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1、第十二章第十二章 面向对象系统设计面向对象系统设计 第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计在在软软件件开开发发人人员员完完成成了了面面向向对对象象的的分分析析之之后后，面面向向对对象象详详细细设设计计和和开开发发阶阶段段就就可可以以开开场场，我我们们面面对对的的问问题题是是如如何何针针对对系系统统的的详详细细实实现现进进展展面面向向对象的设计。对象的设计。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计面面向向对象象的的软件件构构建建过程程见图12.1，留留意意此此时我我们应建建立立了了经过分分析析设计得得到到的的定
2、定义得得很很好好的的类。编程程言言语应是是面面向向对象象的的，如如C+、Java、Delphi等等。等等。一一组语句句就就构构成成了了一一个个效效力力方方法法。效效力力与与特特定定类相相关关，每每个个效效力力代代表表一一个个所所需需的的操操作作方方法法，使使得得类能能完完成成系系统中中的的职责。效效力力类似似于于系系统中中的的模模块。类组合合构构成成子子系系统或或系系统软件件，再再与与其其他他4个部件个部件组合构成合构成软件系件系统。从软件系统的角度面向对象系统设计的有四项主要任务：l人机交互部分的设计：用户界面的实现；l问题域部分的设计：从对象到类，建立新类库，最终到整个运用的构架；l义务管
3、理部分的设计：系统管理：包括对象、行为、交互的细节，支持总体客户体验的技术的各个方面：用户协助的内容、开辟市场的资料的内容、效力和支持的细节；l数据管理部分的设计：数据库的建立、维护与运用。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.1从面向对象分析到面向对象设计从面向对象分析到面向对象设计面向对象设计四项主要任务采用面向对象方法最根本还是处理软件复杂性问题，从分析、设计、编程是一个渐进的模型扩展过程，使软件工程的笼统层次不断提高，从对象到类，建立新类库最终到整个运用的
4、构架，为程序的构件化和重用奠定了根底。问题域设计人机交互设计义务管理设计数据管理设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计从面向对象分析到面向对象设计面向面向对象分析是象分析是针对问题域和系域和系统责任的，任的，对应着分析任着分析任务五个活五个活动，存在着面向，存在着面向对象分析的各象分析的各层模型化的模型化的“问题空空间。最最终呈呈现越来越多的越来越多的细节，层次是次是总体模型的一些程度薄片。体模型的一些程度薄片。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对
5、象系象系象系象系统设计统设计五个层次对应着在面向对象分析中引见过的五个主要活动：发现类及对象；识别构造；识别主题；定义属性；定义效力。这些活动，不用按顺序进展。这些活动指点人们从高的笼统层如问题域的类及对象到越来越低的笼统层构造、属性和效力。这五个活动的安排表现了最普遍的总体方法。从面向从面向对象分析到面向象分析到面向对象象设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计面向对象设计针对与实现有关的要素继续开展面向对象分析的五个活动，包括问题域、人机交互、义务管理和数据管理等四个部分的设计。如下图，面向对象设计模型从横向看是上述四个部分，从纵向看每个部分依
6、然是五个层次。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计1.为什么需求问题域部分设计首先，让我们先来分析一下在描画系统时的遇到的变动要素和稳定要素，这是面向对象分析方法的战略根底。12.2问题域部分设计PDC：主体部件设计但是，系统中最稳定的方面，就是问题空间被当作整体对待的对象，要使系统从容地顺应变化的需求，坚持总体构造的稳定性就显得格外重要，重用的关键可扩展性所需求的。系系统需求需求最容易最容易变动的就是加的就是加工与子加工，就是效力；工与子加工，就是效力；其次，与外界的接口其次，与外界的接口也是容易也是容易变动；第三，描画第三，描画问题空空间中的中
7、的实体所用的数据属性体所用的数据属性有有时也在也在发生生变化化.第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计2如何如何进展展问题域部分域部分设计首先：首先：对需求需求阐明修正，使它明修正，使它们反映到反映到问题模型中，模型中，其次，其次，针对特定的特定的实现环境，境，对分析分析结果加以增果加以增补。12.2问题域部分PDC设计把问题域公用类组合在一同；经过增添普通类而建立协议；复审并挑剔对面向对象分析结果增补调整承继的支持级别；提供数据管理部分；不要仅为反映队伍分工而作修正添加低层细节；改良性能；要思索以下要素：重用设计和编程类；第十二章第十二章第十二章第
8、十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计11.2问题域部分PDC设计首先思索的要素：重用设计和编程类；首首先先思思索索如如何何从从本本人人的的或或他他人人的的源源程程序序中中把把现现成成的的类类添添加加到到问问题题域域部部分分。现现成成的的类类能能够够是是用用面面向向对对象象方方法法编编写写的的，也也能能够够是是用用某某种种非非面面向向对对象象方方法法编编写写的的可可用用软软件，件，在在后后一一种种情情况况下下，把把软软件件封封装装在在一一个个特特意意设设计计的的、基基于于效效力力的的界界面面中中，改改呵呵斥斥类类的的方方式式，把把现现成成的的类类添添加加到到问问题题域域部部分
9、中。分中。其其次次，划划掉掉现现成成类类中中任任何何不不用用的的属属性性和和效效力力；并并添添加加一一个个现现成成类类到到问问题题域域类类之之间间的的普普通通特特殊殊关关系。系。接接着着，划划掉掉问问题题域域类类中中不不再再需需求求的的部部分分，这这些些属属性性和和效效力力如如今今是是从从现现成成类类中中承承继继的的了了，并并修修正正问问题题域域类类的的构构造造和和衔衔接接，必必要要时时把把它们移向现成类。它们移向现成类。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计其次思索的要素在在面面向向对对象象设设计计中中，通通常常先先引引
10、入入一一个个类类以以便便把把问问题题域域公公用用的的类类组组合合在在一一同同，它它仅仅仅仅起起到到“根根类类的的作作用用，把把全全部部下下层层的的类类组组合在一同。合在一同。普普通通特特殊殊构构造造如下图的例子中的“面向对象分析Root就是这样的一个“根类当没有一种更称心的组合机制可用时，这实践上就是一种把类库中的某些类组织在一同的方法。而且这样的类可以用于建立一个协议把问题域公用类组合在一同；第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计面向对象分析面向对象分析Root面向对象分析面向对象分析Subject面向对象分析面向对象分
11、析Attribute面向对象分析面向对象分析Class面向对象分析面向对象分析Connection面向对象分析面向对象分析Service面向对象分析面向对象分析GenSpecConnection面向对象分析面向对象分析InstanceConnection面向对象分析面向对象分析MessageConnection面向对象分析面向对象分析PartConnection把问题域公用类组合在一同；其次思索的要素第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计经过增添普通类而建立协议；第三思索要素：有时，一些公用类将需求一个类似的协议，这意味着
12、它们将要定义一个类似的效力以及相应的属性集合。在这种情况下，可引进一个附加类，以便建立这种协议。在上面例子中的“面向对象分析Part就是这样的一个类，它为一切的特殊类定义了一个共同遵守的协议。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计第四思索要素：有时假设面向对象分析的普通特殊构造包括多承继，在运用一种只需单承继或无承继性的编程言语时，就需求对面向对象分析的结果作一些修正。1多承继方式2针对单承继言语的调整调整承继的支持级别；第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分P
13、DC设计1多多承承继方方式式调整承继的支持级别；第四思索要素：第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计2针对单承承继言言语的的调整整调整承继的支持级别；第四思索要素：第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计性性能能是是一一个个系系统胜利利的的关关键要要素素。性性能能的的含含义远不不只只是是一一个个系系统或或运运用用程程序序执行行得得多多快快，上上乘乘的的软件件能能把把该做做的的事事情情做做得得“足足够快快符符合合需需求求或或客客户期期望望，而而且且费用用和
14、和进度度又又符符合合要求。要求。下面有几种可望改良性能的措施：下面有几种可望改良性能的措施：第五思索要素：改良性能；在在对象之象之间具有高度忙碌音具有高度忙碌音讯流通的情况下，流通的情况下，把两个或更多的把两个或更多的类加以合并可加以合并可实现高度耦合；高度耦合；在在类及及对象中象中扩展一些保管展一些保管暂时结果的属性。果的属性。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计第六思索要素：提供数据管理部分；为了了提提供供数数据据管管理理部部分分，每每个个被被保保管管的的对象需求知道本人是怎象需求知道本人是怎样被存被存储的。的。1第
15、一种方法是第一种方法是“每个每个对象本人保管本人；通知一个象本人保管本人；通知一个对象保管本人；每个象保管本人；每个对象知道如何保管本人；添加一个属性和象知道如何保管本人；添加一个属性和一个效力来完成此事。一个效力来完成此事。2第二种方法是，每个第二种方法是，每个对象把本人象把本人传送送给数据管理部分，数据管理部分，让数据管理部分来存数据管理部分来存储对象本人，通知一个象本人，通知一个对象保管本人；在象保管本人；在这种种方法中，可以把任何方法中，可以把任何个提供同一个提供同一组效力的存效力的存储系系统插入数据管插入数据管理部分，而不需理部分，而不需对问题域部分做域部分做额外的修正；添加属性和效
16、力以外的修正；添加属性和效力以完成此事。完成此事。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计第七思索要素：第七思索要素：添加低层细节；为了了设计和和编程程的的方方便便，可可以以在在低低层成成分分中中分分别出一些独立的出一些独立的类，这种种方方法法有有助助于于把把与与机机器器细节有有关关的的东西西放在低放在低层类中隔离起来。中隔离起来。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计第八思索要素：在在进展展小小组分分工工时，不不要要分分裂裂问题域域的的根根本本构构造造
17、和和类，要要遵遵守守稳定定性性、可可重重用用性性和和可可扩展展性性的的原原那那么么，那那种种因因人人设事事的的修修正正是是毫毫无无意意义的的。相相反反，应完完好好地地坚持持问题域域部部分分，把把较大大的的构构造和造和类分配到各个小分配到各个小组。不要仅为反映队伍分工而作修正第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.2问题域部分PDC设计第九思索要素：调查所所做做的的选择，重重新新审查和和挑挑剔剔对问题域域部部分分的的内内容容所所作作的的任任何何修修正正。无无论何何时何何地地，要尽能要尽能够地地坚持建立的根本持建立的根本问题域的构造。域的构造。复审并
18、挑剔对面向对象分析结果增补第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计1.为什么需求人机交互部分什么需求人机交互部分设计人人机机交交互互部部分分突突出出人人如如何何命命令令系系统以以及及系系统如如何何向向用用户提提交交信信息息，人人在在运运用用计算算机机过程程中中的的感感受受直直接接影影响响到到他他她她对系系统的接受程度。的接受程度。人机交互中起主导作用的是人，为了调查其产品的用户友好性，国外一些大的软件公司在新产品上市之前，总要组织一些实践的用户进展产品试用，并经过详细调查和记录被实验者的生理反响，从而确定产品能否运用户感到称心。非计算机专业人员在运用计
19、算机的人群中所占的比例不断添加；人机交互部分的友好性直接关系到一个软件系统的成败；性能很差的人机交互部分将使一个功能很强的产品变得不可接受。12.3人机交互部分设计HIC:用户界面部件第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.3从面向对象分析到面向对象设计其它三个部分那么是面向对象分析阶段未曾思索的，全部在面向对象设计阶段建立。人机交互部分包括有效的人机交互所需的显示和输入，这些类在很大程度上依赖于所用的图形用户界面环境，例如Windows，Foxbase，C+，而且能够包括“窗口、“菜单、“滚动条、“按钮等针对工程的特殊类。第十二章第十二章第十二
20、章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计12.3从面向对象分析到面向对象设计FrontPage编辑区视图方式默许文件名网页查看方式第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象系象系象系象系统设计统设计2 如何如何设计人机交互部分人机交互部分12.3人机交互部分HIC设计描画人和他们的义务脚本；设计命令层次；设计详细的交互；继续做原型；对人分类；要思索以下战略：；设计人机交互部分的类；根据图形用户界面假设可用的话进展设计。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法12.3人机交互部分HIC设计思索按以下的一个或几
21、个原那么分思索按以下的一个或几个原那么分类：1按技按技艺层次分次分类初学者初学者暂时人人员中中级程度高程度高级程度程度2按按组织层次分次分类行政人行政人员办公人公人员职员管理人管理人员办事事员3按不同按不同组的成的成员身份身份职员顾客客1、对人分类花些花些时间去研去研讨将运用系将运用系统的人，把本的人，把本人置身于用人置身于用户的位置，的位置，并在那里多待一会儿。身并在那里多待一会儿。身临其境地看人其境地看人们如何如何实践地做他践地做他们的任的任务。这是是绝对需求的，要真正需求的，要真正设身身处地地为那那些与系些与系统利害相关的人着想。利害相关的人着想。思思索索这这些些人人想想到到达达什什么么
22、目目的的？他他们们要要完完成成什什么么义义务务？他他能能提提供供什什么么详详细细工工具具来来支支持持那那些些义义务务？工工具具如如何何做做得得最最协调？协调？第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法义务又称为进程进程是一连串的活动，由它的代码所定义，假设干义务并发执行时叫做多义务。以下几类系统是需求多义务的：担任部分设备的数据采集及控制的系统需求多义务；某些人机界面其中的多窗口可同时选来做输入需求多义务；多用户系统，一个用户义务能够有多份复制品；多子系统软件构造，义务能够被用作程序片之间的协作和通讯；担任与其他系统通讯的系统需求多义务。单处
23、置机上的多义务，能够需求一个义务在其他义务执行期间与它们协作和通讯。12.4义务管理部分TMC设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法义务添加了设计、编码和过程的复杂性，因此必需细心地选择并作最终调整。1用户输入错误。2设备错误。3物理限制。4代码错误。12.4义务管理部分TMC设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法12.4.1为什么需求有义务管理部分对某些运用来说，义务能简化总体设计和编码。独立的义务把必需并发执行的行为别分开来。这种并发行为可以在多个独立的处置机上实现，或者
24、在运转多义务操作系统的单处置机上模拟。设立义务的优点：简化必要的并发行为的设计和编码。设立义务的副作用：会添加设计、编码、测试和维护的复杂性。12.4义务管理部分TMC设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法12.4.2 怎样设计义务管理部分义务的选择和调整，遵照下述战略：1识别事件驱动义务：事件驱动的义务是指与设备、其他处置机或其他系统通讯的义务。2识别时钟驱动义务：时间驱动的义务是指按一定时间周期激活的义务。3识别优先义务和关键义务：关键义务是指对整个系统成败起重要作用的义务，这些义务处置要求有较高的可靠性。12.4义务管理部分TM
25、C设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法4定义义务协调器：三个或三个以上的义务应添加一个义务协调器一个新类，专门担任义务之间的调动、协同和仲裁。5定义义务：阐明义务的称号、描画义务的功能、优先级、包含此义务的效力、义务与其他义务的协同方式以及义务的通讯方式。12.4义务管理部分TMC设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法 设设计计数数据据管管理理部部件件的的目目的的是是，将将目目的的软软件件系系统统中中依依赖赖开开发发平平台台的的数数据据存存取取部部分分与与其其他他功功能能分
26、分别别，数数据据存存取取经经过过普普通通的的数数据据管管理理系系统统如如文文件件系系统统、关关系系数数据据库库或或面面向向对对象象数数据据库库实实现现，但但实实现现细细节节集集中中在在DMCDMC中中。这这样样既既有有利利于于软软件件的的扩扩展展、移移植植和和维维护护，又又简简化化了了软软件件设计、编码和测试的过程。设计、编码和测试的过程。12.5数据管理部件DMC的设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法无无论论哪哪种种数数据据管管理理方方法法。DMCDMC都都包包括括数数据据存存放放方方法法的的设设计计，也也包括相应效力的设计。包括
27、相应效力的设计。 1 1采用普通文件数据管理时采用普通文件数据管理时对对象象需需求求知知道道要要翻翻开开那那些些文文件件，如如何何正正确确地地定定位位到到文文件件的的有有关关记录，如何检索旧的值，以及如何用新的值进展更新。记录，如何检索旧的值，以及如何用新的值进展更新。 2 2采用关系型数据库管理时采用关系型数据库管理时对对象象要要知知道道存存取取那那些些表表，如如何何存存取取所所需需的的栏栏，如如何何检检索索旧旧的的值值，以及如何用新的值进展更新。以及如何用新的值进展更新。3 3面向对象的数据管理时面向对象的数据管理时扩扩展展的的关关系系型型方方法法，与与采采用用关关系系型型数数据据库库管管
28、理理系系统统时时所所引引见见的的方法一样。方法一样。 12.5数据管理部件DMC的设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法对象模型的数据管理部件要象模型的数据管理部件要实现以下目的：以下目的： 1 1存存储问题域域的的耐耐久久对象象类。也也就就是是说，对于于那那些些在在信信息息系系统中中两两次次调用用之之间需需求求保保管管的的对象象，数数据据管管理理部部件件提提供供了了与与操操作作平平台台的的数数据据管管理理存存储系系统之之间的的接接口口文文件件、关关系系的的、索索引引的的、面面向向对象的或其他象的或其他类型的。型的。 2 2数数据据管
29、管理理部部件件为问题域域中中一一切切的的耐久耐久对象封装了象封装了查找和存找和存储机制。机制。12.5数据管理部件DMC的设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法对象模型的数据管理部件要象模型的数据管理部件要实现以下目的：以下目的： 1 1存存储问题域域的的耐耐久久对象象类。也也就就是是说，对于于那那些些在在信信息息系系统中中两两次次调用用之之间需需求求保保管管的的对象象，数数据据管管理理部部件件提提供供了了与与操操作作平平台台的的数数据据管管理理存存储系系统之之间的的接接口口文文件件、关关系系的的、索索引引的的、面面向向对象的或其他象
30、的或其他类型的。型的。 2 2数数据据管管理理部部件件为问题域域中中一一切切的的耐久耐久对象封装了象封装了查找和存找和存储机制。机制。12.5数据管理部件DMC的设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法12.5数据管理部件DMC的设计第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法12.6小结 本章引见了面向对象的软件设计技术。即：在软件开发人员完成了面向对象的分析之后，如何针对对象系统的五个层次类及对象层、构造层、主题层和效力层，详细地实现进展面向对象的设计。引见了面向对象设计的四项主要任
31、务问题域部分的设计、人机交互部分的设计、义务管理部分的设计和数据管理部分的设计。 第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法12.6小结面向对象分析的结果被直接地放进问题域部分。在这个部分中，能够需求类、构造、属性及效力的结合与分解。这种分解采用专门的工程规范来做，而工具需求获知每一个决策。规范包括可重用的设计与编码类，把问题域公用类组合在一同，经过添加普通类来创建商定，提供一个承继性的支撑层次，改善界面，提供存储管理，以及添加低层细节等。第十二章第十二章第十二章第十二章 面向面向面向面向对对象的象的象的象的设计设计方法方法方法方法12.6小结 人机交互部分包括有效的人机交互所需的显示和输入。这些类在很大程度上依赖于所用的图形用户界面GUI和针对GUI的特殊类。 义务管理部分包括义务程序的定义、通讯和协调。还包括硬件分配、外部系统及设备商定。 数据管理部分包括永久数据的存取，它隔离了数据管理方法，无论是普通文件、带标志言语的普通文件、关系型、面向对象，或其他的面向对象分析集中于问题域、系统责任和需求。
