面向对象框架技术及应用
面向对象框架技术是软件重用的一种重要方式。本文以面向对象开发方法为基础，结合防空C I通信网仿真系统，介绍了开发特定领域应用框架的方法。
引言
在现代软件工程中，软件重用已经成为其中一个主要目标。代码重用通过面向对象语言的继承机制和编译技术已成为
现实。随着面向对象技术的日趋成熟，像这样低层次的复用已经不适合于特定领域大型软件生产的需求。为了提高软件生产过程的重用力度，软件领域的先驱者们开始进行一种新的尝试来提高软件生产力，他们不仅要重用旧的代码，而且要重用相似的分析设计结果和体系结构，来减少构造新软件系统的代价并提高软件的可靠性。基于框架的方式就是这样一种面向特定领域的重用技术。
框架由于提供了大力度的重用而被认为是一种最有前途的
面向对象技术。单独的类的重用，尽管有用，但由于重用力度小而不具备有意义的生产力的飞跃，只有把特定领域的体系结构作为一个整体进行重用才能取得引人注目的成就。
在仿真领域中，面向对象使得映射问题域到方案域变得很容易。方法和数据可以绑定到面向对象风格的程序中。仿真领域中的一个具体的实体都可以作为一个主动或被动对象，因
此采用面向对象技术来解决仿真问题是明智的。本文将结合建立C3I通讯子网仿真来讨论建立面向对象框架的方法和步骤。
■面向对象框架
1.什么是面向对象框架
一个面向对象框架是指在特定领域中的应用软件的半成品。框架是对于那些试图在他们所关心的领域构造一个复杂软
件系统的用户而言的。因为它是处于特定领域中，所以应用系统的体系结构在许多不同的方面具有一定的相似性。框架利用一系列的对象和它们之间的接口来对应静态和恒定结
构的端口，并保留友好界面使用户能够很容易完成变化的、不稳定的剩余部分而得到一个新应用程序。任何框架都是特定领域的框架，一个框架可以包含一个或多个模式。
一般来说，如图1所示，框架定义了一个应用程序的骨架并提供可以放置于该骨架中的标准用户界面实现。作为一个程序员，你的工作只是在骨架中填入你的应用程序中特定的部分。目前有关面向对象框架尚未形成一个严格而精确的定义，国外著名的软件设计大师Ralph Johnson 教授对面向对象
技术进行了长期而深入的研究，在他写的许多关于面向对象的论文中对框架进行了如下定义：
图1 特定领域的框架
框架是一种软件重用技术，它是一个应用软件系统的部分或整体的可重用设计。框架的具体表现为一组抽象类以及其实例（对象）之间的相互作用方式。它是对于一个软件系统的全部或部分的可复用设计。如一个用户界面框架只提供系统对用户界面的设计，而MacAPP的“Macintosh应用框架”提供了整个应用系统的设计。由定义可知，一个框架是一种面向对象的设计，尽管通常我们看到的框架都是由某种面向对象语言实现的，但从理论上讲它可以不提供面向对象语言的实现。面向对象类库大力度的复用需要框架，框架提供了类库中被复用组件的上下文关系。
在一个专用领域内构造框架时，把握框架的共同点是关键因素。框架一旦被建立，其适应性和可扩展性就被提到了首要地位。框架的直接目的是被复用，以减少建立一个新应用系统的工作量。只有当理解一个框架的代价少于建立一个新系统的代价时，框架的复用才成为可能。构造框架是一个逐渐积累的过程，就是说不断有新发现的共同点和新的构件被加入，同时那些老的、不必要的部件被删除，以此来保证整个应用系统的性能，这样新旧构件之间的接口直接影响框架的适应性和可扩展性。任何框架都不能被直接复用，除非要建立的应用系统非常简单或者与框架极为相似，除此之外，都要对框架进行或多或少的修改和扩展才能被复用。
2.框架和类库的不同
我们首先要给类库一个明确的定义，对类库的广义描述为：类库以库文件的形式存在，库文件中包含了事先定义好的类。从广义的角度看，面向对象框架的存在形式可以看作一个类库，它是建立在对多态性和动态绑定的系统化的广泛使用基础之上，这些说起来很简单，但现在已建立的开发方法很少有支持对框架设计的。不过一些新的方法原理，例如模式和抽取，表现了对面向对象方法有意义的支持。但在传统意义上，框架是不同于类库的，框架包含更多的内容。框架是对协作完成一系列相关责任的类集合的抽象设计。框架和类库的一些主要区别与联系如下：
①在类库中是由用户实例化抽象类，类库构件被单独使用；而在框架中要有抽象类的一些具体子类，应用软件开发者通过修改现存的类或定义新的子类以扩展现存的类来使用框架。
②在类库中是用户在需要的时候调用函数，不预定义控制流；而框架使用了与用户之间的反向控制流，使用框架时，通常只是实现一些回调函数或者使一些类适用于上下文，然后调用一个单一的方法或过程，框架将完成其余的工作，在适当的时候和地点调用必要的函数或方法。这就是框架的Hollywood法则(“Don't call us, we'll call you”)。
③使用类库只需要了解类的外部接口，但必须要定义应用软件的整体结构；而框架的使用者要了解框架的抽象设计和类
的内部结构来进行修改和扩展，因此学习框架要比类库更加困难，同时有被错误使用的危险，但框架被复用的潜力大大超过了类库。
④在类库中没有定义缺省行为，而在框架中提供缺省行为。■框架技术应用示例
下面，笔者将结合建立C3I通讯子网仿真来讨论建立面向对象框架的方法和步骤。
1.防空C3I通信网仿真系统
C3I系统由指挥、控制、通信和情报四个方面的技术系统组成，是一个庞大复杂的系统。防空C3I通信网仿真作为C3I 系统仿真的一部分，其主要功能是通过共享传输设备进行信息传输，所含部件包括工作站、路由器和通信链路等等，所传送报文分为三种类型，由处于不同位置的用户或用户群随机产生，要求系统根据报文的不同属性、优先级和长度进行适当处理。由于防空C3I通信网仿真系统涉及分布式理论及时间同步原理，作为简单示例，在此我们只讨论单机环境下的军师级防空作战指挥系统的面向对象仿真框架。
防空C3I通信网包括军指挥中心（见图2）和若干（如3个）师属防空指挥系统（见图3）。该中心由军防空情报方舱、军防空指挥方舱和军防空通信方舱组成，每舱中若干终端连成LAN，方舱间由无线LAN互连，军情报方舱通过电台与情报采集融合网络连接。军通信方舱通过电台与军直属防空群相
连，地域网接口与各个师防空指挥部交换信息。类似于军防空指挥中心，各师由二个方舱，即师防空指挥方舱和师防空通信方舱通过LAN将若干终端连成网，组成师指挥通信系统。类似的，我们可以再向下拓展至团、连、营等。由此我们可分析得知，军防空指挥中心和师防空指挥系统在结构上具有一定的相似性，它们有相同类型的方舱，有相似的内部结构。
图2 军防空指挥中心示意图
2. 防空C3I通信网仿真框架
框架应该是在对现存应用领域内的软件系统作了深入了解
分析后才得到的。经过对军级防空作战指挥系统进行分析研究，我们认为此系统主要包括如下结构成分（组件）：局域网、工作站、路由器、报文及报文队列，而这些成分在师级的系统中也是必要的。
为了建造防空C3I通信网仿真系统框架，我们在对其军级作战指挥系统进行分析后得出五个基本类，其对象关系如图4所示。
基于软件框架的软件开发过程，把软件的开发看作一个组装过程，在软件框架的指导下寻找可复用构件（及开发一些新构件）并进行系统组装，这种开发过程是目前很受重视的研究方向。
①局域网类HLan
局域网类HLan是构成系统的主要成分，同时也是独立运行和独立仿真的基本单位，它可以包含三个子类：军防空情报方舱、军防空指挥方舱和军防空通信方舱。局域网由工作站和路由器通过总线连接而成，其中工作站可以有多个，但不能少于一个，路由器有且只能有一个。局域网对总线采用多址接入方式进行访问。
图3 师防空指挥中心示意图
②工作站类HStation
工作站类HStation主要完成对报文的产生、存储、处理、转发和接收。工作站利用接收队列存放自己产生的以及来自其他队列的报文，利用发送队列存放自己需要发送到其他工作站的报文。工作站可以根据报文的类型分为多种类型，如普通终端、指挥报文计算终端、地域网出口及存储转发站等等。通常工作站的属性信息是来描述工作站具体类型和所具有
的特殊功能。
③路由器类HNetBridge
路由器类HNetBridge作为局域网和外界的通信接口，其主
要功能是完成局域网和外界之间的报文交换。路由器分别用接收队列和发送队列来保存报文。
我们可以以军防空指挥中心仿真系统为基础，抽象出其框架，再复用到师防空指挥系统中，这样就减少了开发整个防空
C3I通信网的代价，也为以后对系统的扩展提供了条件。
④报文类HMsg
报文类HMsg是此系统中的动态实体，也是系统内各部件之间进行联络的惟一表现形式。根据要求系统内的报文分为三种形式：指挥报文、战况报文和业务报文。指挥报文的优先级较高，是由特定源工作站每隔固定时间间隔产生一次，按特定路由传递、处理，最终到达特定目标工作站。战况报文按泊松分布产生，其产生期望值作为工作站参数，优先级较低。业务报文由所有工作站产生，其产生规则及优先权约定与战况报文相同。
图4 仿真框架对象关系图
⑤报文队列类HMsgQue
报文队列类HMsgQue用于存储报文，分为接收队列和发送队列两类。
当然在对该仿真系统进行详细的面向对象框架设计时，只有这五个基本类是远远不够的，但由于篇幅的限制，在此我们只给出这五个基本类的说明。
由军级防空指挥中心抽象出的仿真框架，复用到师级防空指挥系统中，控制线程为MEC中的GUI应用框架，将各子框架进行组合就可以得到整个军师级防空C3I通信网仿真系统。■结束语
采用基于面向对象框架的方法开发应用软件，其意义在于可以以框架为重用部件的基本构造单元来实现软件工业化生产，有效地降低软件开发的成本，提高生产效率和软件可靠性，尤其对特定领域复杂系统的高可靠性专用软件更具有实用价值，为这些特定领域的软件开发提供了一种强有力的技术。
实验一熟悉VC++IDE开发环境 一、实验目的 1、熟悉VC++6.0集成开发环境，熟练掌握VC++6.0项目工作区、各种编辑器、菜单栏和工具栏的使用。 2、掌握如何编辑、编译、连接和运行一个C++程序。 3、通过运行简单的C++程序，初步了解C++源程序的结构和特点。 二、实验要求 1、分析下列程序运行的结果。 程序一： #include 面向对象框架技术及应用 面向对象框架技术是软件重用的一种重要方式。本文以面向对象开发方法为基础，结合防空C I通信网仿真系统，介绍了开发特定领域应用框架的方法。 引言 在现代软件工程中，软件重用已经成为其中一个主要目标。代码重用通过面向对象语言的继承机制和编译技术已成为 现实。随着面向对象技术的日趋成熟，像这样低层次的复用已经不适合于特定领域大型软件生产的需求。为了提高软件生产过程的重用力度，软件领域的先驱者们开始进行一种新的尝试来提高软件生产力，他们不仅要重用旧的代码，而且要重用相似的分析设计结果和体系结构，来减少构造新软件系统的代价并提高软件的可靠性。基于框架的方式就是这样一种面向特定领域的重用技术。 框架由于提供了大力度的重用而被认为是一种最有前途的 面向对象技术。单独的类的重用，尽管有用，但由于重用力度小而不具备有意义的生产力的飞跃，只有把特定领域的体系结构作为一个整体进行重用才能取得引人注目的成就。 在仿真领域中，面向对象使得映射问题域到方案域变得很容易。方法和数据可以绑定到面向对象风格的程序中。仿真领域中的一个具体的实体都可以作为一个主动或被动对象，因 此采用面向对象技术来解决仿真问题是明智的。本文将结合建立C3I通讯子网仿真来讨论建立面向对象框架的方法和步骤。 ■面向对象框架 1.什么是面向对象框架 一个面向对象框架是指在特定领域中的应用软件的半成品。框架是对于那些试图在他们所关心的领域构造一个复杂软 件系统的用户而言的。因为它是处于特定领域中，所以应用系统的体系结构在许多不同的方面具有一定的相似性。框架利用一系列的对象和它们之间的接口来对应静态和恒定结 构的端口，并保留友好界面使用户能够很容易完成变化的、不稳定的剩余部分而得到一个新应用程序。任何框架都是特定领域的框架，一个框架可以包含一个或多个模式。 一般来说，如图1所示，框架定义了一个应用程序的骨架并提供可以放置于该骨架中的标准用户界面实现。作为一个程序员，你的工作只是在骨架中填入你的应用程序中特定的部分。目前有关面向对象框架尚未形成一个严格而精确的定义，国外著名的软件设计大师Ralph Johnson 教授对面向对象 技术进行了长期而深入的研究，在他写的许多关于面向对象的论文中对框架进行了如下定义： 图1 特定领域的框架 学号：姓名： 第三章面向对象程序设计作业 一、判断题 1、一个Java源程序可有多个类，但只仅有一个public类，而且程序名与public类名相同。对 2、如果类A和类B在同一个包中，则除了私有成员外，类A可以访问类B中所有的成员。对 3、接口中的成员变量全部为常量，方法为抽象方法。对 4、抽象类可以有构造方法，可以直接实例化。错 5、对static方法的调用可以不需要类实例。对 6、包含抽象方法的类一定是抽象类。对 7、方法中的形参可以和方法所属类的属性同名。对 8、接口无构造器，不能有实例，也不能定义常量。错 9、类的实例对象的生命周括实例对象的创建、使用、废弃、垃圾的回收。对 10、Java应用程序的入口main方法只有一种定义法。对 二、选择题 1、下列答案正确的是（A ） A) 在同一个Java源文件中可以包含多个类，只能有一个被声明为public B) 在同一个Java源文件中只能包含一个类，并被声明为public C) 在同一个Java源文件中可以包含多个类，都可以被声明为public D) 在同一个Java源文件中可以包含多个类，只能有一个被声明为default 2、Java实现动态多态性是通过（ B ）实现的。 A) 重载B) 覆盖 C) 接口D) 抽象类 3、下列哪一个是正确的方法重载描述（ A ） A) 重载方法的参数类型必须不同 B) 重载方法的参数名称必须不同 C) 返回值类型必须不同 D) 修饰词必须不同 4、final关键字不可以用来修饰（ D ） A) 类B) 成员方法 C) 域D) 接口 5、接口的所有成员方法都具有（ B ）属性 A) private, final B) public, abstract C) static, protected D) static 6、Java的封装性是通过（A ）实现的 A) 访问控制B) 设计内部类 C) 静态域和静态方法D) 包 7、下列接口或类不属于.*包的是（ D ） A) Collection B)Vector C) Map D) Integer 8、下述哪一组方法，是一个类中方法重载的正确写法（ A ） A) int addValue( int a, int b ){return a+b;} 各种系统架构图及其简介 1.Spring 架构图 Spring 是一个开源框架，是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许您选择使用哪一个组件，同时为J2EE 应用程序开发提供集成的框架。Spring 框架的功能可以用在任何J2EE 服务器中，大多数功能也适用于不受管理的环境。Spring 的核心要点是：支持不绑定到特定J2EE 服务的可重用业务和数据访问对象。这样的对象可以在不同J2EE 环境（Web或EJB ）、独立应用程序、测试环境之间重用。 组成Spring 框架的每个模块（或组件）都可以单独存在，或者与其他一个或多个模块联合实现。每个模块的功能如下： ?核心容器：核心容器提供Spring 框架的基本功能。核心容器的主要组件是BeanFactory ，它是工厂模式的实现。BeanFactory 使用控制反转（IOC ）模式将应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开。 ?Spring 上下文：Spring 上下文是一个配置文件，向Spring 框架提供上下文信息。Spring 上下文包括企业服务，例如JNDI 、EJB 、电子邮件、国际化、校验和调度功能。 ?Spring AOP ：通过配置管理特性，Spring AOP 模块直接将面向方面的编程功能集成到了Spring 框架中。所以，可以很容易地使Spring 框架管理的任何对象支持AOP 。Spring AOP 模块为基于Spring 的应用程序中的对象提供了事务管理服务。通过使用Spring AOP ，不用依赖EJB 组件，就可以将声明性事务管理集成到应用程序中。 ?Spring DAO ：JDBC DAO 抽象层提供了有意义的异常层次结构，可用该结构来管理异常处理和不同数据库供应商抛出的错误消息。异常层次结构简化了错误处理，并且极大地降低了需要编写的异常代码数量（例如打开和关闭连接）。Spring DAO 的面向JDBC 的异常遵从通用的DAO 异常层次结构。 ?Spring ORM ：Spring 框架插入了若干个ORM 框架，从而提供了ORM 的对象关系工具，其中包括JDO 、Hibernate 和iBatis SQL Map 。所有这些都遵从Spring 的通用事务和DAO 异常层次结构。 Object- Orien ted Programmi ng C++ 主讲成长生 东华大学计算机科学与技术学院 第一章概述 § 1.1 面向对象程序设计的基本思想 C++是基于C语言发展的，又冲破C语言局限的面向对象的程序设计语言。它与Java 语言都作为当前计算机科学的主流语言, 越来越受到用户的欢迎。 要弄清楚什么是面向对象的程序设计, 首先了解和回顾传统的 （ Pascal（或C））结构化程序设计方法及其设计思想、程序结构及特点。SP（Structure Programming）是60 年代诞生的针对当时爆发的所谓”软件危机” , 为此发展形成了现代软件工程学的基础。 SP的总的设计思想是： . 自顶向下、层次化 . 逐步求精、精细化 程序结构是按功能划分基本模块的树型结构, 使模块间的关系尽可能简单独立。因此SP的程序的基本特点是： . 按层次组织模块（战略上划分战役） . 每一模块只有一个入口, 一个出口 ?代码和数据分离（程序=数据结构+算法） 归纳得到： SP 把数据和过程（代码、函数）分离为相互独立的实体, 用数据代表问题空间中的客体借以表示实际问题中的信 息; 程序代码则用来处理加工这些数据。程序员在编程时 必须时刻考虑所要处理的数据结构和类型。对不同的数据格式即使要作同样 的处理计算, 或者要对相同的数据格式作不同的处理都必须编写不同的程序（如两个整型数和两个浮点数相加）。这样的编程方法，即传统的SP方法设计出来的程序或系统其可重用的成分很少。其次把数据和代码作为不同的分离实体时, 总存在着用错误的数据调用正确的程序模块, 或用正确的数据调用错误的程序模块的危险, 从而使数据与程序始终保持兼容, 已成为程序员 的一个沉重的负担。在开发一个大型软件课题中, 当工程进入到 后期若用户改变了方案要求, 很容易使技术人员的前期工作受到摧毁性的打击，使其前功尽弃。为克服以上的弊端或者该SP方法难以控制处理的矛盾而产生了面向对象程序设计方法, 即Object —Oriented Programming ----------- OOP从二十世纪六十年代提出对象 的雏形, 到七十年代美国国防部的专用语言Ada 语言, 直到当前国际上流行的高品味的Java 和C++（Tc++,Balandc++ 及Vc++）, , 应该讲OOP方法与技术吸取了SP的一切优点，同时又正视和顺应现实世界由物质和意识二部分组成。映射到面向对象的解空间就是: 具体事物—对象; 抽象概念—类。 OOP的基本原理是用问题领域的模型来模拟大千世界，从而设计出尽可能直接、自然地表示问题求解方法的软件, 这样的软件由对象组成, 而对象则是完整反映客观世界事物具有不可分割的静态属性（”数据结构” ）与动态行为（”方法” ）的。而且它们是既有联系又 1．什么是结构化程序设计方法？这种方法有哪些优点和缺点？ 【解答】结构化程序设计方法是指20世纪60年代开始出现的高级语言程序设计方法，由于采用了数据结构化、语句结构化、数据抽象和过程抽象等概念，使程序设计在符合客观事物与逻辑的基础上更进了一步。结构化程序设计的思路是：自顶向下、逐步求精。程序结构由具有一定功能的若干独立的基本模块（单元）组成，各模块之间形成一个树状结构，模块之间的关系比较简单，其功能相对独立，模块化通过子程序的方式实现。结构化程序设计方法使高级语言程序设计开始变得普及，并促进了计算机技术的深入应用。 虽然结构化程序设计方法采用了功能抽象、模块分解与组合，以及自顶向下、逐步求精的方法，能有效地将各种复杂的任务分解为一系列相对容易实现的子任务，有利于软件开发和维护；但与面向对象程序设计方法相比，结构化程序设计存在的主要问题是，程序的数据和对数据的操作相互分离，若数据结构改变，程序的大部分甚至所有相关的处理过程都要进行修改。因此，对于开发大型程序具有一定的难度，软件的可重用性差，维护工作量大，不完全符合人类认识世界的客观规律。 2．面向对象程序设计有哪些重要特点？ 【解答】软件设计的目的是为了解决日常生活中存在的各种实际问题，面向对象程序设计与以往各种程序设计方法的根本区别是程序设计的思维方法的不同。它主要具有如下重要特点： （1）面向对象程序设计实现了较直接地描述客观世界中存在的事物（即对象）及事物之间的相互关系，它所强调的基本原则是直接面对客观事物本身进行抽象，并在此基础上进行软件开发，将人类的思维方式与表达方式直接应用在软件设计中。 （2）面向对象的程序设计将客观事物看作具有属性和行为的对象，通过对客观事物进行抽象来寻找同一类对象的共同属性（静态特征）和行为（动态特征），并在此基础上形成类。 （3）面向对象的程序设计将数据和对数据的操作封装在一起，提高了数据的安全性和隐蔽性。 一、教学目标 1、知识与技能 （1）认识面向对象程序设计中对象、类的概念及其特征。 （2）认识面向对象程序设计中类、对象和实例的关系。 2、过程与方法 （1）能够举例说明现实世界与程序世界的对象及其特征。 （2）能够举例说明现实世界与程序世界的类及其特征。。 （3）能够画图表示类、对象和实例三者的关系。 3、情感态度和价值观 （1）能关注面向对象程序设计的基本概念。 （2）能产生对对象、类等的认识的愿望。 （3）能认识到掌握对象、类的概念是学习面向对象程序设计的前提。 二、重点难点 教学重点： （1）对象及其特征。 （2）类及其特征。。 教学难点： （1）类及其特征。 （2）类的继承。 （3）类、对象和实例的关系。 三、教学环境 1、教材处理 教材选自广东教育出版社的信息技术（选修一）《算法与程序设计》第五章第二节，本节以理论为主。面向对象程序设计涉及到一些基本的概念，认识和理解类、对象的基本概念，以及类、对象和实例之间的关系是掌握面向对象程序设计的基础，是进一步学习面向对象功能实现的的前提。内容编排尽量贯彻原教材的意图展开。 教学方法采用讲解、学生自主学习和合作学习相结合的学习方法。 2、预备知识 学生已认识面向对象程序设计的基本思想，初步了解了类、对象等概念，通过比较得知两种程序设计方法的优劣所在。有了这些基础，学习者明显产生了想进一步学习面向对象设计知识的欲望。 3、硬件要求 本节内容是纯理论，可在普通教室上，也可选在多媒体电脑教室中完成，以供学生实践。 4、所需课时：1课时 四、教学过程 导入：1、简要介绍本节课的教学目标：紧密联系现实生活中的实例理解面向对象程序设计中的主要概念如对象、类及其关系，知道这些概念在面向对象思想中的重要性。 2、联系实际生活提问导入：现实生活中我们经常说到“类”这个概念，如人类、花类、鸟类等等。“人类”又可分为黑人、黄种人、白人等小类，这些小类可以具体到某个人如张三、李四、王五等。前面我们提到计算机软件的开发过程就是人们使用计算机语言将现实世界映射到计算机世界的过程。那么这些概念在面向对象程序设计中是采用怎样的机制来实现映射的呢？这节课我们来作充分的探讨。 （一）对象 《UML面向对象技术》 清华大学出版社王少锋编著 第一章面向对象技术概述 1.对象：是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。对象之间 2.通过消息通信。 3.类：是具有相同属性和方法的一组对相机和，它为属于该类的全部对象提供了统一的描述。 4.封装：把对象的属性和方法结合成一个独立的系统单位，并尽可能的隐蔽对象的内部细节。 5.继承：利用继承，子类可以继承父类的属性或方法。 6.多态：指是一个实体在不同上下文条件下具有不用意义或方法的能力。 7.消息：向对象发出服务请求。 第二章UML概述 1.UML：Unified Modeling Language 统一建模语言 2.UML定义1：是对软件密集型系统中的制品进行可视化，详述，构造和文档化的语言。 3.UML定义2：（1）语义：UML对语义的描述使开发者能在语义上取得一致认识，消除了 因人而异的表达方法所造成的影响。 （2）表示法：UML表示法定义UML符号的表示法，为开发者或开发工具使 用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。 4.UML特点：①统一的标准。 ②面向对象。 ③可视化、表示能力强大。 ④独立与过程。 ⑤概念明确，建模表示法简洁，图形结构清晰，容易掌握和使用。 注：UML不是一个独立的软件开发方法，而是面向对象软件开发方法中的一个部分。 5.四种关系：①依赖②关联③泛华④实现 6.九种图：①用例图②顺序图③协作图④类图⑤对象图⑥状态图⑦活动图⑧构件图 ⑨部署图 第三章用例和用例图 1.用例图：是从用户角度描述系统功能，是用户所能观察到的系统功能的模型图。 2.用例：是系统中的一个功能单元。 3.参与者：是指系统以外的，需要使用系统或与系统交互的东西，包括人、设备、外部系统 等。 4.用例间的关系： ①泛化：代表一般与特殊的关系。在泛化关系中，子用例继承了父用例的行为和含义，子用 例也可以增加新的行为和含义或覆盖父用例中的行为和含义。 ②包含：指的是两个用力之间的关系，其中一个用用例的行为包含另一个用例的行为。 ③扩展：基本用例声明若干个“扩展点”，扩展用例在这些扩展点上增加新的行为和含义。 5.泛化、包含、扩展的比较：泛化关系和扩展关系：泛化干系和扩展关系表示的是用例之间 的“is a”关系，包含关系表示的是用例之间的“has a”关系。扩展关系和泛化关 系相比，多了扩展点的概念，一个扩展用例只能在基本用例的扩展点上进行扩展。 6.用例描述包括内容：①用例的目标； ②用例是如何启动的； 武汉大学2007—2008学年度第2学期 《面向对象程序设计》试卷（001） 学院 专业 班 学号 姓名 分数 答题要求： ⑴考试时，请在计算机的非硬盘保护区建立文件夹，文件夹以“学号姓名”命名，全部题目都保存在该文件夹下面。 如：“200031432228张三” ⑵每个题目的工程命名规则：试卷号_大题号_小题号。如001号试卷的第一大题第2小题的工程名：001_1_2 ⑶交卷前，请把每个题目的DEBUG 目录删除后，将整个文件夹拷贝到指定U 盘，等待老师拷贝、检查完毕后再离开考场。 一、请填空，并利用Visual C++编程完成以下题目。（每题8分，共32分） 1 编写一个程序，输入三角形的三个边的边长，求三角形的面积。 调试结果： 个error 个warning ；实现题目要求的功能函数名： 。 2 函数的参数传递方式有“单向值传递”、“按地址传递”和“引用传递”三种方式， 请采用内联函数的方法实现实参和形参的“引用传递”。 调试结果： 个error 个warning ；实现题目要求的功能函数名有： 。 3 编写一个SDI 应用程序SDIDraw ，为应用程序添加主菜单“我的菜单”，并添加“显示文本”和“画图”两个菜单项，编写上述两个菜单项的消息处理函数，分别在客户区显示一行文本或画一条直线。 调试结果： 个error 个warning ；为实现题目要求而填加的功能函数名有： ； 在原有 函数中增加了代码。 实现题目要求填加的功能函数名有： 4 编写一个对话框应用程序，对话框中有两个用于选择 颜色模式的单选按钮和3个用于选择颜色的复选框，只 有在彩色模式下才能选择3种不同的颜色的组合。对话 框运行效果如右图，当用户单击“应用”按钮，对话框 右边的按键按钮根据选择的颜色实现按钮的自画。 调试结果： 个error ； 个warning 。 《面向对象程序设计》期末考试试卷（A卷） （闭卷时间120分钟） 院/系年级专业姓名学号 一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1、下列选项中可以做C++标识符的是（ a ） A. _256 B. fat/pig C. delete D. 5char 2、在一个C++程序中，main函数的位置（ c ）。 A．必须在程序的开头B．必须在程序的后面 C．可以在程序的任何地方D．必须在其他函数中间 3、在语句cout< 1.Spring 架构图 Spring 是一个开源框架，是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许您选择使用哪一个组件，同时为J2EE 应用程序开发提供集成的框架。Spring 框架的功能可以用在任何J2EE 服务器中，大多数功能也适用于不受管理的环境。Spring 的核心要点是：支持不绑定到特定J2EE 服务的可重用业务和数据访问对象。这样的对象可以在不同J2EE 环境（Web或EJB ）、独立应用程序、测试环境之间重用。 组成Spring 框架的每个模块（或组件）都可以单独存在，或者与其他一个或多个模块联合实现。每个模块的功能如下： ?核心容器：核心容器提供Spring 框架的基本功能。核心容器的主要组件是BeanFactory ，它是工厂模式的实现。BeanFactory 使用控制反转（IOC ）模式将应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开。 ?Spring 上下文：Spring 上下文是一个配置文件，向Spring 框架提供上下文信息。 Spring 上下文包括企业服务，例如JNDI 、EJB 、电子邮件、国际化、校验和调度功能。 ?Spring AOP ：通过配置管理特性，Spring AOP 模块直接将面向方面的编程功能集成到了Spring 框架中。所以，可以很容易地使Spring 框架管理的任何对象支 持AOP 。Spring AOP 模块为基于Spring 的应用程序中的对象提供了事务管理服 务。通过使用Spring AOP ，不用依赖EJB 组件，就可以将声明性事务管理集成到应用程序中。 ?Spring DAO ：JDBC DAO 抽象层提供了有意义的异常层次结构，可用该结构来管理异常处理和不同数据库供应商抛出的错误消息。异常层次结构简化了错误处理， 并且极大地降低了需要编写的异常代码数量（例如打开和关闭连接）。Spring DAO 的面向JDBC 的异常遵从通用的DAO 异常层次结构。 ?Spring ORM ：Spring 框架插入了若干个ORM 框架，从而提供了ORM 的对象关系工具，其中包括JDO 、Hibernate 和iBatis SQL Map 。所有这些都遵从Spring 的通用事务和DAO 异常层次结构。 2.ibatis 架构图 ibatis 是一个基于Java的持久层框架。 iBATIS 提供的持久层框架包括 SQL Maps 和Data Access Objects （ DAO ），同时还提供一个利用这个框架开发的 JPetStore 实例。 四海兴唐天润17面向对象，数据结构，异常部分知识考试题 一，选择题（每题3分，共45分） 1.下列哪种说法是正确的（） A．实例方法不可以直接调用本类的实例方法 B．实例方法可以直接调用本类的类方法 C．实例方法可以直接调用父类的实例方法 D．实例方法可以直接调用父类的类方法 2.下面不属于面向对象特征的是（） A.多态 B. 继承 C. 抽象 D. 封装 3.设a=1，b=3，求a&b 的值为（） A．0 B. 1 C. 2 D. 3 4.下列变量名正确的是（） A．case B. $_Count C. PI# D. 5person 5.如代码：int x = (3 > 4) ? 2 : 1，请问x的值为（） A．4 B. 3 C. 2 D. 1 6. 下列说法错误的是（） A．局部变量只在方法内部有效。 B．实例方法可以调用本类的类方法和其他实例方法。 C．类方法可以调用本类的类成员变量。 D．局部变量不能与本类的成员变量同名。 7. 下列说法错误的是（） A．类成员变量可以由类名直接调用。 B．类成员变量的值在当前类的对象之间共享。 C．类方法可以由类名直接调用。 D．对象不可以调用类变量和类方法。 8. 下列说法正确的是（） A．子类内部可以调用父类的受保护方法。 B．上转型对象可以调用子类的所有方法。 C．上转型对象不能调用父类的方法。 D．子类对象可以调用父类的受保护成员变量。 9. 设字符串s=“abcdefg”，求s.substring(2,5)的值（） cdef B. bcde C. bcd D. cde 10. 下列哪种说法是正确的（） A．ArrayList中不允许其存储的数据元素重复。 B．ArrayList可以向索引指定的位置添加数据元素。 C．HashSet中允许其存储的数据元素重复。 D．HashSet可以向索引指定的位置添加数据元素。 11. 下列不属于异常关键字的是（） A. final 一、教案目标 1、知识与技能 （1）认识面向对象程序设计中对象、类的概念及其特征。 （2）认识面向对象程序设计中类、对象和实例的关系。 2、过程与方法 （1）能够举例说明现实世界与程序世界的对象及其特征。 （2）能够举例说明现实世界与程序世界的类及其特征。。 （3）能够画图表示类、对象和实例三者的关系。 3、情感态度和价值观 （1）能关注面向对象程序设计的基本概念。 （2）能产生对对象、类等的认识的愿望。 （3）能认识到掌握对象、类的概念是学习面向对象程序设计的前提。 二、重点难点 教案重点： （1）对象及其特征。 （2）类及其特征。。 教案难点： （1）类及其特征。 （2）类的继承。 （3）类、对象和实例的关系。 三、教案环境 1、教材处理 教材选自广东教育出版社的信息技术（选修一）《算法与程序设计》第五章第二节，本节以理论为主。面向对象程序设计涉及到一些基本的概念，认识和理解类、对象的基本概念，以及类、对象和实例之间的关系是掌握面向对象程序设计的基础，是进一步学习面向对象功能实现的的前提。内容编排尽量贯彻原教材的意图展开。 教案方法采用讲解、学生自主学习和合作学习相结合的学习方法。 2、预备知识 学生已认识面向对象程序设计的基本思想，初步了解了类、对象等概念，通过比较得知两种程序设计方法的优劣所在。有了这些基础，学习者明显产生了想进一步学习面向对象设计知识的欲望。 3、硬件要求 本节内容是纯理论，可在普通教室上，也可选在多媒体电脑教室中完成，以供学生实践。 4、所需课时：1课时 四、教案过程 导入：1、简要介绍本节课的教案目标：紧密联系现实生活中的实例理解面向对象程序设计中的主要概念如对象、类及其关系，知道这些概念在面向对象思想中的重要性。 2、联系实际生活提问导入：现实生活中我们经常说到“类”这个概念，如人类、花类、鸟类等等。“人类”又可分为黑人、黄种人、白人等小类，这些小类可以具体到某个人如张三、李四、王五等。前面我们提到计算机软件的开发过程就是人们使用计算机语言将现实世界映射到计算机世界的过程。那么这些概念在面向对象程序设计中是采用怎样的机制来实现映射的呢？这节课我们来作充分的探讨。 基于面向对象框架的软件开发方法 随着电子信息、计算机网络技术的快速发展，一些计算机软件需要软件工程师去开发，软件开发的方法至关重要。面向对象框架软件随着市场的需求量的增大，类型越来越多，给其开发技术方法提出了更高的要求，所以掌握面向对象框架的软件开发方法至关重要。本文根据个人的经验首先对框架的特征进行了教育分析，然后重点研究了基于面向对象框架的软件开发过程。 标签：面向对象框架软件开发方法 前言 在近些年，基于面向对象框架的软件开发方法随着市场需求量在不断增大，软件复用成为软件开发的重点项目之一。现在市场上的面向对象框架已经有不少了，但都是小型的模块组件，本文根据个人的经验来研究能复用的大型组件就是基于面向对象框架软件的开发方法。 一、框架的特征分析 1.模块化 为了让组件更具有模块性（化），要对框架多变封装，然后在利用固定接口来完成。框架模块化后，方便已有的软件维护和理解，也可以对应用程序的质量进行局部的改变。 2.可复用性 类属组件指的是框架的固定接口，新的应用程序的开发要依赖于类属组件，类属组件可以让框架软件的复用性在很大程度上加强。框架软件可复用性可以聘请专业知识强、经验丰富的开发工程师来避免软件的后续开发做重复工作，这样不仅可以把软件开发的效果提高，而且还能提升框架软件的功能性、可靠性及质量。 3.扩展性 框架软件应用程序固定接口的扩展性需要利用显示的钩子方法来实现，这样一来就可以大大提高框架本身的扩展性。框架根据需要要想制定新的应用程序服务必须要依靠框架的这种扩展特性。 4.反向控制 框架在运动体系中被称为“反向控制”，框架派发机制激活的事件处理对象可利用反向控制来一步步制定标准化的应用程序。框架（非应用程序）的外部事件 例3-1 对象中成员变量的灵活定义及使用 本例模拟通讯录功能，定义了Person类保存人员信息，能够对用户输入的姓名、 性别、电话号码进行保存，还可进行分类。Person类的多个对象就是通讯录中的一套 套完整信息。 import java.util.Scanner; class Person{ String name; char sex; String phoneNumber; String category[] = {"同学","同事","朋友","家人"}; int i; void setInfo(){ int n; Scanner reader = new Scanner(System.in); System.out.print("姓名："); name = reader.next(); System.out.print("性别："); sex = reader.next().charAt(0); System.out.print("电话号码："); phoneNumber = reader.next(); do{ System.out.print("选择分类：1.同学 2同事 3朋友 4家人请选择："); i = reader.nextInt()-1; }while(i<0||i>3); } void showInfo(){ System.out.println(name+"\t"+sex+"\t"+phoneNumber+"\t"+category[i]); } } public class PersonTest { public static void main(String[] args) { Person p[] = new Person[3]; for(int i=0;i<3;i++){ p[i] = new Person(); System.out.println("------请输入第"+(i+1)+"个人的信息------"); p[i].setInfo(); ●下面关于面向对象方法中消息的叙述，不正确的是____(2)__。 (2)A. 键盘、鼠标、通信端口、网络等设备一有变化，就会产生消息 B．操作系统不断向应用程序发送消息，但应用程序不能向操作系统发送消息C. 应用程序之间可以相互发送消息 D．发送与接收消息的通信机制与传统的子程序调用机制不同 正确答案：B 【解析】在系统中既使用对象又使用类和继承等机制，而且对象之间仅能通过传递消息实现彼此的通信，这样的方法才称为"面向对象的方法"。 ●面向对象技术中，对象是类的实例。对象有三种成份：____(3)____、属性和方法(或操作)。 (3) A. 标识B. 规则C. 封装D. 消息 正确答案：A 解析：对象有三种成份：标识(对象名)、属性和方法(或操作)。 ●在面向对象技术中，类属是一种__(1)__机制。一个类属类是关于一组类的一个特性抽象，它强调的是这些类的成员特征中与__(2)__的那些部分，而用变元来表示与__（3）__的那些部分。 （1）A.包含多态B.参数多态C.过载多态D.强制多态 （2）A.具体对象无关B.具体类型无关C.具体对象相关D.具体类型相关 （3）A.具体对象无关B.具体类型无关C.具体对象相关D.具体类型相关 解析：在面向对象技术中，对象在收到信息后要予以响应。不同的对象收到同一消息可产生完全不同的结果，这一现象称为多态。多态有多种不同的形式，其中参数多态和包含多态称为通用多态，过载多态和强制多态成为特定多态。参数多态应用比较广泛，被称为最纯的多态。这是因为同一对象、函数或过程能以一致的形式用于不同的类型。包含多态最常见的例子就是子类型化，即一个类型是另一类型的子类型。过载多态是同一变量被用来表示不同的功能，通过上下文以决定一个类所代表的功能。即通过语法对不同语义的对象使用相同的名，编译能够消除这一模糊。强制多态是通过语义操作把一个变元的类型加以变换，以符合一个函数的要求，如果不做这一强制性变换将出现类型错误。类型的变换可在编译时完成，通常是隐式地进行，当然也可以在动态运行时来做。类属类(generic class)仅描述了适用于一组类型的通用样板，由于其中所处理对象的数据类型尚未确定，因而程序员不可用类属类直接创建对象实例，即一个类属类并不是一种真正的类类型。类属类必须经过实例化后才能成为可创建对象实例的类类型。类属类的实例化是指用某一数据类型替代类属类的类型参数。类属类定义中给出的类型参数称为形式类属参数，类属类实例化时给出的类型参数称为实际类属参数。如果类属类实例化的实际类属参数可以是任何类型，那么这种类属类称为无约束类属类。然而在某些情况下，类属类可能要求实际类属参数必须具有某些特殊的性质，以使得在类属类中可应用某些特殊操作，这种类属类称为受约束类属类。 面向对象程序设计教程（C++语言描述）题解及课程设计指导 第1章 面向对象程序设计概论 一、名词解释 抽象封装消息 【问题解答】 面向对象方法中的抽象是指对具体问题（对象）进行概括，抽出一类对象的公共性质并加以描述的过程。 面向对象方法中的封装就是把抽象出来的对象的属性和行为结合成 一个独立的单位，并尽可能隐蔽对象的内部细节。 消息是面向对象程序设计用来描述对象之间通信的机制。一个消息就是一个对象要求另一个对象实施某种操作的一个请求。 二、填空题 （1）目前有面向过程的结构化程序设计方法和面向对象的程序设计方法两种重要的程序设计方法。 （2）结构化程序设计方法中的模块由顺序、选择和循环3种基本结构组成。 （3）在结构化程序设计方法中，程序可表示为程序=数据结构+算法；而面向对象的程序设计方法，程序可表示为程序=对象+消息。 （4）结构化程序设计方法中的基本模块是过程；而面向对象程序设计方法中的基本模块是类。 （5）面向对象程序设计方法具有抽象性、封装性、继承性和多态性等特点。 三、选择题（至少选一个，可以多选） （1）面向对象程序设计着重于（ B ）的设计。 A. 对象 B. 类 C. 算法 D. 数据 （2）面向对象程序设计中，把对象的属性和行为组织在同一个模块内的机制叫做（ C ）。 A. 抽象 B. 继承 C. 封装 D. 多态 （3）在面向对象程序设计中，类通过（ D ）及外界发生关系。 A. 对象 B. 类 C. 消息 D. 接口 （4）面向对象程序设计中，对象及对象之间的通信机制是（ C ）。 A. 对象 B. 类 C. 消息 D. 接口 （5）关于C++及C语言的关系的描述中，（ D ）是错误的。 A. C语言是C++的一个子集 B. C语言及C++是兼容的 C. C++对C语言进行了一些改进 D. C++和C语言都是面向对象的【结果分析】 C语言是面向过程的。C++语言是一种经过改进的更为优化的C语言，是一种混合型语言，既面向过程也面向对象。 （6）面向对象的程序设计将数据结构及（ A ）放在一起，作为一个相互依存、不可分割的整体来处理。 A. 算法 B. 信息 C. 数据隐藏 D. 数据抽象 普 通 本 科 毕 业 小 论 文 题目：比较四种典型面向对象法的异同 学院软件与通信工程学院 学生姓名伟聪学号0123992 专业软件工程届别125 指导教师廖汉成 二O一四年九月二十七日 一、引言 随着计算机科学的发展和应用领域的不断扩大，对计算机技术的要求越来越高。特别是当计算机硬件有了飞速发展之后，各种应用领域对软件提出了更高的要求。结构化程序设计语言和结构化分析与设计已无法满足用户需求的变化。发展软件质量，缩短软件开发期，发展软件可靠性、可扩充性和可重用性迫使软件界人士不断研究新法、新技术，探索新途径。 面向对象的法是一种分析法、设计法和思维法。面向对象法学的出发点和所追求的基本目标是使人们分析、设计与实现一个系统的法尽可能接近人们认识一个系统的法。也就是使描述问题的问题空间和解决问题的法空间在结构上尽可能一致。其基本思想是：对问题空间进行自然分割，以更接近人类思维的式建立问题域模型，以便对客观实体进行结构模拟和行为模拟，从而使设计出的软件尽可能直接地描述现实世界，构造出模块化的、可重用的、维护性好的软件，同时限制软件的复杂性和降低开发维护费用。面向对象程序设计法起源于六十年代末期的语言SIMULA’67，到了七十年代末期，软件行业正受到软件危机的困扰，结构化的开发法不能够很好地解决软件危机。面向对象语言Smalltalk的出现，进一步发展和完善了面向对象的程序设计语言，从此面向对象也和开发法开始结合，出现了面向对象的开发法。 自80年代后期以来，相继出现了多种面向对象开发法，现将其中四种典型的法作一个简介和比较。面向对象法都支持三种基本的活动：识别对象和类，描述对象和类之间的关系，以及通过描述每个类的功能定义对象的行为。 一．Booch法 收稿日期:2002204205;修返日期:2002207212 面向对象的分层应用程序的三种结构模式 莫东松,彭晓东,夏克俭 (北京科技大学计算机系,北京100083) 摘 要:根据面向对象的分层应用程序,特别是访问关系数据库的应用程序中,各层对象的通信代价和 类的重用与可维护性问题,总结了三种类结构模式,并对它们的应用进行了评述。关键词:面向对象;多层应用程序;软件体系结构;设计模式中图法分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:100123695(2003)022******* Three Architecture Patterns for Multi 2tiers Object 2Oriented Applications M O D ong 2s ong ,PE NG X iao 2dong ,XI A K e 2jian (Dept.o f Computer ,Beijing University o f Science &Technology ,Beijing 100083,China ) Abstract :According to the problem of communication am ong objects at different levels ,and the problems of reusibility and maintain 2ability of class in the multi 2tiers Object 2Oriented applicatoion ,especially in the application accessing relational databases ,three architec 2ture patterns are given and commentted for their applications. K ey w ords :Object 2Oriented ;Multi 2tiers Application ;S oftware Architecture ;Design Pattern 面向对象技术的应用,无非是想使用它给我们带来诸多好处,如可重用性、可维护性、易扩展性等。应用程序的开发,不管是使用流行的第四代编程语言开发的应用程序,还是基于W eb 的应用程序,人们常采用三层(表示层、业务层和持久层)体系结构,尤其是需要访问数据库的应用程序。而关系数据库的大量使用,使得在设计中需要考虑怎样的设计才能获得面向对象技术给我们带来的好处。层次的划分,不仅是简单的类在各层的分配,还需要考虑那样的分层设计是否符合客观条件,是否能带来益处。在这里总结了三种访问关系数据库的面向对象应用程序的开发模式,说明了它们的使用特性,以方便类似系统的设计,提高设计效率和系统性能。 1 问题的引入 随着面向对象技术的日益流行,对象的存储问题也成为我们关心的问题。而存储对象的最成功合理的方式当然是使用面向对象数据库。但是关系数据库技术的成熟、企业在关系数据库使用方面的技术和经验,以及面向对象数据库的使用条件和业界的支持程度,都使得我们不可能放弃关系型数据库。所以面向对象应用程序的开发,大多使用关系数据库来存储对象。而面向对象技术与关系数据库的结合,也不是那么容易。为了充分利用面向对象技术给我们带来的好处和有效地使用关系数据库,模式被提出用来弥补它们之间的隔阂。 在开发基于数据库的应用系统中,除了要考虑其性 能和灵活性外,应用程序与物理数据库的耦合性也是至关重要的。良好的耦合性使某些业务规则的改变更加容易而方便,也有助于数据库的改动。不同权限和不同接口的用户访问同一数据库,数据库的表示与实现的分开,都需要良好的耦合性。 构造复杂应用系统常用的方法是分离不同的层次来解决不同域的问题。这样也容易提高软件的重用性和维护性,缩短对系统的学习认识时间。但这样也需要在开发过程中解决层之间的通信和可见度问题:在面向对象应用程序的开发过程中,如何处理不同层间对象的通信,如何决定对象的可见度。 模式本身被定义为对重复出现的问题的描述和解决方案,可以被重复使用,是一种经验的总结。在这里,我们根据自己的经验和别人在相关方面的经验,总结了用面向对象技术和关系数据库进行应用程序开发的三种结构模式。主要是针对多层应用系统中,表示层、业务层和持久层的通信问题,以及软件的可重用性和可维护性问题。这种模式是根据不同的实际解决不同的问题,但也有其相同之处。 2 所用类的说明 分层的面向对象应用程序的开发涉及到表示层、业务层和持久层。类可以根据它们的功能划分到不同的层。第一层处理诸如输入、显示和格式化数据等方面的操作;第二层处理业务方面的事,如增强业务规则和计算数据;而第三层用来处理数据,如获取、存储等。 在我们给出的模式中,对象的存取都是通过数据访 ?43? 计算机应用研究2003年面向对象框架技术及应用
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