面向对象的动态模型和功能模型

第4讲面向对象的方法学,客观世界中的问题，是由实体以及实体之间的关系构成，实体就是对象。问题空间的对象是丰富多彩的。计算机系统求解客观世界中的问题，借助程序设计语言中的实体，如变量，函数，数组等处理，这些都是非常简单和呆板的行为。用简单呆板的元素处理丰富的问题关系，需要复杂的算法和数据结构，存在“语义断层”,数据与处理之间的关系,传统的程序设计方法，定义数据，在定义函数，数据与函数是独立的；而问题域的对象，既具有本身的属性，同时也有主动的行为。用传统的程序设计方法求解问题，无法利用对象的这种性质，增加了处理和理解的难度。,面向对象的方法学,提供在解空间中设计对象的思路，用解空间的对象，模拟问题空间的对象，从而得出问题空间的解，减少了语义断层。,面向对象方法学的四个要点,1客观世界由对象组成，复杂对象有简单对象组合而成软件系统由全部由对象组成，java.对系统以对象分解，取代传统方法的功能的分解。,面向对象方法学的四个要点,2将所有对象划分成类，每个类定义数据和方法。建立对象实例时，每个实例具有专用的数据，表示该对象的状态属性。类中定义的方法，是所有对象所公用的（有的类，具有所有对象所公用的数据）,面向对象方法学的四个要点,3类之间存在父类和派生类的关系，从而形成一个层次结构。子类拥有上层类相同的属性，子类可以对属性重新描述，增加属性等。这种属性叫继承性,面向对象方法学的四个要点,4对象直接通过消息互相联系。对象的私有数据，外界不能直接处理，只能通过发送消息，有对象自身的操作来处理。这种属性叫封装性。,面向对象方法学的优点,1与人类认识世界的方法一致传统的方法割裂数据和处理的关系瀑布开发方法中一个步骤做好了再做下一步，而人类的认知是渐进的。面向对象分析到面向对象设计再到面向对象实现(即OOAOODOOP)之间可以直接进行而不用转换，保持了问题域中事物及其相互关系的本来面貌。,面向对象方法学的优点,2稳定性好传统方法的软件结构，依赖于功能，当功能发生变化时，会引起软件整体的修改。面向对象的软件，模拟的是现实世界，现实世界是稳定的，故软件系统也是稳定的，功能的变化只是涉及少数的对象类。,概述面向对象技术,系统中的对象是数据抽象与过程抽象的综合。系统的状态保存在各个对象的数据存储中。控制流包含在各个对象中的操作内。在面向对象体系结构消息从一个对象传送到另一个对象。算法被分布到各种实体中。通过执行消息传递和对象中的操作实现算法的功能。,面向对象开发范型的特点,参考资料：,面向对象的特点,抽象性：对象的数据抽象和行为抽象；封装性：信息隐蔽；共享性：同一类中所有实例共享数据结构和行为特征；同一应用中所有实例通过继承共享数据结构和行为特征；不同应用中所有实例通过复用共享数据结构和行为特征,对象,对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，是构成系统的一个基本单位，由一组属性和一组对属性进行操作的服务组成。属性一般只能通过执行对象的操作来改变。操作（方法或服务）描述了对象执行的功能，若通过消息传递，还可以为其他对象使用。对象是以数据为中心，主动的，实现了数据封装，本质上具有并行性，模块独立性好。,类,把具有相同特征（属性）和行为（操作）的对象归在一起就形成了类(如班级)。类的定义包括一组数据属性和在数据上的一组合法操作。在一个类中，每个对象都是类的实例(例证)，它们都可使用类中的函数。类定义了各个实例所共有的结构，使用类的构造函数，可以在创建该类的实例时初始化这个实例的状态。,消息,消息是一个实例与另一个实例之间传递的信息，要求该实例执行类中定义的某个操作。消息的使用类似于函数调用，消息中指定了某一个实例，一个消息名（操作名），和一个参数表(可能是空的)。接收消息的实例执行消息中指定的操作，并将形式参数与参数表中相应的值结合起来。,封装,1对象有一个清晰的边界。私有数据和操作外面不能访问2有确定的接口，只能通过发送消息使用,继承,如果某几个类之间具有共性的东西(信息结构和行为),抽取出来放在一个泛化类中，将各个类的特有东西放在特殊类中分别描述，则可建立起特殊类对泛化类的继承。继承是使用已有的类定义做为基础建立新类的定义技术。已有的类可当做基类来引用，则新类相应地可当做派生类来引用。,多态,多态性指同名的函数或操作可在不同层次的对象中有各自相应的实现。C+的虚函数，在类的不同层次有不同的实现，动态联编时，在运行时根据对象决定使用哪个实现。,重载,在一个对象内，若干个参数不同的函数可以同名。这是在静态编译时通过参数特征加以区分。操作符的重载，根据操作数的类型不同，分别实现。,面向对象的建模,系统模型是在需求分析阶段建立，用来检验对系统的理解。在后续开发过程中不断完善，直至用程序实现。面向对象的方法开发系统模型包括：描述数据结构的对象模型描述控制结构的动态模型描述功能的功能模型（结构化方法-ER图，状态图，数据流图）,1.对象模型,是三个模型中最关键的一个模型，它的作用是描述系统的静态结构，包括构成系统的类和对象，它们的属性和操作，及它们之间的关系。在OMT中，类与类之间的关系叫做关联。关联代表一组存在于两个或多个对象之间的,具有相同结构和含义的具体连接。关联可以是物理的，也可以是逻辑的。,UML类,命名使用标准术语。便于理解使用具有确切意义的名字。发动机动力设备必要时用短语，是含义更确切。“男教师”名字应该是简洁，无二义,类名,属性,操作,服务,语法格式可见性操作名（参数表）：返回值类型可见性（+，-，#）参数表（color:Integer=RED）,类的描述,汽车,+颜色：Integer=0+速度:Float=150+类型：Char=轿车，SUV-故障情况：Bool=False,+加速(速度：Float):无+更改颜色（颜色：Integer）:Integer,UML类间关系（关联）,普通关联：只要类之间存在连接关系,作家,计算机,使用,被使用,*,1.*,0.1表示0-1个对象0.*或*表示0-多个对象1+或1.*表示1到多个对象1.15表示1到15个对象3表示3个对象,关联的角色,关联双方可以标明角色,人,结婚,丈夫,妻子,限定关联,通过限定，将关联重数由一对多，或多对多，简化为一对一或多对一,文件,目录,文件名,关联类,关联本身有一些属性，则引入一个关联类,电梯,电梯控制器,队列,按钮,*,UML类间关系（聚合）,聚合，表示类间的包含，组成关系共享聚合，组成课题组的人，可以是另一个课题组成员。,人,课题组,*,1.*,组合聚合,组成类率属于整体类，整体类不存在，不分类也不存在。,文本框,窗口,包含,列表框,按钮,菜单,UML类间泛化,普通泛化抽象类不具有实例具有虚方法,UML类间泛化,受限泛化,完全继承表示子类全部列出,UML类间依赖和细化,图9.14友元依赖关系图9.15细化关系示例,2.动态模型,动态模型着重于系统的控制逻辑，它包括两个图，一是状态图，一是事件追踪图。,状态图,状态图是一个状态和事件的网络，侧重于描述每一类对象的动态行为。,3.功能模型,功能模型由数据流图组成，指明从外部输入到外部输出，数据在系统中传递和变换的情况。,顶层数据流图,数据流图,UML用例功能模型,数据流图用例图-系统，行为者，用例，用例间的关系系统是提供用例的黑盒子，方框代表边界，描述功能的用例在内部，与系统通过用例交流的行为者在外部用例是一个类，每个实例是一个脚本，通过用例描述系统功能行为者与系统交互的外部实体,用例间的关系,用例建模,寻找行为者谁使用系统主要功能谁借助系统完成日常工作谁来维护系统系统控制哪些设备系统与其他系统交互哪些人对本系统感兴趣,找到行为者后，寻找用例行为者需要系统提供哪些功能行为者是否需要访问信息系统发生的事件需要通知行为者，行为者需要通知系统某些事情，这些事件能做什么行为者的日常工作因新系统而简化（系统输入输出，当前系统存在什么问题）,用例描述,参与者：商品管理员前置条件：1.商品管理员登陆XXX系统后拥有能够操作该用例的权限2.商品信息的名称、生产日期可以被商品管理员获取作为条件基本操作流程：商品管理员输入商品名称和信息-系统提取对应的商品并显示所有商品信息可选操作流程：商品管理员输入商品名称和信息-系统无法根据条件得到对应商品信息，系统提示商品管理员重新输入条件业务规则：1.在提取商品信息的时候必须满足不能提取“安全锁”类型的商品后置条件：1.被提取的商品其