面向对象技术研究与发展课件

1、v 面向对象技术地位v 面向对象技术简介v 新技术的发展动因v 现代面向对象技术v 新技术的发展机遇信息革命的核心信息革命的核心集成电路是细胞集成电路是细胞 通讯网络是动脉通讯网络是动脉计算机是大脑计算机是大脑 信息资源是血浆信息资源是血浆应用需求是心脏应用需求是心脏 安全是免疫系统安全是免疫系统软件是灵魂软件是灵魂 软件产业的地位软件产业的地位第一大产业第一大产业面向对象是软件技术的基本指导思想面向对象是软件技术的基本指导思想发展过程：个人技巧发展过程：个人技巧 -结构化结构化 -面向对象面向对象覆盖范围：运行技术覆盖范围：运行技术 工具技术工具技术 过程技术过程技术两个侧面：学术界两个侧面

2、：学术界 工业界工业界具体实例：操作系统具体实例：操作系统 数据库系统数据库系统 高级语言高级语言 开发平台开发平台 应用系统应用系统 开发技术开发技术早期的软件开发早期的软件开发硬件环境：硬件环境：CPUCPU为核心，存贮量小为核心，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，顺序程序主要对象：小型程序，顺序程序软件开发：方式：个体工作软件开发：方式：个体工作 方法：个人技巧方法：个人技巧 准则：执行功效准则：执行功效平台和应用需求变化平台和应用需求变化硬件环境：外部设备发展迅速硬件环境：外部设备发展迅速应用特点：非数值应用

3、，计算量小，输入输出量大应用特点：非数值应用，计算量小，输入输出量大主要问题：大型程序，并发程序主要问题：大型程序，并发程序 软件危机软件危机软件开发：方式：合作开发需求软件开发：方式：合作开发需求 方法：新方法的探讨方法：新方法的探讨 准则：执行工效易理解性开发工效准则：执行工效易理解性开发工效 结果：结果：结构化方法软件工程结构化方法软件工程奠基性的工作：奠基性的工作：DijkstraDijkstra的论文的论文GotoGoto语句的讨论语句的讨论结构化方法结构化方法开发结构良好开发结构良好(Top-down, Buttom-up)(Top-down, Buttom-up)结果结构良好结果

4、结构良好( (无无gotogoto结构结构) )主要目标主要目标适合人的思维过程适合人的思维过程开发复杂性的分层控制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，发现不变性面向现实世界，发现不变性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 Disappearing computer-Wireless Connection- Universal Networkl嵌入方式：嵌入设备，嵌入人体嵌入方

5、式：嵌入设备，嵌入人体发展过程发展过程 6060年代：年代：MainframeMainframe + + 批处理批处理 7070年代：年代：分时系统分时系统个人介入个人介入 8080年代：年代：PCPC机机个人信息处理个人信息处理 90 90年代：年代：个人为中心个人为中心可穿戴，嵌入式可穿戴，嵌入式 人围着计算机人围着计算机 - - 计算机围着人计算机围着人 计算无处不在计算无处不在 - - 信息无处不在信息无处不在面临的技术挑战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。种嵌入式设备。可挂接设备的三要素：可

6、挂接设备的三要素：a processor+some memory+a a processor+some memory+a network connection. network connection. 例，计算机，打印机，存储设备和例，计算机，打印机，存储设备和专门的硬件等。此外，专门的硬件等。此外，cell phone,PDA, cell phone,PDA, 等也将包括在其等也将包括在其中中网络是一个网络是一个long-lived long-lived 网络，各种设备采用一种网络，各种设备采用一种independentlyindependently和和incrementallyincrem

7、entally的方式挂接在网络上或从的方式挂接在网络上或从网络撤离。网络撤离。解决途径之一：解决途径之一： 嵌入式对象技术嵌入式对象技术超级并行机的发展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超级并行机的发展 19831983年年 银河银河1 1 亿次机亿次机 19921992年年 银河银河2 102 10亿次机亿次机 19931993年年 曙光曙光1000 251000 25亿次亿次 19971997年年 银河银河3 3 百亿次百亿次 美国美国 计划计划 2008 2008年年 千万亿次千万亿次主要动因主要动因 国家安全：军事应

8、用国家安全：军事应用 专门应用：智能应用：深蓝机专门应用：智能应用：深蓝机 石油部门：地质构造石油部门：地质构造 推广普及：高性能服务器，推广普及：高性能服务器，Sun, SGI, HP主要需求主要需求峰值速度与常规速度峰值速度与常规速度 并行算法与并行软件并行算法与并行软件面临的技术挑战面临的技术挑战 并行软件的性质要求并行软件的性质要求 正确性正确性 无死锁等无死锁等 体系结构的多样性体系结构的多样性 编程困难、调试困难和验证困难编程困难、调试困难和验证困难解决途径之一：解决途径之一： 并行面向对象技术并行面向对象技术计算机网络计算机网络InternetInternetInternetIn

9、ternet在中国，据统计在中国，据统计 19941994年年 20002000户户 19951995年年 8 8万户万户 19961996年年 2020万户万户 19971997年年 6767万户万户 19981998年年 210210万户万户 19991999年年 630630万户万户计算机应用的基础设施计算机应用的基础设施l连接信息资源连接信息资源, , 还可以还可以l连接家电设备连接家电设备l连接工作群体连接工作群体l连接计算资源连接计算资源l连接。连接。面临的主要挑战面临的主要挑战从单机看网络机：异构通信同步容错从单机看网络机：异构通信同步容错HeterogeneityHeterog

10、eneity：硬件平台和软件平台硬件平台和软件平台LatencyLatency：较长的网络通信事件，影响分布：较长的网络通信事件，影响分布系统分量间的有效协同。系统分量间的有效协同。SynchronizationSynchronization：异步性给同步控制带来：异步性给同步控制带来困难。困难。Partial failurePartial failure：一个或多个分量出现问：一个或多个分量出现问题，如何处理。题，如何处理。解决途径之一：解决途径之一： 分布对象技术分布对象技术应用需求的不断增加和规模增大应用需求的不断增加和规模增大例例1，大型软件开发的例，大型软件开发的例 航天飞机：航天飞

11、机：40 million lines of code 空间站空间站 ： 估计估计 1000 million lines 30 major companies 1000 personsWindows系统：系统：4560 million lines of code星球大战计划导弹防御系统：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取消的原因之一是软件太大面临的技术挑战面临的技术挑战l例例2，l据统计，软件需求量每年增加据统计，软件需求量每年增加12 生产率每年增加生产率每年增加4l例例3，l“2000问题说明了不可靠性和升档的困难；问题说明了不可靠性和升档

12、的困难；大量黑客的侵入说明了不安全性；软件开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。试难以根除错误。面临的主要问题：面临的主要问题：lSoftware Gap (问题的现象问题的现象)lThe Nation on Fragile Software. (软件的产品侧面软件的产品侧面)l缺乏构造可靠与安全软件的技术（软件的开发侧面）缺乏构造可靠与安全软件的技术（软件的开发侧面）l提高生产率，保证质量是根本提高生产率，保证质量是根本软件开发过程的改进：面向问题软件开发过程的改进：面向问题l需求、设计和编码需求、设计和

13、编码l软件开发模型软件开发模型软件开发方式的变革：软件复用软件开发方式的变革：软件复用l从多种角度支持复用从多种角度支持复用解决途径之一解决途径之一 面向对象技术面向对象技术从平台的角度看面向对象新技术从平台的角度看面向对象新技术分布对象技术分布对象技术 计算机网络平台计算机网络平台嵌人对象技术嵌人对象技术 嵌入式系统平台嵌入式系统平台并行对象技术并行对象技术 并行计算机平台并行计算机平台从软件开发方式看面向对象新技术从软件开发方式看面向对象新技术构件软件技术构件软件技术设计模式技术设计模式技术应用框架技术应用框架技术面向对象软件开发全过程面向对象软件开发全过程面向对象分析面向对象分析面向对象设计面向对象设计面向对象程序设计面向对象程序设计面向对象开发模型面向对象开发模型网络平台提供的机遇The Network is Computer新的平台意味着 新的底层技术 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l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l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