软件工程 面向对象设计

第八章面向对象的设计方法本章采用基于UML的面向对象设计方法的将分析模型转换为设计模型。

如第五章所述，面向对象的分析模型主要由顶层架构图、用例与用例图、领域概念模型构成；设计模型则包含以包图表示的软件体系结构图、以交互图表示的用例实现图、完整精确的类图、针对复杂对象的状态图和用以描述流程化处理过程的活动图等。

为完成这一转换过程，设计人员必须处理以下任务：（1）针对分析模型中的用例，设计实现方案。

实现方案用UML交互图表示。

（2）设计技术支撑设施。

在大型软件项目中，往往需要一些技术支撑设施来帮助业务需求层面的类或子系统完成其功能。

这些设施本身并非业务需求的一部分，但却为多种业务需求的实现提供公共服务。

例如，数据的持久存储服务、安全控制服务和远程访问服务等。

在面向对象设计中，需要研究这些技术支撑设施的实现方式以及它们与业务需求层面的类及子系统之间的关系。

（3）设计用户界面。

（4）针对分析模型中的领域概念模型以及第（2）、（3）两个步骤引进的新类，完整、精确地确定每个类的属性和操作，并完整地标示类之间的关系。

此外，为了实现软件重用和强内聚、松耦合等软件设计原则，还可以对前面形成的类图进行各种微调，最终形成足以构成面向对象程序设计的基础和依据的详尽类图。

面向对象的软件设计过程如图8-1-1所示。

图8-1-1 面向对象的软件设计过程第一节设计用例实现方案UML 的交互图（顺序图、协作图）适于用例实现方案的表示。

因此，本节首先介绍交互图的语言机制，然后探讨用例实现方案的设计方法。

该设计方法包含如下3个步骤：（1）提取边界类、实体类和控制类；（2）构造交互图；（3）根据交互图精华类图。

一、顺序图顺序图用来描述对象之间动态的交互关系，着重表现对象间消息传递的时间顺序。

在顺序图中，参与交互的对象位于顶端的水平轴上，垂直轴表示时间，时间推移的方向是自上而下的。

顺序图中的对象一般以“对象名：类名”的方式标识，但也可以仅采用缩写形式“对象名”或者“：类名”。

面向对象设计模型引言面向对象设计模型是软件工程中一种常用的设计方法，通过将事物抽象为对象，然后通过对象之间的交互来解决问题。

面向对象设计模型有助于构建可维护、可重用和可扩展的软件系统。

本文将介绍面向对象设计模型的基本概念，以及如何应用它来设计高质量的软件系统。

什么是面向对象设计模型面向对象设计模型是一种软件设计方法，它将事物抽象为对象，对象之间通过消息传递来进行通信和协作。

面向对象设计模型的核心概念包括封装、继承和多态。

•封装：封装是将数据和行为组合到一个对象中，并对外部隐藏对象的内部细节。

通过封装，可以将复杂的系统拆分为多个简单的对象，每个对象只需关注自身的责任和行为。

•继承：继承是一种机制，允许在现有的类基础上创建新的类，并且继承原有类的属性和方法。

通过继承，可以实现代码的复用，减少重复编写类似的代码。

•多态：多态是指同一种方法可以根据接收到的不同对象所属的类而表现出不同的行为。

通过多态，可以提高代码的灵活性和可扩展性。

面向对象设计模型的目标是创建易于理解、可重用、可扩展和可维护的软件系统。

它强调将系统分解为小而简单的对象，每个对象都有明确的职责和行为。

通过对象之间的交互，可以实现系统的功能。

面向对象设计模型的设计原则面向对象设计模型遵循一些设计原则，这些原则有助于创建高质量的软件系统。

下面介绍几个常用的设计原则：1.单一职责原则（SRP）：一个类应该只有一个责任，在软件设计中，应该将不同的职责分离到不同的类中。

这样可以提高类的内聚性和代码的可读性。

2.开放封闭原则（OCP）：软件系统的设计应该对扩展开放，对修改关闭。

这意味着通过添加新的代码来扩展系统的功能，而不是修改已有的代码。

这样可以减少系统的风险，提高可维护性。

3.里氏替换原则（LSP）：子类型必须能够替换掉它们的父类型。

这意味着在使用继承时，子类不应该破坏父类的特性和约束。

这样可以使得系统更加灵活，可扩展。

4.接口隔离原则（ISP）：使用多个专门的接口，而不是一个总接口。

软件工程软件设计方法
软件工程软件设计方法
软件设计方法是软件工程中的重要组成部分，它是指在软件开发过程中，通过采用一定的方法论和技术，对软件系统进行设计的过程。

1. 结构化设计方法
结构化设计方法是指将软件系统划分为多个模块，在每个模块中定义合适的数据结构和算法，以实现系统的功能需求。

典型的结构化设计方法包括层次设计、数据流图和结构图等。

2. 面向对象设计方法
面向对象设计方法是基于面向对象编程思想的软件设计方法，它以对象作为软件开发的基本单位，通过定义对象之间的关系和交互，实现系统的功能需求。

常用的面向对象设计方法包括UML建模和设计模式等。

3. 原型设计方法
原型设计方法是通过快速构建系统原型来验证和改进需求，从而指导软件的设计和开发过程。

原型设计方法可以快速获取用户反馈，识别和修复潜在问题，缩短开发周期和降低开发风险。

4. 数据驱动设计方法
数据驱动设计方法强调以数据为中心进行软件设计，通过分析和理解数据的结构、特征和关系，设计出合适的数据模型和处理逻辑，以实现数据的有效管理和利用。

5. 敏捷设计方法
敏捷设计方法是一种迭代、协作和自适应的软件设计方法，其核心理念是响应变化、积极交付和持续改进。

敏捷设计方法通常采用迭代开发模式，强调团队合作和高效沟通，以快速、灵活地满足用户需求。

以上是几种常用的软件设计方法，不同的方法在不同的场景下有其适用性和优劣势。

软件工程师需要根据具体项目需求和团队情况，选取合适的设计方法，并结合实践经验进行不断改进和优化。

面向对象设计知识点面向对象设计（Object-Oriented Design，简称OOD）是软件工程领域中的重要概念，它是一种以对象为基本构建单元的设计方法。

对象是由数据属性（属性）和操作方法（方法）组成的封装体，通过类的定义来创建对象。

面向对象设计具有灵活、模块化、易维护等优点，被广泛应用于各种软件系统开发场景。

本文将介绍面向对象设计中的一些重要知识点，包括封装、继承、多态和抽象等。

一、封装封装是面向对象设计的核心概念之一，它将数据和行为封装在一个对象内部，对象对外部隐藏了具体的实现细节，只暴露出一组接口供其他对象使用。

封装可以有效地保护对象的数据，提高了代码的可维护性和可重用性。

在封装中，我们需要关注以下几点：1. 数据隐藏：将对象的数据设置为私有(private)属性，通过公有(public)方法来获取和修改数据，确保对象数据的访问受到限制。

2. 隐藏实现细节：对象应该将内部的实现细节隐藏起来，只提供有限的接口给外部使用，这样可以避免外部对对象的依赖，同时也方便后续对实现进行修改和优化。

二、继承继承是面向对象设计中实现代码重用的一种方式。

通过继承，一个类可以继承另一个类的属性和方法，并在此基础上进行扩展或修改。

被继承的类称为父类或基类，继承的类称为子类或派生类。

继承有以下特点：1. 单继承和多继承：单继承表示一个子类只能继承自一个父类，而多继承允许一个子类同时继承自多个父类。

2. 继承关系：子类继承了父类的属性和方法，并可以添加新的属性和方法或覆盖父类的方法。

3. 代码复用：继承可以避免重复编写相同的代码，提高代码的可维护性和可读性。

三、多态多态是面向对象设计的重要特性，它允许子类对象对父类的方法进行不同的实现。

多态性使得我们可以通过父类引用指向不同子类的对象，并根据实际的子类类型来调用相应的方法。

多态性的特点包括：1. 重写（覆盖）：子类可以重写父类的方法，实现自己的特定逻辑。

2. 动态绑定：运行时根据对象的实际类型来动态地调用方法，而不是根据引用类型来确定调用哪个方法。

面向对象的软件设计实践随着现代信息技术的高速发展，软件开发已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。

而面向对象的软件设计方法已经成为了一种被广泛采用的设计方法，它可以有效地提高软件的可维护性、可扩展性和可重用性。

面向对象的软件设计方法以对象为中心，将实体的抽象化作为核心思想，利用类、继承、多态等概念，来描述系统中的各种实体对象及其相互关系。

采用这些概念，可以将系统中的复杂对象进行有效地分解，并将它们之间的关系以及行为特性进行描述，然后将这些描述用软件工具来实现。

面向对象的软件设计方法是一个非常重要的概念，也是软件开发工程学科中的基础概念。

下面，本文将从各个方面来介绍面向对象的软件设计实践。

一、面向对象的设计原则在进行面向对象的软件设计时，我们需要尊重一些基本原则。

这些原则可以提高我们软件设计的质量和效率。

以下是一些重要的面向对象的设计原则：1、单一职责原则（SRP）这一原则也叫“单一功能原则”。

它指出一个类应该只有一个单一的职责。

也就是说，一个类只应该有一个引起它变化的原因。

SRP原则可以帮助我们提高代码的可重用性和可维护性。

2、开闭原则（OCP）这一原则指出“开放-封闭”原则。

软件的设计应该是开放扩展的但是封闭修改的。

换句话说，对于那些高度可变的需求，我们应该保持系统的灵活性以使之适应这些变化，但是我们不应该去打破那些已经运作良好的模块。

3、接口隔离原则（ISP）这一原则指出，应该为每一个客户端定制一个接口，而不是为一个类定制一个庞大而臃肿的接口。

这个原则可以帮助我们提高系统的可扩展性和可维护性。

4、依赖倒置原则（DIP）这一原则指出，应该依赖于抽象而不是具体的实现。

通过DIP原则，我们可以减小不同模块之间的关联度，从而提高系统的模块化程度。

二、面向对象的设计模式面向对象的设计方法是建立在设计模式之上的，设计模式可以视为软件设计界的调配图谱。

在面向对象软件设计中，有很多模式可以提高我们的设计效率和质量。

面向对象分析与设计面向对象分析与设计（Object-oriented analysis and design）是软件工程领域中的一种方法论，用于解决软件系统开发过程中的问题和需求。

本文将对面向对象分析与设计的基本概念、流程和常用方法进行介绍，并附带答案和解析。

第一部分：面向对象分析（Object-oriented analysis）面向对象分析是软件开发过程中的第一步，旨在理解问题域并建立领域模型。

面向对象分析有以下几个重要概念：1. 对象（Object）：对象是系统中的一个实体，包含数据和方法。

对象可以是具体的实物、虚拟的概念或一组相关的数据和行为。

2. 类（Class）：类是一种抽象的定义，描述了一组具有相同特征和行为的对象。

3. 属性（Attribute）：属性是对象的特征，用于描述对象的状态。

4. 方法（Method）：方法是对象的行为，用于描述对象可以执行的操作。

面向对象分析的主要流程包括以下步骤：1. 需求收集：收集系统的需求，与利益相关者沟通，了解系统的功能和性能要求。

2. 领域建模：对现实世界的问题域进行抽象和建模，识别出系统中的对象和它们之间的关系。

3. 需求分析与规约：通过使用用例、活动图和状态图等工具对需求进行分析和规约，明确功能和交互细节。

4. 领域模型验证：与利益相关者验证领域模型的准确性和实用性，确保模型能够满足系统需求。

第二部分：面向对象设计（Object-oriented design）面向对象设计是在面向对象分析的基础上，进一步细化领域模型，为系统的实现提供指导。

面向对象设计有以下几个常用方法：1. 类图（Class diagram）：类图用于展示类、属性和方法之间的关系。

类图包括类的名称、属性和方法，并通过关联、继承和聚合等关系展示类之间的联系。

2. 对象图（Object diagram）：对象图用于展示类的实例和对象之间的关系。

对象图是类图的实例化表示，展示了系统在某一时刻的对象及其特定的属性值。

第8章面向对象设计（习题与参考答案）［选择题］1. （）面向对象设计是在分析模型的基础上，运用面向对象技术生成软件实现环境下的设计模型。

A. 真B. 假2. （）系统设计的主要任务是细化分析模型，最终形成系统的设计模型。

A. 真B. 假3. （）关系数据库可以完全支持面向对象的概念，面向对象设计中的类可以直接对应到关系数据库中的表。

A. 真B. 假4. （）用户界面设计对于一个系统的成功是至关重要的，一个设计得很差的用户界面可能导致用户拒绝使用该系统。

A. 真B. 假5. 内聚表示一个模块（）的程度，耦合表示一个模块（）的程度。

A. 可以被更加细化B. 仅关注在一件事情上C. 能够适时地完成其功能D. 联接其他模块和外部世界6. 良好设计的特征是（）。

A. 模块之间呈现高耦合B. 实现分析模型中的所有需求C. 包括所有组件的测试用例D. 提供软件的完整描述E. 选项B和DF. 选项B、C和D7. （）是选择合适的解决方案策略，并将系统划分成若干子系统，从而建立整个系统的体系结构；（ ）细化原有的分析对象，确定一些新的对象、对每一个子系统接口和类进行准确详细的说明。

A. 系统设计B. 对象设计C. 数据库设计D.用户界面设计8.下面的（ ）界面设计原则不允许用户保持对计算机交互的控制。

A. 允许交互中断B. 允许交互操作取消C. 对临时用户隐藏技术内部信息D.只提供一种规定的方法完成任务［练习题］1. 面向对象设计与面向对象分析的区别是什么？设计包括哪些活动？ 答案要点：面向对象分析是重点考虑系统“做什么”的问题，即运用面向对象方法对问题域进行分析和理解，建立系统的分析模型；面向对象设计重点考虑系统“怎样做”的问题，即在分析模型的基础上形成实现环境下的设计模型。

面向对象设计主要涉及系统设计、对象设计（或详细设计）、数据库设计和用户界面设计等活动。

2. 3. 课程在类设计中，为什么建议使用set 方法和get 方法进行属性设置和读取？ 答案要点：目的在于降低类之间的耦合度。

软件工程面向对象设计的准则
软件工程面向对象设计的准则如下：
1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类应该只有一个单一的职责，并且该职责应该由这个类完全封装起来。

2. 开放-封闭原则（Open-Closed Principle，OCP）：可以扩展一个类的行为，但是不可以修改它。

3. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）：子类必须能够替换它们的基类，而不会影响程序的正确性。

4. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）：高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖于抽象。

5. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）：一个类对另一个类的依赖性应该是建立在最小的接口上。

6. 迪米特法则（Law of Demeter，LoD）：一个对象应该对其他对象有最少的了解。

这些准则可以帮助设计面向对象系统时提供灵活性、可扩展性和可维护性。

《软件工程》实验报告超市运营管理系统面向对象设计指导教师：班级：学生姓名：学号：完成日期：运城学院计算机科学与技术系1．概述 (1)2．系统结构设计 (1)3．模块及人机界面设计 (1)3.2 前台销售管理 (3)3.2 后台销售管理 (4)3.3 商品管理 (4)3.4 销售商品信息汇总管理 (5)4．数据设计 (5)4.1.超市管理系统包含的实体和属性： (5)4.2.实体之间的联系 (5)4.3.系统总E-R图 (5)4.4．数据库关系表 (6)5. 对象设计 (7)5.1 设计类的服务 (7)5.2 设计关联 (8)5.3 优化对象模型 (8)6. 总结 (9)1．概述面向对象设计就是将面向对象分析的问题域分析模型转换为符合成本和质量的求解域设计模型。

该阶段再划分为系统设计和对象设计。

系统设计确定实现系统的策略，进行系统架构设计、人机界面设计、数据设计和模块设计；对象设计确定设计模型中的类、关联、接口和现实服务的算法。

面向对象设计与面向对象分析是一个多次反复迭代的过程，二者界限模糊。

2．系统结构设计选课系统整体上采用Internet技术，客户端通过Web方式进行信息的发布和获取。

软件架构采用浏览器/服务器方式。

客户端采用JavaScript、Java等网络编程语言编写，其脚本程序简单易用、灵活性强，可以控制整个Web页面。

基于JavaScript的用户界面为用户所熟悉，因此，我们选择JavaScript来编写基于HTML的客户端应用程序，完成客户与服务器间的参数传递，在浏览器中解释执行。

设计时考虑访问权限，对不同权限级别显示相应的内容。

Web网络服务器向用户提供业务服务，应用服务器处理Web服务器转发的请求进行业务处理。

我们基于SQL Server 2005数据库平台搭建选课系统数据库。

本系统采用面向对象的三层体系结构，这种三层体系结果是在客户端与数据库之间加入了一个中间层，应用程序将业务规则、数据访问、合法性校验等工作放到了中间层进行处理。

软件工程软件设计方法（一）引言概述:软件设计方法是软件工程中的一个重要环节，它涉及到软件系统的整体结构设计、模块划分、算法选择等内容。

本文将介绍五种常用的软件设计方法，包括结构化设计、面向对象设计、面向服务设计、领域驱动设计和反应式设计。

正文内容:1. 结构化设计方法a. 分层设计：将软件系统划分为不同层次，每个层次有明确的功能和职责。

b. 模块化设计：将软件系统划分为多个独立的模块，并规定它们之间的接口和依赖关系。

c. 自顶向下设计：从整体系统开始，逐步细化设计，直到最底层模块。

2. 面向对象设计方法a. 类与对象设计：将问题领域中的实体和行为抽象为类和对象，通过定义它们的属性和方法来描述系统。

b. 继承与多态：利用继承和多态特性来复用代码和增强系统的灵活性。

c. 封装与信息隐藏：通过将数据和行为封装在类中，隐藏内部实现细节，提高系统的安全性和可维护性。

3. 面向服务设计方法a. 服务识别：识别问题领域中的服务，并定义服务的接口和功能。

b. 服务组合：将不同的服务组合在一起，构建出完整的软件系统。

c. 服务管理：管理服务的生命周期，包括发布、部署、监控和维护。

4. 领域驱动设计方法a. 领域建模：通过理解和分析问题域，抽象出核心业务概念，构建领域模型。

b. 截获和解决领域问题：通过与领域专家的紧密合作，识别并解决领域中的问题。

c. 持续迭代和验证：与领域专家和用户不断进行交流和改进，保持领域模型的准确性和实时性。

5. 反应式设计方法a. 异步编程：利用事件驱动和回调机制来处理并发和高响应性的问题。

b. 高可伸缩性：通过采用集群和分布式系统设计来应对大规模用户和复杂系统的需求。

c. 容错性设计：考虑系统的容错机制，包括数据备份、故障恢复等。

总结:软件设计方法在软件工程中起着至关重要的作用。

结构化设计、面向对象设计、面向服务设计、领域驱动设计和反应式设计是五种常用的软件设计方法。

不同的设计方法具有不同的优势和适用场景，开发人员可以根据具体需求选择合适的设计方法来构建高质量和可维护的软件系统。