面向对象原理与技术

面向对象原理与技术

目标：掌握面向对象技术的基本概念、基本原理，关键技术和主要方法，通过实例开发验证语言、工具和方法的有效性。

主要内容：基本概念、原理；

关键技术：通过建模进行对象分析和设计，通过使用语言和工具进行对象编程和实现。

完成一个小型软件系统。

教学方法：课堂授课，课后实践，研究探讨。

参考书：

Object Design & Programming with UML UML对象设计与编程 [美]刘润东

北京希望电子出版社 2001.3

The Unified Modeling Language User Guide

Grady Booch, James Rumbaugh and Ivar Jacobson UML用户指南 邵维忠 等译

机械工业出版社 2001.6

UML面向对象设计基础 Meilir Page-Jones， 2000 包晓露等译

人民邮电出版社，2001.4

Practical Object-Oriented Design with UML Mark Priestley

面向对象设计的UML实践(影印版) 清华大学出版社, 2000.10

Object-Oriented System Analysis and Design Ronald J. Norman, 1996

面向对象系统分析与设计(影印版) 清华大学出版社, 1998.6

1.目的和参考书 2.结构化设计和面向对象设计 3.统一建模语言UML 4.Java对象编程 5.软件需求：用例 6.7基本结构建模：类和类图 8.9.10.基本行为建模：交互和交互图。 11.12.高级行为建模和体系结构建模 13.复习 14.考试

1 概述

1.1 结构化设计

编程语言的进步： 第一代语言二进制代码编程。 第二代语言汇编程序 1940?s-1950?s 第三代语言，高级语言， Fortran, ALGOL60, COBOL，C/C++一条语句编译为5-10条机器代码。 第四代语言，4GL, 一条语句编译为30-50条或更多的机器代码。非过程语言，如SQL. 结构化程序设计被称为软件发展的第三个里程碑，比前两个(子程序和高级语言)影响更深远。

组合/结构化设计(C/SD, Composite/Structured Design)提出将产品分成模块以减少维护代价。

Stevens, Myers and Constantine, 1974。

◆强调程序设计风格和程序结构的规范化，提倡清晰的与问题相关的结构。 ◆基本思路：把复杂问题的求解过程分阶段进行，每个阶段针对的问题和解决方法都易理解易验证。

◆自顶向下

先全局后局部 对比“自下而上” ◆逐步细化

先整体后细节 先抽象后具体 逐步求精 ◆模块化设计 复杂程序由若干较小程序(即模块)构成。

模块之间通过接口联系起来。 ◆结构化编码 三种基本结构 限制使用goto

模块module是一个由边界元素限定词所确定的相邻程序语句的序列，而且有一个总体标识符。 Yourdon and Constantine 1979

模块是一种软件存储和管理的单位。模块包括源代码模块、二进制代码模块和可执行代码模块。

UML，1999

Myers提出模块内聚(module cohesion, 模块内部各元素相互作用的紧密程度)和模块耦合(module coupling, 模块之间连接的紧密程度)。提倡高内聚、低耦合的模块化设计。

1.2 面向对象设计

对象object是什么？

? 具有明确定义的边界和唯一标识identity的一个实体entity。 ? 状态和行为的一个封装体。 ? 某个类的一个实例instance。 类class是什么？

一组具有相同属性、操作和语义的对象的抽象描述；也描述该类如何创建对象。 对象基本原理是什么？

? 生命期：每个对象都有创建、活动/操作、撤销的动态过程。 ? 抽象：从客观世界实体对象抽象为计算机软件表示的类。

? 实例化：运行时刻由类创建对象，人与对象交互、对象之间交互，以完成计算。 对象设计有哪些主要特征？ ▲封装性 成员种类 成员可见性/访问控制

类名 类名

private 数据变量集合 public 操作方法集合 protected

数据和方法作为类成员封装在一起

先区别对象，再访问对象的成员 保护数据；通过接口访问核心数据

类名

类成员 成员作用域；静态static成员

对象成员

▲继承性

继承性反映自然的分类结构(isA关系)

超类superclass

子类继承超类的特征(继承性)

子类可增加新特征，且仅描述新特征(扩展)

子类可限制继承而来的属性或重新改写继承而来的行为

子类subclass

每个子类对象都是其基类的一个对象(类型多态性)

子类对象可替代超类对象(substitutability可替代性)

▲多态性 行为多态性：

重载overload 改写override

操作的基调signature是什么？ 操作的名称加上形式参量(通常加上返回类型)。

1.3 统一建模语言UML 1.4 Java对象编程

2 软件需求：用例和用例图

2.1 用例

原理：

一个用例表示一个系统的部分功能和行为；系统所有的功能和行为都可建模为用例。 一个用例抽象一组动作序列，以结构化的静态方式描述功能和行为。 系统执行该动作序列将对参与者actor产生可观察的结果。

用例描述将实现的行为，而不必描述其如何实现，而使所有人员不必为细节所累。

? 系统级功能，完整的功能需求。

? 参与者actor与用例的交互关系。参与者可以是人或自动系统。 ? 一个用例完成一项与参与者利益相关的确定工作。 ? 用例作为测试来源。

概念：

用例use case是什么？

系统与其参与者actor交互时所执行的动作序列的规范。

用例对模型中的行为特征结构化，用例进一步用协作表示其如何实现。

如何表示用例？

命名：一个字符串，简短的主动语态动词短语，完整名称应包括包名作为路径。

语法：椭圆

参与者actor是什么？

当用例的用户与用例交互时，用户所扮演的一组相关角色的集合。

当一个参与者与一个用例通信时仅扮演一个角色。

什么是角色role？

参与特定语境中的某实体被命名的特定行为。 参与者之间有什么关系？

泛化关系。

如何表示参与者？

名称：名词短语 语法：人形符号

参与者与用例之间有何关系？

关联

用例如何组织？

用包package来组织大量的用例。包名. 用例 用例间有何关系？

1泛化：一个子用例(sub use case)和一个超用例(super use case)间的关系

子用例是其超用例的特殊形式；子用例可出现在超用例可出现的任何地方。 子用例继承超用例中所有的特征和关联，并可增加新的特征和关联。

2包含：一种<>依赖关系，指向被包含的用例，表示公共行为

3扩展：一种<>依赖关系，有条件的延伸，Extension points, condition 用例对什么建模？

对元素的行为建模。 元素指整个系统、子系统或某个类。

关心“做什么”，而不是“如何做”

为何需要用例建模

三个理由：

? 用例为领域专家、最终用户和开发者提供交流平台。 ? 为开发者提供直接认识和理解元素的方法 ? 用例是测试模型元素的基础。

如何对元素的行为建模?

? 识别与该元素交互的参与者，有的参与者并非单个人扮演的角色。 ? 识别一般和特殊的角色来组织参与者。 ? 对每个参与者考虑与该元素交互的主要方式。 ? 考虑异常的交互方式。 ? 组织为用例，用包含和扩展关系分解公共行为，区分异常行为。 重要提示

每个用例应表示系统的可区分和可标识的行为。

? 为系统中单个的、可标识的原子行为命名 ? 用包含关系分解公共行为 ? 用扩展关系分解变体行为

? 清晰描述事件流，使局外人易于理解

2.2 用例图

用例图(use case diagram)是什么？

表示一组用例、参与者及关系的图。 用例图中主要内容有哪些？

用例、参与者、依赖、泛化和关联，还有注解和约束，包 用例图的出发点是什么？

表现系统的行为，系统对其外部提供的可见的服务。 语境context是什么？

所有存在于系统外部，并于系统交互的事物，构成了该系统的语境context。 一组相关建模元素出于某种目的(如为描述某操作)，而组织起来的一种视图。 语境定义了元素存在的环境。 用例图与系统的语境有何关系？

用例图可对系统的语境建模。 如何对参与者建模？

识别系统周围的参与者：

? 需要从系统中得到帮助以完成其任务，履行其职责的事物 ? 完成系统的功能所必需的事物 ? 需要与外部硬件或软件交互的事物

? 为管理和维护而执行某些辅助功能的事物

类似的参与者用泛化关系组织起来 对于需加深理解的参与者，应建立构造型。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vf1d.html