《面向对象技术研究与发展课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《面向对象技术研究与发展课件（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 面向对象技术研究与发展,面向对象技术地位 面向对象技术简介 新技术的发展动因 现代面向对象技术 新技术的发展机遇,1.1 面向对象技术地位,信息革命的核心 集成电路是细胞 通讯网络是动脉 计算机是大脑 信息资源是血浆 应用需求是心脏 安全是免疫系统 软件是灵魂 软件产业的地位 第一大产业 面向对象是软件技术的基本指导思想 发展过程：个人技巧 -结构化 -面向对象 覆盖范围：运行技术 工具技术 过程技术 两个侧面：学术界 工业界 具体实例：操作系统 数据库系统 高级语言 开发平台 应用系统 开发技术,1.2 面向对象技术简介,结构化方法软件工程 面向对象方法,1.2.1 结构化方法软件工
2、程,早期的软件开发 硬件环境：CPU为核心，存贮量小 应用特点：科学计算，计算量大，输入输出量小 主要对象：小型程序，顺序程序 软件开发：方式：个体工作 方法：个人技巧 准则：执行功效 平台和应用需求变化 硬件环境：外部设备发展迅速 应用特点：非数值应用，计算量小，输入输出量大 主要问题：大型程序，并发程序 软件危机 软件开发：方式：合作开发需求 方法：新方法的探讨 准则：执行工效易理解性开发工效 结果：结构化方法软件工程,奠基性的工作：Dijkstra的论文 Goto语句的讨论 结构化方法 开发结构良好(Top-down, Buttom-up) 结果结构良好(无goto结构) 主要目标 适合
3、人的思维过程 开发复杂性的分层控制 主要应用 程序设计 结构化分析，结构化设计 主要问题(以人思维为核心) 功能抽象困难 功能易变性 分解结构随意 解决途径：面向现实世界，发现不变性,1.2.2 面向对象方法,现实世界抽象 客观对象 = 基本成分 相互联系 = 连接/协同 概念描述 = 表达方式 计算世界抽象 数据操作 = 属性行为 方法调用 = 通信联系 类与继承 = 按类分层 基本机制 对象与交互 类与继承 多态与动态定链,基本含义 所谓面向对象就是基于对象概念，以对象为中心，以类和继承为构造机制，充分利用多态和动态定连提供灵活性，来认识、理解刻划客观世界和设计，构建相应的软件系统 主要特
4、征 综合了 平台 人 问题 三要素 缩小差异： 问题空间 认知空间 机器平台 发展过程 60年代后期：Simula67, 基本思想 70年代后期：Smalltalk80, 实用化 80年代：C， Eiffel 商业化 90年代：设计与分析，全面发展,1.3 新技术的发展动因,计算平台的快速发展 计算机应用规模扩大,嵌入式对象技术 并行面向对象技术 分布对象技术 面向对象技术,1.3.1 嵌入式对象技术,计算机技术的快速发展 第一台计算机：1946年2月15日 需求：编制新型武器的射程表 研制单位：宾西法利亚大学 阿伯丁弹道实验室 规模：1.8万电子管，7万只电阻，1万只电 容, 耗电量150千
5、瓦 重30吨占地170平方 个人计算机的发展 1971年11月15日，Intel发布第一个微处理器4004； 1974年底，出现第一个个人计算机MITS Altair 8800； 1981年，IBM PC诞生； 1981年2 million台，1982年5.5 million, 10年后65 million; 286，386，486，586，686，。， 发展速度概括 58年：速度提高10倍，体积缩小10倍，价格降低10倍 微型化的发展 笔记本，嵌入式系统，可穿戴计算机,后PC时代(Post-PC Era) PC时代：PC无处不在，PC处处可见。 后PC时代的特征：嵌入式系统 无所不在, 功能
6、集中：Cell Phone, Printer, Wearable Computer, etc 隐身作用，通信为主：System on Chip Disappearing computerWireless Connection Universal Network 嵌入方式：嵌入设备，嵌入人体 发展过程 60年代：Mainframe + 批处理 70年代：分时系统个人介入 80年代：PC机个人信息处理 90年代：个人为中心可穿戴，嵌入式 人围着计算机 计算机围着人 计算无处不在 信息无处不在,面临的技术挑战 建立一种有效的基础设施，它可支持在网络环境下挂接各种嵌入式设备。 可挂接设备的三要素：a
7、processor+some memory+a network connection. 例，计算机，打印机，存储设备和专门的硬件等。此外，cell phone,PDA, 等也将包括在其中 网络是一个long-lived 网络，各种设备采用一种independently和incrementally的方式挂接在网络上或从网络撤离。 解决途径之一： 嵌入式对象技术,1.3.2 并行面向对象技术,超级并行机的发展 顺序机的发展极限：技术问题和光速限制 超级并行机的发展 1983年 银河1 亿次机 1992年 银河2 10亿次机 1993年 曙光1000 25亿次 1997年 银河3 百亿次 美国 计划
8、 2008年 千万亿次 主要动因 国家安全：军事应用 专门应用：智能应用：深蓝机 石油部门：地质构造 推广普及：高性能服务器，Sun, SGI, HP,主要需求 峰值速度与常规速度 并行算法与并行软件 面临的技术挑战 并行软件的性质要求 正确性 无死锁等 体系结构的多样性 编程困难、调试困难和验证困难 解决途径之一： 并行面向对象技术,1.3.3 分布对象技术,计算机网络 Internet Internet在中国，据统计 1994年 2000户 1995年 8万户 1996年 20万户 1997年 67万户 1998年 210万户 1999年 630万户 计算机应用的基础设施 连接信息资源,
9、还可以 连接家电设备 连接工作群体 连接计算资源 连接。,面临的主要挑战 从单机看网络机：异构通信同步容错 Heterogeneity：硬件平台和软件平台 Latency：较长的网络通信事件，影响分布系统分量间的有效协同。 Synchronization：异步性给同步控制带来困难。 Partial failure：一个或多个分量出现问题，如何处理。 解决途径之一： 分布对象技术,1.3.4 面向对象技术,应用需求的不断增加和规模增大 例1，大型软件开发的例 航天飞机：40 million lines of code 空间站 ： 估计 1000 million lines 30 major co
10、mpanies 1000 persons Windows系统：4560 million lines of code 星球大战计划导弹防御系统：30 million lines 取消的原因之一是软件太大,面临的技术挑战 例2， 据统计，软件需求量每年增加12 生产率每年增加4 例3， “2000问题说明了不可靠性和升档的困难；大量黑客的侵入说明了不安全性；软件开发者依赖用户来发现软件中的错误说明测试难以根除错误。,面临的主要问题： Software Gap (问题的现象) The Nation on Fragile Software. (软件的产品侧面) 缺乏构造可靠与安全软件的技术（软件的开发
11、侧面） 提高生产率，保证质量是根本 软件开发过程的改进：面向问题 需求、设计和编码 软件开发模型 软件开发方式的变革：软件复用 从多种角度支持复用 解决途径之一 面向对象技术,1.4 现代面向对象技术,从平台的角度看面向对象新技术 分布对象技术 计算机网络平台 嵌人对象技术 嵌入式系统平台 并行对象技术 并行计算机平台 从软件开发方式看面向对象新技术 构件软件技术 设计模式技术 应用框架技术 面向对象软件开发全过程 面向对象分析 面向对象设计 面向对象程序设计 面向对象开发模型,1.5 新技术的发展机遇,网络平台提供的机遇 The Network is Computer 新的平台意味着 新的底
12、层技术 新的操作系统 新的程序语言 新的方法学 新的应用领域 。 Internet平台的特点 在资源链接方面广泛的开放性和动态性 在资源使用方面高度的个性化和灵活性,面向对象方法学(机器、人，问题) 平台层次：高级程序设计语言 从机器层次给出了各种高级语言的结构，在保证高效执行的前提下，尽可能方便编程； 思维层次：结构程序设计思想 从思维层次给出了高级语言中各个结构的机理，从而在保证易于理解的前提下，便于机器执行和问题求解； 问题层次：面向对象程序设计 在问题层次考虑问题求解的需求，并给出相应模型将上述成果有机综合； Internetware方法学 平台层次：移动agent方法 适合Internet环境但自主性、移动性、协同性等的机理不十分清晰 思维层次：智能agent 社会环境：Internet，海量、动态、开放； 个体形态：思考型和反应型-自主性和智能性 协同行为：agent协商和规划-移动性和协同性 主要目标：网络环境的动态适应性 问题层次：应用提炼,
