软件工程(张海藩)课件第7章

1、第7章面向对象分析不论采用哪种方法开发软件，分析的过程都是提取系统需求的过程。分析工作主要包括三项内容，就是：理解、表达和验证。面向对象分析(通常缩写为OOA)的关键，是识别出问题域内的对象，并分析它们相互间的关系，最终建立起问题域的简洁、精确、可理解的正确模型。分析过程7.1需求陈述7.2建立对象模型7.3建立动态模型7.4面向对象分析实例7.7小结7.8建立功能模型7.5定义服务7.67.1分析过程7.1.1概述通常，面向对象分析过程从分析陈述用户需求的文件开始。接下来，系统分析员应该深入理解用户需求，抽象出目标系统的本质属性，并用模型准确地表示出来。注意：建模过程中，必须认真向该领域内专家学习，7.1.2三个子模型与五个层次面向对象建模得到的模型包含系统的三个要素，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)。对象模型通常由下述五个层次组成：主题层(也称为范畴层)、类—&—对象层、结构层、属性层和服务层，如图7.1所示。主题：是指导读者理解大型、复杂模型的一种机制。通过划分主题，可以把一个大型、复杂的对象模型分解图7.1复杂问题的对象模型上述5个层次对应着。

2、建立对象模型的5项主要活动：找出类和对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义服务。通常，要先建立动态模型和功能模型，通过对这两种模型的研究，才能更合理地确定每个类应该提供哪些服务。综上所述，我们在概念上可以认为，面向对象分析大体上按照下列顺序进行：寻找类—&—对象，识别结构，识别主题，定义属性，建立动态模型，建立功能模型，定义服务。注意：分析不可能严格地按照预定顺序进行，而是一个需要反复构造多遍才能完成的过程。7.2需求陈述7.2.1通常，需求陈述的内容包括：问题范围，功能需求，性能需求，应用环境及假设条件等。总之，需求陈述应该阐明“做什么”而不是“怎样做”。注意：需求陈述仅仅是理解用户需求的出发点，并不是一成不变的文档。7.2.2例子图7.2所示的自动取款机(ATM)系统，是本书讲述面向对象分析和面向对象设计图7.2ATM系统下面陈述对ATM某银行拟开发一个自动取款机系统，它是一个由自动取款机、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成的网络系统。ATM和中央计算机由总行投资购买。总行拥有多台ATM，分别设在全市各主要街道上。分行负责提供分行计算机和柜员终端。柜员终端设在分行营业厅及分行下。

3、属的各个储蓄所内。该系统的软件开发银行柜员使用柜员终端处理储户提交的储蓄事务。储户可以用现金或支票向自己拥有的某个账户内存款或开新账户。储户也可以从自己的账户中取款。通常，一个储户可能拥有多个账户。柜员负责把储户提交的存款或取款事务输进柜员终端，接收储户交来的现金或支票，或付给储户现金。柜员终端与相应的分行计算机通信，分行计算机具体处理拥有银行账户的储户有权申请领取现金兑换卡。使用现金兑换卡可以通过ATM访问自己的账户。目前仅限于用现金兑换卡在ATM上提取现金(即取款)，或查询有关自己账户的信息(例如，某个指定账户上的余额)。将来可能还要求使用ATM办理转账、所谓现金兑换卡就是一张特制的磁卡，上面有分行代码和卡号。分行代码唯一标识总行下属的一个分行，卡号确定了这张卡可以访问哪些账户。通常，一张卡可以访问储户的若干个账户，但是不一定能访问这个储户的全部账户。每张现金兑换卡仅属于一个储户所有，但是，同一张卡可能有多个副本，因此，必须考虑同时在若干台ATM上使用同样的现金兑换卡的可能性。也就是说，系统应该当用户把现金兑换卡插入ATM之后，ATM就与用户交互，以获取有关这次事务的信息，并与中央。

4、计算机交换关于事务的信息。首先，ATM要求用户输入密码，接下来ATM把从这张卡上读到的信息以及用户输入的密码传给中央计算机，请求中央计算机核对这些信息并处理这次事务。中央计算机根据卡上的分行代码确定这次事务与分行的对应关系，并且委托相应的分行计算机验证用户密码。如果用户输入的密码是正确的，ATM就要求用户选择事务类型(取款、查询等)。当用户选择取款时，ATM请求用户输入取款额。最后，ATM从现金出口吐出现金，并且7.3建立对象模型面向对象分析首要的工作，是建立问题域的对象模型。这个模型表示了目标系统的静态数据结构，比较稳定。因此，用面向对象方法开发绝大多数软件时，都首先建立对象模型，然后再建立另外两个子模型。需求陈述、应用领域的专业知识以及关于客观世界的常识，是建立对象模型时的主要信息来7.3.1确定类与对象类与对象是在问题域中客观存在的，系统分析员的主要任务，就是通过分析找出这些类与对象。大多数客观事物可以分为5类：P172另一种更简单的分析方法，是所谓的非正式分析。这种分析方法以用自然语言书写的需求陈述为依据，把陈述中的名词作为类与对象的候选者，用形容词作为确定属性的线索，把动词作。

5、为服务(操作)的候选者。筛选时主要依据下列标准，删除不正(1)冗余(2)无关(3)笼统(4)属性(5)操作(6)7.3.2确定关联分析确定关联，能促使分析员考虑问题域的边缘情况，有助于发现那些尚未被发现的类与对象。1.在需求陈述中使用的描述性动词或动词词组，通常表示关联关系。因此，在初步确定关联时，大多数关联可以通过直接提取需求陈述中的动词词组而得出。2.筛选筛选时主要根据下述标准删除候选的(1)(2)与问题无关的或应在实现阶段考(3)瞬时事件关联应该描述问题域的静态结构，而(4)三个或三个以上对象之间的关联，大多可以分解为二元关联或用词组描述成限定的关联。(5)派生关联应该去掉那些可以用其他关联定义的冗余关联。3.应该进一步完善经筛选后余下的关联，(1)(2)分解(3)补充(4)7.3.3划分主题在开发大型、复杂系统的过程中，为了降低复杂程度，人们习惯于把系统再进一步划分成几个不同的主题，也就是在概念上把系统包含的内容分解成若干个范畴。7.3.4确定属性一般说来，确定属性的过程包括分析1.通常，在需求陈述中用名词词组表示属性。属性的确定既与问题域有关，也和目标系统的任务有关。应该首先。

6、找出最重要的属性，以后在逐渐把其余属性添加进去。2.选择认真考察经初步分析而确定下来的那些属性，从中删掉不正确的或不必要的属性。(1)如果某个实体的独立存在比它的值更重要，则应把它作为一个对象而不是对象的属性。(2)误把关联类的属性当作一般对象的属性(3)把限定误当成属性(4)(5)过于细化(6)存在不一致的属性如果得出一些看起来与其他属性毫不相关的属性，则应该考虑把该类分解成两个不同的类。7.3.5识别继承关系图7.4ATM系统对象模型中的属性一般说来，可以使用两种方式建立继承(即泛化)（1）自底向上：抽象出现有类的共同性质泛化出父类，这个过程实质上模拟了人类归纳思维过程。（2）自顶向下：把现有类细化成更具体的子类，这模拟了人类的演绎思维过程。7.3.6反复修改事实上，软件开发过程就是一个多次反复修改、逐步完善的过程。图7.5带有继承关系的ATM对象模型图7.6修改后的ATM对象模型7.4建立动态模型建立动态模型的第一步，是编写典型交互行为的脚本。接下来从脚本中提取出事件，确定触发每个事件的动作对象以及接受事件的目标对象。第三步，排列事件发生的次序，确定每个对象可能有的状态及状态间的。

7、转换关系，并用状态图描绘它们。最后，比较各个对象的状态图，检查它们之间的一致性，确保事件之间的匹配。编写脚本时，首先编写正常情况的脚本。然后，考虑特殊情况，例如输入或输出的数据为最大值(或最小值)。最后，考虑出错情况。表7.1和表7.2分别给出了ATM系统的正常情况脚本和异常情况脚本。表7.1ATM系统的正常情况脚本·ATM请储户插卡；储户插入一张现金兑换卡·ATM接受该卡并读它上面的分行代码和卡号·ATM要求储户输入密码；储户输入自己的密码“1234”等数字·ATM请求总行验证卡号和密码；总行要求“39”号分行核对储户密码，然后通知ATM说这张卡有效·ATM要求储户选择事务类型(取款、转账、查询等)；储户选择“取款”·ATM要求储户输入取款额；储户输入“880”·ATM确认取款额在预先规定的限额内，然后要求总行处理这个事务；总行把请求转给分行，该分行成功地处理完这项事务并返回该账户的新余额·ATM吐出现金并请储户拿走这些现金；储户拿走现金·ATM问储户是否继续这项事务；储户回答“不”·ATM打印账单，退出现金兑换卡，请储户拿走它们；储户取走账单和卡·ATM请储户插卡表7.2ATM系统。

8、的异常情况脚本·ATM请储户插卡；储户插入一张现金兑换卡·ATM接受这张卡并顺序读它上面的数字·ATM要求密码；储户误输入“8888”·ATM请求总行验证输入的数字和密码；总行在向有关分行咨询之后拒绝这张卡·ATM显示“密码错”，并请储户重新输入密码；储户输入“1234”；ATM请总行验证后知道这次输入的密码正确·ATM请储户选择事务类型；储户选择“取款”·ATM询问取款额；储户改变主意不想取款了，他敲“取消”键·ATM退出现金兑换卡，并请储户拿走它；储户拿走他的卡·ATM请储户插卡7.4.2设想用户界面目的：1确定某种界面下的信息交换方式，确保能够完成全部必要的信息交换，而不会丢失重要的信息。2用户界面的好坏往往对用户是否喜欢、7.4.3画事件跟踪图为了有助于建立动态模型，通常在画状态图之前先画出事件跟踪图。1.应该仔细分析每个脚本，以便从中提取出所有外部事件，并确定每个事件的发送对象和接受对象。注意：把对控制流产生相同效果的那些事件组合在一起作为一类事件，把对控制流有不同影响的那些事件区分开来。2.画出事件跟踪图事件跟踪图实质上是扩充的脚本，而且可以把它看作是简化的UML顺序图。在。

9、事件跟踪图中，一条竖线代表一个对象，每个事件用一条水平的箭头线表示，箭头方向从事件的发送对象指向接受对象，7.4.4画状态图通常，用一张状态图描绘一类对象的行为，它确定了由事件序列引出的状态序列。图7.8ATM系统正常情况脚本的事件跟踪图从一张事件跟踪图出发画状态图时，应该集中精力仅考虑影响一类对象的事件，也就是说，仅考虑事件跟踪图中指向某条竖线的那些箭头线。把这些事件作为状态图中的有向边(即箭头线)，边上标以事件名。两个事件之间的间隔就是一个状态。一般说来，如果同一个对象对相同事件的响应不同，则这个对象处在不同状态。应该尽量给每个状态取个有意义的名字。通常，从事件跟踪图中当前考虑的竖线射出的箭头线，是这条竖线代表的对象达到某个状态时所做的行为(往往是引起另一类对象状态转换的事件)。根据一张事件跟踪图画出状态图之后，再把其他脚本的事件跟踪图合并到已画出的状态图中。考虑完正常事件之后再考虑边界情况和特殊情况，其中包括在不适当时候发生的事件。当状态图覆盖了所有脚本，包含了影响某类对象状态的全部事件时，该类的状态图就构造出来了。图7.9ATM类的状态图7.4.5审查动态模型各个类的状态图通过。

10、共享事件合并起来，构成了系统的动态模型。在完成了每个具有重要交互行为的类的状态图之后，应该检查系统级的完整性和一致性。7.5建立功能模型通常在建立了对象模型和动态模型之后再建立功能模型。图7.12ATM系统的基本系统模型图7.13ATM系统的功能级数据流图7.6定义服务需要等到建立了动态模型和功能模型之后，才能最终确定类中应有的服务，因为这两个子模型更明确地描述了每个类中应该提供哪些服务。事实上，在确定类中应有的服务时，既要考虑该类实体的常规行为，又要考虑在本系统中特殊需要的服7.6.1常规行为在分析阶段可以认为，类中定义的每个属性都是可以访问的。7.6.2从事件导出的操作状态图中发往对象的事件也就是该对象接收到的消息，因此该对象必须有由消息选择符指定的操作，这个操作修改对象状态(即属性值)并启动相应的服务。7.6.3与数据流图中处理框对应的操作数据流图中的每个处理框都与一个对象(也可能是若干个对象)上的操作相对应。7.6.4利用继承减少冗余操作应该尽量利用继承机制以减少所需定义的服务数目。7.7面向对象分析实例7.7.1需求陈述我们将要讨论的是电梯的控制问题，在一幢有m层楼的大厦中需要。