面向对象的分析与设计ppt课件 分析篇.ppt

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1、第二部分：分析篇,北京大学信息科学技术学院研究生课程面向对象的分析与设计,主讲教师：邵维忠,2,课件说明 这组课件是本人多年来在北京大学讲授“面向对象的分析与设计”课程时制作的，随着该领域理论与技术的发展而逐年改进。目前的最新版本所适应的教材是邵维忠、杨芙清合写的著作面向对象的分析与设计（清华大学出版社2013年1月）。 为了促进学术交流和资源共享，现将这套课件无偿提供给国内讲授同类课程的教师和同行，欢迎他们在教学工作中使用或作为参考。课件共包括“基础篇”、“分析篇”和“设计篇”三部分，是按照54学时研究生课程制作的，各位教师可根据自己的授课对象及教学计划，对原课件进行剪裁或重新组织。北京大学

2、信息学院 邵维忠电子信箱：2013年7月2日,3,第5章建立需求模型用况图,5.1 需求分析和系统分析需求分析的确切含义是对用户需求进行分析，旨在产生一份明确、规范的需求定义。OOA的主要内容是研究问题域中与需求有关的事物，把它们抽象为系统中的对象，建立类图。确切地讲，这些工作应该叫做系统分析，而不是严格意义上的需求分析。早期的OOA缺乏一个良好的基础对需求的规范描述。,4,问题域（抽象的来源）,OOA模型（类图）,抽象,OOA是将问题域中的事物抽象为系统中的对象,5,5.2 基本思路问题的提出：在系统尚未存在时，如何描绘用户需要一个什么样的系统？如何规范地定义用户需求？考虑问题的思路：把系统

3、看作一个黑箱，看它对外部的客观世界发挥什么作用，描述其外部可见的行为。,把内外交互情况描述清楚，就确切地定义了系统的需求,6,系统边界,系统边界：一个系统所包含的所有系统成分与系统以外各种事物的分界线。系统：被开发的计算机软硬件系统，不是指现实系统。系统成分：在OOA和OOD中定义并且在编程时加以实现的系统元素对象,对象,对象,对象,对象,对象,对象,5.3 系统边界与参与者,7,系统边界：一个系统所包含的所有系统成分与系统以外各种事物的分界线。,5.3 系统边界与参与者,责任的边界，不是物理的边界系统的范围有多大与开发者的责任有关,8,参与者：在系统边界以外，与系统进行交互的事物人员、设备、

4、外系统,5.3 系统边界与参与者,建模参与者的原则是为角色建模 参与者表示在与系统交互当中对象的特定侧面，同一参与者可以表示不同类的对象。 如果对象的行为有不同侧面的话，就可以被绑定到多个参与者上。 示例 尽管许多不同的个人都使用自动售货机，但他们的行为却可以用参与者客户和维修技师来概括。 对象Mary、Frank和Paul可能都是自动售货机的客户，同时Paul也可能是自动售货机的维修技师,9,现实世界中的事物与系统之间的关系分四种情况,10,人员系统的直接使用者直接为系统服务的人员设备与系统直接相联的设备为系统提供信息在系统控制下运行不与系统相连的设备 计算机设备 外系统上级系统子系统其它系

5、统,如何发现参与者考虑人员、设备、外系统,11,1、对于银行存取款业务来说，下面列出的人员、设备与系统哪些是系统参与者？哪些是系统内的对象？储户、柜员、大堂经理、业务经理、密码器、打印机、摄像设备、ATM机、维修技师、2、为下图界定系统边界，指出系统的参与者。,练习：,12,什么是用况I. Jacobson：用况是通过使用系统功能的某些部分而使用系统的一种具体方式。每个用况包括一个由参与者发动的完整的事件过程。它详细说明了参与者和系统之间发生的交互。因此，一个用况是一个由参与者和系统在一次对话中执行的特定的相关事务序列。全部用况的集合则说明了所有可能存在的系统使用方式。对象技术词典：1对一个系

6、统或者一个应用的一种单一的使用方式所进行的描述。2关于单个参与者在与系统的对话中所执行的处理的行为陈述序列。UML：对系统在与它的参与者交互时所能执行的一组动作序列（包括其变体）的描述。,本书的定义：用况是对参与者使用系统的一项功能时所进行的交互过程的描述，其中包含由双方交替执行的一系列动作。,5.4 用况（use case）,13,术语“use case”的准确含义使用情况是对一项系统功能使用情况的一般描述，它对于每一次使用都普遍适应，既不是应用实例，也不是举例说明。因此译为“用况”，而不是“用例”。几点说明：（1）一个用况只描述参与者对单独一项系统功能的使用情况；（2）通常是平铺直叙的文字

7、描述，UML也允许其他描述方式；（3）陈述参与者和系统在交互过程中双方所做的事；（4）所描述的交互既可能由参与者发起也可能由系统发起 ；（5）描述彼此为对方直接地做什么事，不描述怎么做；（6）描述应力求准确，允许概括，但不要把双方的行为混在一起；（7）一个用况可以由多种参与者分别参与或共同参与。,14,识别用况的关注点：,（1）用况是用来探索需求的,15,识别用况的关注点：,（2）用况是给系统外部的参与者（人而非系统）看的,用人好懂的语言描述、用况要从参与者的角度命名,16,识别用况的关注点：,（3）用况的含义是使用的情况，是人的使用情况，是对系统外的人有用的,用况描述的功能是外部可见的行为、

8、是对人来说有价值的行为、一个用况体现的是一项人可用的功能,17,立足开发者的视角系统要求用户输入合法的密码系统能够接受用户录入取款金额系统能够从帐户中扣除取款金额系统允许选择“打印或不打印收据”系统能够显示交易结束信息,立足用户视角用户插入ATM卡系统要求输入密码用户输入密码系统验证密码正确系统提示用户输入取款金额用户输入取款金额并确认系统验证取款金额合法系统从帐户中扣除取款金额系统询问用户是否打印收据用户要求不打印收据系统显示“交易结束”，退卡,（4）一个用况描述的功能是参与者与系统共同完成的,识别用况的关注点：,描述用况时从参与者和系统两个角度进行、只写外部可见的、不写内部的处理细节,18

9、,内容与书写格式 ：名称行为陈述（分左右栏）调用语句控制语句括号或标号,19,用况描述的三个特点：（1）明显地区分参与者的行为和系统的行为；（2）通过调用语句明确地表示一个用况对另一个用况的引用；（3）引入控制语句、括号等结构化成分，更利于表达复杂的用况内容。,20,如何定义用况,针对单个用况的描述策略：把自己当作参与者，与设想中的系统进行交互。考虑：交互的目的是什么？需要向系统输入什么信息？希望由系统进行什么处理并从它得到何种结果？把上述交互过程描述出来。定义系统中所有的用况：（1）全面地了解和收集用户所要求的各项系统功能，找出所有的参与者，了解与各项功能相关的业务流程；（2）把用户提出的功

10、能组织成适当的单位，每一项功能完成一项完整而相对独立的工作；（3）穷举每一类参与者所使用的每一项系统功能，定义相应的用况；（4）检查用户对系统的各项功能需求是否都通过相应的用况做了描述。,21,参与者,基用况,include,extend,include,用况,基用况,基用况,被包含用况,延伸用况,用况,5.5 用况图,参与者,参与者,模型元素：参与者用况延伸包含泛化,5.5 用况图,22,用况之间的关系包含、延伸、泛化,包含,23,包含关系(include),包含关系将一个用况合并到另一个用况的行为序列中。 位于两个用况之间的包含关系意味着基用况显式地在其指定位置将另一个用况包含进来, 使其

11、成为自己的行为的一部分被包含的用况就像是子程序它表示那些必须要重复描述的行为。 包含关系可用于提取共用的用况在具有包含关系的两个用况中，被包含的那个用况不能单独存在，它只能以实例的形式存在于包含它的用况之中,24,用况之间的关系包含、延伸、泛化,延伸,25,扩展关系给用况添加增量细节。 两个用况之间的扩展关系，代表基用例可以隐式地包含另一个用况作为其行为的一部分，包含的位置间接地由另一个用况（扩展用况）确定。 与包含的区别 基用况可以独立于扩展用况单独存在。当一个用况有多个子流程时，可以用扩展关系对其进行扩展，使得此基用况的不同子流程能在不同的情形下以扩展用况的形式被激活。,延伸关系（exte

12、nd，扩展）,26,注意的问题1、扩展用例经常也是片段，它不能作为行为序列单独出现。2、基用例在缺少任何扩展用例的情况下也必须是合法用例。3、扩展用例要确定在基用例行为序列中的插入位置。4、在多数情况下，扩展关系有一个附加条件，只有当控制到达插入位置时条件为真，才会发生扩展行为。,用况关系-包含和延伸,27,用况之间的关系包含、延伸、泛化,28,用况的两种复杂情况1、两个（或多个）参与者共享一个用况不同种类的参与者可能都要使用某一项系统功能，因此它们可能共享同一个用况,29,2、一个用况的执行，可能需要两个（甚至多个）参与者同时与系统交互。,30,用况图的开发过程确定系统边界：与外部事物的界限

13、发现参与者：所有与系统直接交互的人、设备、外系统 定义用况：定义用况、描述用况 建立用况之间的关系：包含、延伸、泛化 确定参与者和用况之间的关系：直线连接 绘制用况图：正确使用图符,使用用况图的几条建议最重要的工作是对用况的描述不要过分深入地描述系统内部的行为细节 运用最主要概念，加强用况内容的描述不要陷入延伸与包含、延伸点、泛化等问题的争论和辨别了解用况的局限性主要作用是描述功能需求,5.6 开发过程与建议,31,练习：,1、下面给出了两组用况图，分别说明哪张用况图更合理，为什么？,（1）,（2）,2、根据你对自动存取款机的使用经验，构建自动存取款机的用况图，描述其中的每一个用况。 要求：（

14、1）小组式建模（5-6人）（2）角色分工（3）电子版提交,32,概念：对象（object）是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位，由一组属性和施加于这组属性的一组操作构成。类（class）是具有相同属性和操作的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述，它由一个类名、一组属性和一组操作构成。 类和对象的关系集合与成员，对象是类的实例,第6章 发现对象，定义对象类,6.1 对象和类的概念及其运用,33,主动对象（active object）至少有一个操作不需要接收消息就能主动执行的对象用于描述具有主动行为的事物主动对象的类叫做主动类（active clas

15、s）被动对象（passive object） 每个操作都必须在消息的驱动下才能执行的对象主动操作（active operation） 主动对象中至少有一个不需要接收消息就能主动执行的操作。（用于定义进程或线程的程序单位）被动对象的操作：函数、过程、例程等,34,类的语义,OO方法中的类在不同的语境下有两种不同的语义：1. 一个类代表由它的全部对象实例所构成的群体日常语言表达中的例子：“公司里有管理人员、技术人员和市场人员”“马路上汽车很多” 在OO模型中：每个类都是由它的全部对象实例所构成的集合类代表了它的全部对象实例。,2. 一个类代表属于该类的任意一个对象实例从大量的个体中抽象出一个概念，

16、再运用这个概念时就可以代表其中的任何一个个体，例如： “学生有一个学号，属于一个班级，要上课” 在OO系统模型中定义了一个类，它就可以代表它的任何一个对象实例，例如：汽车与发动机之间的聚合关系，表示任何一辆汽车都有一台发动机，任何一台发动机都可以装在01辆汽车上,35,在类的抽象层次建模,对象是现实中存在的，是面向对象方法中的核心概念，但是面向对象系统建模时，要在类的抽象层次上建立系统模型。,哈利波特、金秀贤、孙俪、朱亚文。,36,在类的抽象层次建模,理由：（1）充分性：模型中一个类描述了它的全部对象实例（2）必要性：个别对象实例不能代表其他对象实例（3）符合人类的思维方式：在概念层次上表达描

17、述事物规律（4）与OOPL保持良好的对应（5）避免建模概念复杂化 （6）消除抽象层次上的混乱,37,如何运用类和对象的概念,从对象出发认识问题域将问题域中的事物抽象为对象；将具有共同特征的对象抽象为类用类以及它们之间的关系构成整个系统模型；,归纳,明星资讯系统开发,38,类 名,压缩方式,类 名,属性名:类型名,操作名(),展开方式,6.2 表示法在模型中用类符号来表示一个类它代表了属于该类的全部对象实例,39,对象名:类名,压缩方式,属性名=值,UML的对象表示法：,细节方式,对象名:类名,40,6.3 发现对象,研究问题域亲临现场深入调查研究直接观察并向用户及相关的业务人员进行调查和交流，

18、考察问题域中各种各样的事物、它们的特征及相互关系 听取问题域专家的见解领域专家包括技术人员、管理者、老职员和富有经验的工人等阅读相关材料阅读各种与问题域有关的材料，学习相关行业和领域的基本知识借鉴以往的系统查阅以往在该问题域中开发过的同类系统的分析文档 ，吸取经验，发现可以复用的类,41,正确地运用抽象原则对什么进行抽象问题域当前目标系统责任,忽略与系统责任无关的事物只注意与之有关的事物 ，抽象为系统中的对象 例如：学校的教师、学生、教务员 和 警卫忽略与系统责任无关的事物特征只注意与之有关的特征，抽象为对象的属性或操作 例如：教师的专业、职称 和 身高、体重,判断事物是否与系统责任有关： 一

19、是看该事物是否为系统提供了一些有用的信息，或者说它是否需要系统为它保存和管理某些信息； 二是看它是否向系统提供了某些服务，或者说它是否需要系统描述它的某些行为。,42,正确地运用抽象原则对什么进行抽象问题域当前目标系统责任,总体原则：（1）为了尽可能全面地发现系统所需要的对象，分析员应该把握“先松后紧”的原则，宁可多余，不可遗漏。（2）对发现的对象进行筛查，去掉不必要的，进行必要的调整与合并。,正确地提炼对象 例如：对书的不同抽象在图书馆管理系统中以一本书作为一个对象实例在书店管理系统中以一种书作为一个对象实例,43,由系统管理或使用其信息，或者在系统中呈现某些行为的各类人员,由系统管理或使用

20、其信息，或者在系统中呈现某些行为的各类组织,由系统进行管理的各种物品,其他,策略与启发,（1）考虑问题域：,抽象事物,事件,文件,结构,人员,组织,物品,设备,在系统中运行并提供某些功能的设备，强调动态特征,例如：课程、生产计划、交易、账户,需要长期记忆的事件例如：银行的取款、存款；考虑信息的复杂程度，例如：保险公司的索赔，车辆管理中的驾驶违章,泛指各种表格、档案、证件、票据等文件例如：业务报表，人事档案，身份证，合同，商品订单等 注意三个问题：非基础数据，同一事物的重复描述，多种事物信息组合,从结构得到启发，联想到新的对象：一般-特殊结构、整体部分结构,其他一切有助于发现对象的事物,44,（

21、2）考虑系统边界：考察在系统边界以外与系统交互的各类参与者考虑通过那些对象处理这些参与者的交互,人员,设备,外系统,（3）考虑系统责任：检查每一项功能需求是否已有相应的对象提供，发现遗漏的对象,两个角度： 一个存储人与设备的相关信息 一个是处理人与设备与系统之间的交互,一个角度： 系统边界，在系统中设立一个对象，处理与外系统的接口,45,审查与筛选,（1）舍弃无用的对象通过属性判断：是否通过属性记录了某些有用的信息？通过操作判断：是否通过操作提供了某些有用的功能？二者都不是无用,问题的关键是：设立这个对象的动机 是为了通过其属性提供一些有用的信息？ 还是通过其操作提供一些有用的功能？ 或者二者

22、兼而有之？,46,（2）对象的精简只有一个属性的对象,班级,班主任姓名,1,1,班级班主任姓名,47,（3）与实现条件有关的对象例如：与图形用户界面（GUI）数据管理系统硬件 及操作系统 有关的对象推迟到OOD考虑,是否设立某个窗口对象来处理人机交互？是否设立一个进程调度对象来负责业务进程的调度？是否设立一个数据存储对象来负责对象数据的持久存储？,48,6.4 对象分类,（1）将对象抽象为类，用类表示它的全部对象从对象到类的抽象过程，中间并没有一个明显的分界线，这种抽象过程常常是在无形中发生的。（2）审查和调整类的属性或操作不适合该类的全部对象实例例：“汽车”类的“乘客限量”属性进一步划分特殊

23、类属性及操作相同的类经过抽象，差别很大的事物可能只保留相同的特征考虑能否合并为一个类（服装和计算机）属性及操作相似的类考虑能否提升出一个一般类（轿车和货车、机床和抽风机）同一事物的重复描述例：“职员”和“工作证”取消其中一个,49,（3）类的命名 类的名字应适合该类（及其特殊类）的全部对象实例 汽车、摩托车、马车 反映个体而不是群体（学生、学生们） 使用名词 或 带定语的名词避免市井俚语和无意义的符号使用问题域通用的词汇 使用便于交流的语言文字可以用本地文字和英文双重命名,50,练习：,1、对于谷仓和马匹来说，在什么情况下他们应该抽象为一个类？在什么情况下他们应该抽象为两个类？2、建模一个教学

24、系统，系统应该包括哪些系统责任时，学生、学院、教师、树会被抽象为该系统中的对象？,51,基本共识 对象的属性和操作描述了对象的内部特征 对象的属性和操作是对象分类的根本依据 由于不同的OOPL对封装原则的体现各有不同，而OOA应该适合不同的语言，因此，在策略上不单纯以严格封装的OOPL为背景,第7章 定义对象的属性和操作,7.1 属性和操作,52,属性（attribute）是用来描述对象静态特征的一个数据项。实例属性（instance attribute）和类属性（class attribute）的区别 实例属性是每个对象实例各自拥有的属性，它描述了各个对象实例自身的特征。 类属性是一个类的全

25、部对象实例共同拥有的属性，它的值被这个类的全部对象实例所共享。例如：仪表类输入电压、功率及各种规定的质量指标类属性编号、出厂日期、精度等实际性能参数实例属性,第7章 定义对象的属性和操作,7.1 属性和操作,53,第7章 定义对象的属性和操作,7.1 属性和操作,54,操作（operation）是用来描述对象动态特征（行为）的一个动作序列 。近义词：方法（method），服务（service） 被动操作（passive operation）：只有接收到消息才能执行的操作 编程语言中的函数、过程等被动成分主动操作（active operation）：不需要接收消息就能主动执行的操作编程语言中的进

26、程、线程等主动成分,55,实现级细节方式,分析级细节方式,7.2 属性和操作的表示法,类 名,属性名:类型名=值,操作名(参数表)：返回类型,类 名,属性名:类型名,操作名(),56,7.3 定义属性,（1）策略与启发按常识这个对象应该有哪些属性？人姓名、地址、出生年月在当前的问题域中，对象应该有哪些属性？超级市场：商品条形码根据系统责任，这个对象应具有哪些属性？ 航空订票系统中的短信通知功能：乘客手机号码建立这个对象是为了保存和管理哪些信息？商场管理系统：商品规格、库存量为实现操作的功能，需要增设哪些属性？实时监控系统：传感器（信号采集功能）时间间隔 （报警功能） 临界值是否需要增加描述对象

27、状态的属性？设备（关闭、待命、运行、故障）状态 用什么属性表示关联和聚合？课程任课教师，汽车发动机,57,（2）审查与筛选是否体现了以系统责任为目标的抽象例：书重量？是否描述了对象本身的特征例：课程教师的电话号码？是否可通过继承得到？ 例：员工姓名 全职员工姓名？是否可从其他属性直接导出？ 例：人出生年月、年龄,7.3 定义属性,58,（4）属性的命名与定位命名：原则与类的命名相同-名词或带定语的名词，规范的、问题域通用的词汇，不使用无意义的字符和数字定位：针对所描述的对象适合类（及其子类）的全部对象实例,7.3 定义属性,（3）推迟到OOD考虑的问题规范化问题 OOA阶段不要针对RDBMS的

28、要求进行规范化，即使已经决定要采用RDBMS，其规范化程度的高低也要根据所采用的硬件与系统软件性能做出权衡。对象标识 用什么作为对象在系统中的唯一标识与实现技术有关。性能问题 时空开销问题的解决可能需要增设一些属性,59,（1）对象行为分类系统行为-在OOA阶段一般不必为之定义相应的操作例：创建、删除、复制、转存原因: 一是从概念上讲,此类行为并不是对象自身所具有的,而是它所在的系统施加于它的. 二是在实现时编程语言往往为这些系统行为提供了统一的支持,如果实现条件缺乏某些支持,应该在OOD阶段补流相应的操作,而不是在OOA中定义.,7.4 定义操作,60,（1）对象行为分类对象自身的行为封装原

29、则引起的附加行为(算法简单的操作) 在OOA阶段不必考虑。例：读、写属性值原因：一是此类操作本质上并不是对客观事物固有行为的抽象，而是由严格封装的原则所引起的，它们对刻画事物的固有行为无太大作用二是系统的实现未必采用严格封装的原则三是把如此简单而大量的操作放在对象中，OOA模型将变得臃肿而琐碎。,7.4 定义操作,61,（1）对象行为分类对象自身的行为算法复杂的操作 在OOA中需要重点考虑。例：计算或监控,7.4 定义操作,62,考虑系统责任有哪些功能要求在本对象提供？ 例：File类中的操作有print( )考虑问题域对象在问题域对应的事物有哪些行为？ 例：实时监控系统中的操作有warn(

30、)分析对象状态-画状态机图对象状态的转换是由哪些操作引起的？ 例：图书馆借阅系统中的操作有borrow( )追踪操作的执行路径-画时序图模拟操作的执行，并在整个系统中跟踪,（3）策略与启发,63,审查对象的每个操作是否真正有用是否直接提供系统责任所要求的某项功能？或者 响应其它操作的请求间接地完成这种功能的某些局部操作？ 调整取消无用的操作审查操作是不是高内聚的一个操作应该只完成一项单一的、完整的功能 调整拆分 或 合并,（3）审查与调整,64,考虑问题域对象行为是被引发的，还是主动呈现的？,（4）认识对象的主动行为,操作执行路径的逆向追踪 按消息传递的相反方向追踪，直到发现某个操作不被任何其

31、他对象所请求,与参与者直接交互的对象操作 这些对象最有可能成为主动对象,65,问题：分析阶段为什么要给出操作流程？关于OOA/OOD分工的两种不同观点,（5）操作过程描述可采用流程图或活动图,yes,no,动作陈述框，在框内填写要执行的动作。,条件判断框，给出一个判断条件。,转接，用于连接各个框，表示它们之间的转接关系。,入口/出口标记，指出操作的开始或结束。,流程图：,活动图：在流程图基础上进行了一些扩展，有更强的描述能力（第9章介绍）,66,命名：动词或动宾结构定位：需要一定的技巧与实际事物一致例：售货员售货，商品售出在一般-特殊结构中的位置适合类的全部对象实例,（6）操作的命名和定位,从

32、主语-谓语-宾语结构看对象操作的设置“售货员销售商品”操作应该放在哪里？,67,7.5 接口的概念及用途,早期的面向对象方法并没有把接口作为正式的OO概念 和系统成分，只是用来解释OO概念“操作是对象（类）对外提供的访问接口”20世纪90年代中后期，接口才作为一种系统成分出现在OOPL中，并且被UML作为一种模型元素UML对接口的定义及解释：“接口（interface）是一种类目（classifier） ，它表示对一组紧凑的公共特征和职责的声明。一个接口说明了一个合约；实现接口的任何类目的实例必须履行这个合约。”“一个给定的类目可以实现多个接口，而一个接口可以由多个不同的类目来实现。”,68,

33、为什么引入接口的概念,69,接口（interface）是由一组操作所形成的一个集合，它由一个名字和代表其中每个操作的特征标记构成。特征标记（signature）代表了一个操作，但并不具体地定义操作的实现特征标记 := （:,:）:,interface接口名称操作1（）操作n（）,表示法（详细方式）：,70,接口与类的关系接口由某些类实现（提供），被另外某些类使用（需要）前者与接口的关系称为实现（realization）后者与接口的关系称为使用（use）,interface销售查询（）售出（）,售货员,商品,使用,实现,同一个接口 对实现者而言是供接口（provided interface） 对

34、使用者而言是需接口（required interface）,71,表示法（简略方式）：托球-托座,使用者,提供者,提供者的供接口（托球）使用者的需接口（托座）,72,在一个类上可以画出它所有的供接口和需接口,类,供接口,需接口,一个接口可以由多个类使用，它也可以由多个类实现,类B,类D,类A,类E,类C,多个类可以共同使用同一个接口正如对象的一个操作可以被多个对象调用,多个类都可以分别实现同一个接口这里表示它们可以相互替换,73,接口与类的区别类既有属性又有操作；接口只是声明了一组操作，没有属性。在一个类中定义了一个操作，就要在这个类中真正地实现它；接口中的操作只是一个声明，不需要在接口中加以

35、实现。类可以创建对象实例；接口则没有任何实例。,引入接口概念的好处在接口的使用者和提供者之间建立了一种灵活的衔接机制，有利于对类、构件等软件成分进行灵活的组装和复用。将操作的声明与实现相分离，隔离了接口的使用者和提供者的相互影响。使用者只需关注接口的声明，不必关心它的实现；提供者不必关心哪些类将使用这个接口，只是根据接口的声明中所承诺的功能来实现它，并且可以有多种不同的实现。,接口概念对描述构件之间的关系具有更重要的意义教材第9章将做进一步介绍,74,接口与多继承的比较接口果真能部分地解决多继承问题吗？,interface接口 A操作A-1（）操作A-n（）,interface接口 B操作B-

36、1（）操作B-m（）,类 C,操作A-1（）操作A-n（）操作B-1（）操作B-m（）,75,练习：,1、在图书借阅系统中，读者可以借阅图书，借阅操作由图书管理员完成，说明借阅操作应放置在哪一个类中？为什么？2、在图书借阅系统中，图书对象的创建操作是否需要在OOA阶段进行定义？为什么？3、用一个实际的例子描述主动对象的UML2标准表示法。4、基于自动存取款机系统需求模型，完成OOA阶段类模型的构建，用UML标准表示法进行描述。（1）从问题域、系统边界、系统责任三个方面初步发现系统对象；（2）对已发现的对象进行审查和筛选；（3）将对象抽象为类；（4）初步确定类中的属性和操作。,76,对象之间的四

37、种关系1一般-特殊关系 又称继承关系，反映事物的分类。由这种关系可以形成一般-特殊结构。2整体-部分关系即聚合关系。反映事物的构成。由这种关系可以形成整体-部分结构。3关联关系对象实例集合（类）上的一个关系，其中的元素提供了被开发系统的应用领域中一组有意义的信息。4消息关系 对象之间的动态联系，即一个对象在执行其操作时，请求其他对象为它执行某个操作，或者向其他对象传送某些信息。反映了事物之间的行为依赖关系。,这些关系形成了类图的关系层,第8章定义对象间的关系,77,概念同义词 和 近义词继承（inheritance）是描述一般类和特殊类之间关系的最传统、最经典的术语。有时作为动词或形容词出现。

38、一般-特殊（generalization-specialization）含义最准确，而且不容易产生误解，恰切地反映了一般类（概念）和特殊类（概念）之间的相对（二元）关系；也用于描述结构，即一般-特殊结构。缺点是书写和阅读比较累赘。泛化（generalization）取“一般-特殊” 的一半，是UML的做法。比较简练，但是只反映了问题的一方面。作为关系的名称尚可，说结构是一个“泛化”则很勉强。分类（classification）接近人类日常的语言习惯， 体现了类的层次划分，也作为结构的名称。在许多的场合被作为一种原则。本书主要采用“一般-特殊”这个术语,8.1一般-特殊结构,相关概念：一般类、特

39、殊类、继承、多继承、多态语义：“is a kind of ”,78,一般-特殊关系（继承关系）是类之间的一种二元关系是一种基本的模型元素；由这种关系所形成的结构是一般-特殊结构是一种复合的模型成分。,人员,股东,职员,顾客,股东职员,例：,这是1个一般-特殊结构 包含5个一般特殊关系,79,定义1：如果类A具有类B的全部属性和全部操作，而且具有自己特有的某些属性或操作，则A叫做B的特殊类，B叫做A的一般类。一般类与特殊类又称父类与子类。,定义2：如果类A的全部对象都是类B的对象，而且类B中存在不属于类A的对象，则A是B的特殊类，B是A的一般类。书中证明，以上两种定义是等价的,一般类和特殊类的两

40、个定义,80,表示法,一般类,特殊类,特殊类,集中式,一般类,特殊类,特殊类,分散式,81,如何发现一般-特殊结构,（1）学习当前领域的分类学知识（2）按常识考虑事物的分类（3）根据一般类和特殊类的两种定义（4）考察属性与操作的适应范围,82,（5）考虑领域范围内的复用,现钞收款机 A B C D E F X Y Z,83,（1）问题域是否需要这样的分类？（例：书线装书）（2）系统责任是否需要这样的分类？（例：职员本市职员）（3）是否符合分类学的常识？（用“is a kind of ”来衡量）,审查与调整,（4）是否真正地继承了一些属性或操作？(航标船船),84,一般-特殊结构的简化（1）取消

41、没有特殊性的特殊类,运输工具发动机载重量速度 ,飞机飞行高度 自动导航 ,汽车,运输,提问：这种简化带来的问题是什么？,85,（2）增加属性简化一般特殊结构,人员,男 人,女 人,中国人,美国人,日本人,86,（3）取消用途单一的一般类，减少继承层次一般类存在的理由：* 有两个或两个上以上的特殊类* 需要用它创建对象实例* 有助于软件复用,87,多继承：允许一个特殊类具有一个以上一般类的继承模式,重复继承,88,多态：,多态是指同一个命名可具有不同的语义。OO方法中，常指在一般类中定义的属性或操作被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。,89,概念：聚合（aggregati

42、on），组合（composition）整体-部分（whole-part ）整体对象，部分对象语义：“a part of”或“has a”聚合关系描述了对象实例之间的构成情况，然而它的定义却是在类的抽象层次给出的。从集合论的观点看聚合关系整体-部分关系（聚合关系）是两个类之间的二元关系，其中一个类的某些对象是另一个类的某些对象的组成部分。整体-部分结构是把若干具有聚合关系的类组织在一起所形成的结构。它是一个以类为结点，以聚合关系为边的连通有向图。,8.2 整体-部分结构,一种基本的模型元素,由若干聚合关系形成的复合模型成分,90,组合（composition）是聚合关系的一种特殊情况，它表明整体

43、对于部分的强拥有关系，即整体与部分之间具有紧密、固定的组成关系。UML把聚合定义为关联的一种特殊情况而组合关系是聚合关系的特殊情况,91,数量,数量,数量,数量,整体对象类,部分对象类,整体对象类,部分对象类,表示法,在连接符两端通过数字或者符号给出关系双方对象实例的数量约束，称为多重性（multiplicity） 确定的整数 给出确定的数量 例如： 1，2 下界上界 给出一个范围 例如： 01 ，14 * 表示多个，数量不确定下界* 表示多个，下界确定 例如 0* ， 1* 多重性有以下3种情况：一对一，一对多，多对多,92,如何发现整体-部分结构基本策略考察问题域中各种具有构成关系的事物,

44、（1）物理上的整体事物和它的组成部分例：机器、设备和它的零部件（2）组织机构和它的下级组织及部门例：公司与子公司、部门（3）团体（组织）与成员例：公司与职员（4）一种事物在空间上包容其它事物例：生产车间与机器（5）抽象事物的整体与部分例：学科与分支学科、法律与法律条款（6）具体事物和它的某个抽象方面例：人员与身份、履历,93,审查与筛选,（1）是否属于问题域？例：公司职员与家庭（2）是不是系统责任的需要？例：员工与工会、救护车与急救设备（3）部分对象是否有一个以上的属性？例：汽车与车轮（规格）（4）是否有明显的整体-部分关系？例：学生与课程,94,整体-部分结构的高级应用技巧,（1）简化对象的

45、定义,飞 机,有关发动机的属性与操作,有关驾驶室的属性与操作,95,（2）支持软件复用,起重机,送料车,机床,钻床,刨床,车床,电动机,01,1,01,1,01,1,三种情况： 第一种情况是系统中已经定义了某个类，再定义的其他类具有该类的一些特征。 第二种情况是系统中定义的几个类都有某些共同的特征。 第三种情况是系统中只有一个类，但该类中的某些特征具有某种独立性，具有领域内复用机会。,96,（3）表示数量不定的组成部分,订 单编号卖方买方总金额成交日期,一个订单可以包含一项到多达几十项商品,提问：能否不要订单行，直接用商品作为订单的部分对象？,97,（4）表示动态变化的对象特征,人员,营业员,

46、会计师,经理,问题：对象的属性与操作定义在系统运行中动态变化，例如：,不理想的解决办法：删除、重建Shlaer/ Mellor的子类型迁移“动态对象”,不理想的原因：一是各个类的对象有一些共同的、不需要变化的属性，随着旧对象的删除和新对象的建立，需要由系统用户把旧对象中有用的信息重新录入到新对象中，增加了用户的负担。二是让对象反复地从一个类中删除而加入另一个类，将为数据管理带来困难。三是概念上不自然，一个对象仅仅因为一些特征发生了变化，就要让它经历一番死而复生的阴阳轮回，显得太小题大做。,98,（4）表示动态变化的对象特征,问题：对象的属性与操作定义在系统运行中动态变化，例如：,思考：自动存取

47、款机系统是否存在这样的问题？,99,“三友”对问题的描述及解决方法“大多数面向对象的编程语言是静态类型化的，这意味着在创建对象时就限定了对象的类型。但是随着时间的推移对象还可能扮演不同的角色。”例子：候选者，雇员，退休者,总之都是围绕着继承想主意，没有运用聚合。,100,从上述例子得到的启示：整体-部分结构有很强的表达能力运用OO方法的基本概念可以自然而有效地解决许多在其他方法中用扩充概念解决的问题加强对基本概念的运用，不要轻易创造新的扩充概念,person,01,01,01,1,1,1,用聚合概念解决：,CandidateRole,EmployeeRole,RetireeRole,101,用

48、一般特殊结构,两种结构的变通,汽 车,制冷设备,冷藏车,解释：继承和聚合都是使一类对象获得另一类对象的特征，只是观察问题的角度不同。,102,练习：,1、对于门这个类来说,有木门、铁门、玻璃门之分，也有电动门、转门、拉门之分，如何建模？2、在在线图书销售系统中，图书包括封面、目录和正文三个部分，封面上有图书的名称、出版社和作者，目录中有章和节的标题，如何建模？3、如果多个类中都存在一些相同的属性和操作，此时可以选择几种建模方案？举例说明。4、基于前述建模结果，完成OOA阶段类之间关系的构建，用UML标准表示法进行描述。,103,概念：关联（association）是两个或者多个类上的一个关系（

49、即这些类的对象实例集合的笛卡儿积的一个子集合），其中的元素提供了被开发系统的应用领域中一组有意义的信息。 二元关联（binary association）n元关联（n-ary association） 关联的实例有序对 或 n元组，又称链（link）关联是这些有序对 或 n元组的集合关联位于类的抽象层次，链位于对象的抽象层次,8.3 关联,提问：一个n元关联中所涉及的类的数量是否可以小于n？,104,二元关联的表示法,类 A,名称,类 B,数量,数量,角色,角色,105,二元关联的实现（一对一和一对多）,编程语言：在程序中用两个类分别实现关联两端的类；以数量约束为“1”的类的对象实例为目标，在

50、关联另一端的类中设置一个指向该目标的指针或者对象标识（源类的属性）。,教 师,1,授课,课 程,*,106,二元关联的实现（多对多）,问题：任何一端的一个对象实例的要和另一端多个对象实例发生关联，而且数量不确定。实现时不知道该设立多少个指针（或者对象标识、外键）才能够用。,课 程,学 生,*,*,107,运用简单的概念及表示法解决各种复杂的关联问题,教师,学生,1,*,指导论文,（1）带有属性和操作的关联,有某些信息需要描述,OMT（及UML）的概念扩充关联类（association class）,问题：增加了概念的复杂性，缺乏编程语言支持,108,换一种思路考虑问题：两类对象之间的关联带有某