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1、第7章 面向对象分析,退出,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。在用面向对象观点建立起的三种模型中，对象模型是最基本、最重要、最核心的。,7.1 分析过程 7.2 需求陈述 7.3 建立对象模型 7.4 建立动态模型 7.5 建立功能模型 7.6 定义服务 7.7 面向对象分析实例 7.8 小结,7.1 分析过程,7.1.1 概述 面向对象分析，就是抽取和整理用户需求并建立问题域精确模型的过程。,图7.1 复杂问题的对象模型,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
2、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。但是，正如前面已经多次强调指出过的，分析不可能严格地按照预定顺序进行，大型、复杂系统的模型需要反复构造多遍才能建成。通常，先构造出模型的子集，然后再逐渐扩充，直到完全、充分地理解了整个问题，才能最终把模型建立起来。,分析也不是一个机械的过程。大多数需求陈述都缺乏必要的信息，所缺少的信息主要从用户和领域专家那里获取，同时也需要从分析员对问题域的背景知识中提取。在分析过程中，系统分析员必须与领域专家及用户反复交流，以便澄清二义性，改正错误的概念，补足缺少的信息。面向对象建立的系统模型，尽管在最终完成之前还是不准确、不完
3、整的，但对做到准确、无歧义的交流仍然是大有益处的。,7.2 需求陈述,7.2.1 书写要点 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”。它应该描述用户的需求而不是提出解决问题的方法。应该指出哪些是系统必要的性质，哪些是任选的性质。应该避免对设计策略施加过多的约束，也不要描述系统的内部结构，因为这样做将限制实现的灵活性。对系统性能及系统与外界环境交互协议的描述，是合适的需求。此外，对采用的软件工程标准、模块构造准则、将来可能做的扩充以及可维护性要求等方面的描述，也都是适当的需求。,7.2.2 例子 图7.2 所示
4、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时使用的一个实例。,图7.2 ATM系统,下面陈述对ATM系统的需求。 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属的各个储蓄所内。该系统的软件开发成本由各个分行分摊。,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
5、。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针对某个账户的事务并且维护账户。,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、存款等事务。 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
6、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，系统应该能够处理并发的访问。,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、
7、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，并且打印出账单交给用户。,7.3 建立对象模型,7.3.1 确定类&对象 类&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&对象。首先，找出所有候选的类&对象；然后，从候选的类&对象中筛选掉不正确的或不必要的。 1. 找出候选的类&对象,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&对象的候选者，用形容词作为确定属性的线索，把动词作为服务(操作)的候选者。 下面以ATM系统为例，说明非正式分析过程。认真阅读7.2.2
8、节给出的需求陈述，从陈述中找出下列名词，可以把它们作为类&对象的初步的候选者。,银行、自动取款机(ATM)、系统、中央计算机、分行计算机、柜员终端、网络、总行、分行、软件、成本、市、街道、营业厅、储蓄所、柜员、储户、现金、支票、账户、事务、现金兑换卡、余额、磁卡、分行代码、卡号、用户、副本、信息、密码、类型、取款额、账单以及访问。 通常，在需求陈述中不会一个不漏地写出问题域中所有有关的类&对象，因此，分析员应该根据领域知识或常识进一步把隐含的类&对象提取出来。例如，在ATM系统的需求陈述中虽然没写“通信链路”和“事务日志”，但是，根据领域知识和常识可以知道，在ATM系统中应该包含这两个实体。,
9、2. 筛选出正确的类&对象 显然，仅通过一个简单、机械的过程不可能正确地完成分析工作。非正式分析仅仅帮助我们找到一些候选的类&对象，接下来应该严格考察每个候选对象，从中去掉不正确的或不必要的，仅保留确实应该记录其信息或需要其提供服务的那些对象。 筛选时主要依据下列标准，删除不正确或不必要的类&对象。,(1) 冗余 (2) 无关 (3) 笼统 (4) 属性 (5) 操作 (6) 实现 综上所述，在ATM系统的例子中，经过初步筛选，剩下下列类&对象：ATM、中央计算机、分行计算机、柜员终端、总行、分行、柜员、储户、账户、事务和现金兑换卡。,7.3.2 确定关联 如前所述，两个或多个对象之间的相互依
10、赖、相互作用的关系就是关联。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&对象。 在分析确定关联的过程中，不必花过多的精力去区分关联和聚集。事实上，聚集不过是一种特殊的关联，是关联的一个特例。,1. 初步确定关联 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。通过分析需求陈述，还能发现一些在陈述中隐含的关联。最后，分析员还应该与用户及领域专家讨论问题域实体间的相互依赖、相互作用关系，根据领域知识再进一步补充一些关联。,2. 筛选 经初步分析得出的关联只能作为候选的关联，还需
11、经过进一步筛选，以去掉不正确的或不必要的关联。筛选时主要根据下述标准删除候选的关联。 (1) 已删去的类之间的关联 (2) 与问题无关的或应在实现阶段考虑的关联 (3) 瞬时事件 (4) 三元关联 (5) 派生关联,3. 进一步完善 应该进一步完善经筛选后余下的关联，通常从下述几个方面进行改进。 (1) 正名 (2) 分解 (3) 补充 (4) 标明阶数 图7.3是经上述分析过程之后得出的ATM系统原始对象图。,图7.3 ATM系统原始对象图,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
12、若干个范畴。,图7.4 把ATM系统划分成三个主题,7.3.4确定属性 一般说来，确定属性的过程包括分析和选择两个步骤。 1. 分析 属性的确定既与问题域有关，也和目标系统的任务有关。应该仅考虑与具体应用直接相关的属性，不要考虑那些超出所要解决的问题范围的属性。在分析过程中应该首先找出最重要的属性，以后再逐渐把其余属性增添进去。在分析阶段不要考虑那些纯粹用于实现的属性。,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。通常有以下几种常见情况。 (1) 误把对象当作属性 (2) 把链属性误作为属性 (3) 把限定误当成属性 (4) 误把内部状态当成了属性 (5
13、) 过于细化 (6) 存在不一致的属性,图7.5 ATM对象模型中的属性,7.3.5识别继承关系 确定了类中应该定义的属性之后，就可以利用继承机制共享公共性质，并对系统中众多的类加以组织。 一般说来，可以使用两种方式建立继承(即归纳)关系。 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。 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。,图7.6 带有继承关系的ATM对象模型,7.3.6 反复修改 仅仅经过一次建模过程很难得到完全正确的对象模型。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。在建模的任何一个步骤中，如果发现了模型
14、的缺陷，都必须返回到前期阶段进行修改。由于面向对象的概念和符号在整个开发过程中都是一致的，因此远比使用结构化分析和设计技术更容易实现反复修改及逐步完善的过程。,图7.7 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。虽然脚本中不可能包括每个偶然事件，但是，至少必须保证不遗漏常见的交互行为。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。,7.4.1 编写脚本
15、所谓“脚本”，原意是指“表演戏曲、话剧，拍摄电影、电视剧等所依据的本子，里面记载台词、故事情节等”。在建立动态模型的过程中，脚本是指系统在某一执行期间内出现的一系列事件。脚本描述用户(或其他外部设备)与目标系统之间的一个或多个典型的交互过程，以便对目标系统的行为有更具体的认识。编写脚本的目的，是保证不遗漏重要的交互步骤，它有助于确保整个交互过程的正确性和清晰性。 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，例如，输入的值为非法值或响应失败。,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7.1A
16、TM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AT M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ZK) ATM吐出现金并请储户拿走这些现象；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系统的异常情况脚本 ATM请储户插卡
