第4章面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)與UML解析

1、第4章面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)與UML面向?qū)ο蟮母拍蠲嫦驅(qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方法UML概述UML的事物UML的關(guān)系UML的圖使用和擴(kuò)展UML4.1面向?qū)ο蟮母拍蠲嫦驅(qū)ο?對(duì)象類(lèi)繼承多態(tài)消息通信面向?qū)ο?Coad和Yourdon給出的定義：面向?qū)ο髮?duì)象類(lèi)令繼承通信如呆一個(gè)軟件系統(tǒng)是使用這樣4個(gè)概念設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 的，則我們認(rèn)為這個(gè)軟件系統(tǒng)是面向?qū)ο蟮? 一個(gè)面向?qū)ο蟮某绦虻拿恳怀煞輵?yīng)是對(duì)象，計(jì)算是 通過(guò)新對(duì)象的建立和對(duì)象之間的通信來(lái)執(zhí)行的對(duì)氯（瞇竝（類(lèi)對(duì)象和實(shí)例對(duì)象）是面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)模式的 基本成份.每個(gè)對(duì)象可用它棗身的一“牲去它可以執(zhí)行的 一俎操作來(lái)定義.業(yè)一般只能通過(guò)執(zhí)行對(duì)象的操作來(lái)改變操作又稱(chēng)為方法或服務(wù),它描

2、述了對(duì)象執(zhí)行的功 能，若通過(guò)消息傳遞，還可以為其它對(duì)象使用.類(lèi)(class)類(lèi)是一組具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相同操作的對(duì)象 的集合類(lèi)的定義包括一紅“屬廿在如上的一俎 舍法操作.類(lèi)定義可以視為一個(gè)具有類(lèi)似特性與共同行為 的對(duì)象的模板，可用來(lái)產(chǎn)生對(duì)象每個(gè)對(duì)象都是類(lèi)的實(shí)例(Instance),它們都可 使用類(lèi)中提供的函數(shù).繼承(Inheritance)繼承是使用既存類(lèi)做為基礎(chǔ)建宜新類(lèi)的技術(shù). 既存類(lèi)稱(chēng)為基類(lèi).父類(lèi)或超類(lèi)，新類(lèi)稱(chēng)為派生 類(lèi)或子類(lèi).子類(lèi)除了擁有父類(lèi)的屬性和方法，還可以增加 新的屬性和方法.通過(guò)覆蓋父類(lèi)的方法，可以對(duì)繼承來(lái)的方法進(jìn) 行修改，也可以禁用繼承來(lái)的方法.多杰AMvm叫根據(jù)為請(qǐng)求提供服務(wù)

3、的對(duì)象不同可以得到不同 的行為，這種現(xiàn)象稱(chēng)為多態(tài).在運(yùn)行時(shí)對(duì)類(lèi)進(jìn)行實(shí)例化，并調(diào)用與實(shí)例化對(duì) 象相應(yīng)的方法，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)綁定.后期綁定或運(yùn) 行時(shí)綁定.相應(yīng)地，如果方法的調(diào)用是在編譯 時(shí)確定的，則稱(chēng)為是靜態(tài)綁定.前期綁定或編 譯時(shí)綁定.通過(guò)在子類(lèi)中覆蓋父類(lèi)的方法實(shí)現(xiàn)多態(tài).消息是一個(gè)對(duì)象與另一個(gè)對(duì)象的通信單元，是要 求某個(gè)對(duì)象執(zhí)行類(lèi)中定義的某個(gè)操作的規(guī)格說(shuō)明.發(fā)送給一個(gè)對(duì)象的消息定義了一個(gè)方法名和一個(gè) 參數(shù)表（可能是空的），并指定某一個(gè)對(duì)象. 一個(gè)對(duì)象接收到消息，則調(diào)用消息中指定的方法, 并將形式參數(shù)與參數(shù)表中相應(yīng)的值結(jié)合起來(lái).4.2面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)方法面向?qū)ο筌浖_(kāi)發(fā)方法的特征A方法的唯一性即方法是對(duì)軟

4、件開(kāi)發(fā)過(guò)程所有階段進(jìn)行綜合 考慮而得到的A從生存期的一個(gè)階段到下一個(gè)階段的高度連 續(xù)性即生存期后一階段的成果只是在前一階段成 果的補(bǔ)充和修改.把面向?qū)ο蠓治?00A)、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)(00D) 和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(OOP)集成到生存期的 相應(yīng)階段.Rumbnugh 方法Rumbaugh和他的同事提出的對(duì)象模型化技術(shù) (0MT)用于分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和對(duì)象級(jí)設(shè)計(jì).分析 活動(dòng)建立三個(gè)模型：對(duì)象模型(描述對(duì)象、類(lèi)、層次和關(guān)系)；動(dòng)態(tài)模型(描述對(duì)象和系統(tǒng)的行為)；功能模型(類(lèi)似于高層的DFD,描述穿越系統(tǒng)的 信息流)Cond 和 Y ourdon 方法Coad和Yourdon方法常常被認(rèn)為是最容易學(xué)習(xí)的 0

5、0A方法.建模符號(hào)相當(dāng)簡(jiǎn)單，其00A過(guò)程如下:(1) 使用“要找什么”準(zhǔn)則標(biāo)識(shí)對(duì)象；(2) 定義對(duì)票之間的一般化/特殊化結(jié)構(gòu)(又稱(chēng)為分類(lèi)結(jié) 構(gòu))； 定義對(duì)象之間的整體/部分結(jié)構(gòu)(又稱(chēng)為組合結(jié)構(gòu))；(4) 標(biāo)識(shí)主題；(5) 定義對(duì)象的屬性及對(duì)象之間的實(shí)例連接；定義服務(wù)及對(duì)象之間的消息連接.Booch方法包含“微開(kāi)發(fā)過(guò)程”和“宏開(kāi)發(fā)過(guò)程”兩個(gè)過(guò) 程00A宏觀開(kāi)發(fā)過(guò)程如下：標(biāo)識(shí)類(lèi)和對(duì)象；標(biāo)識(shí)類(lèi)和對(duì)象的語(yǔ)義；標(biāo)識(shí)類(lèi)和對(duì)象間的關(guān)系；A進(jìn)行一系列精化；實(shí)現(xiàn)類(lèi)和對(duì)象。Jacobson 方法也稱(chēng)為OOSE（面向?qū)ο筌浖こ蹋?，其特點(diǎn)是特 別強(qiáng)調(diào)使用用例用以描述用戶(hù)和產(chǎn)品或系 統(tǒng)間如何交互的場(chǎng)景.過(guò)程如下：標(biāo)識(shí)

6、系統(tǒng)的用戶(hù)和他們的整體責(zé)任構(gòu)造需求模型構(gòu)造分析模型4.3 UML概述 UML的產(chǎn)生和發(fā)展 UML的特點(diǎn) UML的基本模型UML的特點(diǎn)UML(Unified Modeling Language)的概念1996年山而向?qū)ο蠓椒I(lǐng)域 的二位 * 名 V 家Grady Booch James Rumbaugh和Ivar Jacobson提出 的1996年6丿J和10月分別發(fā)布了 UML0.9, UML091997年1丿,UML1.0被提交給對(duì)彖管理組織OMG1997年9月,提交UML1.1, 1997年11被OMG采納作為基于面向?qū)ο?技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言。 1998、2000、2001、2003、20

7、05年分別發(fā)布 TUML1.2 UML1.3、 UML1.4, UML1.5, UML2.0。 2007年發(fā)布了UML2.1.1. UML2.1.2。2009年發(fā)布了UML2.2UML的產(chǎn)生和發(fā)展統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)UML不僅統(tǒng)一了Booch. 0MT和OOSE等方法中的基 本概念，還吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域中其他流派的 長(zhǎng)處，其中也包括非00方法的影響.已經(jīng)成為0MG的 標(biāo)準(zhǔn)。面向?qū)ο骍ML支持面向?qū)ο蠹夹g(shù)的主要概念，它提供了一批基本的表示模型元素的圖形和方法，能簡(jiǎn)潔明了 地表達(dá)面向?qū)ο蟮母鞣N概念和模型元素UML的特點(diǎn)可視化，表達(dá)能力強(qiáng)大UML是一種圖形化語(yǔ)言，用UML的模型圖形能清晰地 表示系統(tǒng)的邏輯模

8、型或?qū)崿F(xiàn)模型.UML還提供了語(yǔ)言 的擴(kuò)展機(jī)制，用戶(hù)可以根據(jù)需要增加定義自己的構(gòu) 造型、標(biāo)記值和約束等.獨(dú)立于過(guò)程UML是系統(tǒng)建模的語(yǔ)言，不依賴(lài)特定的開(kāi)發(fā)過(guò)程.容易掌握使用UML概念明確，建模表示法簡(jiǎn)潔明了,清晰，容易掌握使用.(6)與編程語(yǔ)言的關(guān)系支持UML的一些CASE工具(如Rose)可以根據(jù) UML所建立的系統(tǒng)模型自動(dòng)產(chǎn)生Java. C卄等代碼框 架.UML的基本模型x UML符號(hào)為開(kāi)發(fā)者或開(kāi)發(fā)工具使用這些圖形符號(hào) 和文本語(yǔ)法為系統(tǒng)建模提供了標(biāo)準(zhǔn).這些圖形符號(hào)和文字所表達(dá)的是應(yīng)用級(jí)的模型, 在語(yǔ)義上它是UML元模型的實(shí)例.，UML模型由事物.關(guān)系和圖組成UML的基本模型4.4 UML的基

9、本事物vinchinMZVo|vn|(24.20(12) |iSpdllDROrdvr(C)披 I I用例(j)狀態(tài)Sev policy .dec対象(k) itMrz Order 、 Management .(g)協(xié)作4.5 UML的關(guān)系依賴(lài)關(guān)聯(lián)泛化實(shí)現(xiàn)聚合交合(狀態(tài))遷移同步消息 簡(jiǎn)單消息異步消息依賴(lài)關(guān)系依賴(lài)(Dependency)是兩個(gè)事物之間的語(yǔ)義關(guān)系， 其中一個(gè)事物發(fā)生變化會(huì)影響到另一個(gè)事物的語(yǔ)義，它用一個(gè)虛線箭頭表示.虛線箭頭的方向從源審物指向目標(biāo)事物，表示源 事物依賴(lài)于目標(biāo)事物CourseScheduleaddfczCouie) Curserem(e(c:on rse)依賴(lài)關(guān)系依

10、*5診科類(lèi)功舵關(guān)健壬1檬包（如用戶(hù)畀面包|禎賦子了可訪樹(shù)目標(biāo)色如業(yè)務(wù)g色的枚限 并可引用目標(biāo)包中的元素。MSS1鮮Jfe目怵類(lèi)蹇*械類(lèi)寰:sig茨加於斂?jī)|為T(mén)MM）.嫄類(lèi)長(zhǎng)將指疋盜代渙 悝燈巻數(shù)而寶成賞轎定工、如7興芒列沁熄.BflMi用廈冋瀕旻中的1十口 F矩花關(guān)前dl.WJlH用了龍文在口忖宴O飾得幣tfl ft$虛關(guān)的diawhcM友無(wú)：|_r1 心心-r： t.-, - n，二”蒸賞所占私方成貝.（UML2.U中浚育）hxnd龍主鷲事A如年器）H以從目標(biāo)溝如岀生年冃通it計(jì)鼻孚出.knve1 mN英（如笹農(nóng)婁）可創(chuàng)髦目棟婁如虢龜姑與垃的實(shí)刮cceate緇化宵一欖型斤累an不悶Wi程復(fù)敦

11、干冏譜義廉次的謖岳說(shuō)!繪如住紺 13）（WWft配1!皿更為神細(xì).lefuK交?；疻JT*茨的實(shí)例（創(chuàng)勞丁目斥黃的實(shí)洌 W* 而艮還 做了初培化和滿足約束的二作.intmituHc依賴(lài)關(guān)系依貝的科典依功能允許尤許溝事再訪何或處理目驚事務(wù)（如中的 內(nèi)客.pciuiitI賣(mài)91一個(gè)農(nóng)格詢(xún)0找的禱Z1）和:K且體姿現(xiàn)（諧賃的型齊現(xiàn)）之闔釦2 捕關(guān)釆italueI am一個(gè)倍勺笈送君（血電禪竝窮為與佰號(hào)接何者咒儀層管遅器ZW 的關(guān)禮send農(nóng)陰攜英可以支擷B呼廬前攢口，幷可以在姿型土明為冃好宗前倫方取 槍目標(biāo)類(lèi)佬承性和實(shí)擊性郝可支伶逹科關(guān)系.mbstitutc霞用強(qiáng)優(yōu);寧竹如電張兇庭菇曜寥正確地an亍

12、護(hù)費(fèi)（包莖曲審、專(zhuān)注、 男例化.發(fā)送錚則要*目標(biāo)事拐（*存在.imc(r)追蘇它連役兩個(gè)棧里元索，宸明目忻建婷的歷史上幻前甩。如龍互和x作迪 是從用料片出的.trace關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)(association)是一種結(jié)構(gòu)關(guān)系，它描述了兩 個(gè)或多個(gè)類(lèi)的實(shí)例之間的連接關(guān)系，是一種特殊 的依賴(lài).關(guān)聯(lián)分為普通關(guān)聯(lián)、限定關(guān)聯(lián).關(guān)聯(lián)類(lèi)，以及聚 合與復(fù)合.關(guān)聯(lián)關(guān)系一普通關(guān)聯(lián)普通關(guān)聯(lián)是最常見(jiàn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，只要類(lèi)與類(lèi)之間 存在連接關(guān)系就可以用普通關(guān)聯(lián)表示.普通關(guān)聯(lián) 又分為二元關(guān)聯(lián)和多元關(guān)聯(lián).二元關(guān)聯(lián)描述兩個(gè)類(lèi)之間的關(guān)聯(lián)，用兩個(gè)類(lèi)之間 的一條直線來(lái)表示，直線上可寫(xiě)上關(guān)聯(lián)名.教授A學(xué)徒關(guān)聯(lián)關(guān)系一普通關(guān)聯(lián)多重性(multi

13、plicity):多重性表明在一個(gè)關(guān)聯(lián) 的兩端連接的類(lèi)實(shí)例個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即一端的類(lèi) 的多少個(gè)實(shí)例對(duì)象可以與另一端的類(lèi)的一個(gè)實(shí)例相 關(guān).如果圖中沒(méi)有明確標(biāo)出關(guān)聯(lián)的多重性，則默認(rèn)的多重性為11 -1個(gè)實(shí)例0.1 一0到1個(gè)實(shí)例0.* 或 *-0到多個(gè)實(shí)例1+ 或 L?-1到多個(gè)實(shí)例關(guān)聯(lián)關(guān)系一普通關(guān)聯(lián)角色：關(guān)聯(lián)端點(diǎn)上還可以附加角色龍，表示類(lèi)的 實(shí)例在這個(gè)關(guān)聯(lián)中扮演的角色.UML還允許一個(gè)類(lèi) 與它自身關(guān)聯(lián).乘務(wù)員V冷理多元關(guān)聯(lián)：多元關(guān)聯(lián)是指3個(gè)或3個(gè)以上類(lèi)之間的 關(guān)聯(lián)。多元關(guān)聯(lián)由一個(gè)羨形，以及由菱形引出的通向各 個(gè)相關(guān)類(lèi)的直線組成，關(guān)聯(lián)名可標(biāo)在菱形的旁邊, 在關(guān)聯(lián)的端點(diǎn)也可以標(biāo)上多重性等信息.關(guān)聯(lián)的

14、就程序員境程語(yǔ)古項(xiàng)HC 卄 CAD周斌Java M姑C+ CADC 卄MIS關(guān)聯(lián)關(guān)系一限定關(guān)聯(lián)限定關(guān)聯(lián)通常用在一對(duì)多或多對(duì)多的關(guān)聯(lián)關(guān)系中， 可以把模型中的多重性從一對(duì)多變成一對(duì)一，或 將多對(duì)多簡(jiǎn)化成多對(duì)一.在類(lèi)圖中把限定詞(qualifier)放在關(guān)聯(lián)關(guān)系末 端的一個(gè)小方框內(nèi).關(guān)聯(lián)關(guān)系一關(guān)聯(lián)類(lèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系比較簡(jiǎn)單的情況下，關(guān)聯(lián)關(guān)系的語(yǔ)義用關(guān)聯(lián)關(guān) 系的名字來(lái)概括.但在某些情況下，需要對(duì)關(guān)聯(lián)關(guān)系的語(yǔ)義做詳細(xì)的定義、 存儲(chǔ)和訪問(wèn)，為此可以建立關(guān)聯(lián)類(lèi)(association class),用來(lái)描述關(guān)聯(lián)的屬性.關(guān)聯(lián)中的每個(gè)鏈與關(guān)聯(lián)類(lèi)的一個(gè)實(shí)例相聯(lián)系.關(guān)聯(lián)類(lèi)通過(guò) 一條虔線與關(guān)聯(lián)連接.關(guān)聯(lián)關(guān)系聚合聚合(Agg

15、regation)也稱(chēng)為聚集，是一種特殊的 關(guān)聯(lián)。它描述了整體和部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系兩種特殊的聚合關(guān)系：共享聚合(shared aggregation)和復(fù)合聚合(composition aggregation).如果在聚合關(guān)系中處于部分方的實(shí)例可同時(shí)參與 多個(gè)處于整體方實(shí)例的構(gòu)成，則該聚合稱(chēng)為共享 聚合.劇細(xì)o演炳共亨聚合關(guān)聯(lián)關(guān)系一聚合如果部分類(lèi)完全隸屬于整體類(lèi)，部分類(lèi)需要與整 體類(lèi)共存，一旦整體類(lèi)不存在了，則部分類(lèi)也會(huì) 隨之消失，或失去存在價(jià)值，則這種聚合稱(chēng)為復(fù) 合聚合.復(fù)合聚合關(guān)聯(lián)關(guān)系一導(dǎo)航導(dǎo)航(navigability)是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種特性， 它通過(guò)在關(guān)聯(lián)的一不端點(diǎn)上加箭頭來(lái)表示導(dǎo)航的

16、方向.導(dǎo)骯泛化關(guān)系泛化(generalization)關(guān)系就是一般類(lèi)和特殊類(lèi) 之間的繼承關(guān)系.在UML中，一般類(lèi)亦稱(chēng)泛化類(lèi)，特療類(lèi)亦稱(chēng)特化類(lèi).泛化針對(duì)類(lèi)型而不針對(duì)實(shí)例，因?yàn)橐粋€(gè)類(lèi)可以繼 承另一個(gè)類(lèi)，但一個(gè)對(duì)象不能繼承另一個(gè)對(duì)象.泛化可進(jìn)一步劃分成普通泛化和受限泛化兩類(lèi).泛化關(guān)系一普通泛化普通泛化與前面講過(guò)的繼承基本相同.但在泛化 關(guān)系中常遇到抽象類(lèi) 一般稱(chēng)沒(méi)有具體對(duì)象的類(lèi)為抽象類(lèi).抽象類(lèi)通常 作為父類(lèi)，用于描述其他類(lèi)(子類(lèi))的公共屬性和行為.|血切淪悅了卜.泛化關(guān)系一普通泛化普通泛化可以分為多重繼承和單繼承。多重繼承 是指一個(gè)子類(lèi)可同時(shí)繼承多個(gè)上層父類(lèi)。M.恢學(xué)妝援泛化關(guān)系受限泛化受限泛化關(guān)系

17、是指泛化具有約束條件. 一般有4種約束：交疊(overlapping)、不相交 (disjoint)、完全(complete)和不完全(incomplate)實(shí)現(xiàn)關(guān)系實(shí)現(xiàn)(implement)是泛化關(guān)系和依賴(lài)關(guān)系的結(jié)合, 也是類(lèi)之間的語(yǔ)義關(guān)系，通常在以下兩種情況出 現(xiàn)實(shí)現(xiàn)關(guān)系：接口和實(shí)現(xiàn)它們的類(lèi)或構(gòu)件之間；用例和實(shí)現(xiàn)它們的協(xié)作之間4.6 UML的圖 UML規(guī)范定義了 6種類(lèi)型的圖:用例類(lèi)圖交互圖“狀態(tài)圖活動(dòng)圖實(shí)現(xiàn)圖用例圖1.用例模型用例模型描述的是外部執(zhí)行者(actor)所理解的系統(tǒng) 功能.用例模型用于需求分析階段，它的建立是系 統(tǒng)開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)反復(fù)討論的結(jié)果，描述了開(kāi)發(fā)者和 用戶(hù)對(duì)需求規(guī)格達(dá)成的共識(shí)在UML中，一個(gè)用例模型由若干個(gè)用例圖來(lái)描述，用 例圖的主要元素是用例和執(zhí)行者.用例圖是包括執(zhí)行者、由系統(tǒng)邊界(一個(gè)矩形)封 閉的一組用例，執(zhí)行者和用例之間的關(guān)聯(lián)、用例間 關(guān)系以及執(zhí)行者的泛化的圖.用例圖的建模元素2.用例之間的關(guān)系用例之間可以有擴(kuò)展、使用和組合三種關(guān)系 擴(kuò)展和使用是繼承關(guān)系(即泛化關(guān)系)的兩種不 同形式。組合則是把相關(guān)的用例打成包，當(dāng)作 一個(gè)整體看待.擴(kuò)展關(guān)系向一個(gè)用例中加入一些新的動(dòng)作后構(gòu)成了另一個(gè)用例，這 兩個(gè)用例之間的關(guān)系就是擴(kuò)展關(guān)系，后者通過(guò)