平台）上一就是用于管理系统的这种任务，它的另一个主要用途是在操作系统级（运行平台）上 负责处理负责处理并发、中断、调度等问题，从而使得所设计的系统能够相对独立于运行平台，当需要移植到其它并发、中断、调度等问题，从而使得所设计的系统能够相对独立于运行平台，当需要移植到其它运行平台上，只需要替换有关任务管理类就可以了。运行平台上，只需要替换有关任务管理类就可以了。因此，为了设计任

26、务管理类，首先必须从所设计的系统有关类中找出需要并发进行的操作和因此，为了设计任务管理类，首先必须从所设计的系统有关类中找出需要并发进行的操作和那些与特定运行平台有关的操作，然后再对它们进行分析设计那些与特定运行平台有关的操作，然后再对它们进行分析设计1 1、确定任务类型、确定任务类型1)确定事件驱动型任务2020/11/526 某些任务是由事件驱动而执行的。这种任务可能负责与设备的通讯，与一个窗口或多个窗口、某些任务是由事件驱动而执行的。这种任务可能负责与设备的通讯，与一个窗口或多个窗口、其它任务、子系统、其它处理器或其它系统的通讯。其它任务、子系统、其它处理器或其它系统的通讯。2)2)确定

27、时钟驱动型任务确定时钟驱动型任务 这种任务在特定的时间被触发执行某些处理。例如，某些设备要求周期性地获得数据或控制，这种任务在特定的时间被触发执行某些处理。例如，某些设备要求周期性地获得数据或控制，某些用户界面、子系统、任务、处理器或其它系统也可能需要周期性地通讯。此时就常用到时钟驱某些用户界面、子系统、任务、处理器或其它系统也可能需要周期性地通讯。此时就常用到时钟驱动型的任务。动型的任务。3)3)确定优先任务及临界任务确定优先任务及临界任务 优先任务分高优先级和低优先级二种，用来适应处理的需要。临界任务是有关系统成功或失败优先任务分高优先级和低优先级二种，用来适应处理的需要。临界任务是有关系

28、统成功或失败的临界处理，它尤其涉及严格的可靠性约束。的临界处理，它尤其涉及严格的可靠性约束。4)4)确定协调任务确定协调任务 当存在三个以上的任务时，就应该考虑增加一个任务，用它来协调任务。协调任务的引入当然当存在三个以上的任务时，就应该考虑增加一个任务，用它来协调任务。协调任务的引入当然会增加系统的开销，但是引入协调任务有利于封装任务之间的协调控制。使用状态转换矩阵可以描会增加系统的开销，但是引入协调任务有利于封装任务之间的协调控制。使用状态转换矩阵可以描述该任务的行为。述该任务的行为。2020/11/5272 2、分析任务、分析任务 设计多任务系统的主要问题是设计人员常常定义太多的任务。原

29、因是为了自己处理时的方便，设计多任务系统的主要问题是设计人员常常定义太多的任务。原因是为了自己处理时的方便，但是这样做就增大了整个设计的技术复杂度，并且不容易理解。因此，在进行任务管理类的具体但是这样做就增大了整个设计的技术复杂度，并且不容易理解。因此，在进行任务管理类的具体设计前，必须仔细分析和选择各个任务，尽量使得任务的数目降低到最少。设计前，必须仔细分析和选择各个任务，尽量使得任务的数目降低到最少。3 3、完成设计、完成设计 设计任务包括定义任务的内容以及它怎样协调和通讯。设计任务包括定义任务的内容以及它怎样协调和通讯。1)1)任务的内容任务的内容2)2)怎样协调怎样协调 3)怎样通讯

30、2020/11/528任务管理类设计模板如右图所示：任务管理类设计模板如右图所示：2020/11/529 问题空间类、用户界面类和任务管理类之间的基本关系如下图所示，任务管理类对象问题空间类、用户界面类和任务管理类之间的基本关系如下图所示，任务管理类对象 从运行从运行平台（操作系统）接收消息并通过发送消息创建有关用户界面类对象，用户界面类对象根据从用平台（操作系统）接收消息并通过发送消息创建有关用户界面类对象，用户界面类对象根据从用户处获得的信息创建有关问题空间类对象并发送有关消息给它。户处获得的信息创建有关问题空间类对象并发送有关消息给它。如果没有为系统设计任务管理类，则上述任务管理类负责的

31、有关工作由用户界面类负责完成。如果没有为系统设计任务管理类，则上述任务管理类负责的有关工作由用户界面类负责完成。图示：任务管理类、用户界面类和问题空间类及其消息传送关系2020/11/530四、数据管理类四、数据管理类 是指那些为实现对数据进行管理而设计的类，它是使软件系统能够对对象的属性值进行存贮和检是指那些为实现对数据进行管理而设计的类，它是使软件系统能够对对象的属性值进行存贮和检索所需要的类。索所需要的类。数据管理类用于存贮和检索对象的属性值，可以采用文件模式或关系数据库模式实现。设计数据数据管理类用于存贮和检索对象的属性值，可以采用文件模式或关系数据库模式实现。设计数据管理类的目的是为

32、了使得对对象属性值的管理独立于各种不同的数据管理模式。管理类的目的是为了使得对对象属性值的管理独立于各种不同的数据管理模式。1 1、数据格式设计、数据格式设计 1)1)文件数据格式文件数据格式当采用文件存贮管理方式时，数据格式的设计就是对文件记录结构进行设计。当采用文件存贮管理方式时，数据格式的设计就是对文件记录结构进行设计。2)2)关系数据库格式关系数据库格式当采用关系数据库管理方式时，数据格式的设计就是对关系表结构进行设计。当采用关系数据库管理方式时，数据格式的设计就是对关系表结构进行设计。2020/11/5312、操作设计数据管理类的操作包括增添数据记录、删除数据记录、检索数据记录和更新

33、数据记录等几种形数据管理类的操作包括增添数据记录、删除数据记录、检索数据记录和更新数据记录等几种形式，问题空间类可通过这些操作发送消息给相应的数据管理类实现对数据的存贮、删除、检索和更式，问题空间类可通过这些操作发送消息给相应的数据管理类实现对数据的存贮、删除、检索和更新。数据管理类设计模板如下图所示。新。数据管理类设计模板如下图所示。图示：数据管理类设计模板2020/11/532下页图示是为大学教务管理问题中的下页图示是为大学教务管理问题中的SelectCourseSelectCourse（选课单）类设计的一个数据管理类。（选课单）类设计的一个数据管理类。在在SelectCourseSele

34、ctCourse类中需要保存的是类中需要保存的是StudentIDStudentID、CourseIDCourseID以及分解为两个原子变量以及分解为两个原子变量YearYear和和Semester Semester 的的SelectForCourseSelectForCourse等描述性变量，该类通过等描述性变量，该类通过WriteWrite（登记）等操作向相应的数据管（登记）等操作向相应的数据管理类理类SelectCourseManagerSelectCourseManager发送发送AddAdd（增添）、（增添）、UpdateUpdate（更新）（更新）等消息。等消息。2020/11/5

35、33图示：大学教务管理问题中相应于SelectCourse类的数据管理2020/11/534面向对象实现技术面向对象实现技术 与结构化实现技术中先以模块为单位进行过程设计和编码调试相似，面向对象实现技术是先以与结构化实现技术中先以模块为单位进行过程设计和编码调试相似，面向对象实现技术是先以类为单位进行操作设计、编码调试；然后实现类与类之间的关联定义，并进行系统测试；最后交予类为单位进行操作设计、编码调试；然后实现类与类之间的关联定义，并进行系统测试；最后交予用户使用并根据使用情况进行维护。在每一个阶段都必须按照有关规范编写相应的说明书或报告。用户使用并根据使用情况进行维护。在每一个阶段都必须按

36、照有关规范编写相应的说明书或报告。因此，本章主要讨论面向对象实现技术的一些特点和不同于结构化实现技术。因此，本章主要讨论面向对象实现技术的一些特点和不同于结构化实现技术。1 1、实现语言、实现语言 毫无疑问，面向对象设计的实现最自然的实现方式是利用面向对象语言。目前最常用的面向对毫无疑问，面向对象设计的实现最自然的实现方式是利用面向对象语言。目前最常用的面向对象语言是象语言是C+C+，其它比较著名的面向对象语言则还有，其它比较著名的面向对象语言则还有SmalltalkSmalltalk、面向对象、面向对象PASCALPASCAL，JAVAJAVA、Objective-CObjective-C，

37、Common Lisp Object System(CLOS)Common Lisp Object System(CLOS)，等等。，等等。2020/11/5352 2、基本实现手段、基本实现手段 为了实现面向对象的设计，所选用的编码语言一般应包括实现类定义、对象创建、结构定义、实为了实现面向对象的设计，所选用的编码语言一般应包括实现类定义、对象创建、结构定义、实例关联定义、操作调用和消息发送、内存管理、封装等基本功能的编码手段。这里以目前最为流行的例关联定义、操作调用和消息发送、内存管理、封装等基本功能的编码手段。这里以目前最为流行的C+C+语言分别对这些基本功能的实现手段加以说明。语言分别

38、对这些基本功能的实现手段加以说明。1 类定义类定义 使用使用C+对大学教务管理问题中的类对大学教务管理问题中的类Student（学生）定义如例（学生）定义如例6.1所示：所示：例例6.1 类的定义类的定义 typedef struct int month;int day;int year;date;/Month-月；月；day-日；日；year-年年 enum sexdef M,F;/M-男；男；F-女女 enum appdef R,S;/R-注册；注册；S-选课选课 class Student protected:/导出类可以访问的数据变量导出类可以访问的数据变量 2020/11/536ch

39、arID8;charName24;sexdefSex;dateBirthday;dateEnrollmentDay;charDepartment24;charSpeciality24;charPassword6;apptdefApplication;/导出类可以访问的操作appdefGetApplication();voidPutApplication();voidNote(char*Msg);public:/构造函数，必须与类名称相同Student(char*InitID);/析构函数，必须与类名称相同Student();2020/11/537/所有类都可以访问的操作所有类都可以访问的操作

40、char*GetID();char*GetPassword();boolean VerifyPassword();void ChangePassword(char*NewPassword,char*OldPassword);在在C+中，数据变量和操作都被说明为成员，数据变量和操作的名称不能相同。类的成中，数据变量和操作都被说明为成员，数据变量和操作的名称不能相同。类的成 员必员必须被说明为公有的（须被说明为公有的（public）、保护的（）、保护的（protectd）或私有的（）或私有的（private）中的一种，其中）中的一种，其中 私有的为私有的为缺省值。公有成员可以被任何类的操作访问；保

41、护成员只允许类自身及其导出类的操作访问；私有缺省值。公有成员可以被任何类的操作访问；保护成员只允许类自身及其导出类的操作访问；私有成员只允许类自身的操作访问。在上述例子中，类成员只允许类自身的操作访问。在上述例子中，类Student的所有数据变量和几个操作被定义为保的所有数据变量和几个操作被定义为保护成员，因为其导出类护成员，因为其导出类Undergraduate（本科生）和（本科生）和Graduate（研究生）（研究生）将要访问这些成员。将要访问这些成员。类中操作的定义类似于一个过程或函数的定义，只是需要把类名作为操作名的前缀。例类中操作的定义类似于一个过程或函数的定义，只是需要把类名作为操

42、作名的前缀。例6.2给出给出了用了用C+编码设计的类编码设计的类Student的操作的操作ChangePassword。2020/11/538例例6.2 类操作的定义类操作的定义 void Student:Changepassword(char*NewPassword,char*OldPassword);if(OldPassword=Password)Password=NewPassword;与类名称相同的两个操作与类名称相同的两个操作Student和和Student分别称为构造函数和析构函数，它们分别用分别称为构造函数和析构函数，它们分别用 于对象创建于对象创建和对象消除操作。例如类和对象消

43、除操作。例如类Student的构造函数和析构函数的定义分别如例的构造函数和析构函数的定义分别如例6.3和和6.4 所示。所示。例例6.3 类构造函数的定义类构造函数的定义 Student:Student(char*InitID)ID=InitID;2020/11/539例例6.4 类析构函数的定义类析构函数的定义 Student:Student()/析构函数是不带参数的，其名称是在类名称前面加一个波浪号析构函数是不带参数的，其名称是在类名称前面加一个波浪号“”。6.2.2 对象创建对象创建 C+有两种对象创建方式，静态内存分配方式和动态内存分配方式，每当创建一个新对有两种对象创建方式，静态内存

44、分配方式和动态内存分配方式，每当创建一个新对 象，就执象，就执行一次构造函数。行一次构造函数。例例6.5用静态内存分配方式创建了类用静态内存分配方式创建了类Student的学号为的学号为98109002的对象的对象studentobj。例例6.5 对象创建的静态内存分配方式对象创建的静态内存分配方式 Student studentobj(98109002);2020/11/540如果该语句是出现在一个操作或函数中，则说明如果该语句是出现在一个操作或函数中，则说明studentobj被定义为局部变量，当操作或被定义为局部变量，当操作或 函数函数执行完毕退出时，该对象将被自动消除，所占用的内存被释

45、放，释放内存时将执行一次析构函数。执行完毕退出时，该对象将被自动消除，所占用的内存被释放，释放内存时将执行一次析构函数。如果该语句是将如果该语句是将studentobj定义为一个全局变量，则只有系统退出后对象定义为一个全局变量，则只有系统退出后对象studentobj才会被消除。才会被消除。采用动态内存分配方式创建对象时需要借用采用动态内存分配方式创建对象时需要借用C+的的new操作符进行。操作符进行。new操作符为新对象分配内操作符为新对象分配内存并且返回它的一个指针，指针存放在指针变量中。存并且返回它的一个指针，指针存放在指针变量中。new操作符可以包括构造函数中操作符可以包括构造函数中

46、的参数，如例的参数，如例6.6所示。所示。例例6.6 对象创建的动态内存分配方式对象创建的动态内存分配方式 Student*studentobj=new Student(98109002)动态对象所占的内存必须使用动态对象所占的内存必须使用C+的的delete操作符来释放。操作符来释放。delete操作符首先唤醒该类的操作符首先唤醒该类的 析构函数，析构函数，然后释放该对象的内存，如例然后释放该对象的内存，如例6.7所示。所示。例例6.7 动态对象内存释放动态对象内存释放 delete studentobj;注意，构造函数和析构函数仅仅是用来初始化及删除对象的，内存分配及释放应该明确由注意，构

47、造函数和析构函数仅仅是用来初始化及删除对象的，内存分配及释放应该明确由new和和delete操作符来实现或由局部变量的作用消失来实现。操作符来实现或由局部变量的作用消失来实现。2020/11/5413、实现环境实现环境（1）MFC类库类库（2）开发工具：开发工具：Microsoft Visual C+的四个基本开发工具。如文本编辑器、项目管理器、浏览器、的四个基本开发工具。如文本编辑器、项目管理器、浏览器、调试器，等等。调试器，等等。4、编码调试、编码调试 5、测试、测试 6、维护、维护2020/11/542面向对象设计（面向对象设计（面向对象设计（面向对象设计（OOD OOD）面向对象设计建

48、立软件系统的结构。面向对象设计建立软件系统的结构。面向对象设计建立软件系统的结构。面向对象设计建立软件系统的结构。设计层次为：设计层次为：设计层次为：设计层次为：1)1)子系统层：包含每个子系统的表示。子系统层：包含每个子系统的表示。2)类和对象层：包含类层次和每个对象的设计表示。类和对象层：包含类层次和每个对象的设计表示。3)消息层：包含使每个对象能够和其协作者通信的细节，建立系统的外部和内部消息层：包含使每个对象能够和其协作者通信的细节，建立系统的外部和内部接口。接口。4)责任层：包含针对每个对象的所有属性和操作的数据结构和算法的设计。责任层：包含针对每个对象的所有属性和操作的数据结构和算

49、法的设计。2020/11/543 面向对象设计的主要工作分为两个阶段：高层设计和类设计。面向对象设计的主要工作分为两个阶段：高层设计和类设计。面向对象设计的主要工作分为两个阶段：高层设计和类设计。面向对象设计的主要工作分为两个阶段：高层设计和类设计。vv高层设计构造应用软件的总体模型。高层设计构造应用软件的总体模型。高层设计构造应用软件的总体模型。高层设计构造应用软件的总体模型。vv类设计建立类的规格说明，包括类的实例可执行的操作和它们的数据表示。类设计建立类的规格说明，包括类的实例可执行的操作和它们的数据表示。类设计建立类的规格说明，包括类的实例可执行的操作和它们的数据表示。类设计建立类的规

50、格说明，包括类的实例可执行的操作和它们的数据表示。三个可能的利用现有类的方向：三个可能的利用现有类的方向：三个可能的利用现有类的方向：三个可能的利用现有类的方向：vv 现有类的复用现有类的复用现有类的复用现有类的复用vv 从现有类进行演化从现有类进行演化从现有类进行演化从现有类进行演化vv 从废弃型进行开发从废弃型进行开发从废弃型进行开发从废弃型进行开发2020/11/544Coad 与与 Yourdon 的设计模型的设计模型l设计模型被划分成了设计模型被划分成了 4 个组成部分，这些组成部分把实现技术隐藏起来，使之与系统的个组成部分，这些组成部分把实现技术隐藏起来，使之与系统的基本问题领域行