第七章面向对象分析设计基础--软件工程

武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息第7章面向对象基础7.1从一个例子看结构化方法的问题7.2面向对象概念7.3面向对象开发方法介绍7.4UML语言7.5用例图7.6活动图7.7状态图7.8交互图7.9类图7.10配置图7.11组件图武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息7.1从一个例子看结构化方法的问题例子：设计并实现一个四则运算软件，输入两个数和运算符号，输出运算结果。用结构化设计：这个例子很简单没有必要画数据流程图，如果一定要画的话，只有三个处理“数据录入”,“计算”,“结果输出”,转换成设计模块也只有“主模块”“数据录入”“计算”“结果输出”4个简单的模块。注：主模块太简单我们省略了。模块名称：input功能：输入运算数和运算符输入模块主要代码输出/返回无提示输入信息：请输入数字A、B和运算符：读入NumberA、NumberB和OperateNumberA，NumberB，Operate输入模块主要代码输出/返回NumberANumberBOperateStringResult=;Switch(Operate){case+:Result=string(NumberA+NumberB);break;case−:Result=string(NumberA−NumberB);break;case*:Result=string(NumberA×NumberB);break;case/:if(NumberB!=0)Result=string(NumberA÷NumberB);elseResult=除数不能为0break;}Result输入模块主要代码输出/返回ResultConsole.WriteLine(运算结果:+Result);无模块名称：comput功能：计算模块名称：output功能：输出结果武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息结构化方法是将需求分解为一个个简单的功能，简单的功能直接影射为模块，复杂的功能可以设计多个模块。当需求发生变化，例如，增加一个平方运算或开根运算时，需要修改计算模块，这就要求程序员对计算模块的代码非常了解。这对于功能简单的软件比较容易实现，当软件规模比较大，功能复杂时，非常容易出错，并且软件的维护量很大。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息面向对象方法：首先设计一个计算类operation,有两个私有的操作数numberA和numberB、五个方法：setNumberA()，setNumberB()，getNumberA()，getNumberB()和GetResult()在设计时考虑到软件的可扩充性，把计算类设计为基类，四则运算分别继承基类。为了增加软件的灵活性，设计一个实例化工厂类，专门生成运算类的实例化对象。类图如下：武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息在客户端主程序直接调用实例化工厂类创建相应的运算类对象，工厂返回相应的运算类对象指针。例如，下面的代码oper指向OperationAdd类,接着进行属性赋值，最后调用该类的GetResult方法计算结果。输入和输出的处理代码与结构化方法相同，故省略。Operationoper;oper=OperationFactory.createOperate(+);oper.setNumberA(1);oper.setNumberB(2);double.result=oper.GetResult();面向对象方法比结构化方法设计的软件结构要复杂一些。在本例中,每个计算分别设计为一个子类，如果要增加新的运算，只需添加子类，同时在实例化工厂类中添加相应的switch分支，其他的处理不受影响。也就是说，程序员不必了解其他运算的处理代码，程序的整体结构没有变化。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息结构化方法的问题：结构化方法分析和设计阶段所应用的模型之间存在鸿沟。分析阶段的主要模型是数据流程图，设计阶段的主要模型是软件模块结构图，数据流程图和软件模块结构图之间需要进行转换。不同的人转换出的模块图可能不同，有很大的随意性，这是做工程非常忌讳的，质量很难评价。在分析阶段用数据流程图将用户需求和软件的功能需求统一起来。系统分析人员从整体至局部不断地理解用户需求，并且自顶向下逐步细化数据流程图。这里存在着两个问题：细化程度没有标准，只能凭借分析人员的经验自己把握；过程：分析用户需求确定软件功能分解复杂的功能为多个简单的功能。当需求变更时，功能分解就要重新进行，功能变化就会导致软件模块结构发生变化，造成了软件结构不稳定。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息结构化方法的问题（续）：结构化程序设计将数据定义与处理数据的过程相分离，不利于软件复用。例如，在图书馆信息管理系统中，对图书基本信息进行处理的典型方法是：在数据说明中定义图书基本信息的结构，设计图书信息添加模块、修改模块、删除模块等等功能模块，实现对图书信息的处理。当新的系统要复用图书处理功能时，要分别复制数据说明定义和各个功能处理模块。结构化方法设计的软件结构不稳定，缺乏灵活性，可维护性差。从上面的例子看出，结构化方法一旦需求变更，软件的结构变化比较大，扩充功能往往意味着修改原来的结构。当软件工程的规模比较大，用户需求经常变更的情况下，不宜使用结构化方法。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息7.2面向对象的概念什么是对象？在现实世界中的任何有属性的单个实体或概念，都可看做对象。学生张三是一个对象，具有姓名、学号、班级等属性；一个银行账户是一个对象，具有用户名、余额等属性；一份订单也是一个对象，具有货品名、单价、数量等属性。除了描述对象的属性之外，还可以说明对象所拥有的操作。例如，打印学生的姓名、学号和班级；查询一个顾客的账户余额；打印订单的价格等等。对象的操作是对象的动态特征。软件中的对象封装了一组属性和对属性进行的操作，是对现实世界中的对象实体的抽象。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息什么是类？类是具有相同属性和相同行为的对象集合。学生是一个类,其中的一名学生张三是学生类的一个实例,其属性有:姓名=张三,学号=J20080101,班级=计算机08-1：具有的操作可以是获得或设置属性值,或与其他对象用消息通信。例如,获得学生的姓名、修改班级号，向其他对象发送消息。实际上，类就是一个创建对象的模板，定义了该类所有对象的属性和方法。每个对象都属于一个类，属于某个类的一个具体对象称为该类的实例。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息消息机制为了实现某个功能，对象之间通过发送消息相互通信,这可能发生在同一个类的不同对象之间，也可以在不同类的对象之间。例如，用鼠标点击屏幕对话框中的一个命令按钮时，一条消息发给了对话框对象，通知它命令按钮被按下了，它就开始执行相应的操作。一般来说，发送一条消息至少要说明接受消息的对象名、消息名(什么操作)，还要对参数加以说明。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息封装面向对象程序设计的特点是将属性和方法封装在一起，就是类。封装隐藏了对象内部的处理细节，内部的变化不被其他对象所知。例如电脑在不断的升级，但是机箱还是方的，里面装的CPU和内存已是今非昔比了，人们用机箱把CPU和内存封装起来，对外只提供一些标准的接口，如USB插口、网线插口和显示器插口等等，只要这些接口不变，内部怎么变，也不会影响用户的使用方式。封装的优势：便于复用，即在不同或相同的软件中重复使用已有的对象。例如,学生对象可应用在学籍信息管理系统中,也可以应用在学校图书馆信息管理系统中作为一类读者管理…封装隐藏了对象内部的处理细节，内部的变化不被其他对象所知，对减少需求变更产生的影响是有效的保障。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息继承性如果两个类有继承关系，子类拥有父类的所有数据和方法。被继承的类称为父类，子类可以在继承父类的基础上进行扩展，添加新属性和方法；也可以改写父类的方法，就是说方法的名称是相同的，但具体的操作可以不同。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息例如，若把“学生”信息作为一个类，继承它可以生成多个子类，如“小学生”、“中学生”和“大学生”等。这些子类都具有“学生”的特性，因此“学生”类是它们的“父亲”，子类是“小学生”、“中学生”、“大学生”类，它们自动拥有“学生”类的所有属性和方法。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息继承优点如下：便于复用,相同的属性和方法在父类中定义,子类直接复用程序结构清晰,维护工作量减少,例如增加“研究生”的处理需求时,只要通过添加“研究生”子类，程序员不必了解“小学生”，“中学生”等类的处理过程,代码的修改量比较结构化方法少。当父类的某个操作对子类不合适时,子类可以采用“覆盖”继承,既在父类的基础上修改继承。使得每个子类既兼容父类的主要属性和方法，又能够反映自己特殊的属性和方法。武当山旅游门户网站（fenlei.wdsxx.com）分类信息多态性定义是：同一操作作用于不同类的实例,将产生不同的执行结果。例如,类Shape是任意多边形对象,它有1个方法：draw();有3个子类Circle、Square和Triangle，分别继承Shape类的draw()方法。classShape{voiddraw(){}//父类的方法draw()}classCircleextendsShape{voiddraw(){System．out．println(”Circle)}}classSquareextendsShape{voiddraw(){System．out．println(”Square’’)}}classTriangleextendsShape{voiddraw(){System．out．println(Triangle”)}}客户端主程序：Shape[]s=newShape[3];//3个实例s[0]=newCircle()；//园继承父类s[1]=newSquare()；//正方继承父类s[2]=newTriangle()；//三角继承父类for(inti=0；i3；i++)s[i].draw()；该程序的执行结果为：CircleSquareTriangle