北邮软件工程第三篇面向对象方法学面向对象的概念和模型

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。

方法通过this关键字调用成员方法。
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3.4 this 关键字
注意：
– 1、只能在构造方法中使用this调用其它的构造方法。 – 2、在构造方法中，使用this调用构造方法的语句必须位于第一行，且 只能出现一次，下面的写法是非法的。
– 3、不能在一个类的两个构造方法中使用this互相调用。
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3.2 类与对象
• 3.2.3 类的设计
– 假设要在程序中描述一个学校所有学生的信息，可以先设计一个 学生类（Student），在这个类中定义两个属性name、age分别 表示学生的姓名和年龄，定义一个方法introduce()表示学生做自
我介绍。根据上面的描述设计出来的Student类如例程3-4所示。
方法，其中包括用于获取属性值的getXxx方法和设置属性值的
setXxx方法。
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3.2 类与对象
• 3.2.4 类的封装
使用private关键字将属性 name和age声明为私有。 getName()方法用于获取 name属性的值，
setName()方法用于设置
允许外界随意访问。这就需要实现类的封装。
– 运行结果
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3.2 类与对象
• 3.2.4 类的封装
– 所谓类的封装是指在定义一个类时，将类中的属性私有化，即使 用private关键字来修饰，私有属性只能在它所在类中被访问，为 了能让外界访问私有属性，需要提供一些使用public修饰的公有
已经被赋值为20。
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3.3 构造方法
• 3.3.2 构造方法的重载

20
调试 编码 设计
分析
图1-10 喷泉模型
1.4.2 OO软件开发生命周期
系统分析 问题定义 系统设计 写程序
系统测试
系统维护
图1-11 OO软件开发生命周期
21
1.5 面向对象的概念
面向对象概念的提出:
使描述问题的问题空间和解决问题的方法空间一致(概念上、处理行 为上一致) 按问题领域的基本事物实现自然分割 按人们思维方式建立问题域模型 演绎思维(从一般到特殊) 归纳思维(从特殊到一般) 为此，必须建立直接表现组成问题域的事物，及这些事物间相 互联系的概念，建立适应人们一般思维方式的描述范式。
11




1.3 面向对象与面向过程的软件开发区别
1.3.1 方法的区别
1.3.2 分析与设计的区别 1.3.3 程序的区别
12
1.3.1 方法的区别
(1) 面向过程方法是开发人员按计算机的结构去思考问 题。 面向对象方法是以对象(事物)代表求解问题的中 心环节,是按解决问题的方式去思考问题。 (2) 面向过程方法是开发人员在问题空间和解空间进行 对应。 面向对象的方法,是现实的问题空间与软件系统的
面向对象 分析与设计 Catalog Book 面向过程的 分析与设计 System Record Add Loans Resources Report Fines
图书馆信息系统 分而治之 Librarian Library
图1-6 按对象概念分解 分析和设计的采用一致的 概念、原则、表示法
图1-7 按功能或过程分解
抽象类 abstract class 抽象类是不能被直接实例化的类，即它没有直接的 实例。
对象是对问题域中某些事物的抽象； 类是对对象的一个抽象；

main ( ) { Post_office My_PO ; req_type My_request ; money_type My_payment ; …… My_PO.Send ( My_request, My_payment) ; …… }
封装
封装encapsulation是指将对象的状态信息
出现上述问题的原因很多，最根本的是瀑布
型开发模型和结构化技术的缺点。
传统方法学的缺点
瀑布型模型的缺点：僵化
瀑布模型要求：生命周期各阶段间遵守
严格的顺序。 实际情况：软件开发往往在反复实践中 完成。 瀑布模型要求：预先定义并“冻结”软 件需求。 实际情况：某些系统的需求的一个逐渐 明确的过程，且预先定义的需求到软件完 成时可能已经过时。
（属性）和行为（方法）捆绑为一个逻辑 单元，并尽可能隐藏对象的内部细节。 封装是面向对象的一个重要原则，它有两 个涵义：第一个是把对象的全部属性和全 部操作结合在一起，形成一个不可分割的 独立对象。第二个是“信息隐藏”，即尽 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 发生联系。 封装可以提高事物的独立性，而且还可以
类：物以类聚
类（class）是一组具有相同属性和相同操作
的对象的集合。 类的定义包括该类的对象所需要的数据结构 （属性的类型和名称）和对象在数据上所执 行的操作（方法）。 类定义可以视为一个具有类似特性与共同行 为的对象的模板，可用来产生对象。
实例
实例(instance)是从某类创建的对象，它们都
例: class Post_office { private : loc_type location ; emp_type employee ; …… public : void send (req_type request, money_type payment); void sell (int goods, money_type payment) ; …… };