(2.9)--09章 面向对象方法学引论.ppt

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1、第第9 9章章 面向对象方法学引论面向对象方法学引论软件工程导论（第软件工程导论（第6版）版）第第9 9章章 面向对象方法学引论面向对象方法学引论 面向对象技术强调在软件开发过程中面向客观世界或问题域中的事物，采用人类在认识客观世界的过程中普遍运用的思维方法，直观、自然地描述客观世界中的有关事物。面向对象的分析方法是利用面向对象的信息建模概念，如实体、关系、属性等，同时运用封装、继承、多态等机制来构造模拟现实系统的方法。引 言第第9 9章章 面向对象方法学引论面向对象方法学引论 传统的结构化设计方法的基本点是面向过程，系统被分解成若干个过程。而面向对象的方法是采用构造模型的观点，在系统的开发过

2、程中，各个步骤的共同的目标是建造一个问题域的模型。在面向对象的设计中，初始元素是对象，然后将具有共同特征的对象归纳成类，组织类之间的等级关系，构造类库。在应用时，在类库中选择相应的类。引 言章节目录章节目录 9.1 面向对象方法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 面向对象模型面向对象模型 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主 要内 容 9.1 面向对象方法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 面向对象模型面向对象模型 9.4 对象模型对象模

3、型9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述 面面向向对对象象方方法法学学的要点面向对象方法学的出发点和基本原则，是尽可能模拟人类习惯的思维方式，使开发软件的方法与过程尽可能接近人类认识世界解决问题的方法与过程，也就是使描述问题的问题空间(也称为问题域)与实现解法的解空间(也称为求解域)在结构上尽可能一致。9.1.1 面向对象方法学的要点面向对象方法学的要点9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述 面面向向对对象象方方法法把对象作为由数据及可以施加在这些数据上的操作所构成的统一体。对象与传统的数据有本质区别，它不是被动地等待外界对它施加操作，相反，它是进行处理的主体。必须发消息请求对象主

4、动地执行它的某些操作，处理它的私有数据，而不能从外界直接对它的私有数据进行操作。9.1.1 面向对象方法学的要点面向对象方法学的要点9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述面向对象方法具有下述4个要点：(1)面向对象的软件系统是由对象组成的，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。(2)把所有对象都划分成各种对象类(简称为类,class)，每个对象类都定义了一组数据和一组方法。数据用于表示对象的静态属性，是对象的状态信息。(3)按照子类(或称为派生类)与父类(或称为基类)的关系，把若干个对象类组成一个层次结构的系统(也称为类等级)。(4)对象彼此之间仅能通过传递消

5、息互相联系。9.1.1 面向对象方法学的要点面向对象方法学的要点9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述9.1.1 面向对象方法学的要点面向对象方法学的要点 面向对象的方法学可以用下列方程来概括：OO=objects+Classes+Inheritance+communication with messages，即：既使用对象又使用类和继承等机制，且对象之间仅能通过传递消息实现彼此通信。9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述9.1.2 面向对象方法学的优点面向对象方法学的优点1.与人类习惯的思维方法一致与人类习惯的思维方法一致l面向对象的软件技术以对象为核心，用这种技术开发出的软件系

6、统由对象组成。对象是由描述内部状态表示静态属性的数据，以及可以对这些数据施加的操作(对象的动态行为)，封装在一起所构成的统一体。l面向对象的设计方法基本原理是，使用现实世界的概念抽象地思考问题从而自然地解决问题。l面向对象方法学的基本原则是按照人类习惯的思维方法建立问题域的模型，开发出尽可能直观、自然地表现求解方法的软件系统。面向对象的软件系统中使用的对象，是对客观世界中实体的抽象。9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述9.1.2 面向对象方法学的优点面向对象方法学的优点2.稳定性好稳定性好 面向对象的软件系统的结构是根据问题领域的模型建立起来的，而不是基于对系统应完成的功能的分解，所以

7、，当对系统的功能需求变化时并不会引起软件结构的整体变化，往往仅需要作一些局部性的修改。由于现实世界中的实体是相对稳定的，因此，以对象为中心构造的软件系统也是比较稳定稳定的。9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述9.1.2 面向对象方法学的优点面向对象方法学的优点3.可重用性好可重用性好 对象固有的封装性和信息隐藏机制，使得对象的内部实现与外界隔离，具有较强的独立性。对象是比较理想的模块和可重用的软件成分。面向对象的软件技术在利用可重用的软件成分构造新的软件系统时，有很大的灵活性。有两种方法可以重复使用一个对象类：一种方法是创建该类的实例，从而直接使用它；另一种方法是从它派生出一个满足当前

8、需要的新类。9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述9.1.2 面向对象方法学的优点面向对象方法学的优点4.较易开发大型软件产品较易开发大型软件产品 用面向对象方法学开发软件时，构成软件系统的每个对象就像一个微型程序，有自己的数据、操作、功能和用途，因此，可以把一个大型软件产品分解成一系列本质上相互独立的小产品来处理，这就不仅降低了开发的技术难度，而且也使得对开发工作的管理比较容易。9.1 面向对象方法学概述面向对象方法学概述9.1.2 面向对象方法学的优点面向对象方法学的优点5.可维护性好可维护性好(1)面向对象的软件稳定性比较好。(2)面向对象的软件比较容易修改。(3)面向对象的软件比

9、较容易理解。(4)易于测试和调试。1、面向对象方法学的要点2、面向对象方法学的优点本节小结本节小结主 要内 容 9.1 面向对象方法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 面向对象模型面向对象模型 9.4 对象模型对象模型 9.5 动态模型动态模型9.2 面向对象的概念面向对象的概念 面向对象方法学中的对对象象是由描述该对象属性的数据以及可以对这些数据施加的所有操作封装在一起构成的统一体。对象可以作的操作表示它的动态行为，在面向对象分析和面向对象设计中，通常把对象的操作称为服务或方法。1.对象的形象表示对象的形象表示 右图为对象的形象表示，形象地描绘了具有3个操

10、作的对象。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念1.对象的形象表示对象的形象表示 一个对象很像一台录音机。实现对象操作的代码和数据是隐藏在对象内部的，一个对象好像是一个黑盒子，表示它内部状态的数据和实现各个操作的代码及局部数据，都被封装在这个黑盒子内部，在外面是看不见的，更不能从外面去访问或修改这些数据或代码。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念 使用对象时只需知道它向外界提供的接口形式而无须知道它的内部实现算法，不仅使得对象的使用变得非常简单、方便，而且具有很高的安全性和可靠性。对象内部的数据只能通过对象的公有方法(如C+的公有成员函数)来访问或处理，这

11、就保证了对这些数据的访问或处理，在任何时候都是使用统一的方法进行的。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念 2.对象的定义对象的定义 人们从不同角度给出对象的不同定义如下:(含义相同)(1)定义定义1：对象是具有相同状态的一组操作的集合。这个定义主要是从面向对象程序设计的角度看“对象”。(2)定定义义2：对象是对问题域中某个东西的抽象，这种抽象反映了系统保存有关这个东西的信息或与它交互的能力。也就是说，对象是对属性值和操作的封装。这个定义着重从信息模拟的角度看待“对象”。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念(3)定定义义3：对象=ID,MS,DS,MI。其

12、中，ID是对象的标识或名字，MS是对象中的操作集合，DS是对象的数据结构，MI是对象受理的消息名集合(即对外接口)。对象是封装了数据结构及可以施加在这些数据结构上的操作的封装体，这个封装体有可以唯一地标识它的名字，而且向外界提供一组服务(即公有的操作)。对象中的数据表示对象的状态，一个对象的状态只能由该对象的操作来改变。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念 从动态角度或对象的实现机制来看，对象是一台自动机。具有内部状态S，操作fi(i=1,2,n)，且与操作 fi对 应 的 状 态 转 换 函 数 为gi(i=1,2,n)的一个对象，可用右图所示的自动机来模拟。9.2.1

13、对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念3.对象的特点对象的特点对象有如下一些基本特点。(1)以以数数据据为为中中心心。操作围绕对其数据所需要做的处理来设置，不设置与这些数据无关的操作，而且操作的结果往往与当时所处的状态(数据的值)有关。(2)对对象象是是主主动动的的。它是进行处理的主体。不能从外部直接加工它的私有数据，必须通过它的公有接口向对象发消息，请求它执行它的某个操作，处理它的私有数据。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念3.对象的特点对象的特点(3)实实现现了了数数据据封封装装。对象好像是一只黑盒子，它的私有数据完全被封装在盒子内部，对外是隐藏的、不可见的，对

14、私有数据的访问或处理只能通过公有的操作进行。(4)本本质质上上具具有有并并行行性性。对象是描述其内部状态的数据及可以对这些数据施加的全部操作的集合。不同对象各自独立地处理自身的数据，彼此通过发消息传递信息完成通信。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念3.对象的特点对象的特点(5)模模块块独独立立性性好好。对象内部各种元素彼此结合得很紧密，内聚性相当强。由于完成对象功能所需要的元素(数据和方法)基本上都被封装在对象内部，它与外界的联系自然就比较少，因此，对象之间的耦合通常比较松。9.2.1 对象对象9.2 面向对象的概念面向对象的概念1.类（类（class）在面向对象的软件技

15、术中，“类”就是对具有相同数据和相同操作的一组相似对象的定义，也就是说，类是对具有相同属性和行为的一个或多个对象的描述，通常在这种描述中也包括对怎样创建该类的新对象的说明。右图是3个圆心位置、半径大小和颜色均不相同的圆，是3个不同的对象。但是，它们都有相同的数据(圆心坐标、半径、颜色)和相同的操作。因此，它们是同一类事物，可以用“Circle类”来定义。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念2.实例（实例（instance）l实例实例就是由某个特定的类所描述的一个具体的对象。l“对象”既可以指一个具体的对象，也可以泛指一般的对象，但是，“实例”必然是指一个具体的对象。

16、3.消息（消息（massage）消消息息就是要求某个对象执行在定义它的那个类中所定义的某个操作的规格说明。通常，一个消息由接收消息的对象、消息选择符(也称为消息名)、零个或多个变元3部分组成。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念 例如，MyCircle是一个半径为4cm、圆心位于(100，200)的Circle类的对象，也就是Circle类的一个实例例，当要求它以绿颜色在屏幕上显示自己时，在C+语言中应该向它发下列消息消息：MyCircle.Show(GREEN)；其中，MyCircle是接收消息的对象的名字,Show是消息选择符(即消息名)，圆括号内的GREEN是

17、消息的变元。当MyCircle接收到这个消息后，将执行在Circle类中所定义的Show操作。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念4.方法（方法（method）方方法法就是对象所能执行的操作，也就是类中所定义的服务。方法描述了对象执行操作的算法，响应消息的方法。在C+语言中把方法称为成员函数。5.属性（属性（attribute）属属性性就是类中所定义的数据，它是对客观世界实体所具有的性质的抽象。类的每个实例都有自己特有的属性值。在C+语言中把属性称为数据成员。例如，Circle类中定义的代表圆心坐标、半径、颜色等的数据成员，就是圆的属性。9.2.2 其他概念其他概念

18、9.2 面向对象的概念面向对象的概念6.封装（封装（encapsulation）在面向对象的程序中，封装封装是指把数据和实现操作的代码集中起来放在对象内部。对象具有封装性的条件如下：(1)有一个清晰的边界有一个清晰的边界。所有私有数据和实现操作的代码都被封装在这个边界内，从外面看不见更不能直接访问。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念6.封装（封装（encapsulation）对象具有封装性的条件如下：(2)有确定的接口（即协议）有确定的接口（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。(3)受保护的内部实现受保护的内部实现。实现对象功

19、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。封装就是信息隐藏，通过封装对外界隐藏对象的实现细节。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念7.继承（继承（inheritance）在面向对象的软件技术中，继继承承是子类自动地共享基类中定义的数据和方法的机制。面向对象软件技术把类组成一个层次结构的系统(类等级)：一个类的上层可以有父类，下层可以有子类。这种层次结构系统的一个重要性质是继承性，一个类直接继承其父类的全部描述(数据和操作)。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念7.继承（继承（inheritance）右图为实现继承机制的原

20、理，图中以A、B两个类为例，其中B类是从A类派生出来的子类，它除了具有自己定义的特性(数据和操作)之外，还从父类A继承特性。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念l继承具有传递性，即一个类实际上继承了它所在的类等级中在它上层的全部基类的所有描述。l当类等级为树形结构时，类的继承是单继承；当允许一个类有多个父类时，类的继承是多重继承。多重继承的类可以组合多个父类的性质构成所需的性质，使用多重继承时要注意避免二义性。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念l当需要扩充原有的功能时，派生类的方法可以调用其基类的方法，并在此基础上增加必要的程序代码；当

21、需要完全改变原有操作的算法时，可以在派生类中实现一个与基类方法同名而算法不同的方法；当需要增加新的功能时，可以在派生类中实现一个新的方法。l有了继承性可以用把已有的一般性的解加以具体化的办法，来达到软件重用的目的。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念8.多态性（多态性（polymorphism）在面向对象的软件技术中，多多态态性性是指子类对象可以像父类对象那样使用，同样的消息既可以发送给父类对象也可以发送给子类对象。即，在类等级的不同层次中可以共享(公用)一个行为(方法)的名字，然而不同层次中的每个类却各自按自己的需要来实现这个行为。多态性机制不仅增加了面向对象软件

22、系统的灵活性，进一步减少了信息冗余，而且显著提高了软件的可重用性和可扩充性。9.2.2 其他概念其他概念9.2 面向对象的概念面向对象的概念9.重载重载（overloading）有两种重载重载：函数重载是指在同一作用域内的若干个参数特征不同的函数可以使用相同的函数名字；运算符重载是指同一个运算符可以施加于不同类型的操作数上面。重载进一步提高了面向对象系统的灵活性和可读性。9.2.2 其他概念其他概念1、对象概念2、面向对象其它概念本节小结本节小结主 要内 容 9.1 面向对象方法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 面向对象模型面向对象模型 9.4 对象模型对

23、象模型 9.5 动态模型动态模型 9.6 功能模型功能模型9.3 面向对象建模面向对象建模l模模型型，就是为了理解事物而对事物作出的一种抽象，是对事物的一种无歧义的书面描述。通常，模型由一组图示符号和组织这些符号的规则组成，利用它们来定义和描述问题域中的术语和概念。l模型可以帮助人们思考问题、定义术语、在选择术语时作出适当的假设，并且有助于保持定义和假设的一致性。9.3 面向对象建模面向对象建模l对于因过分复杂而不能直接理解的系统，特别需要建立模型，建模的目的主要是为了减少复杂性。l面向对象方法最基本的原则，是按照人们习惯的思维方式，用面向对象观点建立问题域的模型，开发出尽可能自然地表现求解方

24、法的软件。9.3 面向对象建模面向对象建模l用面向对象方法开发软件，通常需要建立3种形式的模型，它们分别是描述系统数据结构的对对象象模模型型，描述系统控制结构的动动态态模模型型和描述系统功能的功能模型功能模型。l一个典型的软件系统使用数据结构(对象模型)，执行操作(动态模型)，并且完成数据值的变化(功能模型)。9.3 面向对象建模面向对象建模l对任何大系统来说，上述3种模型都是必不可少的。用面向对象方法开发软件，在任何情况下，对象模型始终都是最重要、最基本、最核心的。l在面向对象分析过程中，构造出完全独立于实现的应用域模型；在面向对象设计过程中，把求解域的结构逐渐加入到模型中；在实现阶段，把应

25、用域和求解域的结构都编成程序代码并进行严格的测试验证。9.3 面向对象建模面向对象建模 在面向对象方法学中，对象模型是最基本最重要的，它为其他两种模型奠定了基础，人们依靠对象模型完成3种模型的集成。9.3 面向对象建模面向对象建模 在面向对象分析中，主要由对象模型、动态模型和功能模型组成。对象模型是最基本、最重要、最核心的。面向对象建模得到的模型包含系统的3个要素，即静态结构(对象模型)、交互次序(动态模型)和数据变换(功能模型)。解决的问题不同，这3个子模型的重要程度也不同。9.3 面向对象建模面向对象建模 （1）构造对象模型 分析需求的第一步是构造对象模型，对象模型表示了客观系统的静态数据

26、结构，它描述了现实世界的对象、类及它们之间的关系屯其信息来源于问题陈述，应用领域的专业知识和客观世界的一般性知识，初始的分析模型很中能包含错误，这些错误必须在以后的反复分析中加以更正。在构造对象模型时，首先确定对象、类；然后确定对象之间的关联，包括聚集。也要确定对象属性和链。使用继承来组织和细化对象、类。将紧耦合的类和关联的构造成模块，可以用简洁的文字，对对象模型中的信息加以补充。面向对象系统分析过程面向对象系统分析过程9.3 面向对象建模面向对象建模 （2）开发动态模型 动态模型表示了系统的行为及其对象。在分析阶段不考虑算法的执行，算法是实现模型中的一部分，对于静态数据存储来说(如数据库)，

27、动态模型毫无意义。动态模型对相互作用的系统具有很重要的意义。构造动态模型时先准备典型情况的脚本，然后确定系统和外部事物之间的外部文件，为各个主对象建立状态图，以表示对象接收和发送的文件模式及其文件执行的动作，状态图的结果集合构成了动态模刑。面向对象系统分析过程面向对象系统分析过程9.3 面向对象建模面向对象建模 （3）构造功能模型 功能模型是用来说明位是如何计算的，而不考虑动作顺序。它表明了值之间的依赖关系及其相关的功能，功能模型的构造按如下步骤进行：a.确定输入、输出值；b.建立数据流图(DFD)；c.描述函数；d.确定约束条件；e.确定优化标准。分析的最后阶段，还要验证、重复并完善，细化上

28、述三种模型。面向对象系统分析过程面向对象系统分析过程1、三种模型的基本概念2、面向对象系统分析过程本节小结本节小结主 要内 容 9.1 面向对象方法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 面向对象模型面向对象模型 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 9.4 对象模型对象模型l对象模型表示静态的、结构化的系统的“数据”性质。它是对模拟客观世界实体的对象以及对象彼此间的关系的映射，描述了系统的静态结构。l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。l建立对象模型，需要用适

29、当的建模语言来表达模型，建模语言由记号（即模型中使用的符号）和使用记号的规则（语法、语义和语用）组成。l1997年11月，国际对象管理组织OMG批准把UML 1.1作为基于面向对象技术的标准建模语言。l通常，使用UML提供的类图来建立对象模型类图来建立对象模型。9.4 对象模型对象模型 类图描述类及类与类之间的静态关系。类图是一种静态模型，它是创建其他UML图的基础。一个系统可以由多张类图来描述，一个类也可以出现在几张类图中。1.定义类定义类为类命名时应该遵守以下几条准则：l使用标准术语；l使用具有确切含义的名词；l必要时用名词短语作名字。右图表示类的图形符号。9.4.1 类图的基本符号类图的

30、基本符号9.4 对象模型对象模型2.定义属性定义属性UML描述属性的语法格式如下：可见性属性名：可见性属性名：类型名类型名=初值初值性质串性质串l属性的可见性（即可访问性）通常有下述3种：公有的(public)、私有的(private)和保护的(protected)，分别用加号(+)、减号(-)和井号(#)表示。注意，没有默认的可见性。注意，没有默认的可见性。9.4.1 类图的基本符号类图的基本符号9.4 对象模型对象模型l属性名和类型名之间用冒号(:)分隔。类型名表示该属性的数据类型，它可以是基本数据类型，也可以是用户自定义的类型。l在创建类的实例时应给其属性赋值，如果给某个属性定义了初值，

31、则该初值可作为创建实例时这个属性的默认值。类型名和初值之间用等号（=）隔开。9.4.1 类图的基本符号类图的基本符号9.4 对象模型对象模型2.定义属性定义属性l用花括号括起来的性质串明确地列出该属性所有可能的取值。枚举类型的属性往往用性质串列出可以选用的枚举值，不同枚举值之间用逗号分隔。也可以用性质串说明属性的其他性质，例如，约束说明只读表明该属性是只读属性。例如，“发货单”类的属性“管理员”，在UML类图中如下面描述：-管理员：String=“未定”9.4.1 类图的基本符号类图的基本符号9.4 对象模型对象模型 类的属性中还可以有一种能被该类所有对象共享的属性，称为类的作用域属性，也称为

32、类变量。类变量在类图中表示为带下划线的属性。例如，发货单类的类变量“货单数”，用来统计发货单的总数，在该类所有对象中这个属性的值都是一样的，下面是对这个属性的描述：-货单数：Integer9.4.1 类图的基本符号类图的基本符号9.4 对象模型对象模型3.定义服务定义服务 服务也就是操作，UML描述操作的语法格式如下：可见性操作名（参数表）：可见性操作名（参数表）：返回值类型返回值类型性质串性质串l操作可见性的定义方法与属性相同（见(2)定义属性）。l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：参数名：参数名：类型名类型名=默认值默认值l当操作的调用者未提供实在参数时，该参数就

33、使用默认值。l与属性类似，在类中可定义类作用域操作，在类图中表示为带下划线的操作。这种操作只能存取本类的类作用域属性。9.4.1 类图的基本符号类图的基本符号1、对象模型的基本概念2、类图的基本符号本节小结本节小结9.4 对象模型对象模型 类与类之间通常有关联、泛化(继承)、依赖和细化4种关系。1.关联关联 关关联表示两个类的对象之间存在某种语义上的联系。(1)普通关联普通关联 只要在类与类之间存在连接关系就可以用普通关联表示。普通关联的图示符号是连接两个类之间的直线，如图所示。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型 关联是双向的，可在每一个方向上为关联起一个名字(也

34、可不起名字)。为避免混淆，在名字前面（或后面）加一个表示关联方向的黑三角。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型(1)普通关联普通关联 在表示关联的直线两端可以写上重数（multiplicity），它表示该类有多少个对象与对方的一个对象连接。重数的表示方法通常有：9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号 如果图中未明确标出关联的重数，则默认重数是1。图表示一个作家可以使用1到多台计算机，一台计算机可被0至多个作家使用。9.4 对象模型对象模型(2)关联的角色关联的角色 在任何关联中都会涉及参与此关联的对象所扮演的角色（即起的作用），在某些情况下显式标明角色名有助于别人

35、理解类图。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号 右图是一个递归关联（即一个类与它本身有关联关系）的例子。一个人与另一个人结婚，必然一个人扮演丈夫的角色，另一个人扮演妻子的角色。如果没有显式标出角色名，则意味着用类名作为角色名。9.4 对象模型对象模型(3)限定关联限定关联 限定关限定关联通常用在一对多或多对多的关联关系中，可以把模型中的重数从一对多变成一对一，或从多对多简化成多对一。在类图中把限定词放在关联关系末端的一个小方框内。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号 左图利用限定词“文件名”表示了目录与文件之间的关系，可见，利用限定词把一对多关系简化成了一对一关系。左图一个受限的关联限

36、定提高了语义精确性，增强了查询能力。限定的语法表明，文件名在其目录内是唯一的。9.4 对象模型对象模型(4)关联类关联类 为了说明关联的性质，引入一个关联类来记录附加信息。关联中的每个连接与关联类的一个对象相联系。关联类通过一条虚线与关联连接。关联类与一般的类一样，也有属性、操作和关联。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型(4)关联类关联类 右图是一个电梯系统的类模型，队列就是电梯控制器类与电梯类的关联关系上的关联类。一个电梯控制器控制着4台电梯，控制器和电梯之间的实际连接就有4个，每个连接都对应一个队列（对象），每个队列（对象）存储着来自控制器和电梯内部按钮的请求

37、服务信息。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型2.聚集聚集 聚聚集集也称为聚合，是关联的特例。聚集表示类与类之间的关系是整体与部分的关系。使用的“包含”、“组成”、“分为部分”等字句，意味着存在聚集关系。有共共享享聚聚集集和组组合合聚聚集集两种特殊的聚集关系。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型(1)共享聚集共享聚集 如果在聚集关系中处于部分方的对象可同时参与多个处于整体方对象的构成，则该聚集称为共共享享聚聚集集。下图中，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集关系。一般聚集和共享聚集的关联

38、关系用空心菱形表示。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型(2)组合聚集组合聚集 如果部分类完全隶属于整体类，部分与整体共存，整体不存在了部分也会随之消失（或失去存在价值了），则该聚集称为组组合合聚聚集集（简称为组成）。在屏幕上打开一个窗口，它就由文本框、列表框、按钮和菜单组成，一旦关闭了窗口，各个组成部分也同时消失，窗口和它的组成部分之间存在着组合聚集关系。右图是窗口的组成，组合聚集的组成关系用实心菱形表示。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型3.泛化泛化 UML中的泛化关系就是通常所说的继承关系，它是通用元素和具体元素之间的一种分类关系

39、。具体元素完全拥有通用元素的信息，并且还可以附加一些其他信息。在UML中，用一端为空心三角形的连线表示泛化关系，三角形的顶角紧挨着通用元素。泛化关系指出在类与类之间存在“一般-特殊”关系。泛化可进一步划分成普通泛化和受限泛化。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型(1)普通泛化普通泛化 没有具体对象的类称为抽象类。抽象类通常作为父类，用于描述其他类（子类）的公共属性和行为。图示抽象类时，在类名下方附加一个标记值abstract。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型(1)普通泛化普通泛化 右图下方的两个折角矩形是模型元素“笔记”的符号，其中的

40、文字是注释，分别说明两个子类的操作drive的功能。抽象类通常都具有抽象操作。抽象操作仅用来指定该类的所有子类应具有哪些行为。抽象操作的图示方法与抽象类相似，在操作标记后面跟随一个性质串abstract。9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型(1)普通泛化普通泛化 与抽象类相反的类是具体类，具体类有自己的对象，并且该类的操作都有具体的实现方法。当客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，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、圆等）时，便使用其相应子类中具体实现的draw功能完成绘图工作。9.4.2 表示关系的符

41、号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号9.4 对象模型对象模型9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号3.泛化泛化(2)受限泛化受限泛化 给泛化关系附加约束条件，以进一步说明该泛化关系的使用方法或扩充方法，这样的泛化关系称为受限泛化。预定义的约束有4种：多多重重、不不相交相交、完全完全和不完全不完全。这些约束都是语义约束。多多重重继继承承指的是，一个子类可以同时多次继承同一个上层基类，右图中的水陆两用类继承了两次交通工具类。9.4 对象模型对象模型9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号(2)受限泛化受限泛化 与多重继承相反的是不不相相交交继继承承，即

42、一个子类不能多次继承同一个基类（这样的基类相当于C+语言中的虚基类）。如果图中没有指定多重约束，则是不相交继承，一般的继承都是不相交继承。完完全全继继承承指的是父类的所有子类都已在类图中穷举出来了，图示符号是指定完全约束。不不完完全全继继承承与完全继承恰好相反，父类的子类并没有都穷举出来，随着对问题理解的深入，可不断补充和维护，这为日后系统的扩充和维护带来很大方便。不完全继承是一般情况下默认的继承关系。9.4 对象模型对象模型9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号4.依赖和细化依赖和细化(1)依赖关系依赖关系 依依赖赖关关系系描述两个模型元素（类、用例等）之间的语义连接关系：其中一个模型元素

43、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，将影响依赖于它的模型元素。在UML的类图中，用带箭头的虚线连接有依赖关系的两个类，箭头指向独立的类。在虚线上可以带一个版类标签，具体说明依赖的种类。9.4 对象模型对象模型9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号 上图表示一个友元依赖关系，该关系使得B类的操作可以使用A类中私有的或保护的成员。9.4 对象模型对象模型9.4.2 表示关系的符号表示关系的符号4.依赖和细化依赖和细化(2)细化关系细化关系 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细化关系。假设两个模型元素A和B描述同一个事物

44、，它们的区别是抽象层次不同，如果B是在A的基础上的更详细的描述，则称B细化了A，或称A细化成了B。细化的图示符号为由元素B指向元素A的、一端为空心三角形的虚线（注注意意，不是实线），如下图所示。细化用来协调不同阶段模型之间的关系，表示各个开发阶段不同抽象层次的模型之间的相关性，常常用于跟踪模型的演变。介绍了类图中表示关系的符号，主要包括：关联、聚集、泛化、依赖和细化等。本节小结本节小结主 要内 容 9.1 面向对象方法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 面向对象模型面向对象模型 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

45、.7 3种模型之间的关系种模型之间的关系 9.5 动态模型动态模型 动动态态模模型型表示瞬时的、行为化的系统的“控制”性质，它规定了对象模型中的对象的合法变化序列。所有对象都具有自己的生命周期（或称为运行周期）。生命周期中的阶段就是对象的状态。状状态态是对对象属性值的一种抽象。各对象之间相互触发（即作用）就形成了一系列的状态变化。人们把一个触发行为称作一个事件。对象对事件的响应，取决于接受该触发的对象当时所处的状态，响应包括改变自己的状态或者又形成一个新的触发行为。9.5 动态模型动态模型 状态有持续性，它占用一段时间间隔。状态与事件密不可分，一个事件分开两个状态，一个状态隔开两个事件。事件表

46、示时刻，状态代表时间间隔。通常，用UML提供的状态图来描绘对象的状态、触发状态转换的事件以及对象的行为（对事件的响应）。每个类的动态行为用一张状态图来描绘，各个类的状态图通过共享事件合并起来，从而构成系统的动态模型。也就是说，动态模型是基于事件共享而互相关联的一组状态图的集合。9.5 动态模型动态模型 动态模型描述与操作时间和顺序有关的系统特征、影响更改的事件、事件的序列、事件的环境以及事件的组织。借助时序图、状态图和活动图，可以描述系统的动态模型。动态模型的每 个图均有助于理解系统的行为特征。对于开发人员来说，动态建模具有明确性、可视性和简易性的特点。9.5 动态模型动态模型 顺序图：用来表

47、示用例中的行为顺序，当执行一个用例行为时，顺序图中的每条信息 对应了一个类操作或状态机中引起转换的事件。顺序图展示对象之间的交互，这些交互是指在场景或用例的时间六中发生的，顺序图属于动态建模。顺序图的重点在消息序列上，也就是说，描述消息是如何在对象间发送和接收的，表示了对象孩子间传送消息的时间顺序。9.5 动态模型动态模型9.5 动态模型动态模型 协作图：是一种交互图，强调的事发送和接受消息的对象之间的组织结构，使用协作图来说明系统的动态情况。主要描述写作对象间的交互和链接，显示对象、对象间的链接以及对象间如何发送消息。协作图主要元素：参与者、对象和消息流。9.5 动态模型动态模型 协作图与顺

48、序图的区别联系：（1）协作图和顺序图都博爱是了对象间的交互作用，但是他们侧重点不同。（2）协作图清楚地表示了交互作用中的时间顺序（强调时间），但没有明确表示对象间的关系。（3）协作图清楚的表示了对象间的关系（强调空间），但时间顺序必须从顺序号获得。（4）协作图和顺序图可以相互转化。9.5 动态模型动态模型9.5 动态模型动态模型 状态图：说明对象在它的生命期中相应时间所经历的状态序列，以及它们对那些事件的响应。用于揭示状态图Actor、类、子系统和组件的复杂性，为实时系统建模。9.5 动态模型动态模型状态图组成：状态：对象的状态是指在这个对象的生命期中的一个条件或状况，在此期间对象将满足某些条

49、件、执行某些活动、或者等待某些事件。转移：转移是有一种状态到另一种状态的迁移。这种转移由被建模实体内部或外部事件触发。对一个类来说，转移通常是调用了一个可以引起状态发生重要变化的操作的结果。9.5 动态模型动态模型1、动态模型概念2、三种动态模型（时序图、状态图、协作图）本节小结本节小结主 要内 容 9.1 面向对象方法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 面向对象模型面向对象模型 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 9.6 功能模型功能模型l功功能能模模型型表示变化的系统的

50、“功能”性质，它指明系统应该“做什么”，因此更直接地反映了用户对目标系统的需求。l功功能能模模型型由一组数据流图组成。建立功能模型有助于软件开发人员更深入地理解问题域，改进和完善自己的设计。lUML提供的用例图是进行需求分析和建立功能模型的强有力工具。在UML中把用用例图建立起来的系统模型称为用例模型用例模型。9.6 功能模型功能模型l使用用用例例模模型型代替传统的功能说明，往往能够更好地获取用户需求，它所回答的问题是“系统应该为每个（或每类）用户做什么”。l用用例例模模型型描述的是外部行为者(actor）所理解的系统功能。用例模型的建立是系统开发者和用户反复讨论的结果，它描述了开发者和用户对