面向对象设计 (2)精选文档.ppt

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1、面向对象设计面向对象设计面向对象设计面向对象设计本讲稿第一页，共八十二页教学目的与要求教学目的与要求掌握架构设计的概念和原则掌握架构设计的概念和原则;掌握常用的架构摸式掌握常用的架构摸式;掌握详细设计原则和设计内容；掌握详细设计原则和设计内容；4.4.了解了解各种设计模式；各种设计模式；2本讲稿第二页，共八十二页教学重点教学重点架构设计的概念和原则架构设计的概念和原则架构设计的概念和原则架构设计的概念和原则;常用的架构摸式常用的架构摸式常用的架构摸式常用的架构摸式;详细设计原则和设计内容详细设计原则和设计内容详细设计原则和设计内容详细设计原则和设计内容;设计模式。设计模式。设计模式。设计模式。

2、教学难点教学难点架构设计的概念架构设计的概念;常用的架构摸式常用的架构摸式;3.详细设计原则和设计内容。详细设计原则和设计内容。3本讲稿第三页，共八十二页10.1 架构设计 一、软件架构与框架一、软件架构与框架一、软件架构与框架一、软件架构与框架（1）什么是软件架构）什么是软件架构软件架构是一种思想，一个系统蓝图，对软件结构组成的规软件架构是一种思想，一个系统蓝图，对软件结构组成的规划和职责设定。一个软件里有处理计算的、处理界面的、处理数划和职责设定。一个软件里有处理计算的、处理界面的、处理数据的、处理业务规则的、处理安全的等许多可逻辑划分出来的部据的、处理业务规则的、处理安全的等许多可逻辑划

3、分出来的部分。软件架构的意义就是要将这些可逻辑划分的部分独立出来，分。软件架构的意义就是要将这些可逻辑划分的部分独立出来，用约定的接口和协议将他们有机的结合在一起，形成职责清晰、用约定的接口和协议将他们有机的结合在一起，形成职责清晰、结构清楚的软件结构。结构清楚的软件结构。软件架构是一个逻辑性的框架描述，它可能并无真正的软件架构是一个逻辑性的框架描述，它可能并无真正的可执行部分。大部分的软件架构都是由一个设计思想，加上可执行部分。大部分的软件架构都是由一个设计思想，加上若干设计模式，在规定一系列的接口规范、传输协议、实现若干设计模式，在规定一系列的接口规范、传输协议、实现标准等文档构成的。标准

4、等文档构成的。4本讲稿第四页，共八十二页10.1 架构设计 软件框架是软件架构的一种实现，是一个半成品。它通常针对软件框架是软件架构的一种实现，是一个半成品。它通常针对一个软件架构当中某一个特定的问题提供解决方案和辅助工具。一个软件架构当中某一个特定的问题提供解决方案和辅助工具。因此，如果说架构是一个逻辑的构成，而框架则是一个可用的半因此，如果说架构是一个逻辑的构成，而框架则是一个可用的半成品，是可执行的。成品，是可执行的。二、软件架构的基本组成二、软件架构的基本组成二、软件架构的基本组成二、软件架构的基本组成一个软件架构应当包括软件层次、每一层次的职责、层次之间一个软件架构应当包括软件层次、

5、每一层次的职责、层次之间的接口、传输协议和标准以及每一层次上所采用的软件框架的接口、传输协议和标准以及每一层次上所采用的软件框架5本讲稿第五页，共八十二页软件架构的内容软件架构的内容 6本讲稿第六页，共八十二页在在RoseRose中，我们可以用包图来描述软件架构。如下图所示，描述了一个由五个层次构成的软件架中，我们可以用包图来描述软件架构。如下图所示，描述了一个由五个层次构成的软件架构。构。7本讲稿第七页，共八十二页10.1 架构设计 三、架构设计原则三、架构设计原则三、架构设计原则三、架构设计原则1.自顶向下原则自顶向下原则2.职能集中原则职能集中原则3.互不交叉原则互不交叉原则8本讲稿第八

6、页，共八十二页 自顶向下分包原则自顶向下分包原则 9本讲稿第九页，共八十二页职能集中原则职能集中原则 10本讲稿第十页，共八十二页增加新类并单独分包增加新类并单独分包 交叉依赖的类单独分包交叉依赖的类单独分包 11本讲稿第十一页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式1.分层架构模式分层架构模式分层（分层（Layer）模式是最常见的一种架构模式。甚至说分层模式）模式是最常见的一种架构模式。甚至说分层模式是很多架构模式的基础。分层描述的是这样一种架构设计过程：从是很多架构模式的基础。分层描述的是这样一种架构设计过程：从最低级别的抽象

7、开始，称为第最低级别的抽象开始，称为第1层。这是系统的基础。通过将第层。这是系统的基础。通过将第J层层放置在第放置在第J-1层的上面逐步向上完成抽象阶梯，直到到达功能的最高层的上面逐步向上完成抽象阶梯，直到到达功能的最高级别，称为第级别，称为第N层。如图下所示。层。如图下所示。12本讲稿第十二页，共八十二页分层架构模式分层架构模式 13本讲稿第十三页，共八十二页分层构架具有以下优点：分层构架具有以下优点：层次的复用性。为每个层次建立好抽象接口，可以使其在其他环境复用。层次的复用性。为每个层次建立好抽象接口，可以使其在其他环境复用。支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以对复杂系统进行分解，

8、支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以对复杂系统进行分解，从而使系统更容易模块化。从而使系统更容易模块化。支持功能增强。因为每一层至多和相邻的上下层进行交互，因此功能的改支持功能增强。因为每一层至多和相邻的上下层进行交互，因此功能的改变最多影响相邻的两层。变最多影响相邻的两层。可替换性。独立的层次设计容易被功能相似的模块替换。可替换性。独立的层次设计容易被功能相似的模块替换。分层构架也有一些缺点，主要表现在：分层构架也有一些缺点，主要表现在：效率低。分层结构通常要比单层结构效率低，原因是有时高层过分依赖底层的服务，必效率低。分层结构通常要比单层结构效率低，原因是有时高层过分依赖底层的服务

9、，必须经过许多中间层进行数据传递。须经过许多中间层进行数据传递。增加了一些不必要的工作。增加了一些不必要的工作。改变行为的连锁反应。改变行为的连锁反应。设计者要建立不同合适粒度的抽象层次有一定困难。设计者要建立不同合适粒度的抽象层次有一定困难。常见的分层架构模式有：常见的分层架构模式有：客户端客户端-服务器模型（服务器模型（Client-Server，C/S）。）。三层模型：用户表示层、业务逻辑层、数据层。三层模型：用户表示层、业务逻辑层、数据层。14本讲稿第十四页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式2.黑板模式黑板模式黑板模

10、式的思想是，有一系列独立的模块，或者说是方案，黑板模式的思想是，有一系列独立的模块，或者说是方案，这些方案能解决部分问题的一部分，这些方案进行协作，使得问这些方案能解决部分问题的一部分，这些方案进行协作，使得问题问题能够最终解决。这就像一群人在一块题问题能够最终解决。这就像一群人在一块黑板前，共同解决一黑板前，共同解决一个问题，根据当前问题解决的程度和状态，不同的人上前到黑板个问题，根据当前问题解决的程度和状态，不同的人上前到黑板上解决他所能解决的部分，这样经过多人的协作，最终能够将问上解决他所能解决的部分，这样经过多人的协作，最终能够将问题解决。这就是题解决。这就是黑板模式这个名字的来历。黑

11、板模式的实现分为黑板模式这个名字的来历。黑板模式的实现分为三个主要的组件：黑板三个主要的组件：黑板(Blackboard)，知识源，知识源(KnowledgeSource)和控制和控制(Control)。如图下所示。如图下所示。15本讲稿第十五页，共八十二页黑板模式黑板模式 16本讲稿第十六页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式3.管道管道/过滤器模式过滤器模式管道管道/过滤器模式构架中的每个构件都有一组输入和输出，过滤器模式构架中的每个构件都有一组输入和输出，构件读入数据流，经过处理产生输出数据。这个过程通过对输构件读入数据

12、流，经过处理产生输出数据。这个过程通过对输入流的变换及增量计算来完成，因此在输入流被完全使用掉之入流的变换及增量计算来完成，因此在输入流被完全使用掉之前，变产生了输出，这样的构件就是过滤器，而构件间的连接前，变产生了输出，这样的构件就是过滤器，而构件间的连接件就像是数据流传输的管道，它将数据从一个过滤器传到另一件就像是数据流传输的管道，它将数据从一个过滤器传到另一个过滤器。其中，过滤器必须是独立的实体，它不能与其他的个过滤器。其中，过滤器必须是独立的实体，它不能与其他的过滤器共享数据。多个过滤器相连，可以形成过滤器链。而每过滤器共享数据。多个过滤器相连，可以形成过滤器链。而每个过滤器功能单一，

13、可以单独修改，链中过滤器的排列顺序可个过滤器功能单一，可以单独修改，链中过滤器的排列顺序可以根据需求进行配置。以根据需求进行配置。17本讲稿第十七页，共八十二页特征：特征：l每个过滤器构件是一个独立的部件，除了输入流和输出流外，每个过滤器构件是一个独立的部件，除了输入流和输出流外，过滤器之间互不影响，因此，过滤器之间不共享任何状态信过滤器之间互不影响，因此，过滤器之间不共享任何状态信息。息。l每个过滤器对其上游或下游连接的过滤器是透明的，它的实每个过滤器对其上游或下游连接的过滤器是透明的，它的实现和使用不对链中的任何过滤器加以限制。如下图所示。现和使用不对链中的任何过滤器加以限制。如下图所示。

14、管道管道/过滤器模式过滤器模式18本讲稿第十八页，共八十二页这种构架具有以下优点：这种构架具有以下优点：可以创建具有良好隐蔽性和高内聚、低耦合的构件。可以创建具有良好隐蔽性和高内聚、低耦合的构件。设计者可以将整个系统的输入设计者可以将整个系统的输入/输出行为看成是多个过滤器行为输出行为看成是多个过滤器行为的简单合成。的简单合成。支持软件重用。支持软件重用。通过添加新的过滤器或换掉旧的过滤器可以方便地维护系统，增通过添加新的过滤器或换掉旧的过滤器可以方便地维护系统，增强现有的系统功能。强现有的系统功能。可以对一些如吞吐量、死锁等问题进行分析。可以对一些如吞吐量、死锁等问题进行分析。支持并发过程。

15、每个过滤器作为一个单独的任务完成，因支持并发过程。每个过滤器作为一个单独的任务完成，因此可与其他任务并行执行，有较高的并行处理效率。此可与其他任务并行执行，有较高的并行处理效率。19本讲稿第十九页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式4.中介模式中介模式中介模式是构建带有隔离构件的分布式系统，系统通过远程中介模式是构建带有隔离构件的分布式系统，系统通过远程服务调用进行交互。中介构件负责协调通信，包括转发请求、传服务调用进行交互。中介构件负责协调通信，包括转发请求、传送结果和异常等。这样的构架模式并不是一个整体的应用程序，送结果和

16、异常等。这样的构架模式并不是一个整体的应用程序，而是若干个独立的和互操作的构件集合。通过将功能分割成独立而是若干个独立的和互操作的构件集合。通过将功能分割成独立的构件，系统具有可分割性和可扩展性，并具有较大的灵活性、的构件，系统具有可分割性和可扩展性，并具有较大的灵活性、可维护性和可变性。在中介构架中，系统可以添加、移动、交换、可维护性和可变性。在中介构架中，系统可以添加、移动、交换、激活和定位构件服务，可以仅通过对象接口使用服务器中的应用激活和定位构件服务，可以仅通过对象接口使用服务器中的应用程序对象，而不需要要知道对象的细节或其物理位置。程序对象，而不需要要知道对象的细节或其物理位置。20

17、本讲稿第二十页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式5.代理模式代理模式代理模式由是客户机、服务器、代理程序、桥接、客户代理模式由是客户机、服务器、代理程序、桥接、客户端代理和服务器端代理等构件组成的构架模式。端代理和服务器端代理等构件组成的构架模式。客户机通过代理程序发送请求访问服务器功能。客户机通过代理程序发送请求访问服务器功能。服务器为应用领域提供公共服务，或者向单一应用提供服务器为应用领域提供公共服务，或者向单一应用提供 特定的功能服务。特定的功能服务。代理程序位于客户机和服务器之间，协调客户机和服务器之间的活代理程序位

18、于客户机和服务器之间，协调客户机和服务器之间的活动。动。21本讲稿第二十一页，共八十二页客户机端代理是客户机和代理程序之间的一个层。客户机端代理是客户机和代理程序之间的一个层。桥接是用来隐藏两个代理程序互相操作的细节的可选构件，桥接是用来隐藏两个代理程序互相操作的细节的可选构件，它建立一个所有系统细节封装起来的层，便于系统在异构环境它建立一个所有系统细节封装起来的层，便于系统在异构环境中运行。中运行。通过使用代理模式，应用程序能够简单地通过向合适通过使用代理模式，应用程序能够简单地通过向合适的对象发出消息调用访问分布式服务，而不是把重点放在的对象发出消息调用访问分布式服务，而不是把重点放在低级

19、进程间通信。另外，代理模式结构灵活，允许对对象低级进程间通信。另外，代理模式结构灵活，允许对对象动态改变、添加、删除和重定位。动态改变、添加、删除和重定位。22本讲稿第二十二页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式6.MVC模式模式MVC是模型是模型-视图视图-控制器控制器(Model-View-Control)的简称，是的简称，是一种流行的系统开发框架。一种流行的系统开发框架。MVC把交互系统的组成分解成模型、把交互系统的组成分解成模型、视图、控制三种部件。如下图所示。视图、控制三种部件。如下图所示。23本讲稿第二十三页，共八

20、十二页MVCMVC模式模式24本讲稿第二十四页，共八十二页模型部件是软件所处理问题逻辑在独立于外在显示内容和形式情况下的内在抽模型部件是软件所处理问题逻辑在独立于外在显示内容和形式情况下的内在抽象，封装了问题的核心数据、逻辑和功能的计算关系，他独立于具体的界面表象，封装了问题的核心数据、逻辑和功能的计算关系，他独立于具体的界面表达和达和I/O操作。操作。视图部件把表示模型数据及逻辑关系和状态的信息及特定形式展示给用视图部件把表示模型数据及逻辑关系和状态的信息及特定形式展示给用户。它从模型获得显示信息，对于相同的信息可以有多个不同的显示形户。它从模型获得显示信息，对于相同的信息可以有多个不同的显

21、示形式或视图。式或视图。控制部件是处理用户与软件交互操作的，其职责是控制提供模型中任何变化的控制部件是处理用户与软件交互操作的，其职责是控制提供模型中任何变化的传播，确保用户界面于模型间的对应联系；它接受用户的输入，将输入反馈给传播，确保用户界面于模型间的对应联系；它接受用户的输入，将输入反馈给模型，进而实现对模型的计算控制。模型，进而实现对模型的计算控制。模型、视图与控制器的分离，使得一个模型可以具有多个显示视图。如模型、视图与控制器的分离，使得一个模型可以具有多个显示视图。如果用户通过某个视图的控制器改变了模型的数据，所有其它依赖于这些果用户通过某个视图的控制器改变了模型的数据，所有其它依

22、赖于这些数据的视图都应反映到这些变化。因此，无论何时发生了何种数据变化，数据的视图都应反映到这些变化。因此，无论何时发生了何种数据变化，控制器都会将变化通知所有的视图，导致显示的更新。这实际上是一种控制器都会将变化通知所有的视图，导致显示的更新。这实际上是一种模型的变化模型的变化-传播机制。传播机制。25本讲稿第二十五页，共八十二页MVC的优点表现在以下几个方面：的优点表现在以下几个方面：可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图。变化可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图。变化-传播机制传播机制可以确保所有相关的视图及时得到模型数据变化，从而使所有关联的可以确保所有相关的视图及时得到

23、模型数据变化，从而使所有关联的视图和控制器做到行为同步。视图和控制器做到行为同步。视图与控制器的可接插性，允许更换视图和控制器对象，而且可以根视图与控制器的可接插性，允许更换视图和控制器对象，而且可以根据需求动态的打开或关闭、甚至在运行期间进行对象替换。据需求动态的打开或关闭、甚至在运行期间进行对象替换。模型的可移植性。因为模型是独立于视图的，所以可以把一个模模型的可移植性。因为模型是独立于视图的，所以可以把一个模型独立地移植到新的平台工作。需要做的只是在新平台上对视图型独立地移植到新的平台工作。需要做的只是在新平台上对视图和控制器进行新的修改。和控制器进行新的修改。潜在的框架结构。可以基于此

24、模型建立应用程序框架，不仅仅是用在设潜在的框架结构。可以基于此模型建立应用程序框架，不仅仅是用在设计界面的设计中。计界面的设计中。26本讲稿第二十六页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式7.PAC模式模式PAC是表示是表示-抽象抽象-控制控制(Presentation-Abstraction-Control)的简称，它也是从数据模型及界面可视化的处理中的简称，它也是从数据模型及界面可视化的处理中提出的交互式系统构架。提出的交互式系统构架。PAC将用户界面从数据管理中分离将用户界面从数据管理中分离出来，从而降低了部件间的耦合度。

25、如下图所示。出来，从而降低了部件间的耦合度。如下图所示。27本讲稿第二十七页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式8.反射模式反射模式反射模式是为动态地改变系统结构和行为提供相应机制的架构反射模式是为动态地改变系统结构和行为提供相应机制的架构模式。它使系统维护了自身的信息，并使用这种信息来保持系统的模式。它使系统维护了自身的信息，并使用这种信息来保持系统的可变性和可扩展性。一个反射系统在实现方面处于开放状态，以支可变性和可扩展性。一个反射系统在实现方面处于开放状态，以支持特定的结构和行为。持特定的结构和行为。反射构架由两部分组成

26、：元层次反射构架由两部分组成：元层次(MetaLevel)和基本层次和基本层次(BaseLevel)。反射架构模式有以下优点：反射架构模式有以下优点：反射系统不直接修改源代码。反射系统不直接修改源代码。系统更新简单易行。系统更新简单易行。支持多种类型的变更。支持多种类型的变更。28本讲稿第二十八页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式8.反射模式反射模式反射模式是为动态地改变系统结构和行为提供相应机制的架反射模式是为动态地改变系统结构和行为提供相应机制的架构模式。它使系统维护了自身的信息，并使用这种信息来保持系构模式。它使系统维

27、护了自身的信息，并使用这种信息来保持系统的可变性和可扩展性。一个反射系统在实现方面处于开放状态，统的可变性和可扩展性。一个反射系统在实现方面处于开放状态，以支持特定的结构和行为。以支持特定的结构和行为。反射构架由两部分组成：元层次反射构架由两部分组成：元层次(MetaLevel)和基本层次和基本层次(BaseLevel)。29本讲稿第二十九页，共八十二页10.1 架构设计 四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式四、常用的架构模式9.微核模式微核模式微核是为应对需求变化所引起的系统更改而采取的一种架构设微核是为应对需求变化所引起的系统更改而采取的一种架构设计。这种架构强调应用系统

28、的自修改和自扩展能力，使系统的变化计。这种架构强调应用系统的自修改和自扩展能力，使系统的变化与更新不影响其核心功能及关键设计，从而降低为适应不断变化的与更新不影响其核心功能及关键设计，从而降低为适应不断变化的需求必须进行的系统维护成本，使系统易于移植、扩展和集成不断需求必须进行的系统维护成本，使系统易于移植、扩展和集成不断出现的新构件，具有高度适应性并能满足客户特殊的定制需求。出现的新构件，具有高度适应性并能满足客户特殊的定制需求。30本讲稿第三十页，共八十二页微核模式由以下微核模式由以下5个部分组成：个部分组成：内部服务器内部服务器外部服务器外部服务器适配器适配器客户机客户机微核微核31本讲

29、稿第三十一页，共八十二页10.2 详细设计 一、详细设计原则一、详细设计原则一、详细设计原则一、详细设计原则单一职责原则单一职责原则“开开-闭闭”原则原则里氏代换原则里氏代换原则合成复用原则合成复用原则依赖倒置原则依赖倒置原则接口隔离原则接口隔离原则迪米特原则迪米特原则32本讲稿第三十二页，共八十二页10.2 详细设计 二、类设计二、类设计二、类设计二、类设计类设计就是根据具体的实现语言将分析类转换成设计类，即类设计就是根据具体的实现语言将分析类转换成设计类，即按具体的实现语言，如按具体的实现语言，如Java、C#等，对分析类中的边界类、等，对分析类中的边界类、实体类和控制类细化已有方法、补充

30、类属性，完成基本设计实体类和控制类细化已有方法、补充类属性，完成基本设计模型。模型。类设计是将分析模型映射到设计模型最基础也是最重要的一项工类设计是将分析模型映射到设计模型最基础也是最重要的一项工作。作。以学生选课这个系统用例为例，并且假设我们使用以学生选课这个系统用例为例，并且假设我们使用java语语言来开发。在建立分析模型的过程中，我们得到了如下图言来开发。在建立分析模型的过程中，我们得到了如下图所示的实现了学生选课系统用例的分析模型类图。所示的实现了学生选课系统用例的分析模型类图。33本讲稿第三十三页，共八十二页学生选课用例分析模型学生选课用例分析模型34本讲稿第三十四页，共八十二页分析

31、类直接映射到设计类分析类直接映射到设计类上图所示的分析模型中，学生信息类已上图所示的分析模型中，学生信息类已经非常接近设计类了，我们只需要将其经非常接近设计类了，我们只需要将其属性和方法完善直接映射到设计类即可。属性和方法完善直接映射到设计类即可。如右图所示，学生信息类包含的属性有如右图所示，学生信息类包含的属性有姓名、出生年月、性别、籍贯、入学时姓名、出生年月、性别、籍贯、入学时间、所属系别、班级、学号，同时为了间、所属系别、班级、学号，同时为了与系统实现一致我们为其增加与系统实现一致我们为其增加Id属性，属性，包含的方法有设置和获取属性的方法，包含的方法有设置和获取属性的方法，在这里我们分

32、别为每个属性定义设置和在这里我们分别为每个属性定义设置和获取的方法。获取的方法。学生信息设计类学生信息设计类35本讲稿第三十五页，共八十二页分析类映射到多个设计类分析类映射到多个设计类选课控制类映射到设计类选课控制类映射到设计类系统选课栏目边界类映射到设系统选课栏目边界类映射到设计类计类36本讲稿第三十六页，共八十二页分析模型映射设计模型分析模型映射设计模型将分析类都映射到设计类后，将得到的设计类集中在一张图将分析类都映射到设计类后，将得到的设计类集中在一张图中，绘制出这些设计类之间的关系，就得到了设计模型。下面两中，绘制出这些设计类之间的关系，就得到了设计模型。下面两图分别展示了学生选课系统

33、用例在图分别展示了学生选课系统用例在Web层的设计模型和，学生选层的设计模型和，学生选课系统用例在课系统用例在Business层的设计模型。层的设计模型。37本讲稿第三十七页，共八十二页学生选课学生选课web层设计模型层设计模型38本讲稿第三十八页，共八十二页学生选课学生选课Business层设计模型层设计模型39本讲稿第三十九页，共八十二页对分析类的补充对分析类的补充将分析模型映射到设计模型后，得到了设计类及设计类之间的将分析模型映射到设计模型后，得到了设计类及设计类之间的关系，至此得到了完整的静态设计模型。在比较复杂的系统设计关系，至此得到了完整的静态设计模型。在比较复杂的系统设计中，静态

34、图往往还不足以指导开发，这时有必要绘制设计类的交中，静态图往往还不足以指导开发，这时有必要绘制设计类的交互图来说明这些类如何交互完成设计功能。互图来说明这些类如何交互完成设计功能。下图展示了下图展示了Business层学生选课设计类交互图。层学生选课设计类交互图。40本讲稿第四十页，共八十二页Business层的学生选课设计类交互图层的学生选课设计类交互图41本讲稿第四十一页，共八十二页10.2 详细设计 三、接口设计三、接口设计三、接口设计三、接口设计面向对象的一大优点是接口与实现的分离，它使得我们在考虑程序面向对象的一大优点是接口与实现的分离，它使得我们在考虑程序逻辑时可以完全不用考虑程序

35、将怎样编写，而只考虑对象交互的接逻辑时可以完全不用考虑程序将怎样编写，而只考虑对象交互的接口。口。面向对象设计中，软件系统四通八达的神经网络正是通过接口面向对象设计中，软件系统四通八达的神经网络正是通过接口设计来构建的。设计来构建的。接口使对象之间相互传递消息从而构成整个系统。接口使对象之间相互传递消息从而构成整个系统。接口设计不良会导致消息处理出错从而造成系统功能失效接口设计不良会导致消息处理出错从而造成系统功能失效接口决定了整个系统是否能正常运行。接口决定了整个系统是否能正常运行。42本讲稿第四十二页，共八十二页为单个对象设计接口为单个对象设计接口典型的单个对象通常是封装某种算法，例如业务

36、规则计算对典型的单个对象通常是封装某种算法，例如业务规则计算对象和业务逻辑处理对象。这些对象由于业务规则和业务逻辑的特象和业务逻辑处理对象。这些对象由于业务规则和业务逻辑的特殊使得它们很可能具有与众不同的方法。虽然这些对象没有抽象殊使得它们很可能具有与众不同的方法。虽然这些对象没有抽象价值，但我们可以简单的为这些对象设计单独的接口，将它们的价值，但我们可以简单的为这些对象设计单独的接口，将它们的方法提取出来形成方法提取出来形成“接口接口实现实现”的形式为我们保留了替换实现的形式为我们保留了替换实现类的可能。类的可能。如如10.2.3类设计一节中从分析类映射而来的处理选课业类设计一节中从分析类映

37、射而来的处理选课业务逻辑的务逻辑的Business层的层的OfferuleControl这个类，他的方法是这个类，他的方法是独特的，没有抽象价值，我们可以简单的将它的方法提取独特的，没有抽象价值，我们可以简单的将它的方法提取出来形成接口，接口设计结果如下图所示。出来形成接口，接口设计结果如下图所示。43本讲稿第四十三页，共八十二页单个对象接口单个对象接口实现设计实例实现设计实例44本讲稿第四十四页，共八十二页为具有相似性的对象设计接口为具有相似性的对象设计接口在一个系统里会有许多具有相同或相似的行为模式。通常，在一个系统里会有许多具有相同或相似的行为模式。通常，这些对象承担着相同或相似的职责，

38、即它们处理事情的办法这些对象承担着相同或相似的职责，即它们处理事情的办法都差不多，但处理的内容和具体过程可能不同。都差不多，但处理的内容和具体过程可能不同。典型的具有相同或相似行为模式的对象是实体对象。实体对象典型的具有相同或相似行为模式的对象是实体对象。实体对象主要作用是封装业务数据和对业务数据的操作方法。虽然实体主要作用是封装业务数据和对业务数据的操作方法。虽然实体对象封装的业务数据千差万别，但操作数据的方法无非增删改对象封装的业务数据千差万别，但操作数据的方法无非增删改查。这是典型的行为相似内容不同的对象的例子。查。这是典型的行为相似内容不同的对象的例子。45本讲稿第四十五页，共八十二页

39、具有相似行为对象接口设计实例具有相似行为对象接口设计实例46本讲稿第四十六页，共八十二页为软件各层次设计接口为软件各层次设计接口一一个个多多层层次次的的软软件件架架构构中中，各各层层次次之之间间的的交交互互是是错错综综复复杂杂的的。软软件件按按层层次次分分开开的的目目的的是是为为了了使使得得各各软软件件层层职职责责清清晰晰，各各负负其其责责。但但是是如如果果层层次次之之间间的的交交互互过过程程没没有有很很好好的的接接口口设设计计，软软件件分分层层带带来来的的好好处处可可能能会会完完全全丧丧失失。如如选选课课系系统统例例子子中中，Web层层与与Business层层之之间间的的交交互互是是由由各各

40、种种Action类类和和BussinessControl类类来来完完成成的的。Action类类的的数数量量非非常常庞庞大大，BussinessControl类类的的数数量量也也很很可可观观，在在没没有有良良好好接接口口设设计计的的情情况况下下，WEB层层与与Business层层之之间间的的交交互互情情况况如如下下图图所所示错综复杂。示错综复杂。47本讲稿第四十七页，共八十二页无良好接口设计的层次交互无良好接口设计的层次交互 48本讲稿第四十八页，共八十二页采用门面模式后的层次交互采用门面模式后的层次交互 采用门面模式来处理采用门面模式来处理Web层和层和Business层之间的交互可以层之间的

41、交互可以有效地减少交互的复杂度，使得层次之间保持清晰的关联。如有效地减少交互的复杂度，使得层次之间保持清晰的关联。如下图所示，交互的复杂层度得到了有效的控制。下图所示，交互的复杂层度得到了有效的控制。49本讲稿第四十九页，共八十二页10.3 设计模式 一、设计模式与分类一、设计模式与分类一、设计模式与分类一、设计模式与分类设计模式提供一种解决问题的纲要设计，它描述普遍存在的设计模式提供一种解决问题的纲要设计，它描述普遍存在的在相互联系的构件中重复出现的结构，从而建立在一定的问在相互联系的构件中重复出现的结构，从而建立在一定的问题背景下通用的设计方案。题背景下通用的设计方案。设计模式通常被分成创

42、建型、结构型、行为型三类。设计模式通常被分成创建型、结构型、行为型三类。二、创建型设计模式二、创建型设计模式二、创建型设计模式二、创建型设计模式1.工厂模式工厂模式工厂模式通过一个通用的工厂方法来生成对象，并专门负责工厂模式通过一个通用的工厂方法来生成对象，并专门负责将大量有共同接口的类实例化。工厂模式有简单工厂模式、将大量有共同接口的类实例化。工厂模式有简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式三种。工厂方法模式、抽象工厂模式三种。50本讲稿第五十页，共八十二页简单工厂模式简单工厂模式 工厂方法模式工厂方法模式 51本讲稿第五十一页，共八十二页抽象工厂模式抽象工厂模式 52本讲稿第五十二页，共

43、八十二页10.3 设计模式 二、创建型设计模式二、创建型设计模式二、创建型设计模式二、创建型设计模式2.单例模式单例模式单例单例(Singleton)模式又叫单件模式，它保证一个类仅有一模式又叫单件模式，它保证一个类仅有一个实例，并且提供一个对它的全局访问点。即单例类必须自己个实例，并且提供一个对它的全局访问点。即单例类必须自己创建自己的唯一实例，保证没有其他实例可以被创建，并提供创建自己的唯一实例，保证没有其他实例可以被创建，并提供一个访问该实例的方法。一个访问该实例的方法。单例结构如下图所示。单例结构如下图所示。53本讲稿第五十三页，共八十二页单例模式的参与者只有一个，即单例模式的参与者只

44、有一个，即Singleton。Singleton拥拥有一个私有的构造函数，确保无法通过有一个私有的构造函数，确保无法通过new直接将其实例化。直接将其实例化。此外，该类还高含有一个静态私有成员变量此外，该类还高含有一个静态私有成员变量instance和静态和静态公有方法公有方法getInstance()。getInstance()负责检验并实例化负责检验并实例化Singleton，然后存储在静态成员变量，然后存储在静态成员变量instance中，确保只有中，确保只有一个实例被创建。一个实例被创建。单例模式单例模式54本讲稿第五十四页，共八十二页10.3 设计模式 三、结构型设计模式三、结构型设

45、计模式三、结构型设计模式三、结构型设计模式1.享元模式享元模式享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。享享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态和外蕴状态。内蕴元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态和外蕴状态。内蕴状态是存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变，因状态是存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变，因此内蕴状态可以共享。外蕴状态是随环境改变而改变的、不此内蕴状态可以共享。外蕴状态是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。享元对象的外蕴状态必须由客户端保存，可以共享的状态。享元对象的外蕴状态必须由客户端保存，并在享元对象被创建之后

46、，在需要使用的时候再传入到享元并在享元对象被创建之后，在需要使用的时候再传入到享元对象内部。外蕴状态与内蕴状态是相互独立的。对象内部。外蕴状态与内蕴状态是相互独立的。55本讲稿第五十五页，共八十二页享元模式所涉及的角色有：享元模式所涉及的角色有：抽象享元抽象享元(Flyweight)角色。角色。具体享元具体享元(ConcreteFlyweight)角色。角色。享元工厂享元工厂(FlyweightFactory)角色。角色。客户端客户端(Client)角色。角色。享元模式享元模式56本讲稿第五十六页，共八十二页2.门面模式门面模式门面模式为一组复杂接口对象提供简单且特定的接口，以供外门面模式为一

47、组复杂接口对象提供简单且特定的接口，以供外界使用。门面将子系统与客户及其它子系统分离，可以提供高界使用。门面将子系统与客户及其它子系统分离，可以提供高子系统的独立性和可移植性。子系统的独立性和可移植性。门面模式要求子系统的外部必须通过统一的接口与其内部进门面模式要求子系统的外部必须通过统一的接口与其内部进行通信，该模式提供一个高级的接口，使得子系统更易于使行通信，该模式提供一个高级的接口，使得子系统更易于使用。用。门面模式由三个角色组成：门面模式由三个角色组成：n门面角色门面角色 n子系统角色子系统角色n客户角色。客户角色。57本讲稿第五十七页，共八十二页3桥接模式桥接模式桥接桥接(Bridg

48、e)模式是将抽象模式是将抽象(Abstraction)与实现与实现(Implementation)脱耦，使得二者可以独立地变化。脱耦，使得二者可以独立地变化。耦合是两个实体间的某种强关联，脱离就是去掉它们间的强关耦合是两个实体间的某种强关联，脱离就是去掉它们间的强关联，即将两个对象间的继承关系改为聚合关系。采用继承的情联，即将两个对象间的继承关系改为聚合关系。采用继承的情况下，具体实现依赖于抽象定义，抽象定义被看作是相对稳定况下，具体实现依赖于抽象定义，抽象定义被看作是相对稳定的。而对于像多个维度变化激烈的对象来说的。而对于像多个维度变化激烈的对象来说，抽象定义也是不，抽象定义也是不稳定的。这

49、时候，如果想尽可能付出小的代价，获得最大的扩稳定的。这时候，如果想尽可能付出小的代价，获得最大的扩展，就可以采用桥接模式。展，就可以采用桥接模式。桥接模式涉及的角色如下桥接模式涉及的角色如下:58本讲稿第五十八页，共八十二页抽象抽象(Abstraction)对象：抽象对象给出的定义，并保存一个对象实现者对象：抽象对象给出的定义，并保存一个对象实现者(Implementor)对象的引用对象的引用精化精化(RefinedAbstraction)抽象：扩展抽象对象，改变和修正父类对抽象的定义。抽象：扩展抽象对象，改变和修正父类对抽象的定义。实现者实现者(Implementor)对象：给出实现者对象的

50、接口，但不给出具体的实对象：给出实现者对象的接口，但不给出具体的实现方法。现方法。具体实现具体实现(ConcreteImplementor):给出实现者对象接口的实现方法。给出实现者对象接口的实现方法。59本讲稿第五十九页，共八十二页4代理模式代理模式代理模式就是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理模式就是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。就是，在一些情况下客户不想或者不能直接引用一个对象，而代就是，在一些情况下客户不想或者不能直接引用一个对象，而代理对象可以在客户和目标对象之间起到中介作用，去掉客户不能理对象可以在客户和目标对象之间起到中介作用，去掉客户不能看到的内