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1、第第9 9章章 面向对象的分析设计面向对象的分析设计 方法方法 内容提要 内容提要 uu 面向对象技术及其发展历史面向对象技术及其发展历史 uu 面向对象技术的一些基本概念面向对象技术的一些基本概念 uu 面向对象的分析面向对象的分析 uu 面向对象的设计面向对象的设计 uu 面向对象的实现面向对象的实现 1 1 连接成员的机制 静态联结与动 态关联 生产软件产品 9 0 9 0 面向对象技术及其发展历史面向对象技术及其发展历史 1 1 什么是面向对象技术什么是面向对象技术 以面向对象方法学为基础的软件系统组织和结构设计的工程技术 特点 标准的工艺流程 统一的生产规范 内容 面向对象分析 面向
2、对象设计 面向对象程序设计 内部组成 层次结构 2 2 机器语言 助记符语言 汇编语言 面向机器 直接控制机器 的运行 9 0 9 0 面向对象技术及其发展历史面向对象技术及其发展历史 2 2 从从 软件工程软件工程 的发展史看面向对象技术出现的必然性的发展史看面向对象技术出现的必然性 面向机器 FORTRAN BASIC 面向过程 描述解题过程 C PASCAL 结构化 程序设计 以控制结构表 示程序的物理 层次结构 C Java 面向对象 程序设计 程序设计过程 与人类的认知 过程统一 面向过程 结构化 程序设计 面向对象 程序设计 3 3 9 0 9 0 面向对象技术及其发展历史面向对象
3、技术及其发展历史 3 3 面向对象方法学基本内涵面向对象方法学基本内涵 I 客观世界的事物由各种各样的实体 对象 构成 II 每个对象都有各自的内部状态和运动 状态 规律 III 根据对象的属性和运动规律的相似性可以将对象分类 IV 复杂对象由相对简单的对象组成 V 不同对象的组合及其间的相互作用和联系构成了系统 VI 对象间的相互作用通过消息传递 对象根据所接收到 的消息做出自身的反应 4 4 9 0 9 0 面向对象技术及其发展历史面向对象技术及其发展历史 4 4 认知规律认知规律 归归 纳 纳 从特殊到一般的思维过程从特殊到一般的思维过程 演演 绎 绎 从一般到特殊的思维过程从一般到特殊
4、的思维过程 形象思维 形象思维 从一公理体系出发 根据定理 定律等使用归纳及从一公理体系出发 根据定理 定律等使用归纳及 演绎进行推理 从而解决给定问题 演绎进行推理 从而解决给定问题 逻辑思维 逻辑思维 从多个具有共性的解决问题的过程 发现解决这类从多个具有共性的解决问题的过程 发现解决这类 问题的通用方法问题的通用方法 认知深度 认知深度 先一般 总体 后特殊 具体先一般 总体 后特殊 具体 认知广度 认知广度 根据事物之间的联系 将认识的焦点从一个事物转根据事物之间的联系 将认识的焦点从一个事物转 移到另一个事物 从而扩大视野移到另一个事物 从而扩大视野 认知连续性 认知连续性 认识的深
5、入具有连续性 在继承已有知识的基础上认识的深入具有连续性 在继承已有知识的基础上 进行新认识 进行新认识 天 下 乌 鸦 一 般 黑 归 纳 演 绎 5 5 1 1 将问题划分为不同对象 将问题划分为不同对象 2 2 通过类比发现对象间存在的相似性 从而得到类 子类 父类等 通过类比发现对象间存在的相似性 从而得到类 子类 父类等 3 3 对属于同一个类的对象定义一组数据用以刻画该类对象的整体特征对属于同一个类的对象定义一组数据用以刻画该类对象的整体特征 定义一组 定义一组 方法方法 函数 用以描述能够对该类对象进行的操作 函数 用以描述能够对该类对象进行的操作 行为 行为 4 4 建立对象间
6、的联系以反映不同对象之间的相互作用 建立对象间的联系以反映不同对象之间的相互作用 符合人类认知规律的符合人类认知规律的 软件开发过程软件开发过程 划分 将复杂问题 复 杂对象 划分为 一系列简单的组 成部分 简单对 象 分类 按照对象间的各种 相似性将对象分类 认识各类对象 自身属性及行 为 认识对象及类 之间关系 全部事物 的完整认 识 6 6 9 1 9 1 面向对象技术的基本概念面向对象技术的基本概念 1 1 什么是对象 什么是对象 对象的含义是什么 对象的含义是什么 对象对象 Object Object 在不同场合具有不同的含义 在不同场合具有不同的含义 对象是封装了数据结构及可以施加
7、在这些数据结对象是封装了数据结构及可以施加在这些数据结 构上的操作的封装体 这个封装体有可以唯一地构上的操作的封装体 这个封装体有可以唯一地 标识它的名字 而且对外界提供一组服务 即公标识它的名字 而且对外界提供一组服务 即公 有的操作 有的操作 7 7 1 1 对象数据封装 对象数据封装 对象的形态与静态特征 问题空间对象 图书图书图书图书 1 1 MyBook1 CBookMyBook1 CBook 书书书书 名 程序名 程序设计设计设计设计 总页总页总页总页 数 数 280280 版版 本 本 2 2 m pczName char m pczName char 程序程序设计设计设计设计
8、nTotalPage int 280nTotalPage int 280 nEdition int 2nEdition int 2 返回返回书书书书名名 返回返回总页总页总页总页 数数 返回版本号返回版本号 char GetBookName char GetBookName int GetTotalPage int GetTotalPage int GetEdition int GetEdition 分析中的分析中的对对对对象象设计设计设计设计 中的中的对对对对象象 人 学生 学校 班级 处 电视 汽车 等都可以被看作对象 8 8 地址地址内容内容属性名属性名地 地 址址 增增 加加 方方 向
9、向 0000 C6C6 计计 BCBC E8E8 设设 C9C9 F2F2 序序 D0D0 CCCC 程程 003B0870003B0870B3B3 0000m nEditionm nEdition intint类类型 型 版本 版本 0000 0000 0012FF6C0012FF6C0202 0000m nPagesm nPages intint类类型 型 总页总页 数 数 0000 0101 0012FF680012FF681818 0000m pczNamem pczName char char 类类型型 书书名 名 3B3B 0808 0012FF640012FF647070 对象数
10、据封装对象数据封装 Class CBook char m pczName int m nPages int m nEdition CBook b 解空间对象解空间对象 9 9 人类认识世界的认知规律之一 人类认识世界的认知规律之一 根据对象的属性和运动规律的相似性分类认识和根据对象的属性和运动规律的相似性分类认识和 描述相似属性和功能的对象描述相似属性和功能的对象 这些构成这些构成对象类对象类 任何一个具体的任何一个具体的对象对象都都是是相应对象类的一个相应对象类的一个实例实例 类与对象的不同类与对象的不同 类类类类的的实实实实例化例化 2 2 对象类和对象实例 对象类和对象实例 1010 将
11、客观事物之间的复杂的相互作用抽象为对象之间通过消息 传递 对象对所接收消息的反应 地球月 球 3 3 对象间相互作用 对象间相互作用 对象之间的相互作用抽象模型 对象之间的相互作用抽象模型 Sender Receiver Sender Message1 Receiver Message1 Message2 1111 对象间相互作用对象间相互作用 对象的动态特征 动态对象包含两个含义 对每个对象而言 其内部状态是变化的 对象上发生的事件可能导致对 象内部状态值的改变 这种变化与事件发生时对象所处的状态有关 与所发 生的具体事件有关 不同事件之间往往会构成一个时间 因果链条 它们从另一个角度描绘
12、出对象状态随时间变化的规律 12 3 event1 event2 打印 文件 打印机空闲 打印 文件 打印机忙 暂存 文件 计算机类 打印服务器类 打印机类 打印队列类 打印 文件 1212 2 2 对象继承对象继承 人类对事物分类后 从某种角度观察 不同类之人类对事物分类后 从某种角度观察 不同类之 间具有一定的联系 间具有一定的联系 人类认识事物从对象个体 类的认识 通过事务人类认识事物从对象个体 类的认识 通过事务 间关联 进一步深入去认识其它事物 通过对不间关联 进一步深入去认识其它事物 通过对不 同事物间关系的描述建立系统的层次结构 同事物间关系的描述建立系统的层次结构 人类对某一新
13、事物的认知经常建立在已经获取的人类对某一新事物的认知经常建立在已经获取的 一些认知结论的基础上 类似的情形同样常发生一些认知结论的基础上 类似的情形同样常发生 在对事物的描述中 比如对一个新事物的描述通在对事物的描述中 比如对一个新事物的描述通 常都将尝试应用业已存在的理论或方法 常都将尝试应用业已存在的理论或方法 对于人类的这种行为以及类之间关系的描述 面对于人类的这种行为以及类之间关系的描述 面 向对象技术给予充分的技术支持 向对象技术给予充分的技术支持 1313 1 1 父类和子类 父类和子类 一般一般 特殊结构特殊结构 人类对事物进行分类后 在概念上 一些种类的事物之间存在着联系 一些
14、类之间在行为 属性等方面具有部分相似性 其间存在一般与 特殊的对应关系 汽车与轿车 学生与班委会 这种关系不存在于具体对象实例之间 而存在于对象类之间 一般性寓于特殊性之中 体现在一般类对象所具有的属性和操作包含 于特殊类对象之中 汽车 轿车客车卡车 汽车 轿车客车卡车 1414 父类和子类父类和子类 父类父类 子类 继承 派生 子类 继承 派生 一般类B 特殊类A 特殊类的每个对象都为一般类的实例 因此特殊类 的对象必将具有相应的一般类的属性和操作 特殊 类这种获取属性和方法的方式称为继承 由于特殊类 对象 具有一般类的所有属性和操作 所以特殊类的任何一个对象必定是相应一般类的 对象 因此这
15、种关系又常称为IS A KIND OF关 系 如果类A具有类B的全部属性和操作 并且具有一 些自己独特的属性和操作 那么A称作B的特殊类 B称作A的一般类 通过在已有类的基础上添加一些特殊的属性和操作 形成新类的方式 称为派生 CPerson CStudent Char Name Int Number 狗 黑狗 1515 2 2 多重继承 多重继承 单一继承单一继承 多重继承多重继承 一般类一般类 特殊类 WNDSTRUCT CWindowTreeCScreenObjectCEditText CWnd 一般类 特殊类特殊类 一些事物同时具有其它多类事物的属性和行为 在面向对象技术中采 用多重继
16、承描述 父母与孩子 在职研究生与教师和研究生类等 1616 3 3 多态性多态性 人类思维和描述中经常使用同一个名字代表不同的事物 客 观事物也往往具有多重身份 在不同的场合显现出不同的形 态 如 操作 函数 等 面向对象中使用多态性表述这 种习惯 多态性的含义 一个标识符标识多个语义 例如 Display 在CCircle类和CRectangle类中 CRectangle Display CCircle Display CRectangle a a Display CCircle c c Display 与运算符相似 1717 9 2 9 2 面向对象分析方法面向对象分析方法 OOAOOA三种模型三种模型 对象模型对象模型 用类和关系来描述系统的静态结构用类和关系来描述系统的静态结构 动态模型动态模型 用事件和对象状态来描述系统的动态用事件和对象状态来描述系统的动态 特性特性 功能模型功能模型 按照对象的操作来描述如何从输入给按照对象的操作来描述如何从输入给 出输出结果出输出结果 数据流图 数据流图 分析模型 设计模型 实现模型 面向对象分析 OOA 面向对象设计 OOD 面向对象实
