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面向对象方法学引论

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ch3 面向对象方法学引论

ch3 面向对象方法学引论

计语言，进行编码。
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面向对象方法的优点
1. 与人类习惯的思维方式一致 2. 稳定性好 3. 可重用性好 4. 较易开发大型软件产品 5. 可维护性好
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outline
面向对象方法学概述 面向对象的概念 面向对象建模 对象模型 动态模型 功能模型
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面向对象的基本概念
对象(object) 类(class) 消息(message) 封装(encapsulation) 继承(inheritence) 多态(polymorphism)
强调对一个系统中的对象特征和行为的定义。建立系统的
三类模型。
OOD(Object-Oriented Design)面向对象的设计 与OOA密切配合顺序实现对现实世界的进一步建模。 OOP (Object-Oriented Program)面向对象的程序设计 是面向对象的技术中发展最快的，使用面向对象的程序设
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Circle Draw()
Triangle Draw()
outline
面向对象方法学概述 面向对象的概念 面向对象建模 对象模型 动态模型 功能模型
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面向对象建模
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法的软件。 面向对象开发软件，需要建立3种形式的模型。 对象模型：描述系统数据结构—数据结构。 动态模型：描述系统控制结构—执行操作。 功能模型：描述系统功能—数值变化。 这三种模型从不同侧面描述了对系统的需求。在 面向对象的分析(OOA)阶段，这三种模型是必不 可少的。
面向对象方法学概述 面向对象的概念 面向对象建模 对象模型 动态模型 功能模型

第九章面向对象方法学引论

第九章面向对象方法学引论
• 软件开发需要把问题解决模型化。
– 模型化是理解一个复杂系统的工具； – 模型是系统早期抽象的重要结构；
• 常用的面向对象分析与设计模型
– – – – Rumbaugh 等人的 OMT 模型 Coad 和 Yourdon 的模型 Booch 开发模型 UML 统一建模语言
Rumbaugh的对象模型化技术OMT (object modeling technique) • 对象模型化技术的三类模型：对象 模型、动态模型和功能模型。
商品查询
查询商品价格 查询商品成分
顾客
查询商品信息
库存系统
出售商品
预售商品
售货员
网上销售商品
售货管理
总账系统
打折销售商品
用况规格说明：销售商品
说明 顾客持所欲购买的商品至收银台结帐，店员刷商品条 码后，根据数量及单价计算总金额商品售出后，商品 编码、单价、总金额存入电脑，数据记载到“库存系 统”和“总帐系统”中（含预售、网络购物、打折销 售）。。
部署图
活动图
团队 团队标识 承担工作
部门 部门标识 部门名称
1 0..* 项目
0..* 1..* 雇员
雇员标识: char 姓名: char 职务: char 工资: long 0..*
1
1..*
客户 客户标识 客户名称 客户地址 客户电话 客户代表
1..*
1
0..* 项目标识 项目名称
1 1..*
设计模型
实现模型
用户、顾客、开发者等
软件工程方法的一个重要概念 ： 事务分离原则



分析模型与设计模型分开建立。 分析模型主要描述系统将要做什么，完全 不考虑具体的实现方法和技术细节。 设计模型描述在给定的实现环境下如何创 建一个特定的软件系统。 前者确定系统的行为，后者给出系统实现的 蓝图。 需求定义模型主要用于获取和处理系统的整 体需求。

面向对象方法学引论.pptx

面向对象方法学引论.pptx
第34页/共67页
图9.14 多重继承示例
第35页/共67页
完全继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。不完全继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。
第2页/共67页
Message
Send by method
对象Object
Object
= 属性Attribute
Attributes: location; employee; ……
+ 操作Method
Methods: send; sell; ……
注意：对象内部的属性不允许外部用户直接改动，只有当它提供了相应的服务操作时，用户才能通过发送消息来提请它执行。
④ 消息(message)：对象间只能通过发送消息进行联系，外界不能处理对象的内部数据，只能通过消息请求它进行处理（如果它提供相应消息的话）。
第4页/共67页
OOM：以object 为核心，强调对现实概念的模拟而不强调算法。“面向对象方法学的基本原则，是按照人们习惯的思维方式建立问题域的模型，开发出尽可能直观、自然地表现求解方法的软件系统”。
表示关系的符号
第17页/共67页
类1
类2
角色
角色
关联名
角色表示该类在这个关联中的作用。如果没有显式标出角色名，则意味着用类名作为角色名。重数：该类有多少个对象与对方的一个对象连接。
关联
重数
1、关联
第18页/共67页
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：0…1 表示0到1个对象0…*或* 表示0到多个对象1+或1…* 表示1到多个对象1…15 表示1到15个对象3 表示3个对象如果图中未明确标出关联的重数，则默认重数是1。

第6章 面向对象方法学引论

第6章 面向对象方法学引论
例2：发送消息 MyCircle.Show(Green)
18
《 软件工程导论》
第6章 面向对象方法学引论
消息
注意 倒置 区别：
call turnLeft(hom1,40)
传统软件技术
先 申请一个过 程单元
然后 向其提供操 作的对象
消息 hom1.turnLeft(40)
面向对象技术
先 申请一个对象 然后 执行其中一
已存在的类通常称作超类，新的类通常称作子类。
继承（从C到D） 是指：
类D在类C中隐式的定义其每个属性和操作，就好像这 些属性和操作是在类D本身中定义一样。
C称为D的超类；D称为C的子类。
对象类D可以充分利用类C对象的属性和操作。
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《 软件工程导论》
第6章 面向对象方法学引论
继承（inheritance）
消息是一个实例对象与另一个实例对象的通信单元，是 要求某个实例对象执行类中定义的某个操作。
发送给一个实例对象的消息定义了一个操作名和一个参 数表（可能是空的），并指定某一个实例对象。
一个实例对象接收的消息则调用消息中指定的操作，并 将形式参数与参数表中相应的值结合起来。
17
《 软件工程导论》
第6章 面向对象方法学引论
3
《 软件工程导论》
第6章 面向对象方法学引论
6.1 面向对象方法学概述
90年代，以OOA/OOD方法逐渐走向实用。一些专家按 照面向对象思想，对系统分析和系统设计工作的步骤、 方法、图形工具等进行了详细的研究，提出了许多不同 的实施方案。其中最有影响的有： 1988年 Shlaer 和 Mellor发表第一本OOA书； 1990年 Coad 和 Yourdon 发展出更简单的合作行 为思想； Booch 进行综合工作； Rumbaugh 提出的 OMT（对象模型化技术）； Jacobson 的 OOSE（面向对象的软件工程）；

第九章 面向对象方法学引论

第九章 面向对象方法学引论
以数据为中心。
对象是主动的。
实现了数据封装。 本质上具有并行性。 模块独立性好。
2、面向对象的概念 ——类
类(Class)
具有相同属性和服务的一组对象的集合，它为属于该 类的全部对象提供了统一的抽象描术。其内部包括属性和 服务两个主要部分。 类代表一个抽象的概念或事物，对象是在客观世界中实际 存在的类的实例。 例如：在学校教学管理系统中，“学生”是一个类，一个 具体学生“张明”是一个对象，也是“学生”类的一个实 例。
同类对象具有相同的属性和服务，是指它们的定义形 式相同，而不是说每个对象的属性值都相同。 类是静态的，类的存在、语义和关系在程序执行前就 已经定义好了。 对象是动态的，对象在程序执行时可以被创建和删除。 在面向对象的系统分析和设计中，并不需要逐个对对 象进行说明，而是着重描述代表一批对象共性的类。
第九章 面向对象方法学引论
黄冈师范学院
主要内容 面向对象方法学概述 面向对象的概念
对象、类、属性、方法、封装、继承、多态、消息等
面向对象建模
对象模型、动态模型、功能模型 可视化建模与Uml语言
3种模型之关的关系
面向对象方法与结构化方法
结构化方法 问题域
自然 语言
面向对象方法
问题域
第9章 课程内容提纲
1 面向对象方法学概述
2 面向对象的概念
3 面向对象建模 4 对象模型 5 态动建模 6 功能建模
7 3种模型之间的关系
2、面向对象的概念 —— 对象
对象(Object)
对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象，它反 映该事物在系统中需要保存的信息和发挥作用；它是 构成系统的一个基本单位，由一组属性和对这组属性 进行操作的一组服务组成。

面向对象方法学引论

面向对象方法学引论

文件在目录 内是唯一的
39
关联的属性
进一步说明对象间关联的性质，可引入 一个关联类来记录这些附加信息。关联类通 过一条虚线与关联连接。
40
41
类图
借方 人 * 抵押 本金 利率 到期 *{有 序 } 房屋 信贷银行 银行 * 债权人 * 金融机构
持有人
财产
*
42
2、聚合
一种“整体与成员”的关系。表示整体 类的那一端增加一个菱形框。 包括共享聚合和组合聚合。如：
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6 、封装(encapsulation )
封装是把对象的属性和实现操作的代码 结合成一个独立的系统单位，并尽可能隐藏 对象的内部细节，对象以外的部分不能直接 作用于对象的内部数据（属性），对象间的 通信只能通过明确的消息来进行。
21
7、继承（ inheritance）
在现存类定义的基础上，建立新定义类 的技术。 新类的定义可以是现存类所声明的数据、 定义与新类所增加的声明的组合。 新类复用现存类的定义，而不要求修改 现存类。 现存类可当作父类（泛化类、基类或超 类）来引用，则新类相应地可当作子类（特 化类、子女类或派生类）来引用。
49
关系 行为者 方框代表系统
椭圆代表用例
图9.16自动售货机系统用例图
50
建模实例：某金融贸易系统用例图 (UML )
51
建模实例:用例图举例（ UML )
52
用例之间的关系
13
表示内部状态的数据、实现各操作的代码及 局部数据，被隐藏，无法从外面看见、访问 或修改； 使用对象的时候，只能通过对象与外界的界 面来操作； 操作时，只需知道该操作的名字和所需要的 参数，不需要知道这些操作是如何实现的； 简单、方便，安全性和可靠性高。

第7章 面向对象方法学引论


面向对象方法学比较自然地模拟了人类认识客观 世界的思维方式，它所追求的目标和遵循的基本原则， 就是使描述问题的问题空间和在计算机中解决问题的
用面向对象观点建立系统的模型，能够促进和加 深对系统的理解，有助于开发出更容易理解、更容易 维护的软件。通常，人们从三个互不相同然而又密切 相关的角度建立起三种不同的模型。它们分别是描述 系统静态结构的对象模型、描述系统控制结构的动态 模型、以及描述系统计算结构的功能模型。其中，对
与传统方法相反，面向对象方法是一种以数据或
信息为主线，把数据和处理相结合的方法。面向对象
方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
· 认为客观世界是由各种对象组成的，任何事物
都是对象，复杂的对象可以由比较简单的对象以某种
方式组合而成。 · 把所有对象都划分成各种对象类(简称为类，
一个典型的软件系统组合了上述三方面内容：它 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)
7.5 对象模型
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。Fra bibliotek7.5.1
表示类—&—
3. ·以数据为中心。 ·对象是主动的。
·实现了数据封装。
·本质上具有并行性。 ·模块独立性好。
7.3.2
1. 类(Class) 在面向对象的软件技术中，“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
字，然而不同层次中的每个类却各自按自己的需要来

软件工程-面向对象方法学引论

行为者触发(激活)用例，并与用例交换信息。 实践表明，行为者对确定用例是非常有用的。 可先列出行为者清单，再针对每个行为者列出它的用例。
这样做就比较容易地建立起用例模型。
4．用例之间的关系 扩展关系和使用关系，它们是泛化关系的两种不同形式。
1) 扩展关系 向一个用例中添加一些新的动作后构成了另一个用例，
三种模型之间的关系
1）针对每个类建立的动态模型， 描述了类实例的生命周期或运行周期。
2）状态转换驱使行为发生， 这些行为在数据流图中被映射成处理，
在用例图中被映射成用例， 它们同时与类图中的服务相对应。 3）功能模型中的处理(或用例)对应于对象模型中的
类所提供的服务。 有时一个处理(或用例)对应于多个服务， 也有一个服务对应多个处理（或用例）的时候。
通常下层的派生类具有和上层的基类相同的特性 （包括数据和方法）。
4) 对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。
6.1.2面向对象方法学的优点
• 1. 与人类习惯的思维方法一致 • 2. 稳定性好 • 3. 可重用性好 • 4. 较易开发大型软件产品 • 5. 可维护性好
9.2面向对象的概念
• 9.2.1对象 • 1. 对象的形象表示
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。
国际上UML（Unified Modeling Language；统一建 模语言）作为面向对象技术的标准建模语言。
通常，使用UML提供的类图来建立对象模型。
9.4对象模型
9.4.1类图的基本符号 • 1. 定义类
类名
Circle（圆）
属性 操作(服务)
接口），符合高内聚、低耦合的设计原则。
9.2.2其他概念
• 1. 类(class) • 2. 实例(instance) • 3. 消息(message) • 4. 方法(method) • 5. 属性(attribute) • 6. 封装(encapsulation) • 7. 继承(inheritance) • 8. 多态性(polymorphism) • 9. 重载(overloading)

9_面向对象方法学引论


9.2.2 其它概念
2、实例（instance） 对象泛指一般的对象，实例指一个具体的对象。 3、消息（message） 消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。由3部分组成： 接收消息的对象 消息选择符 零个或多个变元。 如：MyCircle.Show(GREEN);
OOA
OOD
OOP
现实世界
面 向 OOA 对 象 开 OOD 发 方 法 OOP
结 构 化 开 发 方 法
结构化 分析
结构化 设计
结构化 编程
计算机世界
9.1.1 面向对象方法学的要点
1、OOA法 就是要解决“做什么”的问题。OOA 法的基本任务就是要建 立三种模型：
对象模型（信息模型） 定义构成系统的类和对象，它们的属性与操作。 状态模型（动态模型） 描述任何时刻对象的联系及其联系的改变，即时序。常 用状态图, 事件追踪图描述。 功能模型（函数模型） 描述系统内部数据的传送处理。 显然，在三大模型中，最重要的是对象模型。
9.3 面向对象建模
在整个开发过程中，3种模型一直都在发展、完善。 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。 下面分别介绍上述3种模型。
第9章 面向对象方法学引论
现存类定义 父类(基类) 新类定义 子类(派生类)
子类A
子类B
继承性
继承性描述
9.2.2 其它概念
8、多态性（polymorphism） 多态性是指相同的操作或函数，过程作用于不同的对象上并 获得不同的结果。即相同的操作的消息发送给不同的对象时， 每个对象将根据自己所属类中所定义的操作去执行，故产生不 同的结果。 C++语言中，多态性是通过虚函数来实现的。虚函数机制使 得程序员能在一个类等级中使用相同函数的多个不同版本，在 运行时刻才根据接收消息的对象所属于的类，决定到底执行哪 个特定的版本，这称为动态联编，也叫滞后联编。

09面向对象方法学引论


（4）可维护性好。
a、面向对象的软件稳定性好；
b、面向对象的软件比较容易修改；(继承、多态) c、面向对象的软件比较容易理解； d、面向对象的软件易于测试和调试。
9.2 面向对象基本概念
什么是面向对象
OO = 对象、类
+ 继承
+ 封装
+ 消息通信
对象（Object）

对象是对客观世界事物的一种抽象，是由数据(属 性)及在其上的操作(行为)所组成的封装体。
拨 拨 拨 拨 铃 号(2) 号(3) 号(7 号(3) 声
停止振铃 通 话
电话振铃 响应电话 停止振铃 通 话 挂断电话 电话切断
挂断电话
9.6 功能模型
传统DFD + 控制流
控制流 过程 过程 1 2
对象A
数据流
对象B
数据存储区
对象
实 例 化 抽 象
实体
抽 象 计算机逻 辑的实现
类
抽象数据类
面向对象方法的主要优点
（1）与人类习惯的思维方法一致
传统开发方法是面向过程的设计方法，以 算法为核心，数据代表问题空间中的客体，程 序代码用于处理这些数据。 面向对象技术以对象为核心，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。
例：弹出菜单动作
空闲
左边按钮按下/显示弹出菜单 左边按钮弹起/擦除弹出菜单
可视菜单
光标移动/高亮菜单项
打电话者拿起电话受话器 电话忙音开始 打电话者拨数字(8 ) 电话忙音结束 打电话者拨数字(2 ) ....... 打电话者拨数字(3 ) 接电话者的电话开始振铃 铃声在打电话者的电话上传出 接电话者回答 接电话者的电话停止振铃 铃声在打电话者的电话中消失 通电话 ......... 打电话的场景
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❖ 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
痛苦的系统，艰难的维护
❖ 在传统的面向过程的软件开发中，是由变量 直接过渡到功能，中间靠复杂的算法维系， 这就是人们常说的“语义断层”。
❖ 而面向对象方法由变量到方法，再到模块， 最后到软件。
面向对象方法学 引论
❖ 面向对象的思想最初起源于20世纪60年代中 期的仿真程序设计语言Simula 67
❖ 20世纪80年代初 Smalltalk成为面向对象技术 发展的一个重要里程碑 。
❖ 传统的软件工程方法学在许多中、小规模软 件项目中都获得了成功，但当把这种方法学 应用于大型软件产品的开发时，似乎取得成 功的例子很少。
概括地说，面向对象方法具有下述4个要点： ❖ (1) 认为客观世界是由各种对象组成的
❖ (2)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
❖ (4) 对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。
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
面向对象方法学的优点
❖ 1. 与人类习惯的思维方法一致
❖ 2. 稳定性好
❖ 3. 可重用性好
❖ 4. 较易开发大型软件产品
❖ 5. 可维护性好
对象
❖ 在应用领域中有意义的、与所要解决的问题 有关系的任何事物都可以作为对象
对象的定义
❖ (1) 定义1： 对象是具有相同状态的一组操作 的集合。
❖ (2) 定义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。
❖ (3) 定义3： 对象∷=〈ID,MS,DS,MI〉。其中， 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)。
对象的特点
❖ 以数据为中心。 ❖ 本质上具有并行性。 ❖ 模块独立性好。