北京理工大学计算机系面向对象的需求分析

第6章

面向对象的需求分析

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第6章面向对象的需求分析

6.1面向对象与面向过程的比较

6.2面向对象的概念

6.3面向对象的分析过程

6.4UML概述

6.5基于UML的需求分析

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6.1面向对象与面向过程的比较

面向对象方法与技术研究的发展面向对象的发展

起源于20世纪60年代中期；结构化方法存在问题

出发点和基本原则是使开发软件的方法与过程尽可能接近人类

认识世界解决问题的方法与过程，这样更好的把客观世界的问

题空间映射到软件的解空间

仿真语言simula67

20世纪80年代初期：Smalltalk语言是面向对象技术发展的重

要里程碑

■它是一种新兴的程序设计方法，其基本思想是使用对象、类、

继承、封装、消息等基本概念来进行程序设计。

.现在面向对象方法已深入到计算机领域的几乎所有分支，远

远超出了程序设计的语言和编程技术的范畴。

■面向对象方法是对软件生命周期的各个阶段（包括分析、设

计、编程、测试和维护），以及它所涉及的各个领域（如人机

界面、数据库、软件复用、形式化方法、CASE工具等）已形成

或正在形成面向对象的理论和技术体系

■OOA、OOD、OOP、OOSE、OOOS>OODBMS

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面向对象的发展

结构化方法存在问题

通常的需求分析具有两方面的意义：

1.在认识事物方面：具有分析、认识问题域的方法、原则和策

略，使开发人员对问题域的理解比不遵循软件工程方法时更

为全面、深刻和有效。

2.在描述事物方面：具有较完整的体系和文档规范，这比自然

语言更为准确，更利于后期开发。

结构化的软件工程在需求分析这两方面存在不足：

1.它对问题描述不是以问题域中固有的事物作为基本单位。

2.它是在全局范围内，以功能、数据或数据流为中心来进行分

析。所以这些方法的分析结果不能直接地映射问题域，而是

经过了不同程度的转化和重新组合，因而容易隐蔽一些对问

题理解的偏差。

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面向对象分析与结构化分析的根本区别

传统的软件过程学

1）结构化分析的实体关系——过程设计

图，关注实体的属性和相互间

的关系；而面向对象的分析，

问题域

除此之外还有非常主要的一

点，就是关注实体的行为。.需求分析.

2）结构化分析的数据流图，

，分析与设计鸿沟

将数据和加工处理分开；而面I,_____

向对象的分析是将数据实体和引然诏口/总体设计

他们的处理动作视为不可分割一，

的整体来考虑的。详细V_设_计___

3）结构化分析建造系统的元

素是基于过程的功能，或者加编程语言编程

工处理；而面向对象分析建造

测试

系统的基本元素是封装了操作

的对象类。

计算机

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编程、测试和维护面向对象的发展

结构化方法存在问题

编程和测试

1.分析方法的缺陷很容易产生对问题域的错误理解;

2.分析与设计的鸿沟容易造成设计人员对分析结果的错误转换，

导致在编程的过程中，程序员往往需要对分析员已经认识过的

问题域重新进行认识，并可能产生与分析员不同的理解。

软件维护

1.对使用中发现的错误进行修改。由于结构化程序强调以功能为

模块划分的标准，模块功能单一，导致修改时，会产生新的问

题。

2.对因需求发生变化而进行修改。由于程序不能映射问题域以及

各个阶段文档不能对应，每一步追溯或修改都存在许多理解障

碍。

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6.2面向对象的概念

面向对象方法的基本思想是从现实世界中客观存在的事物出发

构造软件系统，并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方

式。

Coad和Yourdon给出定义：“面向对象二对象+类+继承+通信”.

如果一个软件系统是使用这样4个概念设计和实现的，则我

们认为这个软件系统是面向对象的。

面向对象软件工程方法是问题域

面向对象方法在软件工程OOA

领域的全面运用。它包括自然语言OOD

面向对象分析

「OOP

面向对象设计面向对象的编程语言

面向对象编程yOOT

面向对象测试I计算机

面向对象的软件维护面向对象的软件工程方法

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面向对象分析领域分析

领域分析--创建可以广泛地用于整个应用领域范畴的可复用类（构件）

领域分析的输入输出

领域知识源

技术文件

提取类领域

已有应用

析

复用标准分

彳客户评定模型

型

2__专家建议模

型子设备语言

需求

多媒体视频

领域分析活动：

•定义被调查的领域，相关的设计、规约、代码、政策、标准、规程等项

•对领域中提取的项，划分种类并提取模式，命名，并且分层。

•收集领域中应用的代表性样本

•分析每个样本中的应用，标识对象、说明理由、定义适应性、估算复用率等

•开发对象分析模型，作为设计和构造类的基础

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面向对象设计

ObjectOrientedDesign,00D

00A的职责：00A针对问题域运用00方法，建立一反映

问题域的00A模型，而不考虑与系统实现有关的因素

（包括编程语言、图形用户界面、数据库等），从而

使00A独立于具体的实现。

・00D的职责：针对系统的一个具体实现运用00方法。其中包

括两方面工作，一是把00A模型直接搬到00D（不经过转换，

仅作某些必要的修改和调整），作为00D的一个部分；二是针

对具体实现中的人机界面、数据存储、任务管理等因素补充

一些与实现有关的部分，这些部分与00A采用相同的表示法和

模型结构。

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面向对象编程：ObjectOrientedProgram,OOP

面向对象编程（OOP）又称作面向对象实现（001）,

OOP工作就是用同一种面向对象编程语言把00D模型中

的每个成分，用面向对象程序设计语言实现。

面向对象测试：ObjectOrientedTest,00T

面向对象测试（00T）：对于用00技术开发的软件，在测试

过程中，运用00技术进行以对象概念为中心的软件测试。

在用00P编写的程序中，对象的封装性，把对象的静态和动

态特征组合在一起，使对象成为一个独立的程序单位，从而

大大减少了错误的影响范围。

00T以对象的类作为基本测试单位，查错范围：

1.类定义之内的属性和服务。

2.类的继承关系所产生的不同方法的测试。对基类测试完成

之后,产生类的测试重点只是那些新定义的属性和服务」

北京理工大学计算机:72

面向对象维护

ObjectOrientedMaintenance

面向对象软件工程方法为改进软件维护提供了有效的

途径。

1.程序与问题域一致，各阶段表示一致，从而降低了

理解的难度。

2.无论是程序错误而逆向追溯到问题域,还是需求发生

变化而从问题域正向追踪到程序，道路都是比较平坦

面向对象维护将系统中最容易变化的因素（功能）作

为对象的服务封装在对象内部，使得一个对象的修改

对其它影响很小。

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面向对象基本概念---对象(Object)

客观世界是由各种对象组成的，任何事物都是复杂的

对象，可以由比较简单的对象以某种方式组合而成。这样，

可以把整个世界看做一个最复杂的对象。因此，对象是指一个

实体，它能够保存一个状态(或称信息或数据)，并且它能提供一系列操作(

或称行为)，这些操作或能检查或能影响对象的状态。

■对象具有封装性(encapsulation)

■对象具有自治性(autonomy)

objectchair

■对象具有通信性。

■对象具有被动性。.________cost$50

texturewood

■对象具有暂存性oobjectlocationsanctum

■对象可具有持久性(persistence)colorblack

、Move。j

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类(Class)

把所有对象都划分成各种对象类(简称为类)，每个对象

类都定义了一组数据和一组方法。数据用于表示对象的静

态属性，用于描述对象的当前状态。方法用于描述对象的

动态特征，用于描述对象状态的改变过程。

classCc~lassfurnitureobiJect

cost

textureobjectchair

location

colorcost$50

texturewood

locationscantum

colorblack

attributeabstractMove()

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消息(Message)

00方法中的消息

消息就是向对象发出的服务请求，它应含有下述信息:

提供服务的对象标识、服务标识、输入信息和回答信息。

信息的接受者是提供服务的对象。在设计时，它对外提供的

每个服务都应该规定消息的格式，这种规定称做消息协议。

面向对象基本特征---封装性（Encapsulation）

对象是进行处理的主体，必须发消息请求执行它的某个操作

,处理它的私有数据，同时不能从外界直接对它的私有数据进行

操作。也就是说，一切局部于该对象的私有信息，都被封装在该

对象类的定义中，在对象的外部是不可见的，即不能直接使用，

这就是“”。

数据和过程的内部实现细节对外界隐藏（信息隐藏），这将减

少当变化发生时副作用的传播。

数据结构和操纵它们的操作被合并在单个命名实体（类）中，

这将便于构建复用。

被封装对象间的接口被简化。一个发送消息的对象不需要关心

接收对象的内部数据结构。因此，接口被简化，系统耦合度被降

低。

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面向对象基本特征---继承性（Inheritance）

按照子类（派生类）与父类（基类）的关系，把若干个对象类组成

一个层次结构的系统。在这种层次结构中，通常下层的派生

类具有和上层的基类相同的特性（包括数据和方法），这种表示

object:

WangNing

HaoHaidong

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面向对象基本特征---多态性（Polymorphism）

对象的多态性是指在一般类中定义的属性或服务被特殊类继

承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。

多态性的表示有静态类型和动态类型。动态类型（虚函数）

可以在程序执行期间在实例之间进行变化。静态类型（函数

重载）是在程序上下文中由实体说明决定的。

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类/对象之间的关系——一般与特殊

一般一特殊：是由一组具有一般一特殊关系的类所组成的

结构。它是一个以类为结点，以继承关系为边的连通有向

图。如果由一些存在单继承关系的类形成的结构又称作层

次结构或树型结构，如果由一些存在多继承关系的类形成

的结构又称作网状结构。

学生交通工具

大学生中学生轮船客运工具

初中生高中生客轮

树型结构网状结构

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类/对象之间的关系类/对象之间的关系

——部分与整体——实例连接

一个对象是另一个(组)对象

•实例连接反映对象与

的组成部或分。整体——部分

对象之间的静态联系。

结构由一组彼此间存在着这种

这种双边关系在实现

组成关系的对象构成。整体一

中可以通过对象的属

部分结构又称做组装结构

性表达出来。所以这

(CompositionStructure)。

种关系称作实例连接。

组成结构

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类/对象之间的关系——消息连接

描述对象之间的动态联系是用消息连接。若一个对象在执行

自己的服务时需要请求另一个对象为它完成某个服务。那么

这两个对象之间存在着消息连接。消息连接是有向的，从消

息的发送者指向消息的接受者。

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面向过程开发模型

面向过程开发模式产生过程的抽象。

这些抽象的基础是把软件视为处理流，并定义成由一系

列步骤构成的算法。

每一步骤都是带有预定输入和特定输出的一个过程，把

这些步骤串联在一起可产生合理的稳定的贯通于整个程

序的控制流，最终产生一个简单的具有静态结构的体系

结构。

面向过程开发模型特点

・过程性开发模式侧重建立构成问题解决的处理流。

•数据抽象、数据结构根据算法步骤的要求开发，它贯穿于

过程，提供过程所要求操作的信息。

•系统的状态是一组全局变量，这组全局变量保存状态的值,

把它们从一个过程传送到另一个过程。

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面向对象开发模型

在面向过程开发模式中优先考虑的是过程抽象,

在面向对象开发模式中优先考虑的是实体（问

题论域的对象）。

.在面向对象开发模式中，把标识和模型化问题

论域中的主要实体做为系统开发的起点，主要

考虑对象的行为而不是必须执行的一系列动作。

面向对象开发模型特点

•面向对象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数据抽象的所定义的数据存储中。

•控制流包含在各个数据抽象中的操作内。

•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。

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举例：数据流图

举例：系统层次结构图

银行存取款子系统

信

客户

户

存

息

密

帐

取

记录

码

息

打

偏

增

记

印

验

新

帐

日志

证

证

露

块

模

模块

块

模块

模

模块

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面向对象项目估算和进度安排

由于00A的方法不同于传统方法，因此，有必要对明显设计

用于00软件的方法补充传统软件成本估算：

使用工作量分解、FP分析以及任何其它可应用于传统应用的

方法来进行估算。

♦:♦使用00A开发场景脚本(use-case)并确定计数。

❖使用00A确定关键类的数量。

划分应用的界面类型并确定支持类的倍数：将关键类的数量

和上面的倍数相乘可得到支持类数量的估算。

♦:♦将整个类的数量和每个类的平均工作单元相乘，一般每个类

10〜15个人日。

通过乘上每个场景脚本的平均工作单元，对基于类的估算进

行交叉检查。

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第26页

面向对象分析方法

Rambaugh方法

也称为对象建模技术(ObjectModelingTechnique,

OMT),用于分析、系统设计和对象级设计。分析活动创

建三个模型：对象模型、动态模型和功能模型。

Coad和Yourdon方法

被认为是最容易学习的00A方法。建模符号简单，且开发

分析模型的指导原则是直接的。该方法00A过程如下：

标识对象

定乂一*般/特殊结构

定义整体/部分结构

标识主题

定义属性

定义服务

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面向对象模型的组成——

一对象微型、动态模型、功能模型

面向对象分析的关键是识别出问题领域内的对象，并分析

它们相互间的关系，最终建立起问题域的简洁、精确、可

理解的正确模型。在面向对象观点建立起的模型中，对象

模型是最基本、最重要、最核心的模型。

面向对象分析过程从分析用户需求陈述的文件开始。

面向对象得到的模型包含对象的三个要素:

静态结构（对象模型）

交互次序（动态模型）

数据变换（功能模型）

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对

象对象模型表示静态的、结构化的系统的“数据”性质。

模它是对模拟客观世界实体的对象以及对象彼此间的关系的

型映射，描述了系统的静态结构。面向对象方法强调围绕对

象而不是围绕功能来构造系统。对象模型为建立动态模型

和功能模型，提供了实质性的框架。

对象模型的图形符号

对象模型的命名

“类_&一对象”是一个专用术语，它的含

义是“一个类及属于该类的对象”。

X.使用标准术语

2.使用具有确切

含义的名词

3.必要时用名词

短语作名字

“类”符号

“类一&一对象”符号

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