软件工程导论课件第9章-面向对象方法学引论分析优秀PPT.ppt

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1、1 第9章 面向对象方法学引论 传统的软件工程方法传统的软件工程方法曾经给软件产业带来曾经给软件产业带来了巨大的进步，部分缓解了软件危机，这种了巨大的进步，部分缓解了软件危机，这种方法学方法学开发中、小型项目开发中、小型项目都获得了成功，但都获得了成功，但这种方法学应用于这种方法学应用于大型软件产品开发时大型软件产品开发时，似，似乎乎很少取得成功很少取得成功。目前，面向对象的方法学已经成为人们目前，面向对象的方法学已经成为人们开开发软件时的首选范型发软件时的首选范型，面向对象技术面向对象技术已经成已经成为为当前最好的开发技术当前最好的开发技术。2 第9章 面向对象方法学引论9.1 面向对象方法

2、学概述面向对象方法学概述9.2 面向对象的概念面向对象的概念9.3 面向对象建模面向对象建模9.4 对象模型对象模型9.5 动态模型动态模型9.6 功能模型功能模型9.7 3种模型之间的关系种模型之间的关系3 9.1面向对象方法学概述面向对象方法学概述 9.1.1 传统方法的要点传统方法的要点n面向对象方法学面向对象方法学的基本原则：尽可能的基本原则：尽可能模拟人类习惯的模拟人类习惯的思维方式思维方式，使开发软件的，使开发软件的方法与过程方法与过程尽可能尽可能接近人类接近人类认识世界认识世界解决问题的解决问题的方法与过程方法与过程。n客观世界中的实体客观世界中的实体问题域问题域中的对象；中的对

3、象；客观世界的问题都是由客观世界中的客观世界的问题都是由客观世界中的实体及实体相互间实体及实体相互间的关系的关系构成的。把构成的。把客观世界中的实体客观世界中的实体抽象为抽象为问题域中的问题域中的对象对象(object)。对象是不固定的。一个雇员可以作为一。对象是不固定的。一个雇员可以作为一个对象，一家公司也可以作为一个对象，到底个对象，一家公司也可以作为一个对象，到底应该把什应该把什么抽象为对象么抽象为对象，由所要，由所要解决的问题决定解决的问题决定。4 n计算机中的实体计算机中的实体解空间解空间对象对象解空间对象取决于程序设计语言：解空间对象取决于程序设计语言：解空间对象取决于程序设计语言

4、：解空间对象取决于程序设计语言：uu 汇编语言的对象：存储单元；汇编语言的对象：存储单元；汇编语言的对象：存储单元；汇编语言的对象：存储单元；uu 面向过程的高级语言的对象：变量、数组、记录、文面向过程的高级语言的对象：变量、数组、记录、文面向过程的高级语言的对象：变量、数组、记录、文面向过程的高级语言的对象：变量、数组、记录、文件；件；件；件；uu 面向对象的高级语言的对象：除上述元素外，还包括面向对象的高级语言的对象：除上述元素外，还包括面向对象的高级语言的对象：除上述元素外，还包括面向对象的高级语言的对象：除上述元素外，还包括窗体窗体窗体窗体、菜单菜单菜单菜单、按钮按钮按钮按钮、等等。、

5、等等。、等等。、等等。n n 与与传传统统方方法法不不同同，面面向向对对象象方方法法以以数数据据为为主主线线，将将数数据据和和操操作作方方法法封封装装在在对对象象中中，通通过过消消息息请请求求对对象象主主动执行动执行它的它的内部操作内部操作，改变其，改变其内部私有数据内部私有数据。5 n面向对象方法具有四个要点：面向对象方法具有四个要点：A、面向对象的面向对象的软件系统软件系统是由对象组成是由对象组成的，软件中的任何元的，软件中的任何元素都是对象，复杂的软件对象由比较简单的对象组合而成。素都是对象，复杂的软件对象由比较简单的对象组合而成。B、把所有对象都划分成把所有对象都划分成各种对象类各种对

6、象类(简称为类简称为类,class)，每，每个对象类都定义了个对象类都定义了一组数据和一组方法一组数据和一组方法。数据用于表示对象。数据用于表示对象的静态属性，是对象的状态信息。的静态属性，是对象的状态信息。C、按照按照子类子类(或称为派生类或称为派生类)与与父类父类(或称为基类或称为基类)的关系的关系，把若干个对象类组成一个把若干个对象类组成一个层次结构的系统层次结构的系统(也称为类等级也称为类等级)。D、对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。、对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。面向对象（面向对象（oo）=对象对象(objects)+类类 (classes)+继承继承(inheritan

7、ce)+通信通信(communication with messages)6 9.1.2 面向对象方法的优点面向对象方法的优点 1与人们习惯的思维方法一致；与人们习惯的思维方法一致；2稳定性好；稳定性好；3可重用性好；可重用性好；4较易开发大型软件产品；较易开发大型软件产品；5.可维护性好。可维护性好。7 9.2 面向对象的概念面向对象的概念9.2.1 对象对象n对象（对象（object)q在现实世界中有意义的、与所要解决的问题有在现实世界中有意义的、与所要解决的问题有关系的关系的任何事物任何事物都可以作为对象，包括具体的都可以作为对象，包括具体的物理实体的抽象物理实体的抽象、人为的概念人为的

8、概念、任何、任何有明确边有明确边界和意义的东西界和意义的东西。q如：一名职工、一本图书、贷款、生产计划、如：一名职工、一本图书、贷款、生产计划、一场演出等。一场演出等。q对象既有对象既有静态的属性静态的属性，又有，又有动态的行为动态的行为（操作）。（操作）。8 9.2 面向对象的概念面向对象的概念9.2.1 对象对象n从软件开发的角度定义对象从软件开发的角度定义对象q系统中用来描述客观事物的实体，是系统中用来描述客观事物的实体，是构成系统构成系统的基本单位的基本单位。q由一组由一组属性属性和和相关操作相关操作组成的服务组成。组成的服务组成。属性：用来描述对象静态特征的一个数据项；属性：用来描述

9、对象静态特征的一个数据项；操作：用来描述对象动态特征（行为）的一个操作序操作：用来描述对象动态特征（行为）的一个操作序列。列。q对象的对象的属性属性和和所有操作所有操作封装封装在一起，构成一个在一起，构成一个统一体。统一体。q属性一般只能通过属性一般只能通过执行对象执行对象的的操作操作来改变来改变。9 9.2 面向对象的概念面向对象的概念9.2.1 对象对象n表示内部状态的数据、实现各操作的代码及局部数表示内部状态的数据、实现各操作的代码及局部数据被隐藏，据被隐藏，无法无法从外面看见、访问或修改；从外面看见、访问或修改；n使用对象的时候，只能通过使用对象的时候，只能通过对象与外界的界面对象与外

10、界的界面来操来操作；作；n操作时，只需知道该操作时，只需知道该操作的名字操作的名字和和所需要的参数所需要的参数，不需要知道这些不需要知道这些操作是如何实现操作是如何实现的；的；n简单、方便，安全性和可靠性高简单、方便，安全性和可靠性高。10 1 对象的形象表示对象的形象表示n 一个对象很像一台录音机。当使用一台录音机的时候，总是一个对象很像一台录音机。当使用一台录音机的时候，总是通过按通过按键键来操作；来操作；n按下按下“Play(放音放音)”键，则录音带正向转动，通过喇叭放出录音带中键，则录音带正向转动，通过喇叭放出录音带中记录的歌曲或其他声音；记录的歌曲或其他声音；n按下按下“Record

11、(录音录音)”键键，则录音带正向转动，在录音带中录下新的，则录音带正向转动，在录音带中录下新的音响；音响；n完成放音、录音的各种功能的电子线路完成放音、录音的各种功能的电子线路被装在录音机的外壳中被装在录音机的外壳中，人们，人们无须了解这些电子线路的无须了解这些电子线路的工作原理工作原理就可以随心所欲地使用录音机。就可以随心所欲地使用录音机。状态状态S操作操作1操作操作2操作操作3界面界面操作操作1、2、3的实现的实现图图9.1对象的形象表示对象的形象表示11 2、对象的定义、对象的定义1）定义）定义1：对象是：对象是具有相同状态具有相同状态的的一组操作一组操作的的集合集合。这这个个定定义义主

12、主要要是是从从面面向向对对象象程程序序设设计计的的角角度度看看“对对象象”。2）定义）定义2：对象是对：对象是对属性值属性值和和操作操作的的封装封装。这个定义着重从这个定义着重从信息模拟的角度信息模拟的角度看待看待“对象对象”。3）定定义义3:对对象象：=其其中中，ID是是对对象象的的名名字字；MS是是对对象象中中的的操操作作集集合合；DS是是对对象象的的数数据据集集合合；MI是是对对象象受受理理的的消消息息名名集集合合（即即对对外外接口）。接口）。这个定义是这个定义是一个形式化的定义一个形式化的定义。12 2、对象的定义、对象的定义n对对象象是是封封装装了了数数据据结结构构及及可可以以施施加

13、加在在这这些些数数据据结结构构上上的的操操作作的的封封装装体体，这这个个封封装装体体有有可可以以惟惟一一地地标标识识它它的的名名字字，而而且且向向外外界界提提供供一一组组服服务务(即即公公有有的的操操作作)。n对对象象中中的的数数据据表表示示对对象象的的状状态态，一一个个对对象象的的状状态态只只能由该能由该对象的操作来改变对象的操作来改变。n每每当当需需要要改改变变对对象象的的状状态态时时，只只能能由由其其他他对对象象向向该该对象发送消息对象发送消息。n对对象象响响应应消消息息时时，按按照照消消息息模模式式找找出出与与之之匹匹配配的的方方法法，并，并执行该方法执行该方法。13 2、对象的定义、

14、对象的定义状态状态S操作：操作：f1,f2,fn转转 换换：g1,g2,gn图图9.2 用自动机模拟对象用自动机模拟对象转换：新状态转换：新状态S=gi(X,S)输出输出 fi(X,S)输入输入fi,X 从从动态角度动态角度或对象的或对象的实现机制实现机制来看，对象是一台来看，对象是一台自动机自动机来模来模拟拟:具有具有内部状态内部状态S，操作操作fi(i=1，2，n)，且与操作，且与操作fi对应的对应的状态状态转换函数为转换函数为gi(I=1，2，n)的一个对象。的一个对象。14 3、对象的特点、对象的特点 1）以）以数据为中心数据为中心；2）对象是）对象是主动主动的；的；3）实现了）实现了

15、数据封装数据封装；4）本质上）本质上具有并行性具有并行性；5）模块）模块独立性好独立性好。15 9.2.2 其他概念其他概念1、类（、类（Class）类类就就是是对对具具有有相相同同数数据据和和相相同同操操作作的的一一组组相相似似对对象象的的定定义义。“类类”好好比比是是一一个个对对象象模模板板，用用它它可以产生多个对象。可以产生多个对象。右图是右图是3 3个个圆心位置圆心位置、半径大小半径大小和和颜色均不相同的圆颜色均不相同的圆，是，是3 3个不同的个不同的对象。对象。但是，它们都有但是，它们都有相同的数据相同的数据(圆圆心坐标、半径、颜色心坐标、半径、颜色)和和相同的操作相同的操作。因此，

16、它们是同一类事物，可以因此，它们是同一类事物，可以用用“CircleCircle类类”来定义。来定义。16 实实例例就就是是由由某某个个特特定定的的类类所所描描述述的的一一个个具具体体的的对对象象。q对象：对象：可以是一个具体的对象，也可以泛指一可以是一个具体的对象，也可以泛指一般的对象。般的对象。q实例：实例：必然是指一个在客观世界中必然是指一个在客观世界中存在的具体存在的具体对象对象。如：如：Circle a;/声明声明Circle类实例类实例a Queue Q1,Q2;/声明声明Queue类实例类实例Q1和和Q2 2、实例实例（Instance）17 3、消息消息（Message）n消息

17、消息(message)q对象之间对象之间通信的手段通信的手段，是一个对象要求另一对，是一个对象要求另一对象执行类中定义的象执行类中定义的某个操作的规格说明某个操作的规格说明。q通常一个消息由通常一个消息由三部分三部分组成：组成：n接收消息的对象接收消息的对象n消息标识符（即消息名）消息标识符（即消息名）n零个或多个变元零个或多个变元q例如：例如：MyCircle.Show(Green)qMyCircle是接收消息的对象的名字，是接收消息的对象的名字，Show 是消息是消息名，名，Green是消息的变元是消息的变元。18 4、方法（、方法（Method）方方法法就就是是对对象象所所能能执执行行的

18、的操操作作，也也就就是是类类中中所所定义的服务定义的服务。方方法法描描述述了了对对象象执执行行操操作作的的算算法法，响响应应消消息息的的方方法。法。C+中把方法称为成员函数，如中把方法称为成员函数，如Circle类中定义类中定义的成员函数：的成员函数：Show(int color)19 5、属性（、属性（Attribute）属属性性，是是类类中中定定义义的的数数据据。它它是是对对客客观观世世界界实实体体所所具具有有的性质的性质的的抽象抽象。类的类的每个实例每个实例都有自己都有自己特有的属性值特有的属性值。CircleCircle类中定义的代表类中定义的代表圆心坐标圆心坐标、半径半径、颜色颜色等

19、的数据等的数据成员，就是成员，就是圆的属性圆的属性。学生类学生类属性有属性有姓名姓名、年龄年龄、性别性别等。等。不同对象的不同对象的同一属性同一属性可以具有可以具有相同相同或或不同不同的属性值。的属性值。如：张三的年龄为如：张三的年龄为19 19，李四，李四 的年龄为的年龄为2020。20 6、封装（、封装（encapsulation）封装就是指把对象的封装就是指把对象的数据数据和和实现操作的代码实现操作的代码集集中起来中起来放在放在对象内部对象内部。对象具有封装性的条件如下：对象具有封装性的条件如下：n 有一个有一个清晰的边界清晰的边界。所有。所有私有数据私有数据和和实现操作实现操作的代码都

20、的代码都被封装在被封装在这个边界内这个边界内，从外面，从外面看不见看不见更不能直接访问更不能直接访问。n 有有确定的接口确定的接口（即协议）。这些接口就是对象可以接受（即协议）。这些接口就是对象可以接受的消息，只能通过向对象发送消息来使用它。的消息，只能通过向对象发送消息来使用它。n 受保护的受保护的内部实现内部实现。实现对象功能的细节（私有数据和。实现对象功能的细节（私有数据和代码）不能在定义该对象的类的范围外访问。代码）不能在定义该对象的类的范围外访问。封装封装就是就是信息隐藏信息隐藏，通过封装对外界隐藏对象的实现细节，通过封装对外界隐藏对象的实现细节。21 封装举例封装举例课程（设计）课

21、程名课程号创建日期上课学期学分添加课程()删除课程()修改课程信息()教师（设计）职称教工号姓名性别授课信息:对象集合入校()离校()接受课程()解除课程()增加()删除()修改信息()22 7、继承（、继承（Inheritance）继承，是继承，是子类子类自动地自动地共享基类中共享基类中定义的定义的数据和数据和方法方法的机制。的机制。A的操作的操作A的变量的变量类类AA的实例变量的实例变量从从A的继承特性的继承特性B的操作的操作B的变量的变量类类B继承来的继承来的A的实例变量的实例变量B的实例变量的实例变量类类AA的实例的实例a1B的实例的实例b1类类B：A的子类的子类图图9.4 实现继承机

22、制的原理实现继承机制的原理23 继承举例继承举例24 8、多态性（、多态性（Polymorphism）多多态态性性，指指子子类类对对象象可可以以象象父父类类对对象象那那样样使使用用，同同样样的的消息既可以发送给父类对象，也可以发送给子类对象。消息既可以发送给父类对象，也可以发送给子类对象。即即不不同同等等级级的的类类，可可以以公公用用一一个个方方法法的的名名字字。不不同同层层次次中的每个类却中的每个类却各自按自己的需要来实现这个行为各自按自己的需要来实现这个行为。25 9、重载（、重载（Overloading）有两种重载：有两种重载：1）函数重载函数重载 指指在在同同一一作作用用域域内内的的若

23、若干干个个参参数数特特征征不不同同的的函函数数可可以以使用相同的函数名字使用相同的函数名字。如：如：Show(int a,int b)Show(int x)Show(int x,int y,int z)2）运算符重载运算符重载 指指同同一一运运算算符符可可以以施施加加于于不不同同类类型型的的操操作作数数上上面面。当当被被操操作作数数类类型型不不同同时时，运运算算符符的的含含义义是是不不同的。同的。26 9.3 面向对象建模面向对象建模n模型模型：是一组图示符号和组织这些符号的规则，：是一组图示符号和组织这些符号的规则，利用它们来定义和描述问题域中的术语和概念。利用它们来定义和描述问题域中的术语

24、和概念。n面向对象模型的组成：面向对象模型的组成：描述系统数描述系统数据结构据结构描述系统描述系统控制结构控制结构描述系描述系统功能统功能27 一般的建模顺序一般的建模顺序：n 对象模型对象模型（object model)：定义实体，描述系统：定义实体，描述系统数据，定义数据，定义“对谁做对谁做”n 动态模型动态模型（dynamic model)：描述系统控制结：描述系统控制结构，规定构，规定“何时做何时做”n 功能模型功能模型（functional model)：描述系统功能，：描述系统功能，指明系统应指明系统应“做什么做什么”9.3 面向对象建模面向对象建模28 9.4 对象模型对象模型n

25、描述系统内部对象的描述系统内部对象的静态结构静态结构，包括对象本身的，包括对象本身的定义、对象的属性和操作、以及对象与其它对象定义、对象的属性和操作、以及对象与其它对象之间的关系。之间的关系。n对象模型为建立动态模型和功能模型，提供了实对象模型为建立动态模型和功能模型，提供了实质性的框架。质性的框架。nUML 中，对象模型通常由中，对象模型通常由“类图类图”组成。组成。29 9.4.1 类图的基本符号类图的基本符号p类的命名类的命名q使用使用标准术语标准术语。q使用具有使用具有确切含义的名词确切含义的名词。q必要时用必要时用名词短语作名字名词短语作名字。n类的图形符号为类的图形符号为长方形；长

26、方形；n用两条横线把长用两条横线把长方形分成上、中、方形分成上、中、下下3个区域；个区域；n3个区域分别放个区域分别放类的名字、属性类的名字、属性和服务和服务1、定义类、定义类30 2、定义属性、定义属性UML描述属性的语法格式：描述属性的语法格式：可见性可见性 属性名：属性名：类型名类型名=初值初值 性质串性质串属性的属性的可见性可见性：公有的公有的(public)（+）、私有的私有的(private)（-）保护的保护的(protected)（#）注意注意:没有默认的可见性。没有默认的可见性。类型名表示该属性的数据类型，它可以是基本数据类类型名表示该属性的数据类型，它可以是基本数据类型，也可

27、以是用户自定义的类型。型，也可以是用户自定义的类型。性质串性质串明确地列出该属性所有可能的取值，也可以明确地列出该属性所有可能的取值，也可以说明属性的其他性质。说明属性的其他性质。-管理员：管理员：String=“未定未定”+婚否：婚否：布尔布尔=假假真，假真，假”32 3、定义服务、定义服务服务也是操作，服务也是操作，UML描述属性的语法格式：描述属性的语法格式：可见性可见性 操作名操作名（参数表）：（参数表）：返回值类型返回值类型 性质串性质串n参数表是用逗号分隔的形式参数的序列。描述一个参数参数表是用逗号分隔的形式参数的序列。描述一个参数的语法如下：的语法如下：p参数名：参数名：类型名类

28、型名=默认值默认值n当操作的调用者未提供实在参数时使用默认值。当操作的调用者未提供实在参数时使用默认值。n与属性类似，在类中也可定义与属性类似，在类中也可定义类作用域操作类作用域操作：这种操作：这种操作只能存取本类的类作用域属性。只能存取本类的类作用域属性。n“-set_counters(Integer=0,Integer):Integer-1,0”34 9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号类与类之间关系有：类与类之间关系有：n关联关联n聚集聚集n泛化（继承）泛化（继承）n依赖依赖n细化细化35 1、关联、关联 关联表示两个类的对象之间存在某种语义上的联系。关联表示两个类的对象之间存在某种

29、语义上的联系。（1 1）普通关联）普通关联q类与类之间存在连接关系就可以用普通关联表示。类与类之间存在连接关系就可以用普通关联表示。q图示中在表示关联的图示中在表示关联的直线两端直线两端可以写上重数，它表示该可以写上重数，它表示该类有多少个对象与对方的一个对象连接。默认为类有多少个对象与对方的一个对象连接。默认为136 关联的重数表示方法通常有：关联的重数表示方法通常有：01表示表示0到到1个对象个对象 0*或或*表示表示0到多个对象到多个对象 1+或或1*表示表示1到多个对象到多个对象 115表示表示1到到15个对象个对象 3表示表示3个对象个对象 如果图中未明确标出关联的重数，则如果图中未

30、明确标出关联的重数，则默认重数是默认重数是1。37 （2 2）关联的角色关联的角色p 在任何关联中都会涉及到参与此关联的对象所扮演在任何关联中都会涉及到参与此关联的对象所扮演的角色（即起的作用。的角色（即起的作用。p 如果没有显式标出角色名，则意味着用类名作为角如果没有显式标出角色名，则意味着用类名作为角色名。色名。递归关联递归关联(Recursive association)一个类与本身一个类与本身有关联关系有关联关系38 （3 3）限定关联限定关联q通常用在一对多或多对多的关联关系中，可以把模通常用在一对多或多对多的关联关系中，可以把模型中的型中的重数重数从从一对多一对多变成变成一对一一对

31、一，或从多对多简，或从多对多简化成化成多对一多对一。q在类图中把在类图中把限定词限定词放在关联关系末端的一个小方框放在关联关系末端的一个小方框内。内。目录目录文件文件保存保存被保存被保存1*普通关联普通关联39 （4 4）关联类关联类p为了说明关联的性质可能需要一些为了说明关联的性质可能需要一些附加信息附加信息。p可以引入一个关联类来记录这些信息。可以引入一个关联类来记录这些信息。p关联中的每个连接与关联类的一个对象相联系。关联中的每个连接与关联类的一个对象相联系。关联类通过关联类通过一条虚线一条虚线与关联连接。与关联连接。控制器对象和电梯对象之间控制器对象和电梯对象之间的连接，对应着一个的连

32、接，对应着一个队列队列（对（对象），它存储着象），它存储着控制器和电梯控制器和电梯内部按钮内部按钮的的请求信息请求信息。40 2、聚集、聚集p聚集是一种特殊的关联，聚集表示类与类之间是聚集是一种特殊的关联，聚集表示类与类之间是整体与部分整体与部分的关系。的关系。p在陈述需求时使用的在陈述需求时使用的“包含包含”、“组成组成”、“分分为为部分部分”等字句，往往意味着存在等字句，往往意味着存在聚集关系聚集关系。p除了一般聚集之外，还有两种特殊的聚集关系，除了一般聚集之外，还有两种特殊的聚集关系，分别是分别是共享聚集共享聚集和和组合聚集组合聚集。41 2、聚集、聚集（1）共享聚集共享聚集 如果在聚集

33、关系中处于如果在聚集关系中处于部分方的对象部分方的对象可可同时同时参与参与多个多个处处于于整体方对象的构成整体方对象的构成，则该聚集称为，则该聚集称为共享聚集共享聚集。如：如：一个课题组包含许多成员，每个成员又可以是另一个课题组包含许多成员，每个成员又可以是另一个课题组的成员，则课题组和成员之间是共享聚一个课题组的成员，则课题组和成员之间是共享聚集关系集关系。一般聚集一般聚集和和共享聚集共享聚集的的关联关系关联关系用用空心菱形空心菱形表示表示。42 （2）组合聚集组合聚集p如果如果部分类部分类完全完全隶属于整体类隶属于整体类，部分与整体共存，部分与整体共存，整体不存在了部分也会随之消失，则该聚

34、集称为整体不存在了部分也会随之消失，则该聚集称为组组合聚集合聚集。p组合聚集的组合聚集的组成关系用组成关系用实心菱形实心菱形表示表示43 教材教材教材结构的对象模型（组合聚集）教材结构的对象模型（组合聚集）封面封面前言前言1+1+目录目录章章节节习题习题包含包含包含包含组合聚集例子组合聚集例子：44 3、泛化泛化 UML中的中的泛化关系泛化关系就是通常所说的就是通常所说的继承关系继承关系。p它是通用元素和具体元素之间的一种分类关系。它是通用元素和具体元素之间的一种分类关系。p在在UMLUML中，用中，用一端为空心三角形一端为空心三角形的连线表示泛化的连线表示泛化关系，三角形的关系，三角形的顶角

35、顶角紧挨着通用元素紧挨着通用元素。p注意，泛化针对类型而不针对实例，一个类可注意，泛化针对类型而不针对实例，一个类可以继承另一个类，但一个对象不能继承另一个以继承另一个类，但一个对象不能继承另一个对象。对象。p实际上，泛化关系指出在实际上，泛化关系指出在类与类之间类与类之间存在存在“一一般般-特殊特殊”关系。关系。p泛化可进一步划分成泛化可进一步划分成普通泛化普通泛化和和受限泛化受限泛化。45 （1）普通泛化普通泛化p抽象类抽象类：抽象类抽象类通常作为父类通常作为父类，描述子类的公共属描述子类的公共属性和行为，不能生性和行为，不能生成具体对象的类。成具体对象的类。p抽象类通常都具抽象类通常都具

36、有抽象操作。抽象有抽象操作。抽象操作仅用来指定该操作仅用来指定该类的所有子类应具类的所有子类应具有哪些行为。有哪些行为。附加标记注释普通泛化47 （2）受限泛化受限泛化n给泛化关系附加约束条件，以进一步说明该泛化关系的给泛化关系附加约束条件，以进一步说明该泛化关系的使使用方法用方法或或扩充方法扩充方法，这样的泛化关系称为受限泛化。，这样的泛化关系称为受限泛化。n预定义的约束有预定义的约束有4种：种：多重多重、不相交不相交、完全完全和和不完全不完全。n多重继承：多重继承：指的是，一个子类可以同时多次继承指的是，一个子类可以同时多次继承同一个上同一个上层层基类。基类。48 p不相交继承不相交继承：

37、一个子类不能多次继承同一个上层基类。：一个子类不能多次继承同一个上层基类。（默认为不相交继承）（默认为不相交继承）p完全继承完全继承：指的是父类的所有子类都已在类图中穷举：指的是父类的所有子类都已在类图中穷举出来了，图示符号是指定出来了，图示符号是指定完全完全约束。约束。p不完全继承：不完全继承：与完全继承恰好相反，父类的子类并没与完全继承恰好相反，父类的子类并没有都穷举出来，不完全继承是一般情况下默认的继承有都穷举出来，不完全继承是一般情况下默认的继承关系。关系。完全完全人人女人女人男人男人性别性别49 组合聚集组合聚集抽象类组合聚集抽象操作泛化具体实现 当客户要求画一幅蓝图时，系统便通当客

38、户要求画一幅蓝图时，系统便通过蓝图与图形之间的关联（聚集）关系，过蓝图与图形之间的关联（聚集）关系，由图形来完成画图工作，但是图形是抽象由图形来完成画图工作，但是图形是抽象类，因此当涉及某种具体图形（如直线、类，因此当涉及某种具体图形（如直线、圆等）时，便使用圆等）时，便使用其相应子类其相应子类中具体实现中具体实现的的drawdraw功能功能完成绘图工作完成绘图工作。一个比较复杂的类图示例：一个比较复杂的类图示例：50 4、依赖和细化、依赖和细化 (1)依赖关系依赖关系n依赖关系表示：描述两个模型元素（类、用例）之间的关系，依赖关系表示：描述两个模型元素（类、用例）之间的关系，其中一个模型元素

39、是独立的，另一个模型元素不是独立的，其中一个模型元素是独立的，另一个模型元素不是独立的，它依赖于独立的模型元素，如果独立的模型元素改变了，将它依赖于独立的模型元素，如果独立的模型元素改变了，将影响依赖于它的模型元素。影响依赖于它的模型元素。n在在UML的类图中，用的类图中，用带箭头的虚线带箭头的虚线连接有连接有依赖关系的两个依赖关系的两个类类，箭头指向独立的类箭头指向独立的类。在虚线上可以带一个。在虚线上可以带一个版类标签版类标签，具，具体说明依赖的种类。体说明依赖的种类。（友元：友元：依赖类可以使用独立类中私有的或保护的成员）依赖类可以使用独立类中私有的或保护的成员）51 2、细化关系、细化

40、关系n当对同一个事物在不同抽象层次上描述时，这些描述之间当对同一个事物在不同抽象层次上描述时，这些描述之间具有细化关系；具有细化关系；n假设两个模型元素假设两个模型元素A和和B描述同一个事物，它们的区别是描述同一个事物，它们的区别是抽抽象层次象层次不同，如果不同，如果B是在是在A的基础上的更详细的描述，则称的基础上的更详细的描述，则称B细化了细化了A，或称或称A细化成了细化成了B；n细化的图示符号为由元素细化的图示符号为由元素B指向元素指向元素A的、一端为空心三角的、一端为空心三角形的虚线（注意，不是实线）形的虚线（注意，不是实线）注意是虚线，注意是虚线，实线就成了泛化实线就成了泛化52 例子

41、：例子：公司公司员工员工名字名字电话号码电话号码主要产品主要产品地址地址雇佣雇佣解雇解雇姓名姓名地址地址身份证号码身份证号码工资工资1+职务职务部门名部门名部门部门工人工人经理经理01管理管理产品产品产品名产品名成本成本重量重量项目项目项目名项目名预算预算优先级优先级生产生产1+主持主持参加参加1+1+1+一家公司的对象模型一家公司的对象模型组成组成53 习题 现有一医院病房监护系统，病症监视器安置在每个现有一医院病房监护系统，病症监视器安置在每个病房，将病人的病症信号实时传送到中央监视系统进行分病房，将病人的病症信号实时传送到中央监视系统进行分析处理。在中心值班室里，值班护士使用中央监视系统

42、对析处理。在中心值班室里，值班护士使用中央监视系统对病员的情况进行监控，根据医生的要求随时打印病人的病病员的情况进行监控，根据医生的要求随时打印病人的病情报告，定期更新病历，当病症出现异常时，系统会立即情报告，定期更新病历，当病症出现异常时，系统会立即自动报警自动报警,并实时打印病人的病情报告，立及更新病历并实时打印病人的病情报告，立及更新病历 建建立相应的对象模型，用类图表示。立相应的对象模型，用类图表示。54 首先给出类的名称及相应的属性和方法首先给出类的名称及相应的属性和方法 医生医生 用户名用户名密码密码 查看病情报告（）查看病情报告（）要求打印病情报告（）要求打印病情报告（）查看病历

43、（）查看病历（）要求打印病历（）要求打印病历（）病人病人 姓名姓名性别性别年龄年龄病症病症 提供病症信号（）提供病症信号（）用户名用户名密码密码 查看病情报告（）查看病情报告（）打印病情报告（）打印病情报告（）值班护士值班护士 病症监视病症监视采集频率采集频率病症信号病症信号 格式化信号数据（）格式化信号数据（）采集信号（）采集信号（）信号组合（）信号组合（）55 报警信号报警信号 声音声音灯光灯光文字文字 报警（）报警（）数模转化（）数模转化（）病历库病历库类型类型大小大小容量容量生成病历（）生成病历（）更新病历（）更新病历（）查看病历（）查看病历（）打印病历（）打印病历（）类型类型大小大小

44、容量容量 提供标准信号（）提供标准信号（）标准病症信号库标准病症信号库 输入输入输出输出 分解信号（）分解信号（）比较信号（）比较信号（）报警（）报警（）数据格式化（）数据格式化（）中央监护系统中央监护系统 56 病人病症信号病人病症信号 脉搏脉搏血压血压体温体温生成病症信号（）生成病症信号（）病历病历格式格式病人基本情况病人基本情况打印时间打印时间生成病历（）生成病历（）查看病历（）查看病历（）打印病历（）打印病历（）标准病症信号标准病症信号脉搏脉搏血压血压体温体温 生成标准信号（）生成标准信号（）标题标题格式格式 生成病情报告（）生成病情报告（）查看病情报告（）查看病情报告（）打印病情报告

45、（）打印病情报告（）病情报告病情报告57 *1111111111111111 值班护士 医生 病人 病症监视病人病症信号 病历病历库病情报告报警信号 中央监护系统 标准病症信号标准病症信号库 111报警监视58 9.5 动态模型动态模型 动态模型描述动态模型描述系统控制结构系统控制结构。通常用状态图表示。通常用状态图表示。1 1）事事件件：事事件件是是某某个个特特定定时时刻刻所所发发生生的的事事情情。它它是引起对象状态转换的控制信息。是引起对象状态转换的控制信息。2 2）状状态态：状状态态就就是是对对象象在在其其生生命命周周期期中中的的某某个个特定阶段所处的某种情形。特定阶段所处的某种情形。3

46、 3）行行为为：行行为为是是指指对对象象达达到到某某种种状状态态时时所所做做的的一系列处理操作。一系列处理操作。59 电梯动态模型下降状态在第一层上升状态向第一层下降空闲状态上升到达到达超时下降到达第一层上升60 电电话话的的状状态态图图 61 9.6 功能模型功能模型n功能模型表示变化的系统的功能模型表示变化的系统的“功能功能”性质，它指明了性质，它指明了系统应该系统应该“做什么做什么”，通常，功能模型由一组数据流，通常，功能模型由一组数据流图组成。图组成。nUML提供的提供的用例图用例图也是进行需求分析和建立功能模型也是进行需求分析和建立功能模型的强有力工具。的强有力工具。n以用例图建立起

47、来的系统模型称为用例模型，它描述以用例图建立起来的系统模型称为用例模型，它描述的是外部行为者所理解的系统功能。的是外部行为者所理解的系统功能。62 9.6.1用例图用例图一幅用例图包含的模型元素有一幅用例图包含的模型元素有系统系统、行为者行为者、用例用例及及用用例之间的关系例之间的关系右图右图是自动售货机系统的用例是自动售货机系统的用例图图：图中的图中的方框方框代表代表系统系统，椭圆椭圆代表代表用例用例（售货、供货和（售货、供货和取货款是自动售货机系统的取货款是自动售货机系统的典型用例），典型用例），线条人线条人代表代表行为者行为者，它们之间，它们之间的连线表示关系。的连线表示关系。方框代表系

48、统方框代表系统椭圆代椭圆代表用例表用例行行为为者者63 用例图用例图1、系统、系统：p系统被看作是一个提供用例的系统被看作是一个提供用例的黑盒子黑盒子；p代表系统的代表系统的方框的边线方框的边线表示系表示系统的边界，用于划定系统的统的边界，用于划定系统的功功能范围能范围，定义了系统所，定义了系统所具有的具有的功能。功能。p描述该系统描述该系统功能的用例置于方功能的用例置于方框内框内，代表外部实体的行为者，代表外部实体的行为者置于方框外。置于方框外。64 用例图用例图2、用例、用例：p一个用例是可以被行为者感一个用例是可以被行为者感受到的、系统的一个受到的、系统的一个完整完整的功能的功能。p在在

49、UML中把用例定义成系中把用例定义成系统完成的一系列动作统完成的一系列动作。p用例通过关联与行为者连接。用例通过关联与行为者连接。65 用例图用例图3、行为者、行为者p 行为者是指与系统交互的行为者是指与系统交互的人或其他系统人或其他系统，它代表外，它代表外部实体。部实体。p使用用例并且与系统交互使用用例并且与系统交互的的任何人或物任何人或物都是行为者。都是行为者。p 行为者代表行为者代表一种角色一种角色，而，而不是某个具体的人或物。不是某个具体的人或物。p 一个具体的人可以充一个具体的人可以充当多当多种不同角色种不同角色。66 4、关系、关系 UMLUML用例之间主要有用例之间主要有扩展扩展

50、和和使用使用两种关系。两种关系。1）扩展关系）扩展关系 向一个用例中添加一向一个用例中添加一些动作后构成另一个用些动作后构成另一个用例，它们之间例，它们之间构成扩展构成扩展关系。关系。2）使用关系）使用关系 一个用例使用另一个一个用例使用另一个用例，它们之间用例，它们之间构成使构成使用用关系。关系。67 建模实例：某金融贸易系统用例图建模实例：某金融贸易系统用例图68 建模实例建模实例:用例图举例用例图举例69 9.6.2 用例建模用例建模p 一个用例模型由若干幅用例图组成。一个用例模型由若干幅用例图组成。p 创建用例模型的工作包括：定义系统、寻创建用例模型的工作包括：定义系统、寻找行为者、寻