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1、第9讲 面向对象与UML,陈建明J ,2,主要内容,面向对象软件设计概述 系统设计 对象设计 领域对象设计 UML,3,1 面向对象软件设计概述(1/4),面向对象系统设计的特点 面向对象分析设计界限不明显 面向对象分析和设计通常采用迭代方法 和传统的设计方法类似，面向对象设计也是基于模块化和功能独立等方法之上 面向对象设计的主要任务 系统结构设计：子系统设计 对象设计，数据设计 接口设计，消息设计 过程设计,4,1 面向对象软件设计概述(2/4),面向对象设计模型 子系统设计：结构设计 类对象设计：具体的类/对象, 消息设计：动态行为，接口 责任设计：对象的属性，其它数据 分析模型与设计模型
2、的关系 实例、对象-行为模型 =子系统设计 对象模型及属性,操作,协作=类对象设计 对象-关系模型 =消息设计 对象模型及属性,操作,协作=责任设计,5,OO分析模型转换为OO设计模型,6,1 面向对象软件设计概述(3/4),面向对象设计准则 模块化 分解 信息隐藏与模块独立性 耦合 交互耦合：消息间的耦合，要弱耦合 继承耦合：一般与特殊类之间的关系，要强耦合 内聚 服务内聚：要强内聚，一个服务完成一个功能 类内聚：要强内聚，一个类一个用途 可重用 尽量使用已有的类 设计新类时要充分考虑重用性,7,1 面向对象软件设计概述(4/4),面向对象设计准则 设计结果清晰易懂 用词一致 使用已有的协议
3、 减少消息模式的数目 避免模糊定义 一般/特殊结构的深度适当 设计简单的类 避免过多的属性 有明确的定义 尽量简化对象之间的合作关系 不要提供太多的服务 使用简单的协议 使用简单的服务 把设计变动减到最小,8,2 系统设计,系统设计过程 子系统设计 人机交互设计 任务管理设计 数据管理设计,9,2.1 系统设计过程,划分子系统（按问题域划分） 为并发子系统分配处理器 描述子系统间的通信 确定资源管理与控制 规划人机界面，并设计相应构件 选择任务管理与数据管理的策略,10,2.2 子系统设计(1/4),子系统划分 设计依据：静态模型、动态模型、功能模型 遵循软件设计的基本原则：模型化、独立性 划
4、分子系统要考虑类对象的特性、目的、服务、耦合程度等 从实现角度对需求分析模型作补充或修改，主要是添加、合并或分解类对象、属性及服务，调整继承关系。当子系统过大时，应进一步分解。 好的子系统的特征 结构清晰 接口明确 大小适中,11,2.2 子系统设计(2/4),处理并发操作 在面向对象系统中，并发操作是不可避免的 如二个彼此不存在交互的对象，或者它们同时接受事件，则它们可能是并发的 并发的二种处理策略 分配到不同的处理器 在同一处理器上由系统进行同步控制,12,2.2 子系统设计(3/4),子系统间的通信 二种交互方式 客户供应商关系：供求关系 平等伙伴关系：每个子系统都可能调用其它子系统，都
5、要了解其它的接口,13,2.2 子系统设计(4/4),二种组织方案 层次结构：上层建立在下层基础之上，下层为上层服务 块状结构：相互为弱耦合的子系统 实际系统往往是二种结构的混合,14,2.3 人机交互设计,人机交互界面设计准则 一致性 及时提供反馈信息 提供撤消命令 无须记忆 易学 富有吸引力 设计策略 分类用户 描述用户 设计命令层次 设计人机交互 增加用户界面专用的类与对象 用快速原型法不断改进界面设计,15,2.4 任务管理设计,任务种类 事件驱动型任务：平时处于睡眠状态，被事件唤醒 时钟驱动型任务：由时钟触发 优先任务：服务的优先级 关键任务：关系到系统成功与否 协调任务：三个以上任
6、务要增加一个协调任务 设计步骤 识别驱动：事件、时钟 识别任务类型：优先、关键、协调 尽量减少任务数 根据性能要求，确定资源需求 定义任务 必要时添加有关任务的类和对象,16,2.5 数据管理设计,选择数据存储模式 文件管理系统 关系数据库管理系统 面向对象数据库管理系统 设计数据管理子系统 设计数据格式 设计相应的服务,17,3 对象设计 (1/3),目的，特点 对象设计是把分析模型中的对象转换成设计模型中的对象 在面向对象设计中，一个对象往往就是一个模块 对象设计就是模块内设计 转换时的对应关系,18,3 对象设计(2/3),对象描述 协议描述 接口间的通信协议 实现描述 对象接收消息后所
7、要执行操作的实现细节描述 实现描述的内容 名字 私有数据定义 操作过程描述,19,3 对象设计(3/3),设计对象中的服务 确定对象中应有的服务： 从动态模型中对象行为以及功能模型中数据处理，转换成由对象所提供的服务 设计实现服务的方法： 设计实现服务的算法 选择数据结构 定义内部类/对象和内部操作，主要用来存放算法执行过程中所得出的某些中间结果 程序构件与接口 程序构件 表示对象整体结构（如Delphi的单元文件结构） 接口 对象之间的接口,20,4 领域对象设计(1/2),领域对象的设计内容 调整需求 复用已有的组件 引入父类，分组管理领域类 增添一般化类以建立协议 调整OOA模型 设计复
8、审,21,4 领域对象设计(2/2),领域对象的设计模板,22,5. UML,UML组成、特点与应用 静态建模 动态建模 物理架构建模 工具与资料,23,5.1 UML组成、特点与应用,Unified Modeling LanguageUML统一建模语言 UML产生 1996年6月Grady Booch、Jin Rumbaugh、Iver Jacobson共同推出UML0.9 2001年，UML 1.4面世 UML代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有重在的经济价值和国防价值，获得工业界和科技界的广泛支持 1990年底，UML已占面向对象技术市场的90%，成为可视化建模语言事实上的工
9、业标准,24,5.1.1 UML组成(1/3),UML模型元素 关联、泛化、依赖、聚集,25,5.1.1 UML组成(2/3),UML元模型结构 元元模型层 元模型层 模型层 用户模型层,26,5.1.1 UML组成(3/3),UML模型 图 静态图 动态图 视图 用例图 逻辑图 并发图 构件图 部署图,27,5.1.2 UML特点和应用,UML特点 统一标准 面向对象 表达能力强大、可视化 UML应用 适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统 适用于系统开发的不同阶段,28,5.2 静态建模,用例建模 类和对象模型 包,29,5.2.1 用例建模,用例模型就是系统的用例图 用于把应满足用户需
10、求的基本功能聚合起来表示 对于新开发的系统，用例描述系统应该做什么 对于已构造完毕的系统，用例说明系统能够完成什么样的功能,30,用例图,用例：系统和外部角色的交互 符号表示：,31,用例图例子,32,5.2.2 类和对象模型(1/2),类图和对象图,33,5.2.2 类和对象模型(2/2),对象间关系 关联关系 聚集关系 泛化关系 依赖关系 细化关系,34,5.2.3 包,将一些模型元素组织成语义上相关的组的分组机制叫包,35,5.3 动态建模,消息 状态图和时序图 协作图和活动图,36,5.3.1 消息,对象间的交互通过消息传递来完成 三种消息 简单消息 同步消息 异步消息,37,5.3.
11、2 状态图和时序图(1/2),例：电梯状态图,38,5.3.2 状态图和时序图(2/2),时序图,39,5.3.3 协作图和活动图(1/2),协作图,40,5.3.3 协作图和活动图(2/2),活动图,41,5.4 物理架构建模(1/2),逻辑架构 将功能分配到系统的各个部分，并详细说明它们是如何工作的 逻辑架构有助于更清楚地了解系统的结构,42,UML表示的三层架构,43,5.4 物理架构建模(2/2),物理架构 详细描述系统的软件、硬件结构 构件图 描述软件构件之间的依赖关系 配置图 描述系统硬件的物理拓扑结构以及在此结构上执行的软件,44,5.5. 工具与资料,资料 UML与Ration
12、al Rose 从入门到精通，Wendy Boggs, 电子工业出版社 UML与系统分析设计，张龙祥，人民邮电 UML系统分析设计与应用案例，冀振燕，人民邮电 工具 IBM Rational Rose Power Design,45,小结,面向对象软件设计的特点、任务、模型、准则 面向对象在子系统设计、人机交互设计、任务管理、数据管理设计的过程和方法 对象设计中的描述、服务、接口设计 领域对象设计 UML代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有重要价值，适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统，也适用于系统开发的不同阶段 UML主要有静态建模和动态建模，它们通过多种图或视图来表示 物理架构是针对系统的硬件而言，主要通过配置图来描述,
