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認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：仝**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：上海 上傳時間：2022-08-19 格式：PPT 頁數(shù)：99 大小：827KB 積分：15 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、第2章 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論2.1 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述2.2 面向?qū)ο蟮母拍?.3 面向?qū)ο蠼?.4 對象模型2.5 動態(tài)模型2.6 功能模型2.7 3種模型之間的關(guān)系2.8 小結(jié)習(xí)題 傳統(tǒng)的軟件工程方法學(xué)曾經(jīng)給軟件產(chǎn)業(yè)帶來巨大進(jìn)步，部分地緩解了軟件危機(jī)，使用這種方法學(xué)開發(fā)的許多中、小規(guī)模軟件項(xiàng)目都獲得了成功。但是，人們也注意到當(dāng)把這種方法學(xué)應(yīng)用于大型軟件產(chǎn)品的開發(fā)時，似乎很少取得成功。在20世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)的面向?qū)ο缶幊陶Z言Simula-67中首次引入了類和對象的概念，自20世紀(jì)80年代中期起，人們開始注重面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)的研究，逐步形成了面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)。到了20世紀(jì)90年代，面向?qū)ο?/p>

2、方法學(xué)已經(jīng)成為人們在開發(fā)軟件時首選的范型。面向?qū)ο蠹夹g(shù)已成為當(dāng)前最好的軟件開發(fā)技術(shù)。面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的出發(fā)點(diǎn)和基本原則，是盡可能模擬人類習(xí)慣的思維方式，使開發(fā)軟件的方法與過程盡可能接近人類認(rèn)識世界解決問題的方法與過程，也就是使描述問題的問題空間(也稱為問題域)與實(shí)現(xiàn)解法的解空間(也稱為求解域)在結(jié)構(gòu)上盡可能一致。2.1 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述 2.1.1 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的要點(diǎn)客觀世界的問題都是由客觀世界中的實(shí)體及實(shí)體相互間的關(guān)系構(gòu)成的。我們把客觀世界中的實(shí)體抽象為問題域中的對象(object)。因?yàn)樗鉀Q的問題具有特殊性，因此，對象是不固定的。一個雇員可以作為一個對象，一家公司也可以作為一個對象，

3、到底應(yīng)該把什么抽象為對象，由所要解決的問題決定。從本質(zhì)上說，用計(jì)算機(jī)解決客觀世界的問題，是借助于某種程序設(shè)計(jì)語言的規(guī)定，對計(jì)算機(jī)中的實(shí)體施加某種處理，并用處理結(jié)果去映射解。我們把計(jì)算機(jī)中的實(shí)體稱為解空間對象。顯然，解空間對象取決于所使用的程序設(shè)計(jì)語言。例如，匯編語言提供的對象是存儲單元；面向過程的高級語言提供的對象，是各種預(yù)定義類型的變量、數(shù)組、記錄和文件等等。一旦提供了某種解空間對象，就隱含規(guī)定了允許對該類對象施加的操作。從動態(tài)觀點(diǎn)看，對對象施加的操作就是該對象的行為。在問題空間中，對象的行為是極其豐富多彩的，然而解空間中的對象的行為卻是非常簡單呆板的。因此，只有借助于十分復(fù)雜的算法，才能操

4、縱解空間對象從而得到解。這就是人們常說的“語義斷層”，也是長期以來程序設(shè)計(jì)始終是一門學(xué)問的原因。通常，客觀世界中的實(shí)體既具有靜態(tài)的屬性又具有動態(tài)的行為。然而傳統(tǒng)語言提供的解空間對象實(shí)質(zhì)上卻僅是描述實(shí)體屬性的數(shù)據(jù)，必須在程序中從外部對它施加操作，才能模擬它的行為。眾所周知，軟件系統(tǒng)本質(zhì)上是信息處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)和處理原本是密切相關(guān)的，把數(shù)據(jù)和處理人為地分離成兩個獨(dú)立的部分，會增加軟件開發(fā)的難度。與傳統(tǒng)方法相反，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N以數(shù)據(jù)或信息為主線，把數(shù)據(jù)和處理相結(jié)合的方法。面向?qū)ο蠓椒ò褜ο笞鳛橛蓴?shù)據(jù)及可以施加在這些數(shù)據(jù)上的操作所構(gòu)成的統(tǒng)一體。對象與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)有本質(zhì)區(qū)別，它不是被動地等待外界對它施加

5、操作，相反，它是進(jìn)行處理的主體。必須發(fā)消息請求對象主動地執(zhí)行它的某些操作，處理它的私有數(shù)據(jù)，而不能從外界直接對它的私有數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)所提供的“對象”概念，是讓軟件開發(fā)者自己定義或選取解空間對象，然后把軟件系統(tǒng)作為一系列離散的解空間對象的集合。應(yīng)該使這些解空間對象與問題空間對象盡可能一致。這些解空間對象彼此間通過發(fā)送消息而相互作用，從而得出問題的解。也就是說，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N新的思維方法，它是把程序看作是相互協(xié)作而又彼此獨(dú)立的對象的集合。每個對象就像一個微型程序，有自己的數(shù)據(jù)、操作、功能和目的。這樣做就向著減少語義斷層的方向邁了一大步，在許多系統(tǒng)中解空間對象都可以直接模擬問題空間

6、的對象，解空間與問題空間的結(jié)構(gòu)十分一致，因此，這樣的程序易于理解和維護(hù)。概括地說，面向?qū)ο蠓椒ň哂邢率?個要點(diǎn)：(1) 認(rèn)為客觀世界是由各種對象組成的，任何事物都是對象，復(fù)雜的對象可以由比較簡單的對象以某種方式組合而成。按照這種觀點(diǎn)，可以認(rèn)為整個世界就是一個最復(fù)雜的對象。因此，面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)是由對象組成的，軟件中的任何元素都是對象，復(fù)雜的軟件對象由比較簡單的對象組合而成。由此可見，面向?qū)ο蠓椒ㄓ脤ο蠓纸馊〈藗鹘y(tǒng)方法的功能分解。(2) 把所有對象都劃分成各種對象類(簡稱為類，class)，每個對象類都定義了一組數(shù)據(jù)和一組方法。數(shù)據(jù)用于表示對象的靜態(tài)屬性，是對象的狀態(tài)信息。因此，每當(dāng)建立該對

7、象類的一個新實(shí)例時，就按照類中對數(shù)據(jù)的定義為這個新對象生成一組專用的數(shù)據(jù)，以便描述該對象獨(dú)特的屬性值。類中定義的方法，是允許施加于該類對象上的操作，是該類所有對象共享的，并不需要為每個對象都復(fù)制操作的代碼。(3) 按照子類(或稱為派生類)與父類(或稱為基類)的關(guān)系，把若干個對象類組成一個層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(也稱為類等級)。在這種層次結(jié)構(gòu)中，通常下層的派生類具有和上層的基類相同的特性(包括數(shù)據(jù)和方法)，這種現(xiàn)象稱為繼承(inheritance)。但是，如果在派生類中對某些特性又做了重新描述，則在派生類中的這些特性將以新描述為準(zhǔn)，也就是說，低層的特性將屏蔽高層的同名特性。(4) 對象彼此之間僅能通過傳

8、遞消息互相聯(lián)系。對象與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)有本質(zhì)區(qū)別，它不是被動地等待外界對它施加操作，相反，它是進(jìn)行處理的主體，必須發(fā)消息請求它執(zhí)行它的某個操作，處理它的私有數(shù)據(jù)，而不能從外界直接對它的私有數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。也就是說，一切局部于該對象的私有信息，都被封裝在該對象類的定義中，就好像裝在一個不透明的黑盒子中一樣，在外界是看不見的，更不能直接使用，這就是“封裝性”。 面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)可以用下列方程來概括：OO=objects+classes+inheritance+communication with messages 也就是說，面向?qū)ο缶褪羌仁褂脤ο笥质褂妙惡屠^承等機(jī)制，而且對象之間僅能通過傳遞消息實(shí)現(xiàn)彼此通

9、信。如果僅使用對象和消息，則這種方法可以稱為基于對象的(object-based)方法，而不能稱為面向?qū)ο蟮姆椒?；如果進(jìn)一步要求把所有對象都劃分為類，則這種方法可稱為基于類的(class-based)方法，但仍然不是面向?qū)ο蟮姆椒?。只有同時使用對象、類、繼承和消息的方法，才是真正面向?qū)ο蟮姆椒ā?. 與人類習(xí)慣的思維方法一致 傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)是面向過程的設(shè)計(jì)方法，這種方法以算法為核心，把數(shù)據(jù)和過程作為相互獨(dú)立的部分，數(shù)據(jù)代表問題空間中的客體，程序代碼則用于處理這些數(shù)據(jù)。2.1.2 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的優(yōu)點(diǎn) 把數(shù)據(jù)和代碼作為分離的實(shí)體，反映了計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)，因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)和程序是分開存放的。但

10、是，這樣做的時候總存在使用錯誤的數(shù)據(jù)調(diào)用正確的程序模塊，或使用正確的數(shù)據(jù)調(diào)用錯誤的程序模塊的危險(xiǎn)。使數(shù)據(jù)和操作保持一致，是程序員的一個沉重負(fù)擔(dān)，在多人分工合作開發(fā)一個大型軟件系統(tǒng)的過程中，如果負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的人中途改變了某個數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)而又沒有及時通知所有人員，則會發(fā)生許多不該發(fā)生的錯誤。 傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)忽略了數(shù)據(jù)和操作之間的內(nèi)在聯(lián)系，用這種方法所設(shè)計(jì)出來的軟件系統(tǒng)其解空間與問題空間并不一致，令人感到難于理解。實(shí)際上，用計(jì)算機(jī)解決的問題都是現(xiàn)實(shí)世界中的問題，這些問題無非由一些相互間存在一定聯(lián)系的事物所組成。每個具體的事物都具有行為和屬性兩方面的特征。因此，把描述事物靜態(tài)屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表示

11、事物動態(tài)行為的操作放在一起構(gòu)成一個整體，才能完整、自然地表示客觀世界中的實(shí)體。 面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)以對象(object)為核心，用這種技術(shù)開發(fā)出的軟件系統(tǒng)由對象組成。對象是對現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體的正確抽象，它是由描述內(nèi)部狀態(tài)表示靜態(tài)屬性的數(shù)據(jù)，以及可以對這些數(shù)據(jù)施加的操作(表示對象的動態(tài)行為)，封裝在一起所構(gòu)成的統(tǒng)一體。對象之間通過傳遞消息互相聯(lián)系，以模擬現(xiàn)實(shí)世界中不同事物彼此之間的聯(lián)系。 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的面向過程的方法有本質(zhì)不同，這種方法的基本原理是，使用現(xiàn)實(shí)世界的概念抽象地思考問題從而自然地解決問題。它強(qiáng)調(diào)模擬現(xiàn)實(shí)世界中的概念而不強(qiáng)調(diào)算法，它鼓勵開發(fā)者在軟件開發(fā)的絕大部分過程中都用應(yīng)用領(lǐng)

12、域的概念去思考。在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法中，計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)是不重要的，現(xiàn)實(shí)世界的模型才是最重要的。面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)過程從始至終都圍繞著建立問題領(lǐng)域的對象模型來進(jìn)行：對問題領(lǐng)域進(jìn)行自然的分解，確定需要使用的對象和類，建立適當(dāng)?shù)念惖燃?，在對象之間傳遞消息實(shí)現(xiàn)必要的聯(lián)系，從而按照人們習(xí)慣的思維方式建立起問題領(lǐng)域的模型，模擬客觀世界。 傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法可以用“瀑布”模型來描述，這種方法強(qiáng)調(diào)自頂向下按部就班地完成軟件開發(fā)工作。事實(shí)上，人們認(rèn)識客觀世界解決現(xiàn)實(shí)問題的過程，是一個漸進(jìn)的過程，人的認(rèn)識需要在繼承以前的有關(guān)知識的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次反復(fù)才能逐步深化。在人的認(rèn)識深化過程中，既包括了從一般到特殊的演繹思維

13、過程，也包括了從特殊到一般的歸納思維過程。人在認(rèn)識和解決復(fù)雜問題時使用的最強(qiáng)有力的思維工具是抽象，也就是在處理復(fù)雜對象時，為了達(dá)到某個分析目的集中研究對象的與此目的有關(guān)的實(shí)質(zhì)，忽略該對象的那些與此目的無關(guān)的部分。 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的基本原則是按照人類習(xí)慣的思維方法建立問題域的模型，開發(fā)出盡可能直觀、自然地表現(xiàn)求解方法的軟件系統(tǒng)。面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)中廣泛使用的對象，是對客觀世界中實(shí)體的抽象。對象實(shí)際上是抽象數(shù)據(jù)類型的實(shí)例，提供了比較理想的數(shù)據(jù)抽象機(jī)制，同時又具有良好的過程抽象機(jī)制。對象類是對一組相似對象的抽象，類等級中上層的類是對下層類的抽象。因此，面向?qū)ο蟮沫h(huán)境提供了強(qiáng)有力的抽象機(jī)制，便于用戶在

14、利用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)解決復(fù)雜問題時使用習(xí)慣的抽象思維工具。此外，面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)中普遍進(jìn)行的對象分類過程，支持從特殊到一般的歸納思維過程；面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)中通過建立類等級而獲得的繼承特性，支持從一般到特殊的演繹思維過程。 面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)為開發(fā)者提供了隨著對某個應(yīng)用系統(tǒng)的認(rèn)識逐步深入和具體化的過程，而逐步設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的可能性，因?yàn)榭梢韵仍O(shè)計(jì)出由抽象類構(gòu)成的系統(tǒng)框架，隨著認(rèn)識深入和具體化再逐步派生出更具體的派生類。這樣的開發(fā)過程符合人們認(rèn)識客觀世界解決復(fù)雜問題時逐步深化的漸進(jìn)過程。2. 穩(wěn)定性好 傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法以算法為核心，開發(fā)過程基于功能分析和功能分解。用傳統(tǒng)方法所建立起來的軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

15、緊密依賴于系統(tǒng)所要完成的功能，當(dāng)功能需求發(fā)生變化時將引起軟件結(jié)構(gòu)的整體修改。事實(shí)上，用戶需求變化大部分是針對功能的，因此，這樣的軟件系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 面向?qū)ο蠓椒ɑ跇?gòu)造問題領(lǐng)域的對象模型，以對象為中心構(gòu)造軟件系統(tǒng)。它的基本作法是用對象模擬問題領(lǐng)域中的實(shí)體，以對象間的聯(lián)系刻畫實(shí)體間的聯(lián)系。因?yàn)槊嫦驅(qū)ο蟮能浖到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)是根據(jù)問題領(lǐng)域的模型建立起來的，而不是基于對系統(tǒng)應(yīng)完成的功能的分解，所以，當(dāng)對系統(tǒng)的功能需求變化時并不會引起軟件結(jié)構(gòu)的整體變化，往往僅需要作一些局部性的修改。例如，從已有類派生出一些新的子類以實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)充或修改，增加或刪除某些對象等?？傊?，由于現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是相對穩(wěn)定的，因此，以

16、對象為中心構(gòu)造的軟件系統(tǒng)也是比較穩(wěn)定的。3. 可重用性好 用已有的零部件裝配新的產(chǎn)品，是典型的重用技術(shù)，例如，可以用已有的預(yù)制件建筑一幢結(jié)構(gòu)和外形都不同于從前的新大樓。重用是提高生產(chǎn)率的最主要的方法。 傳統(tǒng)的軟件重用技術(shù)是利用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫，也就是試圖用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫中的函數(shù)作為“預(yù)制件”來建造新的軟件系統(tǒng)。但是，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)缺乏必要的“柔性”，不能適應(yīng)不同應(yīng)用場合的不同需要，并不是理想的可重用的軟件成分。實(shí)際的庫函數(shù)往往僅提供最基本、最常用的功能，在開發(fā)一個新的軟件系統(tǒng)時，通常多數(shù)函數(shù)是開發(fā)者自己編寫的，甚至絕大多數(shù)函數(shù)都是新編的。 使用傳統(tǒng)方法學(xué)開發(fā)軟件時，人們認(rèn)為具有功能內(nèi)聚性的模塊是理想的模塊，也

17、就是說，如果一個模塊完成一個且只完成一個相對獨(dú)立的子功能，那么這個模塊就是理想的可重用模塊。基于這種認(rèn)識，通常盡量把標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫中的函數(shù)做成功能內(nèi)聚的。但是，即使是具有功能內(nèi)聚性的模塊也并不是自含的和獨(dú)立的，相反，它必須運(yùn)行在相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上。如果要重用這樣的模塊，則相應(yīng)的數(shù)據(jù)也必須重用。如果新產(chǎn)品中的數(shù)據(jù)與最初產(chǎn)品中的數(shù)據(jù)不同，則要么修改數(shù)據(jù)要么修改這個模塊。 事實(shí)上，離開了操作便無法處理數(shù)據(jù)，而脫離了數(shù)據(jù)的操作也是毫無意義的，我們應(yīng)該對數(shù)據(jù)和操作同樣重視。在面向?qū)ο蠓椒ㄋ褂玫膶ο笾?，?shù)據(jù)和操作正是作為平等伙伴出現(xiàn)的。因此，對象具有很強(qiáng)的自含性，此外，對象固有的封裝性和信息隱藏機(jī)制，使得對象

18、的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與外界隔離，具有較強(qiáng)的獨(dú)立性。由此可見，對象是比較理想的模塊和可重用的軟件成分。 面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)在利用可重用的軟件成分構(gòu)造新的軟件系統(tǒng)時，有很大的靈活性。有兩種方法可以重復(fù)使用一個對象類：一種方法是創(chuàng)建該類的實(shí)例，從而直接使用它；另一種方法是從它派生出一個滿足當(dāng)前需要的新類。繼承性機(jī)制使得子類不僅可以重用其父類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序代碼，而且可以在父類代碼的基礎(chǔ)上方便地修改和擴(kuò)充，這種修改并不影響對原有類的使用。由于可以像使用集成電路(IC)構(gòu)造計(jì)算機(jī)硬件那樣，比較方便地重用對象類來構(gòu)造軟件系統(tǒng)，因此，有人把對象類稱為“軟件IC”。4. 較易開發(fā)大型軟件產(chǎn)品 在開發(fā)大型軟件產(chǎn)品時，組織

19、開發(fā)人員的方法不恰當(dāng)往往是出現(xiàn)問題的主要原因。用面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)開發(fā)軟件時，構(gòu)成軟件系統(tǒng)的每個對象就像一個微型程序，有自己的數(shù)據(jù)、操作、功能和用途，因此，可以把一個大型軟件產(chǎn)品分解成一系列本質(zhì)上相互獨(dú)立的小產(chǎn)品來處理，這就不僅降低了開發(fā)的技術(shù)難度，而且也使得對開發(fā)工作的管理變得容易多了。這就是為什么對于大型軟件產(chǎn)品來說，面向?qū)ο蠓缎蛢?yōu)于結(jié)構(gòu)化范型的原因之一。5. 可維護(hù)性好 用傳統(tǒng)方法和面向過程語言開發(fā)出來的軟件很難維護(hù)，是長期困擾人們的一個嚴(yán)重問題，是軟件危機(jī)的突出表現(xiàn)。由于下述因素的存在，使得用面向?qū)ο蠓椒ㄋ_發(fā)的軟件可維護(hù)性好：（1） 面向?qū)ο蟮能浖€(wěn)定性比較好。 如前所述，當(dāng)對軟件的功能

20、或性能的要求發(fā)生變化時，通常不會引起軟件的整體變化，往往只需對局部作一些修改。由于對軟件所需做的改動較小且限于局部，自然比較容易實(shí)現(xiàn)。（2） 面向?qū)ο蟮能浖容^容易修改。 如前所述，類是理想的模塊機(jī)制，它的獨(dú)立性好，修改一個類通常很少會牽扯到其他類。如果僅修改一個類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)部分(私有數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)的算法)，而不修改該類的對外接口，則可以完全不影響軟件的其他部分。 面向?qū)ο筌浖夹g(shù)特有的繼承機(jī)制，使得對軟件的修改和擴(kuò)充比較容易實(shí)現(xiàn)，通常只須從已有類派生出一些新類，無須修改軟件原有成分。 面向?qū)ο筌浖夹g(shù)的多態(tài)性機(jī)制(見2.2.2節(jié))，使得當(dāng)擴(kuò)充軟件功能時對原有代碼所需作的修改進(jìn)一步減少，需

21、要增加的新代碼也比較少。（3） 面向?qū)ο蟮能浖容^容易理解。在維護(hù)已有軟件的時候，首先需要對原有軟件與此次修改有關(guān)的部分有深入理解，才能正確地完成維護(hù)工作。傳統(tǒng)軟件之所以難于維護(hù)，在很大程度上是因?yàn)樾薷乃婕暗牟糠址稚⒃谲浖鱾€地方，需要了解的面很廣，內(nèi)容很多，而且傳統(tǒng)軟件的解空間與問題空間的結(jié)構(gòu)很不一致，更增加了理解原有軟件的難度和工作量。面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)符合人們習(xí)慣的思維方式，用這種方法所建立的軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與問題空間的結(jié)構(gòu)基本一致。因此，面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)比較容易理解。對面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)所做的修改和擴(kuò)充，通常通過在原有類的基礎(chǔ)上派生出一些新類來實(shí)現(xiàn)。由于對象類有很強(qiáng)的獨(dú)立性，當(dāng)派生新類

22、的時候通常不需要詳細(xì)了解基類中操作的實(shí)現(xiàn)算法。因此，了解原有系統(tǒng)的工作量可以大幅度下降。（4） 易于測試和調(diào)試。為了保證軟件質(zhì)量，對軟件進(jìn)行維護(hù)之后必須進(jìn)行必要的測試，以確保要求修改或擴(kuò)充的功能按照要求正確地實(shí)現(xiàn)了，而且沒有影響到軟件不該修改的部分。如果測試過程中發(fā)現(xiàn)了錯誤，還必須通過調(diào)試改正過來。顯然，軟件是否易于測試和調(diào)試，是影響軟件可維護(hù)性的一個重要因素。對面向?qū)ο蟮能浖M(jìn)行維護(hù)，主要通過從已有類派生出一些新類來實(shí)現(xiàn)。因此，維護(hù)后的測試和調(diào)試工作也主要圍繞這些新派生出來的類進(jìn)行。類是獨(dú)立性很強(qiáng)的模塊，向類的實(shí)例發(fā)消息即可運(yùn)行它，觀察它是否能正確地完成要求它做的工作，對類的測試通常比較容易

23、實(shí)現(xiàn)，如果發(fā)現(xiàn)錯誤也往往集中在類的內(nèi)部，比較容易調(diào)試。迭代是軟件開發(fā)過程中普遍存在的一種內(nèi)在屬性。經(jīng)驗(yàn)表明，軟件過程各個階段之間的迭代或一個階段內(nèi)各個工作步驟之間的迭代，在面向?qū)ο蠓缎椭斜仍诮Y(jié)構(gòu)化范型中更常見。2.1.3 噴泉模型一般說來，使用面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)開發(fā)軟件時，工作重點(diǎn)應(yīng)該放在生命周期中的分析階段。這種方法在開發(fā)的早期階段定義了一系列面向問題的對象，并且在整個開發(fā)過程中不斷充實(shí)和擴(kuò)充這些對象。由于在整個開發(fā)過程中都使用統(tǒng)一的軟件概念“對象”，所有其他概念(例如功能、關(guān)系、事件等)都是圍繞對象組成的，目的是保證分析工作中得到的信息不會丟失或改變，因此，對生命周期各階段的區(qū)分自然就不重要、

24、不明顯了。分析階段得到的對象模型也適用于設(shè)計(jì)階段和實(shí)現(xiàn)階段。由于各階段都使用統(tǒng)一的概念和表示符號，因此，整個開發(fā)過程都是吻合一致的，或者說是“無縫”連接的，這自然就很容易實(shí)現(xiàn)各個開發(fā)步驟的多次反復(fù)迭代，達(dá)到認(rèn)識的逐步深化。每次反復(fù)都會增加或明確一些目標(biāo)系統(tǒng)的性質(zhì)，但卻不是對先前工作結(jié)果的本質(zhì)性改動，這樣就減少了不一致性，降低了出錯的可能性。圖2.1所示的噴泉模型，是典型的面向?qū)ο蟮能浖^程模型。圖2.1 噴泉模型 “噴泉”這個詞體現(xiàn)了面向?qū)ο筌浖_發(fā)過程迭代和無縫的特性。圖中代表不同階段的圓圈相互重疊，這明確表示兩個活動之間存在交迭；而面向?qū)ο蠓椒ㄔ诟拍詈捅硎痉椒ㄉ系囊恢滦?，保證了在各項(xiàng)開發(fā)活

25、動之間的無縫過渡，事實(shí)上，用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件時，在分析、設(shè)計(jì)和編碼等項(xiàng)開發(fā)活動之間并不存在明顯的邊界。圖中在一個階段內(nèi)的向下箭頭代表該階段內(nèi)的迭代（或求精）。圖中較小的圓圈代表維護(hù)，圓圈較小象征著采用了面向?qū)ο蠓缎椭缶S護(hù)時間縮短了。為避免使用噴泉模型開發(fā)軟件時開發(fā)過程過分無序，應(yīng)該把一個線性過程（例如，快速原型模型或圖2.1中的中心垂線）作為總目標(biāo)。但是，同時也應(yīng)該記住，面向?qū)ο蠓缎捅旧硪蠼?jīng)常對開發(fā)活動進(jìn)行迭代或求精。在應(yīng)用領(lǐng)域中有意義的、與所要解決的問題有關(guān)系的任何事物都可以作為對象，它既可以是具體的物理實(shí)體的抽象，也可以是人為的概念，或者是任何有明確邊界和意義的東西。對象是對問題域

26、中某個實(shí)體的抽象，設(shè)立某個對象就反映了軟件系統(tǒng)具有保存有關(guān)它的信息并且與它進(jìn)行交互的能力。2.2 面向?qū)ο蟮母拍?2.2.1 對象由于客觀世界中的實(shí)體通常都既具有靜態(tài)的屬性，又具有動態(tài)的行為，因此，面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)中的對象是由描述該對象屬性的數(shù)據(jù)以及可以對這些數(shù)據(jù)施加的所有操作封裝在一起構(gòu)成的統(tǒng)一體。對象可以作的操作表示它的動態(tài)行為，在面向?qū)ο蠓治龊兔嫦驅(qū)ο笤O(shè)計(jì)中，通常把對象的操作稱為服務(wù)或方法。1. 對象的形象表示為有助于讀者理解對象的概念，圖2.2形象地描繪了具有3個操作的對象。圖2.2 對象的形象表示一個對象很像一臺錄音機(jī)。當(dāng)在軟件中使用一個對象的時候，只能通過對象與外界的界面來操作它。對

27、象與外界的界面也就是該對象向公眾開放的操作。使用對象向公眾開放的操作就好像使用錄音機(jī)的按鍵，只須知道該操作的名字(好像錄音機(jī)的按鍵名)和所需要的參數(shù)(提供附加信息或設(shè)置狀態(tài)，根本無須知道實(shí)現(xiàn)這些操作的方法。事實(shí)上，實(shí)現(xiàn)對象操作的代碼和數(shù)據(jù)是隱藏在對象內(nèi)部的，一個對象好像是一個黑盒子，表示它內(nèi)部狀態(tài)的數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)各個操作的代碼及局部數(shù)據(jù)，都被封裝在這個黑盒子內(nèi)部，在外面是看不見的，更不能從外面去訪問或修改這些數(shù)據(jù)或代碼。使用對象時只需知道它向外界提供的接口形式而無須知道它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)算法，不僅使得對象的使用變得非常簡單、方便，而且具有很高的安全性和可靠性。對象內(nèi)部的數(shù)據(jù)只能通過對象的公有方法(如C+

28、的公有成員函數(shù))來訪問或處理，這就保證了對這些數(shù)據(jù)的訪問或處理，在任何時候都是使用統(tǒng)一的方法進(jìn)行的，不會像使用傳統(tǒng)的面向過程的程序設(shè)計(jì)語言那樣，由于每個使用者各自編寫自己的處理某個全局?jǐn)?shù)據(jù)的過程而發(fā)生錯誤。當(dāng)對象處于不同狀態(tài)時，做同一個操作所得到的效果也是不同的。2. 對象的定義目前，對對象所下的定義并不完全統(tǒng)一，人們從不同角度給出對象的不同定義。這些定義雖然形式不同，但基本含義是相同的。下面給出對象的幾個定義。(1) 定義1： 對象是具有相同狀態(tài)的一組操作的集合。這個定義主要是從面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的角度看“對象”。(2) 定義2： 對象是對問題域中某個東西的抽象，這種抽象反映了系統(tǒng)保存有關(guān)這個

29、東西的信息或與它交互的能力。也就是說，對象是對屬性值和操作的封裝。這個定義著重從信息模擬的角度看待“對象”。(3) 定義3： 對象=ID,MS,DS,MI。其中，ID是對象的標(biāo)識或名字，MS是對象中的操作集合，DS是對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，MI是對象受理的消息名集合(即對外接口)。這個定義是一個形式化的定義。總之，對象是封裝了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及可以施加在這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作的封裝體，這個封裝體有可以惟一地標(biāo)識它的名字，而且向外界提供一組服務(wù)(即公有的操作)。對象中的數(shù)據(jù)表示對象的狀態(tài)，一個對象的狀態(tài)只能由該對象的操作來改變。每當(dāng)需要改變對象的狀態(tài)時，只能由其他對象向該對象發(fā)送消息。對象響應(yīng)消息時，按照消息模式

30、找出與之匹配的方法，并執(zhí)行該方法。從動態(tài)角度或?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)機(jī)制來看，對象是一臺自動機(jī)。具有內(nèi)部狀態(tài)S，操作fi(i=1,2,n)，且與操作fi對應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)為gi(i=1,2,n)的一個對象，可以用圖2.3所示的自動機(jī)來模擬。圖2.3 用自動機(jī)模擬對象3. 對象的特點(diǎn)(1) 以數(shù)據(jù)為中心。操作圍繞對其數(shù)據(jù)所需要做的處理來設(shè)置，不設(shè)置與這些數(shù)據(jù)無關(guān)的操作，而且操作的結(jié)果往往與當(dāng)時所處的狀態(tài)(數(shù)據(jù)的值)有關(guān)。(2) 對象是主動的。它與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)有本質(zhì)不同，不是被動地等待對它進(jìn)行處理，相反，它是進(jìn)行處理的主體。為了完成某個操作，不能從外部直接加工它的私有數(shù)據(jù)，而是必須通過它的公有接口向?qū)ο蟀l(fā)消息，

31、請求它執(zhí)行它的某個操作，處理它的私有數(shù)據(jù)。(3) 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)封裝。對象好像是一只黑盒子，它的私有數(shù)據(jù)完全被封裝在盒子內(nèi)部，對外是隱藏的、不可見的，對私有數(shù)據(jù)的訪問或處理只能通過公有的操作進(jìn)行。為了使用對象內(nèi)部的私有數(shù)據(jù)，只需知道數(shù)據(jù)的取值范圍(值域)和可以對該數(shù)據(jù)施加的操作(即，對象提供了哪些處理或訪問數(shù)據(jù)的公有方法)，根本無須知道數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)操作的算法。這也就是抽象數(shù)據(jù)類型的概念。因此，一個對象類型也可以看作是一種抽象數(shù)據(jù)類型。(4) 本質(zhì)上具有并行性。 對象是描述其內(nèi)部狀態(tài)的數(shù)據(jù)及可以對這些數(shù)據(jù)施加的全部操作的集合。不同對象各自獨(dú)立地處理自身的數(shù)據(jù)，彼此通過發(fā)消息傳遞信息完成通信

32、。因此，本質(zhì)上具有并行工作的屬性。(5) 模塊獨(dú)立性好。對象是面向?qū)ο蟮能浖幕灸K，為了充分發(fā)揮模塊化簡化開發(fā)工作的優(yōu)點(diǎn)，希望模塊的獨(dú)立性強(qiáng)。具體來說，也就是要求模塊的內(nèi)聚性強(qiáng)，耦合性弱。如前所述，對象是由數(shù)據(jù)及可以對這些數(shù)據(jù)施加的操作所組成的統(tǒng)一體，而且對象是以數(shù)據(jù)為中心的，操作圍繞對其數(shù)據(jù)所需做的處理來設(shè)置，沒有無關(guān)的操作。因此，對象內(nèi)部各種元素彼此結(jié)合得很緊密，內(nèi)聚性相當(dāng)強(qiáng)。由于完成對象功能所需要的元素(數(shù)據(jù)和方法)基本上都被封裝在對象內(nèi)部，它與外界的聯(lián)系自然就比較少，因此，對象之間的耦合通常比較松。1. 類(class)現(xiàn)實(shí)世界中存在的客觀事物有些是彼此相似的，例如，張三、李四、王

33、五雖說每個人職業(yè)、性格、愛好、特長等等各有不同，但是，他們的基本特征是相似的，都是黃皮膚、黑頭發(fā)、黑眼睛，于是人們把他們統(tǒng)稱為“中國人”。人類習(xí)慣于把有相似特征的事物歸為一類，分類是人類認(rèn)識客觀世界的基本方法。2.2.2 重要概念在面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)中，“類”就是對具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組相似對象的定義，也就是說，類是對具有相同屬性和行為的一個或多個對象的描述，通常在這種描述中也包括對怎樣創(chuàng)建該類的新對象的說明。以上先詳細(xì)地闡述了對象的定義，然后在此基礎(chǔ)上定義了類。也可以先定義類再定義對象，例如，可以像下面這樣定義類和對象： 類是支持繼承的抽象數(shù)據(jù)類型，而對象就是類的實(shí)例。2. 實(shí)例(in

34、stance)實(shí)例就是由某個特定的類所描述的一個具體的對象。類是對具有相同屬性和行為的一組相似的對象的抽象，類在現(xiàn)實(shí)世界中并不能真正存在。實(shí)際上類是建立對象時使用的“樣板”，按照這個樣板所建立的一個個具體的對象，就是類的實(shí)際例子，通常稱為實(shí)例。當(dāng)使用“對象”這個術(shù)語時，既可以指一個具體的對象，也可以泛指一般的對象，但是，當(dāng)使用“實(shí)例”這個術(shù)語時，必然是指一個具體的對象。3. 消息(message)消息就是要求某個對象執(zhí)行在定義它的那個類中所定義的某個操作的規(guī)格說明。通常，一個消息由下述3部分組成：接收消息的對象名；消息選擇符(也稱為消息名)；零個或多個變元。4. 方法(method)方法就是對

35、象所能執(zhí)行的操作，也就是類中所定義的服務(wù)。方法描述了對象執(zhí)行操作的算法，響應(yīng)消息的方法。在C+語言中把方法稱為成員函數(shù)，有公有、私有和保護(hù)成員函數(shù)3類。5. 屬性(attribute)屬性就是類中所定義的數(shù)據(jù)，它是對客觀世界實(shí)體所具有的性質(zhì)的抽象。類的每個實(shí)例都有自己特有的屬性值。在C+語言中把屬性稱為數(shù)據(jù)成員，有：公有成員public私有成員private保護(hù)成員protected6. 封裝(encapsulation)從字面上理解，所謂封裝就是把某個事物包起來，使外界不知道該事物的具體內(nèi)容。在面向?qū)ο蟮某绦蛑校褦?shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)操作的代碼集中起來放在對象內(nèi)部。一個對象好像是一個不透明的黑盒子，表

36、示對象狀態(tài)的數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)操作的代碼與局部數(shù)據(jù)，都被封裝在黑盒子里面，從外面是看不見的，更不能從外面直接訪問或修改這些數(shù)據(jù)和代碼。使用一個對象的時候，只需知道它向外界提供的接口形式，無須知道它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)操作的算法。綜上所述，對象具有封裝性的條件如下：（1） 有一個清晰的邊界。所有私有數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)操作的代碼都被封裝在這個邊界內(nèi)，從外面看不見更不能直接訪問。（2） 有確定的接口（即協(xié)議）。這些接口就是對象可以接受的消息，只能通過向?qū)ο蟀l(fā)送消息來使用它。（3） 受保護(hù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)對象功能的細(xì)節(jié)（私有數(shù)據(jù)和代碼）不能在定義該對象的類的范圍外訪問。封裝也就是信息隱藏，通過封裝對外界隱藏了對象的實(shí)

37、現(xiàn)細(xì)節(jié)。對象類實(shí)質(zhì)上是抽象數(shù)據(jù)類型。類把數(shù)據(jù)說明和操作說明與數(shù)據(jù)表達(dá)和操作實(shí)現(xiàn)分離開了，使用者只需知道它的說明（值域及可對數(shù)據(jù)施加的操作），就可以使用它。7. 繼承(inheritance)廣義地說，繼承是指能夠直接獲得已有的性質(zhì)和特征，而不必重復(fù)定義它們。在面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)中，繼承是子類自動地共享基類中定義的數(shù)據(jù)和方法的機(jī)制。面向?qū)ο筌浖夹g(shù)的許多強(qiáng)有力的功能和突出的優(yōu)點(diǎn)，都來源于把類組成一個層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(類等級)：一個類的上層可以有父類，下層可以有子類。這種層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的一個重要性質(zhì)是繼承性，一個類直接繼承其父類的全部描述(數(shù)據(jù)和操作)。為了更深入、具體地理解繼承性的含義，圖2.4描繪

38、了實(shí)現(xiàn)繼承機(jī)制的原理。繼承具有傳遞性。因此，一個類實(shí)際上繼承了它所在的類等級中在它上層的全部基類的所有描述，也就是說，屬于某類的對象除了具有該類所描述的性質(zhì)外，還具有類等級中該類上層全部基類描述的一切性質(zhì)。圖2.4 實(shí)現(xiàn)繼承機(jī)制的原理當(dāng)一個類只允許有一個父類時，也就是說，當(dāng)類等級為樹形結(jié)構(gòu)時，類的繼承是單繼承；當(dāng)允許一個類有多個父類時，類的繼承是多重繼承。多重繼承的類可以組合多個父類的性質(zhì)構(gòu)成所需要的性質(zhì)，因此功能更強(qiáng)、使用更方便；但是，使用多重繼承時要注意避免二義性。繼承性使得相似的對象可以共享程序代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而大大減少了程序中的冗余信息。在程序執(zhí)行期間，對對象某一性質(zhì)的查找是從該對象

39、類在類等級中所在的層次開始，沿類等級逐層向上進(jìn)行的，并把第一個被找到的性質(zhì)作為所要的性質(zhì)。因此，低層的性質(zhì)將屏蔽高層的同名性質(zhì)。使用從原有類派生出新的子類的辦法，使得對軟件的修改變得比過去容易得多了。當(dāng)需要擴(kuò)充原有的功能時，派生類的方法可以調(diào)用其基類的方法，并在此基礎(chǔ)上增加必要的程序代碼；當(dāng)需要完全改變原有操作的算法時，可以在派生類中實(shí)現(xiàn)一個與基類方法同名而算法不同的方法；當(dāng)需要增加新的功能時，可以在派生類中實(shí)現(xiàn)一個新的方法。繼承性使得用戶在開發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)時不必完全從零開始，可以繼承原有的相似系統(tǒng)的功能或者從類庫中選取需要的類，再派生出新的類以實(shí)現(xiàn)所需要的功能。有了繼承性以后，還可以用把已有

40、的一般性的解加以具體化的辦法，來達(dá)到軟件重用的目的：首先，使用抽象的類開發(fā)出一般性問題的解，然后，在派生類中增加少量代碼使一般性的解具體化，從而開發(fā)出符合特定應(yīng)用需要的具體解。8. 多態(tài)性(polymorphism)多態(tài)性一詞來源于希臘語，意思是“有許多形態(tài)”。在面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)中，多態(tài)性是指子類對象可以像父類對象那樣使用，同樣的消息既可以發(fā)送給父類對象也可以發(fā)送給子類對象。也就是說，在類等級的不同層次中可以共享(公用)一個行為(方法)的名字，然而不同層次中的每個類卻各自按自己的需要來實(shí)現(xiàn)這個行為。當(dāng)對象接收到發(fā)送給它的消息時，根據(jù)該對象所屬于的類動態(tài)選用在該類中定義的實(shí)現(xiàn)算法。在C+語言中

41、，多態(tài)性是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。在類等級不同層次中可以說明名字、參數(shù)特征和返回值類型都相同的虛擬成員函數(shù)，而不同層次的類中的虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)算法各不相同。虛函數(shù)機(jī)制使得程序員能在一個類等級中使用相同函數(shù)的多個不同版本，在運(yùn)行時刻才根據(jù)接收消息的對象所屬于的類，決定到底執(zhí)行哪個特定的版本，這稱為動態(tài)聯(lián)編，也叫滯后聯(lián)編。例：class Figure class Rectangle:public Figure class Circle:public Figure protected: private: private: int centX,centY; int upLeftX,upLefyY; int Co

42、odX,CoodY; . int lowRightX,lowRightY; int Radius; public: public: public: DrawRectangle(); DrawCircle(); virtual void show(); virtual void show(); virtual void show(); virtual void Hide(); virtual void Hide(); virtual void Hide(); virtual void Zoom(); virtual void Zoom(); virtual void Zoom(); ; ; ;多

43、態(tài)性機(jī)制不僅增加了面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的靈活性，進(jìn)一步減少了信息冗余，而且顯著提高了軟件的可重用性和可擴(kuò)充性。當(dāng)擴(kuò)充系統(tǒng)功能增加新的實(shí)體類型時，只須派生出與新實(shí)體類相應(yīng)的新的子類，并在新派生出的子類中定義符合該類需要的虛函數(shù)，完全無須修改原有的程序代碼，甚至不需要重新編譯原有的程序(僅需編譯新派生類的源程序，再與原有程序的.OBJ文件連接)。9. 重載(overloading)有兩種重載：函數(shù)重載是指在同一作用域內(nèi)的若干個參數(shù)特征不同的函數(shù)可以使用相同的函數(shù)名字；運(yùn)算符重載是指同一個運(yùn)算符可以施加于不同類型的操作數(shù)上面。當(dāng)然，當(dāng)參數(shù)特征不同或被操作數(shù)的類型不同時，實(shí)現(xiàn)函數(shù)的算法或運(yùn)算符的語義是不相

44、同的。在C+語言中函數(shù)重載是通過靜態(tài)聯(lián)編(也叫先前聯(lián)編)實(shí)現(xiàn)的，也就是在編譯時根據(jù)函數(shù)變元的個數(shù)和類型，決定到底使用函數(shù)的哪個實(shí)現(xiàn)代碼；對于重載的運(yùn)算符，同樣是在編譯時根據(jù)被操作數(shù)的類型，決定使用該算符的哪種語義。重載進(jìn)一步提高了面向?qū)ο笙到y(tǒng)的靈活性和可讀性。一、什么是模型為了更好地理解問題，人們常常采用建立問題模型的方法。所謂模型，就是為了理解事物而對事物作出的一種抽象，是對事物的一種無歧義的書面描述。通常，模型由一組圖示符號和組織這些符號的規(guī)則組成，利用它們來定義和描述問題域中的術(shù)語和概念。更進(jìn)一步講，模型是一種思考工具，利用這種工具可以把知識規(guī)范地表示出來。模型可以幫助我們思考問題、定義

45、術(shù)語、在選擇術(shù)語時作出適當(dāng)?shù)募僭O(shè)，并且可以幫助我們保持定義和假設(shè)的一致性。2.3 面向?qū)ο蠼榱碎_發(fā)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)分析員應(yīng)該從不同角度抽象出目標(biāo)系統(tǒng)的特性，使用精確的表示方法構(gòu)造系統(tǒng)的模型，驗(yàn)證模型是否滿足用戶對目標(biāo)系統(tǒng)的需求，并在設(shè)計(jì)過程中逐漸把和實(shí)現(xiàn)有關(guān)的細(xì)節(jié)加進(jìn)模型中，直至最終用程序?qū)崿F(xiàn)模型。對于那些因過分復(fù)雜而不能直接理解的系統(tǒng)，特別需要建立模型，建模的目的主要是為了減少復(fù)雜性。人的頭腦每次只能處理一定數(shù)量的信息，模型通過把系統(tǒng)的重要部分分解成人的頭腦一次能處理的若干個子部分，從而減少系統(tǒng)的復(fù)雜程度。在對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分析的初始階段，面對大量模糊的、涉及眾多專業(yè)領(lǐng)域的、錯綜復(fù)雜的

46、信息，系統(tǒng)分析員往往感到無從下手。模型提供了組織大量信息的一種有效機(jī)制。一旦建立起模型之后，這個模型就要經(jīng)受用戶和各個領(lǐng)域?qū)＜业膰?yán)格審查。由于模型的規(guī)范化和系統(tǒng)化，因此比較容易暴露出系統(tǒng)分析員對目標(biāo)系統(tǒng)認(rèn)識的片面性和不一致性。通過審查，往往會發(fā)現(xiàn)許多錯誤，發(fā)現(xiàn)錯誤是正?，F(xiàn)象，這些錯誤可以在成為目標(biāo)系統(tǒng)中的錯誤之前，就被預(yù)先清除掉。通常，用戶和領(lǐng)域?qū)＜铱梢酝ㄟ^快速建立的原型親身體驗(yàn)，從而對系統(tǒng)模型進(jìn)行更有效的審查。模型常常會經(jīng)過多次必要的修改，通過不斷改正錯誤的或不全面的認(rèn)識，最終使軟件開發(fā)人員對問題有了透徹的理解，從而為后續(xù)的開發(fā)工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。用面向?qū)ο蠓椒ǔ晒Φ亻_發(fā)軟件的關(guān)鍵，同樣是對

47、問題域的理解。面向?qū)ο蠓椒ㄗ罨镜脑瓌t，是按照人們習(xí)慣的思維方式，用面向?qū)ο笥^點(diǎn)建立問題域的模型，開發(fā)出盡可能自然地表現(xiàn)求解方法的軟件。二、三種要建立的模型用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件，通常需要建立3種形式的模型，它們分別是描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對象模型，描述系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的動態(tài)模型和描述系統(tǒng)功能的功能模型。這3種模型都涉及到數(shù)據(jù)、控制和操作等共同的概念，只不過每種模型描述的側(cè)重點(diǎn)不同。這3種模型從3個不同但又密切相關(guān)的角度模擬目標(biāo)系統(tǒng)，它們各自從不同側(cè)面反映了系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，綜合起來則全面地反映了對目標(biāo)系統(tǒng)的需求。一個典型的軟件系統(tǒng)組合了上述3方面內(nèi)容：它使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(對象模型)，執(zhí)行操作(動態(tài)模型)

48、，并且完成數(shù)據(jù)值的變化(功能模型)。面向?qū)ο罅Ⅲw模型立體模型對象模型動態(tài)模型功能模型為了全面地理解問題域，對任何大系統(tǒng)來說，上述3種模型都是必不可少的。用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)軟件，在任何情況下，對象模型始終都是最重要、最基本、最核心的。在整個開發(fā)過程中，3種模型一直都在發(fā)展、完善。在面向?qū)ο蠓治鲞^程中，構(gòu)造出完全獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用域模型。在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)過程中，把求解域的結(jié)構(gòu)逐漸加入到模型中。在實(shí)現(xiàn)階段，把應(yīng)用域和求解域的結(jié)構(gòu)都編成程序代碼并進(jìn)行嚴(yán)格的測試驗(yàn)證。下面分別介紹上述3種模型。對象模型表示靜態(tài)的、結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)”性質(zhì)。它是對模擬客觀世界實(shí)體的對象以及對象彼此間的關(guān)系的映射，描述了系統(tǒng)的

49、靜態(tài)結(jié)構(gòu)。 正如2.1節(jié)所述，面向?qū)ο蠓椒◤?qiáng)調(diào)圍繞對象而不是圍繞功能來構(gòu)造系統(tǒng)。 對象模型為建立動態(tài)模型和功能模型，提供了實(shí)質(zhì)性的框架。2.4 對象模型在建立對象模型時，我們的目標(biāo)是從客觀世界中提煉出對具體應(yīng)用有價值的概念。為了建立對象模型，需要定義一組圖形符號，并且規(guī)定一組組織這些符號以表示特定語義的規(guī)則。也就是說，需要用適當(dāng)?shù)慕ＵZ言來表達(dá)模型，建模語言由記號（即模型中使用的符號）和使用記號的規(guī)則（語法、語義和語用）組成?，F(xiàn)在一般采用統(tǒng)一建模語言（UML）作為OO開發(fā)的建模手段。對象模型主要是類圖和對象圖對象之間關(guān)系：關(guān)聯(lián)關(guān)系、繼承關(guān)系、聚合關(guān)系、依賴關(guān)系，通過類圖體現(xiàn)出來。 統(tǒng)一建模的重

50、要性 一些著名的軟件工程專家在提出自己的面向?qū)ο蠓椒ǖ耐瑫r，也提出了自己的建模語言。但是，面向?qū)ο蠓椒ǖ挠脩舨⒉涣私獠煌ＵZ言的優(yōu)缺點(diǎn)，很難在實(shí)際工作中根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)選擇合適的建模語言，而且不同建模語言之間存在的細(xì)微差別也極大地妨礙了用戶之間的交流。面向?qū)ο蠓椒òl(fā)展的現(xiàn)實(shí)，要求在精心比較不同建模語言的優(yōu)缺點(diǎn)和總結(jié)面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把建模語言統(tǒng)一起來。曾對面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的發(fā)展做出過重要貢獻(xiàn)的Booch,Rumbaugh和Jacobson經(jīng)過合作研究，于1996年6月設(shè)計(jì)出統(tǒng)一建模語言UML 0.9。截止到1996年10月，在美國已有700多家公司表示支持采用UML作為建模語言，在1

51、996年年底，UML已經(jīng)穩(wěn)定地占領(lǐng)了面向?qū)ο蠹夹g(shù)市場的85%，成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1997年11月，國際對象管理組織OMG批準(zhǔn)把UML 1.1作為基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)建模語言。通常，使用UML提供的類圖來建立對象模型。在UML中術(shù)語“類”的實(shí)際含義是，“一個類及屬于該類的對象”。1. 什么是動態(tài)模型： 動態(tài)模型表示瞬時的、行為化的系統(tǒng)的“控制”性質(zhì)，它規(guī)定了對象模型中的對象的合法變化序列。一旦建立起對象模型之后，就需要考察對象的動態(tài)行為。所有對象都具有自己的生命周期（或稱為運(yùn)行周期）。對一個對象來說，生命周期由許多階段組成，在每個特定階段中，都有適合該對象的一組運(yùn)行規(guī)律和行為規(guī)則，用以規(guī)范

52、該對象的行為。生命周期中的階段也就是對象的狀態(tài)。2.5 動態(tài)模型2.狀態(tài)概念： 所謂狀態(tài)，是對對象屬性值的一種抽象。當(dāng)然，在定義狀態(tài)時應(yīng)該忽略那些不影響對象行為的屬性。各對象之間相互觸發(fā)（即作用）就形成了一系列的狀態(tài)變化。我們把一個觸發(fā)行為稱作一個事件。對象對事件的響應(yīng)，取決于接受該觸發(fā)的對象當(dāng)時所處的狀態(tài)，響應(yīng)包括改變自己的狀態(tài)或者又形成一個新的觸發(fā)行為。狀態(tài)有持續(xù)性，它占用一段時間間隔。狀態(tài)與事件密不可分，一個事件分開兩個狀態(tài)，一個狀態(tài)隔開兩個事件。事件表示時刻，狀態(tài)代表時間間隔。通常，用UML提供的狀態(tài)圖來描繪對象的狀態(tài)、觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件以及對象的行為（對事件的響應(yīng)）。每個類的動態(tài)行為

53、用一張狀態(tài)圖來描繪，各個類的狀態(tài)圖通過共享事件合并起來，從而構(gòu)成系統(tǒng)的動態(tài)模型。也就是說，動態(tài)模型是基于事件共享而互相關(guān)聯(lián)的一組狀態(tài)圖的集合。在UML中，動態(tài)模型一般用下述圖描述：狀態(tài)圖時序圖協(xié)作圖活動圖等功能模型表示變化的系統(tǒng)的“功能”性質(zhì)，它指明了系統(tǒng)應(yīng)該“做什么”，因此更直接地反映了用戶對目標(biāo)系統(tǒng)的需求。通常，功能模型由一組數(shù)據(jù)流圖組成。在面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)中，數(shù)據(jù)流圖遠(yuǎn)不如在結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)方法中那樣重要。一般說來，與對象模型和動態(tài)模型比較起來，數(shù)據(jù)流圖并沒有增加新的信息，但是，建立功能模型有助于軟件開發(fā)人員更深入地理解問題域，改進(jìn)和完善自己的設(shè)計(jì)。因此，不能完全忽視功能模型的作用。2.6

54、功能模型UML提供的用例圖也是進(jìn)行需求分析和建立功能模型的強(qiáng)有力工具。在UML中把用用例圖建立起來的系統(tǒng)模型稱為用例模型。用例模型描述的是外部行為者(actor）所理解的系統(tǒng)功能。用例模型的建立是系統(tǒng)開發(fā)者和用戶反復(fù)討論的結(jié)果，它描述了開發(fā)者和用戶對需求規(guī)格所達(dá)成的共識。在UML中，功能模型一般用：用況圖描述。面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)所建立的3種模型，分別從3個不同側(cè)面描述了所要開發(fā)的系統(tǒng)。這3種模型相互補(bǔ)充、相互配合，使得我們對系統(tǒng)的認(rèn)識更加全面，構(gòu)成面向?qū)ο蟮牧Ⅲw模型。功能模型指明了系統(tǒng)應(yīng)該“做什么”；動態(tài)模型明確規(guī)定了什么時候(即在何種狀態(tài)下接受了什么事件的觸發(fā))做；對象模型則定義了做事情的實(shí)體。在面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)中，對象模型是最基本最重要的，它為其