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1、第七章面向对象方法第一节概述一、OO的起源和发展1、起源1967年挪威计算机中心学者奥理（Ole-JoneDahl）设计的仿真语言Simula67，该语言首次提出了对象、封装、数据抽象化及类的概念和继承机制，并以互动的方式来表达真实情况中的对象与并行问题，体现了用对对象模拟客观世界中实体的特点。70年代，犹他大学的博士生AlanKay为在个人计算机上开展图形学和模拟工作，设计里一个实验性的语言Flex。1972年，Kay和PaRc等人设计了Smalltalk语言，Smalltalk72正式使用了“面向对象”这一术语，把对象作为一个较为独立的程序单位进行软件开发，开发出的所有对象都是类的实例。2
2、、发展80年 代 初 ， Smalltalk80， OOPL出 现 ， 如 C+、object-c、object-pascal等90年代，从系统分析、系统设计到编程、测试与维护都采用面向对象的方法。出现了50多种方法，如Rumbaugh的对象模型技术(OMT)，Booch和Yourdon的面向对象分析与设计（OOA/OOD），Jacobson的面向对象软件工程（OOSE）。二、基本概念1、对象：对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务构成。属性：用来描述对象静态特征的一个数据项。服务：用来描述对象动态特征（行为）的一个
3、操作序列。2、类：具有相同属性和服务的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和服务两个主要部分。一般类，特殊类：如果类A具有类B的全部属性和全部服务，而且具有自己特有的某些属性或服务，则A叫B的特殊类，B叫A的一般类。3、封装：把对象的属性和服务结合成一个独立的系统单位，并尽可能隐蔽对象的内部细节。可见性：对象的属性和服务允许对象外部存取和引用的程度。4、继承：特殊类的对象拥有其一般类的全部属性和服务，称作特殊类对一般类的继承。多继承：一个类可以是多个一般类的特殊类，它从多个一般类中继承了属性与服务，这种继承模式叫多继承。5、消息：想对象发出的服务请求。它应
4、该含有下述信息：提供服务的对象标识、服务标识、输入信息和回答信息。6、结构和连接通用特定结构（分类结构）：由一组具有一般特殊关系（继承关系）的类所组成的结构。整体部分结构（组装结构）：一个（或一些）对象是另一个对象的组成部分。实例连接：反映对象与对象之间的静态关系。消息连接：描述对象之间的动态联系，即：若一个对象在执行自己的服务时，需要通过消息请求另一个对象为它完成某个服务，则说第一个对象和第二个对象之间存在消息连接。7、多态性：在一般类中定义的属性或服务被特殊类继承后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。三、OO的信息系统开发流程第二节OOA一、OOA的基本模型OOA的系统模型包括三大
5、部分：基本模型、补充模型和系统的详细说明。OOA的基本模型构成（类图的构成要素）二、标识对象及对象类，建立对象层1、标识对象发现对象实物飞机、书、汽车、文档、工作表角色雇员、顾客、教师、学生、系统、管理员组织部门部门、任务组、设备传感器、定时器、打印机、键盘、显示器、菜单按钮突发事件、事件或交互登录、退出、合同、购买、订单、支付地点/位置仓库、部门办公室、工厂、零售店、桌面n发现对象nA、发现对象的出发点：问题域（客观存在的事物与系统中的对象的映射）和系统责任（系统责任范围内的每一项职责都应落实到某些对象来完成）。nB、正确地运用抽象原则：n取舍的准则是看被观察的事物及其特征是否与当前的目的有
6、关n考虑把问题域中的事物映射为什么对象，以及如何对这些对象分类nC、策略与启发n人员、组织、物品、设备、事件、表格、结构n系统边界：人员、设备、外系统n系统责任筛选对象n审查和筛选n舍弃无用的对象n通过属性判断（有用的信息？）n通过服务判断（有用的功能？）n对象的精简n只有一个属性的对象n只有一个服务的对象构建对象2、标识类从对象集合到类采用的是抽象原则；对象分类，建立类图的对象层异常情况的检查和调整类的属性或服务不适合该类的全部对象属性及服务相同的类属性和服务相似的类对同一事物的重复描述类的命名符合这个类所包含的每一个对象反映每个对象个体，而不是整个群体名词，或带有定语的名词建立类图例：在一
7、个公共习题库的支持下，使各科教师可以在系统中编写习题及标准答案，并将编写的习题及答案加入习题库；或者从题库中选取一组系统，组成一份向学生布置的作业，并在适当时刻公布答案。学生可以在系统中完成教师布置的作业，也可以从题库中选择更多的题目练习。教师可以通过系统检查学生的作业，学生也可以在教师公布答案后对自己的练习进行核对。系统维持对题库的管理，并对教师及学生的权限进行检查：只有本课程的教师可以提交或修改习题，并指定哪些习题的答案可以向学生公开。三、标识属性及服务，建立特征层1、标识对象的属性:对象属性指对象内封装的数据，它描述对象的内部特征，是待开发系统中所有待存储数据的反映。属性的分类：A、单值
8、属性：属性值在任何时刻有一个值或一种状态。B、多值属性：任何时刻都具有多个值的属性。C、互斥属性：属性值的出现依赖与其他属性值的出现与否。寻找属性:根据问题空间特征、系统责任、对象在问题空间中的一般常识、对象存在的状态等角度发现对象属性n针对每个对象提出并回答以下问题，启发自己从各种角度发现对象的属性n按一般常识这个对象应该有哪些属性n在当前的问题域中，这个对象应该有哪些属性n根据系统责任的要求，这个对象应具有哪些属性n建立这个对象是为了保存和管理哪些信息n对象为了在服务中实现其功能，需要增设哪些属性n对象有哪些需要区别的状态，是否需增加一个属性来区别这些状态n用什么属性表示整体部分结构和实例
9、连接筛选属性:适用性原则、原子性原则、无冗余性原则等n这个属性是否体现了以系统责任为目标的抽象n这个属性是否描述这个对象本身的特征n该属性是否破坏了对象特征的“原子性”n这个属性是否可以通过继承得到n从其他属性直接导出属性的命名和定位名词，带定语的名词属性说明属性的解释、数据类型、体现的关系、实现要求例：习题管理系统2、标识服务n行为分类n系统行为，对象的创建、复制、删除等n对象自身的行为，算法简单的服务n对象自身的行为，算法复杂的服务寻找服务:从系统责任和问题空间、对象属性等角度考虑n考虑系统责任n考虑问题域n分析对象的状态n追踪服务的执行路线筛选服务:服务是对象所映射的事物固有的行为、服务
10、满足系统功能、一个服务完成一项定义明确、完整而功能单一的操作。是否真正有用，是否高内聚服务的命名和定位动词+名词服务说明服务解释、消息协议、消息发送、约束条件、服务流程图例：习题管理系统3、建立特征层四、标识对象的外部特征，建立关系层1、标识一般特殊结构一般特殊结构是把一组有一般特殊关系的类组织在一起而得到的结构，它是一个以类为结点，以一般特殊关系为边的连通有向图。寻找一般特殊结构:从已有的行业知识和分类学知识、常识发现一般特殊结构n学习当前领域的分类学知识n按常识考虑事物的分类n考察类的属性与服务n考虑领域范围内的复用调整所标识的一般特殊结构n问题域是否需要这样的分类n系统责任是否需要这样的
11、分类n是否符合分类学的常识n是否构成了继承关系n一般特殊关系的简化n取消没有特殊属性的特殊类n通过增加属性简化一般特殊结构n取消用途单一的一般类2、标识整体部分结构整体部分结构是把一组具有整体部分关系的类组织在一起的结构。它是一个以类为结点，以整体部分关系为边的连通有向图。整体部分结构的概念：设有三个对象：a对象、b对象和c对象，如果对象a和对象b是对象c的两个组成部分，则把对象a和对象b称为部分对象，对象c是整体对象,对象a、b、c之间的关系形成整体部分结构。n表现形式：n物理上的整体事物和它的一个部分n组织结构与它的下级组织或部门n团体与成员n空间上的包容关系n抽象事物的整体与部分n具体事
12、物和它的某个抽象方面寻找整体部分结构:总装和零件、容器与内容物、组织和成员n物理上的整体事物和它的组成部分n组织机构和它的下级组织及部分n团体与成员n一种事物在空间上包容其他事物n抽象事物的整体与部分n具体事物和它的某个抽象方面筛选所标识的整体部分结构n是否属于问题域n是否是系统责任的需要n部分对象是否有一个以上的属性n是否有明显的整体部分关系3、标识实例连接用于表达对象之间的静态联系。静态联系指最终通过对象属性表示的一个对象对另一个对象的依赖关系。如何建立实例连接n认识对象之间的静态联系n认识实例连接的属性与操作n分析实例连接的多重性n命名与定位n动词或动宾结构n实例连接的定位：当连接线的某
13、一端是一个一般特殊结构时，要考虑连接线画到结构中的哪个类符号上。如果实例连接适应结构中的每一个类的对象，则画到一般类上，如果只适应其中某些特殊类，则画到相应的特殊类上。4、标识消息连接A、顺序系统中的消息n顺序系统中的一切操作都是顺序执行的。n顺序系统中的消息的特点：n每个消息都是向对象发出的一个服务请求，它必定引起接收者一个服务的执行n除主动对象唯一的主动服务之外，其他对象服务只有在接收到消息时才开始执行n每个消息的发送与接收都是同时进行的，消息是同步的n消息是从正在执行的服务中发出的。所有操作都是串行的。B、并发系统中的消息n并发系统是有多个任务并发执行的系统。C、如何建立消息连接n建立控
14、制线程内部的消息连接（考虑为了完成当前的工作，需要请求其他对象（或本对象）提供什么服务。）n建立控制线程之间的消息连接例：习题管理系统第三节OOD一、OOD的系统模型：问题空间（PD）、人机交互（HI）、任务管理（TM）和数据管理（DM）。二、PD的设计1、建立OOD模型的初始PD部分2、修改增补初始PD部分n现实条件对问题域部分的影响n1、编程语言（不支持某些面向对象的概念与原则；对象细节推迟到OOD阶段定义）n2、硬件、操作系统及网络设施n3、复用支持n4、数据管理系统n5、界面支持系统n设计内容及策略n1、针对编程语言支持能力的调整nA、对继承的调整n简单转换n重新定义对象类n保持分类，
15、剥离多继承信息nB、对多态性的调整n2、增加一般类，提供共同协议n3、为实现复用采取的设计策略n直接复用n删除可复用类的多余信息n通过继承复用n删除多余信息，通过继承复用n4、提高性能（数据传输时间、存取时间、处理时间）n调整对象分布n缩短对象存取时间n合并消息频繁的类n增加属性以减少重复计算n降低算法的计算复杂性n细化对象的分类n将复杂对象化为整体部分结构映射方式OOA类OOD类1=11TOMMTO1MTOM0TO1建立与OOA文档的映射表三、HI的设计n1、分析与系统交互的人n2、从usecase分析人机交互n收款员收款员收款收款n输入开始本次收款的命令；n作好收款准备，应收款总数置为0，
16、n输出提示信息；nFOR顾客选购的每种商品DOn输入商品编号；nIF此种商品多于一件THENn输入商品数量nENDIFn检索商品名称及单价；n货架商品数减去售出数：nIF货架商品数低于下限值THENn通知供货员请求上货nENDIFn计算本种商品总价并打印编号、n名称、数量、单价、总价；n总价累加到应收款总数；nENDFORn打印应收款总数；n输入顾客交来的款数；n计算应找回的款数，n打印以上两个数目，n收款数计入帐册。n“收款员收款员收款收款”usecasen人机交互描述人机交互描述n收款员收款员收款（人机交互）收款（人机交互）n输入开始本次收款的命令；n输出提示信息；nFOR顾客选购的每种商
17、品DOn输入商品编号；nIF此种商品多于一件THENn输入商品数量nENDIFn打印商品编号、n名称、数量、单价、总价；nENDFORn打印应收款总数；n输入顾客交来的款数；n打印交款数及找回款数n设计过程和策略n1、选择和掌握界面支持系统n2、根据人机交互需求选择界面元素n3、用OO概念表示界面元素nA、对象和类（每一个具体的界面元素都是一个对象）nB、属性和服务n属性用于描述界面元素的各种静态特征，如位置、尺寸、颜色、分辨率、立体效果等物理特征；状态、内容等逻辑特征；一个界面对象所含有的部分对象。n服务表示界面元素的各项操作，如窗口的创建、激活、最大化、最小化、移动、按纽单击、双击，菜单的
18、显示、隐藏等。nC、整体部分结构n在图形结构上具有构成关系的界面元素之间用整体部分结构表示n用整体部分结构表示某些界面对象在操作中的逻辑层次nD、一般特殊结构E、关联，一个类的界面对象需要知道它与另一个类的哪个界面对象相联系F、消息连接n从命令输入到命令处理系统向用户输出信息n四、TM的设计n控制驱动部分是OOD模型中的外围组成部分，由系统中全部主动类构成。n1、确定系统分布方案n对象的分布n按功能决定n按数据决定n类的分布n在一个节点上创建一个类的对象实例n在多个节点上创建一个类的对象实例n类图的划分n把每个节点上的主题看成一个独立的子系统，用一个完整的类图表示n把每个节点的主题看成是在整个
19、系统的类图上划分出来的一个局部。n五、DM的设计n数据接口部分是OOD模型中负责与具体的数据管理系统衔接的外围组成部分，为系统中需要长久存储的对象提供了在选定的数据管理系统中进行数据存储与恢复的功能。n一、针对文件系统的设计n1、对象在内存空间和文件空间的映射n2、对象存放策略：把由每个类直接定义，并需要永久存储的全部对象实例，存放在一个文件中；其中每个对象实例的全部属性作为一个存储单元，占用该文件的一个记录。n3、设计数据接口部分的对象类n一个最主要的对象类是为所有其他对象提供基本保存与恢复功能的对象类。n4、问题域部分的修改n问题域部分的对象通过请求数据接口部分提供的服务实现对象的保存与恢
20、复。为了实现这种请求，这些对象类需要增加一些属性和服务。n针对RDBMS的设计n1、对象及其对数据库的使用n2、对象的存放策略n把由每个类直接定义并需要永久存储的全部对象实例存放在一个数据库表中。类表，经过规范化之后的类的每个属性对应数据库表的一个属性，类的每个对象实例对应数据库表中的一个元组。n3、数据接口部分对象类的设计和问题域部分的修改第四节实例录像商店信息系统一、寻找对象根据自己在录像商店租电影录像带的亲身经历，讨论问题域的对象初稿，候选对象清单：会员、顾客、电影、报表、优惠、销售、游戏、库存、录像机出租、电影出租、雇员、奖励计划、销售点终端、交易、营销、爆米花、价格、地点、会计、广告
21、、日常开支、工资单第二稿，对象清单：电影（录像带）、游戏（游戏）、优惠（优惠项）、录像机出租（录像机）、交易（出售交易、出租交易）、会员（会员）、雇员（雇员）、地点（商店地址）、厂商、采购订单二、寻找属性属性数据词典：属性类定义/规则条码号库存交易最多12个字符信用卡到期日期会员月/年信用卡号会员最多19个字符成本库存范围0999.99押金数额会员最少25美圆，最多200美圆描述库存40字符得到候选类：录像带、游戏、优惠项、录像机、出售交易、出租交易、会员、雇员、商店地址、厂商、采购订单三、寻找对象模式抽象，通用特定模式对象联结模式录像带录像带游戏游戏优惠项优惠项录象机录象机-售出数量-库存数
22、量出售项出售项-出租次数-到期日期-会员号出租项出租项-条码号-描述-订购数量-价格-成本库存库存商店地点商店地点厂商厂商会员会员雇员雇员1.*1库存库存交易交易出售交易出售交易出租交易出租交易采购订单采购订单采购订单行项采购订单行项0.*1*1.*11*11.*11.*对象联结商店地点商店地点厂商厂商会员会员雇员雇员录像带录像带游戏游戏优惠项优惠项录象机录象机11.*11.*11.*1.*1库存库存出售项出售项出租项出租项交易交易出售交易出售交易出租交易出租交易出租出售行项出租出售行项采购订单采购订单采购订单行项采购订单行项0.*1*1.*11.*11*11.*四、把服务赋予类和消息联结五、
23、OOD1、问题域部件2、人机交互部件登记窗口、客户窗口、雇员窗口、库存窗口、登录窗口、采购订单窗口、租售窗口、厂商窗口、客户状态报告、日租售报告、库存状态报告、过期出租项报告、预定采购订单报告、租售收据报告3、数据管理部件优惠项数据管理、录象机数据管理、录象带数据管理、游戏数据管理、雇员数据管理、会员数据管理、商店地点数据管理、厂商数据管理、采购订单数据管理、采购订单行项数据管理、出租交易数据管理、出售交易数据管理、出售出租行项数据管理4、系统交互部件人机交互问题域数据管理+出租一项 ()-会员号出租交易出租交易+获取录象带信息()录像带录像带+查条码号 ()-录象带 （复）录像带数据管理录像带数据管理+租售 ()租售窗口租售窗口租售管理出租交易录象带录象带数据管理消息1消息2消息3消息4消息5消息6
