面向对象技术与UML.ppt

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1、第2 章面向对象技术与UML n2.1 面向对象技术概述 n2.2 面向对象的分析n2.3 面向对象的设计n2.4 基于UML 的面向对象分析设计过程-2-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1 面向对象技术概述n 2.1.1 面向对象的基本概念n 软件工程学家Coad 和Yourdon 的定义:n 面向对象=对象+类+继承+通信n 面向对象技术的基本观点n 客观世界由对象组成，任何客观实体都是对象，复杂对象可以由简单对象组成。n 具有相同数据和操作的对象可归纳成类，对象是类的一个实例。n 类可以派生出子类，子类除了继承父类的全部特性外还可以有自己的特性。n 对

2、象之间的联系通过消息传递来维系-3-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 面向对象的核心元素:n 对象n 封装n 消息n 类n 继承n 多态性n 结构与连接-4-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 1.对象n 客观世界里的任何实体都可以被称为对象。n 对象可以是具体的、有形的物，也可以是无形的事物或概念。n 对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象。n 对象是一个封装数据属性和操作行为的实体。n 系统中的对象在软件生命周期的各个阶段可能有不同的表示形式。-5-made by c

3、nHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 一个对象的实例图解-6-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 2.封装n 封装是面向对象方法的一个重要原则。n 封装有两个含义：n 结合性n 将对象的全部属性和方法结合起来，形成一个不可分割的单位。n 信息隐蔽性n 尽可能隐藏对象的内部细节，对外形成一个边界，只保留有限的对外接口使之与外部发生关系。n 封装的基本单位是对象-7-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 3.消息n 消息是向对象发出的服务请求

4、n 一个消息包含消息名、接受对象的标志、服务标志、输入信息、回答信息等。n 消息传递机制n 面向对象技术采用封装机制使得对象相互独立，各个对象要相互协作实现系统的功能就得通过消息传递机制。-8-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 4.类n 类的定义n 一组具有相同数据结构和相同操作的对象的集合。n 类是对象的抽象n 将一组数据属性和在数据上的一组合法操作抽象封装。n 客观世界实际存在的都是对象，而不是类。n 类和对象的关系n 基于类可以生成多个具有不同属性值的对象。-9-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2

5、.1.1 面向对象的基本概念n 5.继承n 继承性是面向对象程序设计语言不同于其他语言的最主要特点。n 继承的定义n 是指子类可以自动拥有父类的全部属性与操作的机制。n 继承机制n 根据事物的共性抽象出一批基类，在基类的基础上可以根据个性添加自己的属性与操作，抽象出新的对象类。这些新类具有基类的全部属性与推选作，又有自己的属性与操作，被称为基类的子类或派生类，基类称之为父类或超类-10-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 5.继承n 继承机制-1 1-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的

6、基本概念n 5.继承n 继承性分类n 单重继承n 一个子类只有一个父类，类之间的关系是一棵树。n 多重继承n 一个子类可以有多个父类，类之间构成一个图。n 继承具有传递性n 一个子类除具有自己的全部特征外，还具有该类上层全部基类的一切特征。-12-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 5.继承n 单重继承和多重继承的描述-13-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 6.多态性n 定义：同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果。n 多态性通常通过重载机制的同名

7、函数实现n 多态性分为两种n 编译时的多态性n 系统编译时，通过传递的参数、返回值的类型等信息决定实现何种操作。n 运行时的多态性n 指系统运行时，根据实际情况决定实现何种操作。-14-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 6.多态性n 多态性的实现方式n 通过接口实现多态性n 将操作的特定实现留给实现接口的类完成n 通过继承实现多态性n 通过重写基类的操作实现多态性n 通过抽象类实现的多态性n 抽象类不能实例化，只能通过继承实现-15-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.1 面向对象的基本概念n 7.

8、结构与连接n 一般/特殊结构n 又称为分类结构，一个以类分节点、以继承关系为边的连通有向图n 整体/部分结构n 又称组装结构，描述对象间的组成关系n 实例连接n 对象间的静态关系n 消息连接n 对象间的动态关系-16-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.2 面向对象的开发语言n 1.面向对象的建模语言n Booch 1993（Grady Booch）n 适合于系统设计与构造n OMT-2（Ivar Jacobson）n 引入各种独立于语言的表示符n 用对象模型、动态模型、功能模型和用例模型共同完成对整个系统的建模，所定义的概念和符号可用于软件开发的分析、设计和

9、实现的全过程。n OOSE（Jim Rumbaugh）n 其特点是面向用例，用例贯穿于整个开发过程n 适用于商业工程和需求分析n UML-17-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.2 面向对象的开发语言n UML 的发展过程-18-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.2 面向对象的开发语言n 2.面向对象的程序设计语言n 四个基本的分支n 基于Smalltalk 的语言n 基于C 的语言n 基于LISP 的语言n 基于PASCAL 的语言-19-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.1.3 面向对象

10、的设计与开发工具n 1.面向对象的开发工具n C+,Basic n Visual C+,Visual Basic 支持n Pascaln Borland 的Delphi 支持n Javan Borland 的JBuilder 与Eclipse 支持n 2.面向对象的设计工具n 面向对象设计工具是CASEn CASE 应当具有需求分析、软件设计、代码生成、软件测试、软件文档编制与生成、逆向工程等工具。n 流行的CASE 工具都支持UMLn Sparx Systems 的Enterprise Architectn IBM Rational 的Rational Rose-20-made by cnH

11、exu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2 面向对象分析（OOA）n 2.2.1 面向对象分析的层次 n 2.2.2 面向对象分析的基本过程 n 2.2.3 面向对象分析的基本原则 n 2.2.4 类图 n 2.2.5 发现对象和定义类 n 2.2.6 对象之间的通信-21-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.1 面向对象分析的层次n 对象模型通常由五个层次组成：n 类与对象层n 属性层n 服务层n 结构层n 主题层-22-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.1 面向对象分析的层次n 对象模型的五个层次-23-made b

12、y cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.2 面向对象分析的基本过程n 面向对象分析过程：n 发现对象，从对象中抽象出类的定义n 识别对象的内部特征n 定义对象的属性与服务n 识别对象的外部关系n 建立一般与特殊结构、整体与部分结构、实例连接、信息连接n 划分主题，建立主题图 n 定义用例，建立交互图n 包括发现活动者、定义Use case、建立交互图n 建立详细说明n 原型开发-24-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.2 面向对象分析的基本过程n 面向对象分析过程遵循的规则：n 发现活动者与定义用例两个子活动放在分析工作的开始，建立交互图的

13、子活动安排在建立基本模型之后n 建立基本活动的3 个活动安排得近一点n 划分主题的活动在分析很小的系统可以省略；在分析中小规模的系统时可以放在基本模型建立之后；在分析大型系统时放在基本活动建立之前进行n 建立详细说明的活动可以结合在其他活动之中分期进行n 原型开发需要反复进行。-25-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.2 面向对象分析的基本过程n 面向对象分析过程模型-26-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.3 面向对象分析的基本原则n OOA 应遵循的基本原则：n 抽象原则n 系统中的对象是对现实中事物的抽象；n 类是对

14、象的抽象；n 一般类是对特殊类的进一步抽象；n 属性是事物静态特征的抽象；n 服务是事物动态特征的抽象。n 分类原则n 把具有相同属性和服务的对象划分为一类，用类作为这些对象的抽象描述。n 分类原则实际上就是抽象原则运用于对象描述时的一种表现形式。-27-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.3 面向对象分析的基本原则n OOA 应遵循的基本原则：n 聚合原则n 把复杂的事物看成若干简单的事物的组合体，从而简化对复杂事物的描述。n 关联原则n 通过一个事物可以联想到几个其它相关的事物。n 消息通信原则n 要求对象之间只能通过消息进行通信，而不允许在对象外直接地存

15、取对象内部的属性。-28-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.4 类图n 用面向对象分析方法开发的系统，基本模型是一个类图。n 类图的主要构成成分：n 类n 属性n 方法n 一般/特殊结构n 整体/部分结构n 实例连接n 消息连接-29-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.4 类图n 类图分为三个层次：n 对象层n 给出系统中所有反映问题域与系统责任的对象。n 特征层n 给出每一个类及其所代表的对象的内部特征，即每个类的属性与服务。n 关系层n 类及其对象间的关系。-30-made by cnHexu第2 章面向对象技术与U

16、MLn 2.2.5 发现对象和定义n 1.发现对象n 发现对象的根本出发点：问题域和系统责任n 问题域侧重于客观存在的事物与系统中对象的映象。n 系统责任侧重于系统责任范围内的每一项职责由哪些对象来完成。n 正确运用抽象原则-31-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.5 发现对象和定义n 2.抽象出对象类n 对象识别后就要将每个对象抽象成类。n 定义对象几种常见问题n 类的属性或服务不适合该类的全部对象。n 出现属性和服务相似的类。n 出现对同一事物的重复描述。-32-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.6 对象之间的通信n

17、对象与其类间存在的四种关系：n 一般/特殊结构n 分类关系n 整体/部分结构n 组成关系n 实例连接n 静态关系n 消息连接n 动态关系-33-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.6 对象之间的通信n 1.一般/特殊结构n 一般/特殊结构均形成层次或网络-34-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.6 对象之间的通信n 2.整体/部分结构-35-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.2.6 对象之间的通信n 3.实例连接n 实例连接用于表达对象之间的静态联系-36-made by cnHexu第2 章

18、面向对象技术与UMLn 2.2.6 对象之间的通信n 4.消息连接n 定义n 两个对象之间存在的由于通信需要而形成的关系。n 表示方法n 使用箭头从发送消息的对象指向接收消息的对象。-37-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3 面向对象设计（OOD）n 2.3.1 面向对象设计的模型n 2.3.2 面向对象的高层设计 n 2.3.3 面向对象的类设计-38-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.1 面向对象设计的模型-39-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.2 面向对象的高层设计n 1.高层设

19、计的结构模型n 2.高层设计的准则n 3.问题域子系统的设计n 4.人机交互子系统的设计n 5.任务管理子系统的设计n 6.数据管理子系统的设计-40-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.2 面向对象的高层设计n 1.高层设计的结构模型-41-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.2 面向对象的高层设计n 2.高层设计的准则n 优秀的设计是权衡各种因素，高层设计的准则如下：n 弱耦合n 各个模块之间要相互独立n 强内聚n 子系统应当把那些成组的类打包，形成高度有内聚。n 减少通信开销n 子系统的各个高层部件间的通信量达到最小。n

20、良好的可扩充性-42-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.2 面向对象的高层设计n 3.问题域子系统的设计n 问题域子系统设计工作的几个方面：n 复用已有的设计。n 把与问题论域相关的类关联，建立类的层次结构。n 创建一般化类。n 改进系统性能。n 加入较低层的构件。-43-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.2 面向对象的高层设计n 4.人机交互子系统的设计n 用户界面设计的主要工作：n 用户分类。n 描述人及其任务的脚本。n 设计命令层。n 设计与用户的详细交互。n 继续进行原型设计。n 设计人机交互类。-44-made

21、 by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.2 面向对象的高层设计n 5.任务管理子系统的设计n 定义任务的主要工作：n 为任务命名，并简要说明这个任务。n 定义各个任务如何协调工作，指出它是事件驱动还是时钟驱动。n 定义各个任务之间如何通信，任务将从哪里取值，任务执行得到的结果将送往何方n 一个任务的简单定义如下：n Name:任务名n Description:任务描述n Priority:任务的优先级n Services included:任务包括的操作n Communication Via:任务经由谁通信-45-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UML

22、n 2.3.2 面向对象的高层设计n 6.数据管理子系统的设计n 常用的数据管理方法有三种：n 文件管理n 关系数据库管理系统n 面向对象数据库管理系统-46-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.3.3 面向对象的类设计n 1.类设计的目标n 把类设计成可复用的“插接相容性”部件。n 把类设计成健壮的部件。n 把类设计成可集成的部件。n 2.类的设计准则n 类公共接口的单独成员应该是类的操作符;n 类A 的实例不应该直接发送消息给类B 的成员;n 操作符是公共的，当且仅当类实例的用户可用;n 属于类的每个操作符要么访问、要么修改类的某个数据;n 类必须尽可能少地依赖其他类;n 两个类之间的互相作用应该是显式的;n 继承结构的父类应该是目标概念的抽象模型-47-made by cnHexu第2 章面向对象技术与UMLn 2.4 基于UML 的面向对象分析设计过程n 使用UML 进行面向对象的系统分析与设计的步骤：n 识别系统的用例和角色n 进行系统分析，并抽象出类n 设计系统和系统中的类及其行为

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11.9 金币

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