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东北大学硕士学位论文 g l 娶 基于u m l 的p h s 营业系统设计与实现 摘要 在软件工程研究的发展中，面向功能的结构化方法和面向对象方法最被广泛 应用。传统软件丌发方法的基本技术是结构分析和结构设计技术，它是围绕实现 处理功能的“过程”来构造系统，而其中数据流法把整个问题域看作一些数据流 来加工，分析结果不能直接地映射为问题域，而是经过了不同程度的转化和重新 组合。但用户需求的变化大部分是针对功能的，当需求发生变化时，用这种技术 丌发出来的软件，其稳定性、可修改性变得脆弱。在需求分析阶段使用的足i 鲥 对象的方法，而在数掘库设计阶段使用的是实体联系模型方法( e r 模型) ，这曲 个阶段在本质上是分离的，这就需要一种映射方法来解决对象模型到实体联系模 型或关系模型问的转换。面向对象的思想非常适合构造复杂的软件系统，面向对 象的软件开发方法为大规模复杂系统的开发提供了有效手段，u , i j i ，融合了 b o o c h ，o m t 和o o s e 方法中的概念，集中在设计通用的元模型上和逢立通用的 表示法，它为使用者提供广泛采用的建模语言，适用于各种软件丌发方法，软什 生命周期的各个阶段。 本论文首先介绍了面向对象技术与传统的设计方法的区别，其优越性所在， 以及分布方式的特点。当前流行的商用的数据库管理系统还是基于关系模型的， 因此本文研究了从面向对象的设计模式到关系模式的转换方法，接着从面向埘象 分析与设计技术在软件系统分析与设计中的应用出发，研究与分析出基于u m l 的软件系统分析与设计方法，并对其中的研究步骤进行详细说明。最后将基j u m l 的系统分析与设计方法应用于实际的p h s 营业系统，进行了详细分析与设 计。 关键词统一建模语言面向对象方法系统分析和设计关系数据库 i l 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f ap h sb u s i n e s ss y s t e mb a s e do nu m l a b s t r a c t i nt h ed e v e l o p i n go fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，s t r u c t u r e dm e t h o da n do b j e c t o r i e o t e d m e t h o da r ew i d e l yu s e d t h eb a s i ct e c h n i q u e so ft r a d i t i o n a l l ys o f t w a r ed e v e l o p m e n t t e c h n o l o g ya r es t r u c t u r a la n a l y s i sa n ds t r u c t u r a ld e s i g n ，w h i c hc o n s t r u c tas y s t e m a c c o r d i n gt ot h ep r o c e s s i n gf u n c t i o n so f 。p r o c e d u r e s ”o ft h es y s t e m t h ed a t af l o w b a s e dm e t h o dh a n d l e st h ew h o l ep r o b l e md o m a i na ss o m ef l o w st op r o c e s sd a t a t h e r e s u l t so ft h ed a t af l o wm e t h o dc a n n o td e s c r i b et h er e a lw o r l ds i n c et h e yh a v eb e e n g o t t e nb ys o m et r a n s f o r m a t i o n sa n dr e - c o m p o s i t i o n s t h em o s tc h a n g e so fu s e r s r e q u i r e m e n t sc a nb ee f f e c t e db yf u n c t i o n s w h e nu s e r sr e q u i r e m e n t sc h a n g e s ，s o f t w a r e s y s t e m sd e v e l o p e dw i t hs u c hm e t h o da r eo f t e nu n s t a b l ea n du n c h a n g e a b l e g e n e r a l l y ， t h e0 0m e t h o di sa d o p t e di nt h er e q u i r e m e n ta n a l y s i ss t a g ea n dt h ee n t i t y r e l a t i o n s h i p m e t h o di su s e di nt h ed a t a b a s ed e s i g ns t a g e s i n c et h e s et w os t a g e sa r es e p a r a t e ，i ti s r e q u i r e dt ot r a n s f o r ma l lo b j e c t - o r i e n t e dm o d e l t oa l le ro rr e l a t i o n a lm o d e l n a t u r a l l y , t h ei d e ao f o b j e c t - o r i e n t e di ss u i t a b l ef o rc o n s t r u c t i n gc o m p l e xs o f t w a r es y s t e m s u m l u s e ss o m ec o n c e p t so fb o o c h ，o m ta n do o s e ，e s p e c i a l l yi nc o m m o mm e t am o d e l s a n dg e n e r a ln o t a t i o n s ，i ti saw i d e l yu s e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，s u i t a b l ef o rv a r i o u s s o f t w a r ed e v e l o p m e n tm e t h o d sa n da p p l i e di na i ls t a g e so f t h es o f t w a r el i f ec y c l e f i r s t l y , t h i st h e s i si n t r o d u c e st h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h eo b j e c t - o r i e n t e dm e t h o da n d t h es t r u c t u r e dm e t h o d ，i n c l u d i n gt h ea d v a n t a g e sa n dt h ed i s t r i b u t e df e a t u r eo f0 0 b e c a u s er e l a t i o n a ld b m s sa r es t i l lt h ep r e v a l e n tc o m m e r c i a l l y u s e dd a t a b a s es y s t e m s o f t w a r e s ，s ow es t u d yt h er u l e so fm a p p i n go b j e c t m o d e lt or e l a t i o n a lm o d e l s y s t e m a t i c a l l y t h e nw es t u d ya n ds u m m a r i z et h ea n a l y s i sa n dd e s i g nm e t h o d so f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m su s i n gu m l ，o nt h eb a s i so ft h ea p p l i c a t i o no f o b j e c t o r i e n t e dm e t h o dt os y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g n ，a n dg i v ead e t a i l e dd e s c r i p t i o n o ft h es t e p s a t1 a s tw eu s et h i sm e t h o di nar e a lp h sb u s i n e s ss y s t e m k e yw o r d su n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ；o b j e c t o r i e n t e dm e t h o d ；s y s t e ma n a l y s i s a n dd e s i g n ；r e l a t i o n a ld a t a b a s e s i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。沦义中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 日 期：2 岫 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使 用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为小同意。) 学位论文作者签名 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文 1 1 背景 第一章引言 从传统的六七十年代，人们将工程的概念引进了计算机软件领域，即用 工程的方法来设计，开发，维护和管理软件，这对计算机软件起到了臣大的 推动作用，与此同一时期出现的结构化分析和设计在一定程度上缓解了“软 件危机”“”。而随着人们对软件需求功能越来越多，结构越来越复杂使得 系统在丌发，维护和使用上带来了更多的问题，系统的稳定性也受到了怀疑， 在此基础上人们在八卜年代提出了面向对象的概念方法和技术，九十+ 年代嘲 向对象方法不再局限于编程阶段，向着软件生命的前期阶段发展，形成了而 向对象的分析和设计，发展成一套软件方法学，成为计算机领域的主流技术 之一。 随着我国加入w t o ，企业不仅在国内受到电信同行的激烈竞争而n 在幽 外也同样面临着更为强大的有着雄厚资本和技术优势的对手的觊觎。巾场z l 不断扩大的同时也有缩小的危险。市场竞争机制的逐步形成，必定要以企业 以规范化的方法来运作企业，现代企业制度的建立征式显现。电信运营企、i p 传统的服务方式一坐等用户上门，以官商自居的傲慢态度正在被主动赢取客，、 以客户为中心的、现代企业运营理念所代替。而提高服务质量并且降低运营 成本获得企业利润最大化成为企业竞争取胜的关键。而计算机技术在这两力 面上的运用可窥一斑。从企业应用历史方面上看，计算机应用从最基础的数 据处理开始，以至到后来随着企业业务需求的增长和技术条件的发展，计算 机应用到企业局部业务事务的管理即r i p s ，而后来对企业形成全局性的，整 体性的计算机应用是基于单项应用基础上管理信息系统( m i s ) 。而当日口m i s 发展为更强调支持企业高层决策的支持系统( d s s ) ”。从而对局部的信息 管理系统也提出了相应的要求。有效压缩业务处理时限并可根据市场和客户 需要快速布置自己的电信业务，实施灵活多变的电信资费，提高企业的运彳：j 效率，降低企业的运行成本，提高用户的满意度，真正实现以人为本的经营 价值理念。 辽宁省原有营业系统是9 7 系统，包括营业，帐务，资源等几系统这个 系统支撑我们的营业工作，为我们电信企业的业务发展做出了很大的贞献， 但随着企业自身的发展，市场激烈的竞争，不断推出的新、l k 务，不断变化的 优惠政策，全新的营业思想和理念，对营业系统的要求越来越高，而原有的 c s 结构的系统不能很好的适应多变的市场需求，系统的丁i ：发和维护成本不 东北大学硕士学位论文 第一章 li 断提高。而对其它的子系统支持不够，面对诸多缺点省公司启动了刘原有系 统的升级。使系统具有良好的可维护性，可伸缩性，和稳定性，在本系统的 分析和设计过程中使用了u m l 面向对象的分析与设计方法。 1 2 面向对象系统的标准建模方法u m l 首先面向对象很适合人类的认识世界的思考方式：归纳推理从个别的事 物所作判断扩大为同类一般事物的判断的思维过程。面向对象系统中优先考 虑的是实体，也就是问题论域的对象面向对象分析采用从特殊到般的归纳 方法，即从个体到总体，对现实世界中的实体进行分类，区分对象及其属性， 整理对象及其组成部分，并划分成不同的类和对象得到类和类问的关系 面向对象设计采用从一般到特殊的演绎方法，以某类事物的般判断为 前提，作出这类事物的个别的思维形式。从理论的抽象返回到实际的应用中 去，对在o o a 中所获得的类和对象进行修改。 u m l 全称u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，即统一建模语言1 ”“j ”“= 5 ，它是 在b o o e h ，r u m b a u g h ，i a c o b s o n 的表示方法基础上，吸收了其他0 0 丌发思 想，进一步发展并抽象出的模型语言。 u m l 具有表达能力更强，更清晰和一致的优点，它不仅可阱在更，“的 范围内建模，而且融入了其它面向对象方法的可取之处，其中包含非( ) o 方法 的影响，可以说u m i 。是计算机科学和软件工程领域中各种思想长甥结合互州 渗透的产物。u | i l 的重点是标准建模语言，不是标准过程。虽然u 虬的应用 必须与过程相关，而不同的组织和问题域要求不同的过程。其过程如下： ( 1 ) 问题分析：分析应用领域的业务范围，业务规则和业务处理过程， 确定系统的责任，范围和边界，确定系统的需求，建立用例图。 ( 2 ) 发现和抽象对象和类：识别对象和类，确定他们的内部特征：属性 和操作。一个从现实世界到概念模型的抽象过程，从特殊到一般的过授。 ( 3 ) 识别对象的外部联系：在发现和定义对象与类的过程中，需要同时 识别对象和对象，类和类之间的各种外部联系，包括结构性的静态联系和行 为性的动态联系。 ( 4 ) 建立系统的静态结构模型：分析系统的静态结构，建立系统的静态 结构模型，并把他们用工具语言表达。类和对象，及其联系的分析摹础上， 对象类图和对象子系统和子系统图等，并编写相应文件。 ( 5 ) 建立系统的动态行为模型：分析系统的行为，建立系统的动态行为 模型，并把他们用工具语言表达。主要是绘制交互图。 而在系统的项目中，为系统选择和建立模型是软件丌发中最重要的 ：作 东北大学硕士学位论文 第一章引； 之一。而在j i ：发过程中，每个参与人员都需要有。个独特的丌发系统的税角， 因此，构造软件的过程也就是构造模型的过程，也就是说用不唰的模型来捕 述系统从所有不同视角的过程。u m l ”1 它是一种标准建模语言，是一种划 软件系统的模型绘制可视化的标准蓝图，电是对所加工产品进行可视化描述 的工具。面向对象技术是软件工程领域中的重要技术它不仅是一利- 程序设订 方法更是一种对现实世界的抽象思维方式。 1 3 论文研究的目标与意义 本文设计和实现面向客户的端到端( e n d t o e n d ) 的业务管理，定义了二： 个基本的面向客户的端到端( e n d t o e n d ) 的服务。：业务实j 见( f u l f i l l m e n t ) ， 业务保障( a s s u r a n c e ) ，业务计费( b i l l i n g ) 确切含义如下：业务实现负责及 时和f 确的处理客户定单。业务保障负责及时处理客户和网络的问题，实施 对业务的有效保障。业务计费负责及时处理客户和正确的处理收费和l 张单。 从应用方面上，使用u m l 对面向纯粹的对象数据库的系统进行分析与设 计还是比较少的。而应用系统的重要基础就是数据库技术，由于目前纯粹面 向对象数据库还处于不太成熟的阶段，无法形成统一的标准，现在的大型商 用应用开发通常还只能采用成熟的关系数据库技术来实现，而且山j 二历史用1 比较客观的原因这一现状还将持续一段时间，因而存在一个对象模型一类及 其类间关系向关系模型一关系数据库相互转换的问题，因此需要对对象与关 系数据库的转换进行研究。此外，研究面向对象的分析与设计方法在数据库 设计中的运用还具有重要的理论与应用价值。随着面向对象数据库技术的发 展，新一代数据库管理系统将具有对象的特征，因此在数据库设计中必须有 相应的更为有效的方法。以便为以后的应用和发展带来过渡性的策略，虽然 本论文主要讨论与研究面向对象分析与设计在基于关系型数据库系统中庸 用，但对面向对象数据库的设计仍具有一定的借鉴意义。 运用u m l 进行设计提高软件产品的功能和非功能性要求，开展了包括软 件设计，软件需求，软件管理及测试等软件工程方面研究和应用工作，本文 也是从应用分析设计的角度进行研究。探索建模过程方法和特点，使论文刈 实际项目有指导作用。 3 东北大学硕士学位论文 之一。而在玎发过程中，每个参与人员都需要自一个独特的玎发系统的视角， 因此，构造软件的过程也就是构造模型的过程，也就是况用不同的模型来描 述系统从所有不同视角的过程。u m l “”“。它是一种标准建模语言，是种列 软件系统的模型绘制可视化的标准蓝图，电是刑所加工产品进行可视化描述 的工具。面向对象技术是软件t 程领域中的重要技术它不仅是 种桴序设计 方法更是一种对现实世界的抽象思维方式。 1 3 论文研究的目标与意义 术文设计和实现面向客户的端到端( e n d t o e n d ) 的业务管理，定义了三 个基本的而向客户的端到端( e n d t o e n d ) 的服务“”1 ：业务实现( f u l f i l l m e n t ) 业务保障( a s s l l l a n c e ) ，、务计费( b i l l i n g ) 确切古义如下：业务实现负责及 时和f 确的处理客户定单。业务保障负责及时处理客户和网络的问题，实施 对业务的有效保障。业务计费负责及时处理客户和t f 确的处理收费和帐单。 从应用方面上，使用u ) 。i i ，对面向纯粹的对象数据库的系统进行分析与设 计还是比较少的。而应用系统的重要基础就是数据库技术，由于目前纯粹而 向对象数据库还处于不太成熟的阶段，无法形成统的标准，现在的大型商 用应用 发通常还只能采用成熟的关系数据库技术来实现，而且出于历史和 比较客观的原因这一现状还将持续一段时间，因而存在一个对象模型一类及 其类i 关系向关系模型一关系数据库相互转换的问题，因此需要对对象与关 系数据库的转换进行研究。此外，研究面向对象的分析与设计方法在数掘库 设计中的运用还具有重要的理论与应用价值。随着面向对象数掘库技术的发 展，新一代数据库管理系统将具有对象的特征，冈此在数据库殴计中必颈响 相应的更为有效的方法。以便为以后的应用和发展带来过渡性附策略，皿然 本论文土要讨沦与研究面向对象分析与设计在基于关系型数据库系统中应 用，但对面向对象数据库的设计仍具有一定的借鉴意义。 运用u m l 进行设计提高软件产品的功能和非功能性要求，开展了包括软 件设计，软件需求，软件管理及测试等软件工程方面研究和应用工作，本文 也是从应用分析设计的角度进行研究。探索建模过程方法和特点，使论文刈 实际项目有指导作用。 实际项目有指导作用。 3 东北大学硕士学位论文 剀i 1t m n 的逻辑层次幽 f i g u r e1 1t m n sl o g i c a ll a y e r s 在电信管理网模型在框架上探讨了电信运营商管理活动的四个各有侧面 而又相互关联的层次( 如图1 1 所示) ：商务管理层( b u s i n e s sm a n a g e m e n t l a y e r ) 业务管理层( s e r v i c em a n a g e m e n tl a y e r ) 网络管理层 ( n e t w o r k m a n a g e m e n tl a y e r ) 网元管理层( e l e m e n tm a n a g e m e n tl a y e r ) ，其中上两层是 我们研究的对象。对电信营业有着更为清楚的认识和了解，也是对这个模型 的实践。 1 4 本文的组织 第一章主要介绍论文的技术背景和企业背景以及论文研究的目标和意 义；第二章对一些相关技术做出了介绍，包括面向对象的设计方法和设计分 析，对b s 结构和c s 结构进行了对比，总结了b s 结构优越性，其次对u n 。 语言做了详尽的描述，它的使用方法和过程以及它的特点；第三章，对r i ) b m s 进行了思考，针对面向对象方法设计出的模型与关系数据库之问的模式转换 进行了研究，提出了应对方案；第四章运用u 札语言中的用例图，类图，状 态图，动作图等u m l 图形工具对营业系统进行了详尽的播述；第五章给出 系统的具体实现从系统的架构实现以及详细设计对营业系统进行设计，柴 构实现针对系统的体系结构和软件平台的设计。而详细设计则包括了动态模 型设计以及数据库的实现；第六章结束语总结及对未来的展望，对文章所取 得的工作和结果做了介绍，也总结了自己的思路，以及今后系统将来的发展 方向。 - 4 。 东北走学硕士学位论文第二章相关理论和技术 第二章相关理论和技术 开发一个好的软件系统，就需要一个好的方法。面向对象技术就是个既实 用又强有力的开发方法。它的基本思想就是从现实世界中客观存在的事物出发末 构造软件系统。而面向对象技术最显著的特征是：方法的唯一性，即对软件”发 过程所有阶段进行全面考虑而得。另外一个特征就是从生存期的一个阶段到f t 一 个阶段高度连续。 2 1 面向对象的主要知识 1 数据抽象( d a t a a b s t r a c t ) 数据抽象将定义一种类型的过程和数据隐蔽结合起来。 2 对象( o b j e c t ) 面向对象方法中用统一的概念对象来表示现实世界中任何实体。一个列缘 由一组属性来描述和对这种属性进行操作的一组运算构成。其中属性用来描述对 象静态特征的数据项，运算是用来描述对象动态特征的操作序列。 3 类( c l a s s ) 类是对象的抽象及描述，它是具有相同属性和服务的组对象的集合，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部分。 类是对象的模板，对象成为类的实例。 4 封装性( e n c a p s u l a t i o n ) 封装是面向对象方法一个重要特征，在内部它将联系紧密的数据和方法组成合 成类，并控制外界对类的成员访问，防止外界对类内部的破坏。把对象的全部属 性和全部服务结合在一起，形成一个不可分割的独立单位，其二含义对于外部“信 息隐蔽”，即尽可能隐蔽对象的内部细节，对外形成一个边界，只保留有限对外接 口与外部发生联系。 5 消息( m e s s a g e ) 对象的相互作用的模式是采用消息传送来进行的。当系统中对象请求这个对 象执行某个服务时，它就响应这个请求，完成指定的职责。向对象发出的服务请 求称为消息。通过消息进行对象之间的通信；消息通信为它们提供了唯一合法的 动态联系途径，实现时，它对外提供的每个服务应规定消息的格式，这种规定称 作消息协议。 6 继承性( i n h e r i t a n c e ) 子类从父类处继承父类的数据和操作的机制。这种机制增强系统的可扩充性， 东北大学硕士学位论文 第二章相关理论和技术 实现软件的可重用性，继承性是面向对象技术提高软件丌发效率重要原冈之一。 7 多态性( p o l y m o r p h i s m ) 对象的多态是指在一般类中定义的属性或服务被特殊类继续之后，可以具有不 同的数据类型或表现不同的行为。这使得同一个属性或服务名在一般类及其各个 特殊类中具有不同的实现方法。 2 2 面向对象方法与面向过程方法的比较分析 1 面向对象方法的思维方式自然 传统的软件丌发技术是面向过程的设计方法，这种方法以算法为核心，把数 据和过程分割丌来，数据代表问题空间中的客体，程序代码则用于处理这螳数据。 它割裂了数据和操作之间的内在联系。 面向对象的软件技术以对象为核心，用这种技术开发出的软件系统由对象为 核心。面向对象的程序设计方法能自然，更直接的反映真实现实世界的问题窄削， 对象是对现实世界实体的抽象，它是由描述内部状态表示静态属性的数据，和动 态行为的操作，封装在一起所组成的结合体。面向对象的设计方法它使用现实世 界的概念抽象地思考问题从而自然地解决问题。它强调模拟现实世界中地概念而 不强调算法，它围绕着建立问题域的对象模型束进行设计，为问题领域进行自然 的分解，确定需要使用的对象和类，在对象之间传递消息实现联系，从而按照人 们习惯的思维方式建立起问题领域的模型，模拟客观世界。因此按o o p 进行系统 没计时，由于对象子类都自然地对应与问题域的物理实体，其编程工作量仅仅是 将问题域译成代码。这样就使问题域的转换工作量到达很小的程度。 2 结构易于变化 传统的软件丌发方法以算法为核心，开发过程基于功能分析和功能分解。用 传统方法所建立起来的软件系统的结构紧密依赖于系统所要完成的功能，当功能 需求发生变化时将引起软件结构的整体修改，这样的软件系统是不稳定的。 面向对象方法基于构造问题领域的对象模型，以对象为中心构造软件系统。它的 基本作法是用对象模拟问题领域中的实体，以对象间的联系刻画实体问的联系。 因为面向对象的软件系统的结构是根据问题领域的模型建立起来的，而不是基1 j 对系统应完成的功能的分解，所以，当对系统的功能需求变化时并不会引起软件 结构的整体变化，往往仅需要作一些局部性的修改。o o p ”3 方法采用消息传递机制 作为对象之间相互通信的唯一方式。对象本身具有很强的独立性，接受消息的对 象有权负责响应并处理所受到的消息，按消息名激活本对象内相应的操作，发送 消息的对象还可将同一消息同时发送多个接受消息的对象，并允许这些接受同 条消息的对象按照自身的特定方式加以响应，这样就使消息传递的机制能很a 然 6 东北走学硕士学位论文第二章相关理论和技术 地与分布式并行程序，多机系统，网络通信等模型取得一致，从而强有力地支持 复杂大系统的分析与运行。而结构化方法中，由使用者调用过程的方法它能显式 为使用者所见，缺乏简单，灵活的特点。 3 可复用性强 传统的软件重用技术是利用标准函数库，不能适应不同应用场合的不同；需要， 实际的库函数往往仅提供最基本、最常用的功能。面向对象的软件技术能比较好 地解决软件重用问题。对象所固有的封装性和信息隐藏等机理，使得对象内部的 实现与外界隔离，具有较强的独立性。它在利用可重用的软件成分构造新的软什 系统时，采用创建该类的实例或从它派生出一个满足当前需要的新类。继承惟机 制使得子类不仅可以重用其父类的数据结构和程序代码，而且可以在父类代码的 基础上方便地修改和扩充，有很大的灵活性。 4 可维护性好 传统软件难于维护，其修改所涉及地部分分散在软件各个地方，需要了解的 顽很广，内容很多，而且传统软件的解空间与问题空间的结构很不一致，更增加 了理解原有软件的难度和工作量。面向对象的软件技术符合人们习惯的思维方式， 用它所建立的软件系统结构与问题空间的结构基本一致。因此，面向对象的软件 系统比较容易理解。o o p 方法具有继承性和多态性，使这种编程方法更易于扩充， 能更好的适应复杂大系统不断发展与变化的要求。而结构化方法缺乏动态的适应 能力。面向对象的方法的基本思想是：从现实世界中存在的客观事物出发来构造 软件系统，并在构造的过程中尽可能运用人类的自然思维方式。对象可以理解为 待研究的客观事物的软件模型。客观事物可以抽象为特征和行为功能他们之川是 不可分割的。 2 3b s 和c s 的结构比较 系统还需要能够和多个系统进行连接，包括计费帐务系统，资源系统等，以 及普通电话，宽带等相关业务，还有和本地网的相关系统进行连接，同时从业务 发展的角度来看，系统将来不仅需要让用户通过客服系统接入，还需要提供其他 的多种接入方式，从这些功能和接口需求来看，采用传统的c s 结构的系统即使 能够满足目前业务的需求，但是对将来的系统的升级和扩展带来问题，甚至是巨 大的风险。因此，如果建立一个基于b s 结构的系统，不但能够快速丁：展和构建 满足现有业务的需求，同时也能够满足未来系统的升级和其他相关系统调整的需 求。 下面先从b s 和c s 的结构特征入手，看一下两种结构的异同( 如图21 所 示) ： 7 东北大学硕士学位论文 第二章相关理论和技术 表示层 应用层 幽2 ib s 结构与c s 结构 f i g u r e2 1b ss t r u c t u r ea n dc ss t r u c t u r e 所谓的三层结构体系结构，是指表示层，应用层和数据层。表示层主要是指 用户界面，它要求尽可能的简单，最好用户不需要任何方式的培训就可以方便的 访问信息；第二层就是应用层，也就是常说的中间件，所有的应用系统，应用逻 辑，控制逻辑都在这一层，系统的复杂性和功能性也主要体现在此应用层：我们 希望它能够灵活多变；最后的数据库存储大量的数据信息和数掘逻辑，以及与数 据有关的安全，完整性控制，数据的一致性，并发操作等都是在第三层完成。 在三层结构的定义中，第二层( 应用层) 在两层结构中是完全在数掘层和表 现层中间的，客户端程序中即存在对表示层的逻辑控制，因此它对数据层进行访 问，当然其中也包括自身的运算等。当业务逻辑发生改变时，也会对数据层进彳_ r 修改，数据，应用逻辑，控制逻辑，表示所有的都是紧密结合在一起的，不但数 据层要进行修改，整个程序很多部分都要进行修改，这对维护来说开销是巨大的。 改动的地方多，牵涉的范围广，而维护所带来的错误概率也增加，经常会出现错 误聚集的情况。b s 系统结构和组件式系统的开发和维护过程中，维护人员可以依 据新的需求，通过在不同系统层次上调度更新新组件或加入新的组件来调整老系 统，而过去的系统只能靠专业维护人员或系统开发商再次开发或修改原有系统， 才能满足新需求，代价很大，在效率上也不能令人满意。在以下的几个方面，采 用b s 结构的营业系统具有以下的特点： 快速的更新发布 c s 模式的客户应用程序有自己的特定规格，使用者需要专f 培训，向b s 模 式，客户端只是个简单的浏览器软件，而使用者都不需要专门培i ) l i ，可以方便使 用。c s 结构系统对程序进行修改或升级时，即使是微小的错误都需要将所有的客 户端程序进行更新；需要人为通知全部操作人员对客户端下载更新程序。而在基 于b s 结构的应用，只需要在应用服务器端修改程序就可以了，b s 模式特别适用 8 号三 东北大学硕士学位论文 第二章相关理论和技术 与网l 信息发布，在i n t e r n e t ”时代，这一点更为重要，这也使得系统功能有所 展，而c s 去无法实现，网e 信息发布提高了企业工作效率节省人力物力。 2 跨平台应用 传统的c s 架构的程序客户端都是基于相同的操作环境的，而如果操作者使 用不同的操作系统那么就得重新丌发另一种基于此操作系统的客户端，布置： 作 环境烦琐，而且对操作人员标准要求较高需要对众多操作系统进行了解；j 町基j g s 架构的应用，它无需象c s 模式那样在不同的客户机上安装不同的客户应用科 序，只要客户端支持浏览器就能满足需求，从而客户端配置的要求也大幅度降低。 把所有功能都实现在w e b 服务器上，并就不同的功能为各个级别的用户设置权限 就可以了。各个用户通过h t t p 请求在权限范围内调用w e b 服务器上不同处理程序， 从而完成对数掘的查询或修改，当程序发生改变时，不用为每一个现有的客户、v 用程序升级，而只对w e b 服务器上的服务处理程序进行修改，可以提高工作效率， 省去了协调工作的麻烦，网络结构也更加灵活，多样，适应能力十分突出。应用 服务器统一处理客户端对数据库的操作，屏蔽了异构数据库，而传统的客户机服 务器结构则需要在客户端装上许多访问异构数据库的驱动引擎，其操作过程也显 得相当繁琐。由于应用逻辑的集中，可以使用各种网络操作系统和异构数据库， 简化了管理工作。 3 更为突出的是减缓了服务器的压力 一般的c s 系统，在没有中间件的情况下，对于数据库的访问是每个客户端 至少引起一个连接，当然随着访问的增多，还会有更多的连接，这样当到了一定的 数量后客户端连接后，数据库服务器的性能会下降，如果不加以对数据库t 二预随着 连接增多系统甚至会崩溃。而b s 结构的应用系统，在应用服务器访问数据库服务 器时，会自动提供连接池来动态分配的，当一个客户端要求访问数据库的时候，连 接池自动分配一个闲置的连接给客户端，当客户端用完后，系统会将这部分资源分 配给其他有需要的客户端。因此，虽然浏览器与w e b 服务器之间可能存在多个甚 至数百个请求但数据库和应用服务器之间实际连接却很少，从而减少了通信线路1 传递的数据量，减轻了对网络和服务器的压力，这样的功能分配使系统平台的可伸 缩性得到增强，即使访问连接数量急剧增加，系统仍能保持良好稳定的阽能，数据 库也因此保持良好的工作负载，保持系统的快速响应速度。 浏览器与w e b 服务器之间通信采用h t t p 协议，由于h t t p 协议是一种无连接协 议：浏览器只有在接受请求后才与w e b 服务器进行连接，w e b 服务器做出应答再 把数据库返回结果转发个浏览器，浏览器接受返回信息后马上断) f 连接。由于连 接时阳j 很短，这样w e b 服务器可以共享系统资源，为更多用户提供服务，达到上 千或上力的数量级。 以上这些优点使得用户的操作变得更简便，开发和维护的限制因素更少，维 9 东北大学硕士学位论文第二幸相关理论和技术 护也更灵活，维护费用也降低了。可以看出b s 结构有广阔的发展趋势，其渚多 优点将在电信领域中得到很好的应用。 2 4 几种面向对象方法 在这些面向对象的方法论中，最为常用的有：j a m e sr u m b a u g h 的对象建模技 术( o b j e c tm o d e l i n gt e c h n i q u e ，o m t ) “3 、g r a d yb o o c h 的b o o c h ”。1 方法、l v a r j a c o b s o n 的面向对象软件工程( o b j e c t o r i e n t e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g o o s e ) “、 r e b e c c aw i r f s b r o c k 的责任驱动设计类责任协作( 简称r d d c r c ) 和 c o a d y o u r d o n 的方法论。 1 b o o c h 方法 b o o c h 方法是非常流行的面向对象方法，它将分析和设计的过程分解成四个 迭代的阶段，即：抽象类和对象、定义类的语义和类间的关系、规范类界面以及 实现类。b o o c h 方法所采用的对象模型要素是：封装，模块化，层次类型，并发。 重要的模型概念是类和对象，类和对象的特征( 属性和操作) 类及列象之间的关 系，关联继承聚合使用实例元类，。在各阶段将分别产生对象和类的定义图、模块 的划分图、系统的状态转换图和类的交互图。其中类图，对象图，模块图进程刚 被称为基本图，通常情况下是不可缺少的；状态转换图和交互图被称为补充图， 只在特定情况下使用。在基本图中，类图和对象图既用于分析又用于设计，模块 图进程图只用于设计；而且是在设计最重要的文档时候。b o o c h 方法对各阶段的 操作进行了详细的定义。 从整体上看，由以上各种图形成的系统模型可以从两个角度来刻画，一个角 度是模型的不同抽象层次，分为逻辑模型和物理模型；另一个角度则是模型中表 达的静态建模信息和动态建模信息之间的区别与联系，又分为静态建模和动态建 模。这两个侧面是正交的，而且也是相互包含的。b o o c h 方法的开发过程分为微 丌发过程( m i c r op r o c e s s ) 和宏开发过程( m a c r op r o c e s s ) 。微丌发过程定义了一组 任务，同时在宏过程中的各个步骤内反复使用它们。这罩体现了他的思想即面向 对象的分析与设计过程应该是一种渐进的反复进行的过程。 2 c o a d y o u r d o n 方法 c o a d y o u r d o n 方法是在信息模型化技术，面向对象程序设计语言以及知识库 系统基础上发展而来的。这种方法强调o o a 和o o d 采用概念一致的表示方法， 足o o a 与o o d 之间不需要表示法的转换。几乎所有的概念都是现有的o 。编程语 言能够直接支持的，从而可使设计上的致性贯穿于整个软件生命周期。同时它 包含了一些非面向对象的特征。用o o a 和o o d 的概念是：对象，类，属性服务， 整体一部分结构，一般一特殊结构实例连接，消息连接，主题。 l o 东北大学硕士学位论文 第二章相关理论和技术 粪与对象层 属性层 服务层 结构层 主题层 幽2 2c o a d y o u r d o n 方法的o o a 层 f i g u r e2 2o o al a y e ro fc o a d y o u r d o nm e t h o d s 如图2 2 所示，该方法的o o a 模型由五个层次叠加而成，这五个分析层次是： 类及对象层：给出直接反映问题域和系统责任的类及对象主要是类的边界 和对象的边界：结构层：描述类及对象之间的结构关系，包括一般一特殊结构整 体一部分结构；主题层：将关系较密切的类及对象组织在一起成为一个主题，幽 此整个系统由若干主题构成；属性层：定义类及对象的属性和实例连接；服务层： 定义类及对象的服务和消息连接。 垓方法o o d 把现实世界的模型设计任务概括为四个部分，即：问题域部分， 人机交互部分，任务管理部分，数据管理部分。在c o a d y o u r d o n 方法中，o o d 以 o o a 模型作为问题论域部分的输入，根据具体的应用问题对它做必要的补充和调 整。o o d 模型的每个部分都像是o o a 模型那样由5 个层次叠加而成。 3 j a c o b s o n 方法( o o s e ) j a c o b s o n 的o o s e 的重点是对用例( u s ec a s e s ) 的描述，即用以描述用户与 系统之间交互的场景。在o o s e 之前，大多数o o a 分析方法关注的主要问题是如 何运用面向对象概念构造系统的分析模型，而对用户与系统间的交互的分析和描 述比较薄弱。o o s e 采用的面向对象的基本概念和其他o o 方法没有本质的刁；同， 如对象，类，属性操作，关联，消息等。僵它的“关联”是对象和类之间几乎所 有关系的总称，包括延伸，组成，通信关联等；消息则只用于设计模型。o o s e 所建议的系统开发由分析，构造和测试三个过程构成。其中的需求模型包括由领 域对象模型和接口描述支持的参与者和使用事例。对象模型是系统的概念化，窬 易理解的描述。接口描述刻画了系统接口的细节。需求模型从用户的概念j ：完整 的刻画了系统地功能需求，因此按这个模型与最终用户交流比较容易。 4 r u m b a u g h 的o m t 方法 o m t 方法的特点是作为一种面向对象的软件工程方法，对象建模技术o m t 的目标是支持整个软件生命周期。它基于结构化的分析和实体一关系模型化处理， 它涵盖了系统的分析、设计和对象的设计、实现几个软件工程中的主要阶段。法 东北大学硕士学位论文 第二章相关理论和技术 方法建议的面向对象软件丌发过程由分析，系统设计，对象设计和实现y u 个步骤 构成。 图2 3 对象模型动态模型和功能模型的建立次序 f i g u r e2 3s e q u e n c eo f o b j e c tm o d e l 、f u n c t i o nm o d e la n dd y n a m i cm o d e l r u m b a u g h 建议从三种不同的视角来为系统建模，如图2 3 所示。所建立的系 统模型分别是对象模型，动念模型和功能模型，三者共同构成对系统的完整捕述。 对象模型是最关键的模型，包括构成系统的类和对象来描述系统的静态结构：动 态模型是用事件和对象状态描述系统的动态特性，它着重系统的控制逻辑，它包 括两个图状态图和时间追踪图：功能模型是按照对象的操作来描述系统内部数据 的传送和处理，描述系统的行为。r u m b a u g h 的o m t 也给出了一些面向对象的 不依赖任何语言的图形符号，它们可用于软件开发的分析设计和实现阶段。尽管 o m t 明确定义了软件开发的各个阶段，但由于软件开发过程中使用相同的概念和 符号，因而当软件开发出现了迭代过程。每次迭代