面向对象的分析与设计笔记

本文档记录了面向对象建模与设计的原则与案例

1.OOP(Object Oriented Programming) 面向对象编程, 是一种程序设计模式. 2.OOA(Object Oriented Analysis) 面向对象分析 3.OOD(Object Oriented Design) 面向对象设计 4.在实时系统中，进程视图显得尤为重要

5.UML(Unified Modeling Language)是一种绘制软件蓝图的标准语言，UML 是最广泛使用的面向对象系统的标准建模方法. 6.分为两种类型的视图:静态视图和动态视图 7.常见UML图列:

用例图、类图、时序图，协作图、活动图、状态图 8.UML的阶段:

1)启动: 计划系统开始的概念开发。 2)精化: 分析、计划和构架设计。

3)构建: 确定任何其他需求，开发软件，测试软件 4)产品化: 将产品交付客户 9.UML目前已经发展到UML2.0

10.分析是一种为具有"收集"对象的系统建模的方法

11.设计阶段:必须解答"应该使用那些技术?如何解决问题?" 12."类图"用于描述类之间的关系

13."用例图"可用于描述用例的实现细节.

14.螺旋过程模型的"产品化"阶段是软件产品完成的阶段.

15.用例图:

1系统->一个活动范围

2参与者->扮演特定角色或描述特定特征的人 3用例->执行完成特定的功能和过程

16.用例关系:

1)扩展(有条件):由一个用例必然会引出一个用例 2)包含(无条件):源对象包含目标对象的所有功能

17.用例图可用于软件开发生命周期的"需求分析和测试"阶段 18.用例用于表示系统的功能

19.参与者是"构建"系统功能的外部实体 20.动态模型主要包括:

1)时序图:按时间顺序模拟控制流程. 特点:

a.有两个坐标轴

2)状态图:描述单个事物如何响应发生的事件而更改状态和生成事件. 特点:

a.可用对象的属性和连接来定义起状态 b.有两个状态: 初始状态 ---> 最终状态

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3)活动图:描述多个事物的交互 特点:

a.为系统的工作流建模

b.明确性、可视性、简容易性的特点 21.所有系统都具有"静态"结构和动态行为

22.状态图可显示对象在生命周期内响应外部事件和消息所经历的状态 23.关键抽象: 通常表现为系统的实体. 34.类之间的关系:

1.对象名称和类名称之间的:(冒号)

分类:

1)关联(Association):包含单个类属性 分析:

a:单向关联(Directed Association ,一方包含另一方): 单向-》0...1 -》修改 定义：指一方知道对方的存在，一方包含另一方，

一方可以调用被包含方的公共属性和方法。

图标:用一条实线的箭头从关联类指向被关联的类. Person Car 例子:存在两个类: Person 和 Car public class Person {

private Car _Vehicle; }

b:双向关联(Association, 双方相互包含) :右击-》添加Add UML Multiplicity属性 定义：指双方都知道对方的存在，双方相互包含，

都可以调用对方的公共属性和方法。

图标：用无方向的直线连接两类：Employee Bicycle 例子:存在两个类:Employee 和 Bicyle public class Employee {

private ArrayList bicycle; }

public class Bicycle{

private Employee employee; }

2)泛化(Generalization, 类似于继承(inheritance) ):一般类和特殊类之间的关系,被泛化的类称为子类,得到的类成为超类.

图标:用一条实线带三角形的空心箭头从子类指向父类：

Printer

ColorPrinter

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例子:存在两个类: Printer 和 ColorPrinter public class ColorPrinter extends Printer{ public void print(){ } }

被泛化的类: ColorPrinter , 得到的类: Printer

3)依赖(Dependency):一个类的实例在另一个类的方法中被作为参数传递,被传递的类叫做该类的依赖.

图标:用一条虚线的箭头从依赖类指向独立的类(被传递的类):

Worker Cleaner 例子:存在两个类:Worker 和 Cleaner public class Worker {

public void findCleaner(Cleaner c){} }

4)聚合(Aggregation): 一个类(整体)的成员属性由另一个类(局部)聚合而成(相互独立的类).

定义：当类之间有整体-部分关系时, 表示Computer聚合KeyBoard，但是KeyBoard可以离开Computer而独立存在（独立存在的意思是在某个应用的问题域中这个类的存在有意义）。 图标:用一条起点空心菱形的箭头从聚合体(整体)指向了被聚合类(局部) :

Computer KeyBoard

例子:存在两个类: Computer 和 KeyBoard public class Computer { private KeyBoard k; }

整体——局部的本性是聚合和关联的区别

5)组合(Commposition Associaton ):A类是B类的成员属性毕备的构成部分(关系密切)，既B类的属性由必备的A类的实例组成.

则称:B类由A类聚合而成. A类叫聚合元素， B类叫聚合类.

定义：当类之间有整体-部分关系时,Montor知道Cog的生存周期，Montor包含Cog

类，而Cog不能离开Montor而独立存在.

图标: 用一条起点实心菱形的箭头从聚合类(整体)指向聚合元素类(局部):

Montor Cog

例子:存在两个类: Montor 和 Cog public class Montor{

private ArrayList c = new ArrayList(); }

35.接口与实现:类和接口之间的关系称为实现(realization).

关系图标: 用一条虚线带空心的三角形箭头从实现类指向接口.

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Iusb

Computer

例子:存在接口 Iusb 和 类Computer public class Computer implements Iusb{

public String go(){ //接口中定义好了该方法,这里进行实现; } }

UML类图关系大全

1、关联

双向关联：

C1-C2：指双方都知道对方的存在，都可以调用对方的公共属性和方法。

在GOF的设计模式书上是这样描述的：虽然在分析阶段这种关系是适用的，但我们觉得它对于描述设计模式内的类关系来说显得太抽象了，因为在设计阶段关联关系必须被映射为对象引用或指针。对象引用本身就是有向的，更适合表达我们所讨论的那种关系。所以这种关系在设计的时候比较少用到，关联一般都是有向的。

使用ROSE 生成的代码是这样的： class C1 ...{ public: C2* theC2;

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};

class C2 ...{ public: C1* theC1; };

双向关联在代码的表现为双方都拥有对方的一个指针，当然也可以是引用或者是值。

单向关联:

C3->C4：表示相识关系，指C3知道C4，C3可以调用C4的公共属性和方法。没有生命期的依赖。一般是表示为一种引用。

生成代码如下： class C3 ...{ public: C4* theC4; };

class C4

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...{ };

单向关联的代码就表现为C3有C4的指针，而C4对C3一无所知。

自身关联（反身关联）：

自己引用自己，带着一个自己的引用。

代码如下： class C14 ...{ public:

C14* theC14; };

就是在自己的内部有着一个自身的引用。

2、聚合/组合

当类之间有整体-部分关系的时候，我们就可以使用组合或者聚合。

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聚合：表示C9聚合C10，但是C10可以离开C9而独立存在（独立存在的意思是在某个应用的问题域中这个类的存在有意义。这句话怎么解，请看下面组合里的解释）。

代码如下： class C9 ...{ public:

C10 theC10; };

class C10 ...{ };

组合（也有人称为包容）：一般是实心菱形加实线箭头表示，如上图所示，表示的是C8被C7包容，而且C8不能离开C7而独立存在。但这是视问题域而定的，例如在关心汽车的领域里，轮胎是一定要组合在汽车类中的，因为它离开了汽车就没有意义了。但是在卖轮胎的店铺业务里，就算轮胎离开了汽车，它也是有意义的，这就可以用聚合了。在《敏捷开发》中还说到，A组合B，则A需要知道B的生存周期，即可能A负责生成或者释放B，或者A通过某种途径知道B

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的生成和释放。

他们的代码如下： class C7 ...{ public: C8 theC8; };

class C8 ...{ };

可以看到，代码和聚合是一样的。具体如何区别，可能就只能用语义来区分了。 3、依赖

依赖:

指C5可能要用到C6的一些方法，也可以这样说，要完成C5里的所有功能，一定要有C6的方法协助才行。C5依赖于C6的定义，一般是在C5类的头文件中包含了C6的头文件。ROSE对依赖关系不产生属性。

注意，要避免双向依赖。一般来说，不应该存在双向依赖。

ROSE生成的代码如下：

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// C5.h

#include "C6.h"

class C5 ...{ }; // C6.h

#include "C5.h"

class C6 ...{ };

虽然ROSE不生成属性，但在形式上一般是A中的某个方法把B的对象作为参数使用(假设A依赖于B)。如下： #include "B.h" class A ...{

void Func(B &b); }

那依赖和聚合\组合、关联等有什么不同呢？

关联是类之间的一种关系，例如老师教学生，老公和老婆，水壶装水等就是一种关系。这种关系是非常明显的，在问题领域中通过分析直接就能得出。

依赖是一种弱关联，只要一个类用到另一个类，但是和另一个类的关系不是太明显的时候（可以

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说是“uses”了那个类），就可以把这种关系看成是依赖，依赖也可说是一种偶然的关系，而不是必然的关系，就是“我在某个方法中偶然用到了它，但在现实中我和它并没多大关系”。例如我和锤子，我和锤子本来是没关系的，但在有一次要钉钉子的时候，我用到了它，这就是一种依赖，依赖锤子完成钉钉子这件事情。

组合是一种整体-部分的关系，在问题域中这种关系很明显，直接分析就可以得出的。例如轮胎是车的一部分，树叶是树的一部分，手脚是身体的一部分这种的关系，非常明显的整体-部分关系。

上述的几种关系（关联、聚合/组合、依赖）在代码中可能以指针、引用、值等的方式在另一个类中出现，不拘于形式，但在逻辑上他们就有以上的区别。

这里还要说明一下，所谓的这些关系只是在某个问题域才有效，离开了这个问题域，可能这些关系就不成立了，例如可能在某个问题域中，我是一个木匠，需要拿着锤子去干活，可能整个问题的描述就是我拿着锤子怎么钉桌子，钉椅子，钉柜子；既然整个问题就是描述这个，我和锤子就不仅是偶然的依赖关系了，我和锤子的关系变得非常的紧密，可能就上升为组合关系（让我突然想起武侠小说的剑不离身，剑亡人亡...）。这个例子可能有点荒谬，但也是为了说明一个道理，就是关系和类一样，它们都是在一个问题领域中才成立的，离开了这个问题域，他们可能就不复存在了。

4、泛化（继承）

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泛化关系：如果两个类存在泛化的关系时就使用，例如父和子，动物和老虎，植物和花等。 ROSE生成的代码很简单，如下： #include "C11.h"

class C12 : public C11 ...{ };

5、这里顺便提一下模板

上面的图对应的代码如下： template<int> class C13 ...{ };

这里再说一下重复度，其实看完了上面的描述之后，我们应该清楚了各个关系间的关系以及具体对应到代码是怎么样的，所谓的重复度，也只不过是上面的扩展，例如A和B有着“1对多”的重复度，那在A中就有一个列表，保存着B对象的N个引用，就是这样而已。

好了，到这里，已经把上面的类图关系说完了，希望你能有所收获了，我也费了不少工夫啊（画图、生成代码、截图、写到BLOG上，唉，一头大汗）。不过如果能让你彻底理解UML类图的这些关系，也值得了。:)

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在UML建模中，对类图上出现元素的理解是至关重要的。开发者必须理解如何将类图上出现的元素转换到Java中。以java为代表结合网上的一些实例，下面是个人一些基本收集与总结：

基本元素符号：

1. 类（Classes）

类包含3个组成部分。第一个是Java中定义的类名。第二个是属性（attributes）。第三个是该类提供的方法。

属性和操作之前可附加一个可见性修饰符。加号（+）表示具有公共可见性。减号（-）表示私有可见性。#号表示受保护的可见性。省略这些修饰符表示具有package（包）级别的可见性。如果属性或操作具有下划线，表明它是静态的。在操作中，可同时列出它接受的参数，以及返回类型，如下图所示：

2. 包（Package）

包是一种常规用途的组合机制。UML中的一个包直接对应于Java中的一个包。在Java中，一个包可能含有其他包、类或者同时含有这两者。进行建模时，你通常拥有逻辑性的包，它主要用于对你的模型进行组织。你还会拥有物理性的包，它直接转换成系统中的Java包。每个包的名称对这个包进行了惟一性的标识。

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3. 接口（Interface）

接口是一系列操作的集合，它指定了一个类所提供的服务。它直接对应于Java中的一个接口类型。接口既可用下面的那个图标来表示（上面一个圆圈符号，圆圈符号下面是接口名，中间是直线，直线下面是方法名），也可由附加了<<interface>>的一个标准类来表示。通常，根据接口在类图上的样子，就能知道与其他类的关系。

关 系：

1. 依赖（Dependency）

实体之间一个“使用”关系暗示一个实体的规范发生变化后，可能影响依赖于它的其他实例。更具体地说，它可转换为对不在实例作用域内的一个类或对象的任何类型的引用。其中包括一个局部变量，对通过方法调用而获得的一个对象的引用（如下例所示），或者对一个类的静态方法的引用（同时不存在那个类的一个实例）。也可利用“依赖”来表示包和包之间的关系。由于包中含有类，所以你可根据那些包中的各个类之间的关系，表示出包和包的关系。

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2. 关联（Association）

实体之间的一个结构化关系表明对象是相互连接的。箭头是可选的，它用于指定导航能力。如果没有箭头，暗示是一种双向的导航能力。在Java中，关联转换为一个实例作用域的变量，就像图E的“Java”区域所展示的代码那样。可为一个关联附加其他修饰符。多重性（Multiplicity）修饰符暗示着实例之间的关系。在示范代码中，Employee可以有0个或更多的TimeCard对象。但是，每个TimeCard只从属于单独一个Employee。

3. 聚合（Aggregation）

聚合是关联的一种形式，代表两个类之间的整体/局部关系。聚合暗示着整体在概念上处于比局部更高的一个级别，而关联暗示两个类在概念上位于相同的级别。聚合也转换成Java中的一个实例作用域变量。

关联和聚合的区别纯粹是概念上的，而且严格反映在语义上。聚合还暗示着实例图中不存在回路。换言之，只能是一种单向关系。

4. 合成（Composition）

合成是聚合的一种特殊形式，暗示“局部”在“整体”内部的生存期职责。合成也是非共享的。所以，虽然局部不一定要随整体的销毁而被销毁，但整体要么负责保持局部的存活状态，要么负责将其销毁。

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局部不可与其他整体共享。但是，整体可将所有权转交给另一个对象，后者随即将承担生存期职责。Employee和TimeCard的关系或许更适合表示成“合成”，而不是表示成“关联”。

5. 泛化（Generalization）

泛化表示一个更泛化的元素和一个更具体的元素之间的关系。泛化是用于对继承进行建模的UML元素。在Java中，用extends关键字来直接表示这种关系。

6. 实现（Realization）

实例关系指定两个实体之间的一个合同。换言之，一个实体定义一个合同，而另一个实体保证履行该合同。对Java应用程序进行建模时，实现关系可直接用implements关键字来表示。

像聚合还分为：非共享聚合、共享聚合、复合聚合等。以及其它内容，下次再补充。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5dim.html