8第八章 信息系统设计与分析

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1、第8章 面向对象的分析与设计,信息系统分析与设计,8 面向对象的分析与设计,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.1 概述,面向对象方法具有以下几个要点： 面向对象方法认为客观世界是由各种对象组成的。 所有对象都划分成各种对象类（Class），每个对象类都定义了一组数据和方法。 按照子类（或称为派生类）与父类（或称为基类）的关系，把若干个对象类组成一个层次结构的系统（亦称类等级）。 对象之间仅能通过消息互相联系。,8.1.1面向对象方法概述,面向对象方法可以概括为： 面向对象（Object-Oriented） =对象（Object） +分类（Classification） +继承（Inheri

2、tance） +通信（Communication with messages）,8.1.1面向对象方法概述,代码的可重用性好 可维护性和可扩充性好 稳定性好,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.2.1对象（Object） 在面向对象方法中，对象可作如下定义：对象是由一组数据（属性）和施加于这些数据上的一组操作代码（操作）构成的。换言之，对象是一个有着各种特殊属性（数据）和行为方式（方法）的逻辑实体。 例如图8-1是一个简单的对象：“计数器”Counter。它有一个属性Value ，保存计数器的计数值。有三个操作：init( )，置value为“0”；dec( )使value减“1”；inc(

3、 )，使value增“1”。,8.2.1对象（Object） 归纳起来对象有下列特征： 标识（名称）唯一； 某一时间段内，有且只有一组私有数据； 有一组操作，每一个操作决定对象的一种行为； 对象内部封装数据、操作，对外通过传递消息相互作用。,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.2.2类（ Class ） 在面向对象的软件技术中，类可以定义为由数据结构及相关操作所形成的集合，或所有相似对象的状态变量和行为构成的模板。类具有明显的层次性，一个类可以派生出多个子类。如图所示。 图8-2 类的层次性,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.2.3继承（Inheritance） 继承是指一个类（即子类）

4、因承袭而具有另一个类（或称父类）的能力特征或关系。如图8-3所示。 图8-3 继承,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.2.3继承（Inheritance） 继承有单重继承和多重继承。子类仅有一个父类的继承称为单重继承，否则称为多重继承。例如在图8-5中，类C同时继承类A和类B的属性和行为，也可以有自己的专有特征。 图8-5 多重继承,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.2.4消息（ Message） 在面向对象方法中，消息就是向对象发出的服务请求，它应含有提供服务的对象标识、请求的服务、输入信息和回答信息。我们已经知道，对象具有信息隐蔽的功能，称之为“封装”（Encapsulation）

5、。所谓封装就是把对象的属性和行为向外部提供，而把对象的内部细节尽可能隐蔽起来，不允许外界访问。信息系统的功能需要其中许多对象的行为的有机结合才能完成。这里有机的结合就是对象之间消息传递，也即一个对象向有关对象发送消息。,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.2.4消息（ Message） 消息传递与面向过程中的函数调用不同之处： 函数调用时参数是可选项，而消息至少要带一个参数，它指明接收该消息的对象，并告诉对象做什么。 类似于函数名的消息操作名，函数名代表一段可执行的程序，消息操作名的功能取决于接收消息的对象本身。 函数调用是过程式的，消息传递是说明式的。具体如何做，由接收对象根据收到的信息自

6、行确定。,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.2.5面向对象的建模技术OMT OMT，即面向对象建模技术，该方法支持整个信息系统开发的生命周期，包括系统分析、系统设计和系统实现。 包括三部分：对象模型、动态模型和功能模型。对象模型描述的是系统的对象的结构，使用图示的方式表示对象的属性、对象的行为和与其它对象的关系；动态模型描述与时间和行为顺序有关的系统属性，使用状态图来反映系统的动态特征；功能模型使用数据流程图描述对象行为的具体含义，它只考虑系统做什么，而不关心怎样做和何时做。,8.2 面向对象的基本概念与方法,8.3 面向对象的分析,其分析过程可用图8-7描述： 图8-7 分析过程概述,1

7、 对象模型,对象模型通过描述系统中类、对象、属性和对象之间的联系等来表示系统的静态结构。 (1)类和对象 对象是一种概念，一种抽象，或者是对应用有意义的事情，或者是具有清晰边界和含义的事情。 对象类（Object Class）描述具有相似属性的一组对象。如人、公司、动物等都是对象类，或简称类。,描述对象实例的OMT符号用圆角矩形框表示，类名（用粗黑体字）放在这个对象上端用圆括号括起来。对象名用标准体放在类名下方，无名氏对象实例则仅用带圆括号的类名，放在圆角矩形框的中央。如图8-8表示。 图8-8 类和对象,1 对象模型,(2)关联 关联是反映对象之间相互依赖、相互作用的关系。通常把两类对象之间

8、的二元关系分为一对一(：)，一对多（：）和多对多（：）三种基本类型。 描述关联的OMT符号用一条连线表示，即在两个相互依赖、相互作用的对象之间画一条连线。上述关联的性质在连线的末端用一个特定的符号来表示： 如：“1+”，表示1个或1个以上，如图8-9 (b)。,1 对象模型,黑实心圆点，表示零个或多个，如图8-9（c）。 没有符号，表示为1个，如图8-9（a）。 图 8-9关联的图形表示,1 对象模型,(3)属性 属性是一个类中对象所具有的数据值。 属性分为类属性和对象属性两种。 类属性在类图中可置于类矩形框的下半部分，上半部分是类名，在类名和类属性之间画一条横 线。 对象属性可置于圆角矩形框

9、的下方，所不同的是对象框没有那条横线。 如图8-10所示。,1 对象模型,图8-10属性和值 2.建立对象模型 面向对象分析的首要工作，是建立问题域的对象模型。也即建立类、对象、关联和属性的模型表示。也就是目标系统的静态结构。静态结构相对稳定。因此，在用面向对象方法开发系统时，首先建立对象模型，然后再建立动态模型和功能模型。,1 对象模型,本节将以银行ATM（自动取款机）系统为例来说明分析过程应考虑的问题。图8-11是银行计算机业务系统示意图。 图 8-11银行业务系统（ATM）,1 对象模型,OMT建立对象模型的步骤如下： 找出对象类 类和对象是问题域中客观存在的，系统分析员的任务是通过分析

10、找出这些对象类和对象。确定类的过程如图8-12所示 。 下面以ATM银行系统为例，从问题陈述中通过非正式分析找出如图8-13的名词，作为候选对象类。,1 对象模型,图8-13银行业务陈述中抽取的候选对象类 筛选出正确的对象类 找出候选的对象类之后，应经过严格的筛选，去掉一些不必要的和不正确的对象类。筛选时主要依据下列标准进行删除： 冗余 如果两个类名表达了同样的信息，则应保留在此问题中最富于描述力的名字。,1 对象模型,无关 与当前要解决的问题无关的对象 应删掉。 模糊 通常应该把这些笼统的或模糊的候选类去掉。 属性 在需求陈述中，有些名词实际上描述的是其他对象的属性，应该把这些名词从候选类中

11、去掉。 操作 确定关联,1 对象模型,确定属性 确定属性通常包括分析和选择两个步骤。 分析 选择 通常有以下几种常见情况应当引起注意： 不要误把对象当作属性； 不要误把关联属性当作属性； 不要误把内部状态当作属性； 不要过于细化，应忽略那些对操作系统没有影响的属性。,1 对象模型,经过以上分析，银行业务系统的正确的对象类应为： 账户、ATM、分行、分行计算机、现金储值卡、出纳员、终端、事务、总行、中央计算机、储户。,1 对象模型,8.3.3动态建模,1.动态模型 动态模型的主要概念是事件、状态和状态图。事件，它表示外部触发；状态，它表示对象值；状态图，是事件和状态的网络。 (1)事件 事件是发

12、生在某一个时间点的一件事。事件可以划分成许多事件类，并可用一个名字来标识事件类。事件类的属性写在事件名后面的圆括号内。事件在对象之间传递的信息就是事件类的属性。表8-1表示了一些具有属性的事件类，属性部分是可选项。,表8-1事件类和属性 (2)脚本 脚本是事件序列。它可以包括系统中所有的事件，也可以仅包含系统中一个特定执行期间所发生的事件，或者可以是包含系统中某对象所产生的事件。,8.3.3动态建模,如表8-2是前述银行业务系统（ATM）的脚本。,8.3.3动态建模,事件序列和交换事件的对象能同时在扩张的脚本中表示出来，事件序列或扩张的脚本我们称它为事件轨迹图。图8-14示出了表8-2的事件轨

13、迹图。 (3) 状态图 状态图由事件和状态组成。从事件轨迹图出发来确定状态和事件。在事件轨迹图中，水平箭头线（边上标以事件名）表示一个事件，如图8-14中，“插入卡”就是一个事件。两个事件之间的间隔就是一个状态。,8.3.3动态建模,2.建立动态模型 一般来说，建立动态模型的步骤如下： 编写脚本； 确定事件； 构造状态图； 在对象之间进行事件匹配，保证一致性。 (1)编写脚本 在编写脚本时，首先要考虑正常情况的脚本，如前述银行系统业务脚本表8-2，同时也要考虑出错情况的脚本，如表8-3。,8.3.3动态建模,表8-3 异常情况脚本,ATM请求储户插入卡；储户插入一张现金储值卡。 ATM接受卡；

14、并显示它上面的分行代码和卡号。 ATM要求输入口令；储户误输入口令。 ATM请求总行核验号码和口令；在总行向相应分行咨询后，拒绝该卡。 ATM指示口令错，并请储户再输一次；储户输入口令，ATM与总行核实后确认无误。 ATM要求储户选择事务类型；储户选择一种“取款”。 ATM请求储户输入取款金额；储户改变主意，按了“取消”键。 ATM退出卡；请求储户拿走它；储户拿走卡。 ATM请求储户插入卡。,8.3.3动态建模,(2) 确定事件 仔细分析脚本，从中提取所有的外部事件。 (3) 构造状态图 构造状态图时，仅考虑事件轨迹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

15、标以事件名，两个事件之间的间隔就是一个状态。 (4)在对象之间进行事件匹配,8.3.3动态建模,1.功能模型 功能模型包含的内容主要有输入值、输出值和数据流图。 （1）输入值和输出值。 输入值和输出值是系统和外部事件之间的参数，所以应首先列出输入值和输出值。通过检查问题陈述，查找所有的输入值和输出值。 图8-16表示了ATM应用的输入值和输出值。,8.3.3动态建模,8.3.4功能建模,图8-16银行业务系统输入输出值,输入： 输出： 卡号 现金 口令 单据 事务类型 信息 账户类型 数量 银行代码,（2）数据流图 数据流图说明如何由输入值计算输出值。如图8-17是ATM系统的顶层数据流图。

16、图8-17 银行业务系统顶层数据流图,8.3.4功能建模,2.建立功能模型 建立功能模型的第一步是确定输入值和输出值，然后由输入值和输出值产生一组数据流图。数据流图通常按层次组织。最顶层的由单个处理组成（如图8-17），然后将顶层重要的处理扩展成第二层的数据流图。如果第二层仍有重要的处理，则可以向下继续扩展。例如图8-18是扩展了图8-17中执行事务的处理。,8.3.4功能建模,8.3.4功能建模,一般来说，构造功能模型的步骤为： 确定输入值和输出值； 画出不同层次的数据流图； 描述功能和约束条件。,8.3.4功能建模,8.4 面向对象设计,系统设计的第一步是将系统分解为多个子系统。系统到子系统的分解可以组成层次结构和块结构。 (1)层次结构 层次结构也称分层次结构。这种结构把软件系统组织成一个层次系统，每层是一个子系统。每一层以它下面的层来构造。 分层结构有两种形式，一种是封闭式，一种是开放式。所谓封闭式结构，即在此结构中，每一层是根据它的下一层结构来构造，每层仅仅为其直接下层提供服务。,所谓开放式结构，