面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課件設(shè)計(jì)篇

第三部分：設(shè)計(jì)篇2OOD模型框架——從兩個側(cè)面來描述人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分問題域部分從一個側(cè)面看：OOD模型包括幾個主要部分？一個核心加三個外圍需求模型輔助模型類圖模型規(guī)約從另一側(cè)面看：OOD模型每個部分如何用OO概念表達(dá)？采用與OOA相同的概念及模型組織方式回顧3問題域部分設(shè)計(jì)輸入OOA模型人機(jī)交互部分設(shè)計(jì)控制驅(qū)動部分設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口部分設(shè)計(jì)構(gòu)件化與系統(tǒng)部署向OOP輸出OOD模型OOD過程4將OOA模型搬到OOD作為OOD的基礎(chǔ)人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分問題域部分OOA模型按編程語言、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、復(fù)用支持等實(shí)現(xiàn)條件進(jìn)行必要的調(diào)整11.1什么是問題域部分問題域部分是OOD模型的四個組成部分之一，由來自問題域的對象構(gòu)成，是在OOA模型基礎(chǔ)上，按照具體的實(shí)現(xiàn)條件進(jìn)行必要的修改、調(diào)整和細(xì)節(jié)補(bǔ)充而得到的。第11章 問題域部分的設(shè)計(jì)5人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分OOA模型編程語言、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、復(fù)用支持等實(shí)現(xiàn)條件OOD過程從MDA的觀點(diǎn)看問題域部分的產(chǎn)生問題域部分611.2實(shí)現(xiàn)條件對問題域部分的影響編程語言語言的實(shí)現(xiàn)能力硬件、操作系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施對象分布、并發(fā)、通信、性能復(fù)用支持根據(jù)復(fù)用支持對模型做適當(dāng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)復(fù)用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)對象的持久存儲，對問題域部分做某些修改界面支持系統(tǒng)問題域部分與人機(jī)界面之間的消息傳輸7設(shè)計(jì)準(zhǔn)備保留OOA文檔復(fù)制OOA文檔，作為OOD的輸入根據(jù)需求的變化和發(fā)現(xiàn)的錯誤進(jìn)行修改設(shè)計(jì)內(nèi)容與策略（本節(jié)的重點(diǎn)）針對編程語言支持能力的調(diào)整增加一般類以建立共同協(xié)議實(shí)現(xiàn)復(fù)用提高性能為實(shí)現(xiàn)對象持久存儲所做的修改完善對象的細(xì)節(jié)定義對象實(shí)例對輔助模型、模型規(guī)約的修改和補(bǔ)充建立OOD文檔與OOA文檔的映射11.3設(shè)計(jì)過程81、按編程語言調(diào)整繼承與多態(tài)起因：OOA強(qiáng)調(diào)如實(shí)地反映問題域，OOD考慮實(shí)現(xiàn)問題，如果語言不支持多繼承或多態(tài)，就要進(jìn)行對模型調(diào)整多繼承模式狹義菱形廣義菱形（1）多繼承化為單繼承9方法1：簡單轉(zhuǎn)換（a）一般方法或AC111111BACB1ACB（c）不合適的例子？職員學(xué)員在職學(xué)員職員學(xué)員在職學(xué)員1111（b）合適的例子汽車制冷設(shè)備冷藏車或111111汽車制冷設(shè)備冷藏車汽車制冷設(shè)備冷藏車（d）轉(zhuǎn)換產(chǎn)生信息重復(fù)AABCD？BCD10方法2：重新定義對象類，化解多繼承職員學(xué)員在職學(xué)員人員職員身份學(xué)員身份人員10..110..1職員身份學(xué)員身份身份人員10..211不適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ黾映绦虼a職員學(xué)員人員在職學(xué)員方法3：保持分類，剝離多繼承信息職員學(xué)員人員在職學(xué)員職員信息學(xué)員信息1111111112（2）取消多態(tài)性(a)(b)多邊形線條色線型邊數(shù)頂點(diǎn)坐標(biāo)繪圖填充正多邊形*頂點(diǎn)坐標(biāo)*繪圖矩形×邊數(shù)*頂點(diǎn)坐標(biāo)*繪圖多邊形線條色線型正多邊形繪圖矩形頂點(diǎn)坐標(biāo)繪圖不規(guī)則多邊形繪圖邊數(shù)頂點(diǎn)坐標(biāo)邊數(shù)頂點(diǎn)坐標(biāo)填充132、增加一般類以建立共同協(xié)議增加根類：將所有的類組織在一起 提供全系統(tǒng)通用的協(xié)議

例：提供創(chuàng)建、刪除、復(fù)制等操作增加其他一般類：提供局部通用的協(xié)議 例：提供持久存儲及恢復(fù)功能14

B

CE

A屬性操作DF1*屬性操作屬性操作屬性操作屬性操作屬性操作例：Object?復(fù)用?153、實(shí)現(xiàn)復(fù)用的設(shè)計(jì)策略如果已存在一些可復(fù)用的類，而且這些類既有分析、設(shè)計(jì)時的定義，又有源程序，那么，復(fù)用這些類即可提高開發(fā)效率與質(zhì)量。目標(biāo)：盡可能使復(fù)用成分增多，新開發(fā)的成分減少當(dāng)前所需的類的信息比可復(fù)用類定義的信息＝ 直接復(fù)用＜ 通過繼承復(fù)用＞ 刪除可復(fù)用類的多余信息≈ 刪除多余信息，通過繼承而復(fù)用16例：車輛序號顏色式樣出廠年月序號認(rèn)證車輛序號廠商式樣序號認(rèn)證可復(fù)用的類問題域部分的類?復(fù)用?車輛序號廠商式樣序號認(rèn)證可復(fù)用的類174、提高性能（1）調(diào)整對象分布（2）縮短對象存取時間設(shè)立緩沖區(qū)甲機(jī)乙機(jī)?send??call??call??send?類A類A類B類C類B類C甲機(jī)乙機(jī)18（3）合并通訊頻繁的類流速調(diào)節(jié)器指定流速……流速調(diào)節(jié)……流速探測器當(dāng)前流速……流速探測取當(dāng)前流速……流速控制器指定流速當(dāng)前流速……流速調(diào)節(jié)流速探測……合并前合并后（4）增加屬性以減少重復(fù)計(jì)算?call?19（5）降低算法的計(jì)算復(fù)雜性（6）細(xì)化對象的分類

二次曲線繪圖

二次曲線

拋物線繪圖

雙曲線繪圖

橢圓繪圖20（7）將復(fù)雜對象化為整體-部分結(jié)構(gòu)

幀5、為數(shù)據(jù)存儲管理增補(bǔ)屬性與操作在數(shù)據(jù)接口部分設(shè)計(jì)中介紹背景前景顯示顯示1*11216、完善對象的細(xì)節(jié)OOD在OOA模型基礎(chǔ)上所做的主要工作，不能用“細(xì)化”二字概括，但細(xì)化是不可缺少的（1）完善與問題域有關(guān)的屬性和操作在OOA階段允許不詳盡，OOD必須加以完善（2）解決OOA階段推遲考慮的問題，包括：因封裝原則而設(shè)立的對象操作與OOD模型其他部分有關(guān)的屬性和操作（3）設(shè)計(jì)類的每個操作（算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）必要時用流程圖或者活動圖表示（4）設(shè)計(jì)表示關(guān)聯(lián)的屬性區(qū)分多重性的3種情況，決定屬性設(shè)置在哪一端（5）設(shè)計(jì)表示聚合的屬性區(qū)分組合與松散的聚合對于組合，用嵌套對象實(shí)現(xiàn)對于松散的聚合，采用與關(guān)聯(lián)相同的策略227、定義對象實(shí)例在邏輯上，一個類的對象實(shí)例是：問題域中所有可用這個類描述的實(shí)際事物在物理上，一個類的對象實(shí)例可以是：內(nèi)存中的對象變量文件的一個記錄，或數(shù)據(jù)庫表的一個元組一個類的對象實(shí)例可以分布到不同的處理機(jī)上對每一臺處理機(jī)說明在它之上創(chuàng)建的每一個（或組）內(nèi)存對象說明在它之上保存的外存對象類的對象實(shí)例說明：{

處理機(jī)：<結(jié)點(diǎn)名>{,<結(jié)點(diǎn)名>}

內(nèi)存對象：{<名稱>[（n元數(shù)組）][<文字描述>]}

外存對象：{<名稱>[<文字描述>]}}238、修改或補(bǔ)充輔助模型及模型規(guī)約包圖類的增減、拆分、合并以及各個類之間關(guān)系的變化

順序圖操作與消息活動圖操作流程其他模型圖狀態(tài)機(jī)圖、定時圖、交互概覽圖、組合結(jié)構(gòu)圖

模型規(guī)約類的屬性、操作及其對外關(guān)系的修改或細(xì)化24建立與OOA文檔的映射指出OOA模型中的哪個（或哪些）類演化為OOD模型中的哪個（或哪些）類2512.1什么是人機(jī)交互部分人機(jī)交互部分是OOD模型的外圍組成部分之一，是系統(tǒng)中負(fù)責(zé)人機(jī)交互的部分。其中所包含的對象（稱作界面對象）構(gòu)成了系統(tǒng)的人機(jī)界面?，F(xiàn)今的系統(tǒng)大多采用圖形方式的人機(jī)界面——形象、直觀、易學(xué)、易用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于命令行方式的人機(jī)界面，是使軟件系統(tǒng)嬴得廣大用戶的關(guān)鍵因素之一。但開發(fā)工作量大，成本高。近30年出現(xiàn)了許多支持圖形用戶界面開發(fā)的軟件系統(tǒng)，包括：窗口系統(tǒng)（如XWindow，News）；圖形用戶界面（GUI）（如OSF/Motif，OpenLook）；可視化開發(fā)環(huán)境（如VisualC++，VisualBasic，Delphi）——統(tǒng)稱界面支持系統(tǒng)。人機(jī)交互部分既取決于需求，又與界面支持系統(tǒng)密切相關(guān)。第12章 人機(jī)交互部分的設(shè)計(jì)26人機(jī)界面的開發(fā)不僅是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)問題，也包括分析問題——對人機(jī)交互需求的分析。人機(jī)界面的開發(fā)也不純粹是軟件問題，它還需要心理學(xué)、美學(xué)等許多其它學(xué)科的知識。把人機(jī)交互部分作為系統(tǒng)中一個獨(dú)立的組成部分進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，有利于隔離界面支持系統(tǒng)的變化對問題域部分的影響控制驅(qū)動部分問題域部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分人機(jī)交互部分

X-Window人機(jī)交互部分

OSF/Motif人機(jī)交互部分

VisualC++2712.2人機(jī)交互部分的需求分析對使用系統(tǒng)的人進(jìn)行分析以便設(shè)計(jì)出適合其特點(diǎn)的交互方式和界面表現(xiàn)形式對人和機(jī)器的交互過程進(jìn)行分析核心問題是人如何命令系統(tǒng)，以及系統(tǒng)如何向人提交信息（1）分析與系統(tǒng)交互的人（參與者）人對界面的需求，不僅在于人機(jī)交互的內(nèi)容，而且在于他們對界面表現(xiàn)形式、風(fēng)格等方面的愛好。前者是客觀需求，對誰都一樣后者是主觀需求，因人而異分析工作包括列舉所有的人員參與者調(diào)查研究區(qū)分人員類型統(tǒng)計(jì)（或估算）各類人員的比例了解使用者的主觀需求28（2）從用況分析人機(jī)交互用況的構(gòu)成參與者的行為和系統(tǒng)行為按時間順序交替出現(xiàn)，左右分明。形成交叉排列的段落。每個段落至少含有一個輸入語句或輸出語句；有若干純屬參與者自身或系統(tǒng)自身的行為陳述；可能包含一些控制語句或括號。抽取方法：刪除所有與輸入、輸出無關(guān)的語句刪除不再包含任何內(nèi)容的控制語句與括號剩下的就是對一項(xiàng)功能的人機(jī)交互描述29收款員·收款輸入開始本次收款的命令；作好收款準(zhǔn)備，應(yīng)收款總數(shù)置為0，輸出提示信息；for

顧客選購的每種商品do

輸入商品編號；

if

此種商品多于一件then

輸入商品數(shù)量

endif；檢索商品名稱及單價；貨架商品數(shù)減去售出數(shù)；if

貨架商品數(shù)低于下限then

通知供貨員請求上貨endif；計(jì)算本種商品總價并打印編號、名稱、數(shù)量、單價、總價；總價累加到應(yīng)收款總數(shù)；endfor；打印應(yīng)收款總數(shù)；輸入顧客交來的款數(shù)；計(jì)算應(yīng)找回的款數(shù)，打印以上兩個數(shù)目，收款數(shù)計(jì)入賬冊。（b）刪除與輸入輸出無關(guān)的陳述收款輸入開始本次收款的命令；作好收款準(zhǔn)備，應(yīng)收款總數(shù)置為0，輸出提示信息；for

顧客選購的每種商品do

輸入商品編號；

if

此種商品多于一件then

輸入商品數(shù)量

endif；檢索商品名稱及單價；貨架商品數(shù)減去售出數(shù)；if

貨架商品數(shù)低于下限then

通知供貨員請求上貨endif；計(jì)算本種商品總價并打印編號、名稱、數(shù)量、單價、總價；總價累加到應(yīng)收款總數(shù)；endfor；打印應(yīng)收款總數(shù)；輸入顧客交來的款數(shù)；計(jì)算應(yīng)找回的款數(shù)，打印以上兩個數(shù)目，收款數(shù)計(jì)入賬冊。（a）一個用況的例子收款員．收款（人機(jī)交互）輸入開始本次收款的命令；輸出提示信息；for

顧客選購的每種商品do

輸入商品編號；

if

此種商品多于一件then

輸入商品數(shù)量

endif；打印商品編號、名稱、數(shù)量、單價、總價；endfor；打印應(yīng)收款總數(shù)輸入顧客交來的款數(shù)打印交款數(shù)及找回款數(shù)；（c）得到人機(jī)交互描述例：30人機(jī)交互的細(xì)化輸入的細(xì)化輸入步驟的細(xì)化輸入設(shè)備的選擇輸入信息表現(xiàn)形式的選擇輸出的細(xì)化輸出步驟的細(xì)化輸出設(shè)備的選擇輸出信息表現(xiàn)形式的選擇輸入與輸出相比，輸入在人機(jī)交互中起到主導(dǎo)作用一次輸入，廣義地稱為對系統(tǒng)的一條“命令”31（3）分析處理異常事件的人機(jī)交互（4）命令的組織不受歡迎的命令組織方式：一條命令含有大量的參數(shù)和任選項(xiàng)系統(tǒng)有大量命令，不加任何組織和引導(dǎo)基本命令：使用一項(xiàng)獨(dú)立的系統(tǒng)功能的命令。命令步：

基本命令交互過程中所包含的具體輸入步驟。高層命令：由其他若干命令組合而成，起組織和引導(dǎo)作用命令的組織措施——分解與組合分解：將一條含有許多參數(shù)和選項(xiàng)的命令分解為若干命令步組合：將基本命令組織成高層命令，從高層命令引向基本命令32（c）半序網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（b）樹型結(jié)構(gòu)（a）線性結(jié)構(gòu)（d）一般的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)基本命令及其命令步的結(jié)構(gòu)33高層命令的組織結(jié)構(gòu)

34（5）輸出信息的組織結(jié)構(gòu)分析兩層命令之間的輸出信息結(jié)構(gòu)兩層命令反饋信息處理結(jié)果提示信息典型的輸出信息結(jié)構(gòu)反饋信息處理結(jié)果處理結(jié)果提示信息提示信息處理結(jié)果提示信息復(fù)雜的輸出信息結(jié)構(gòu)3512.3人機(jī)界面的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則使用簡便一致性啟發(fā)性減少人腦記憶的負(fù)擔(dān)減少重復(fù)的輸入容錯性及時反饋其它：藝術(shù)性、趣味性、風(fēng)格、視感……3612.4人機(jī)界面的OO設(shè)計(jì)（1）選擇界面支持系統(tǒng)窗口系統(tǒng)：“窗口系統(tǒng)是控制位映像顯示器與輸入設(shè)備的系統(tǒng)軟件，它所管理的資源有屏幕、窗口、像素映像，色彩表、字體、光標(biāo)、圖形資源及輸入設(shè)備?！崩篠malltalk，Macintosh，XWindow圖形用戶界面（GUI）：在窗口系統(tǒng)之上提供了層次更高的界面支持功能，具有特定的視感和風(fēng)格，支持應(yīng)用系統(tǒng)界面開發(fā)的系統(tǒng)。例：OSF/Motif，OpenLook

可視化編程環(huán)境：將窗口系統(tǒng)、GUI、可視化開發(fā)工具、編程語言以及類庫結(jié)合為一體的可視化開發(fā)平臺，支持用戶以“所見即所得”的方式構(gòu)造用戶界面。例：VisualC++，Delphi，VisualBasic考慮的因素：硬件、操作系統(tǒng)及編程語言，支持級別，風(fēng)格與視感

37（2）根據(jù)人機(jī)交互需求選用界面元素不同的界面支持系統(tǒng)提供不同的界面元素，常用的界面元素例如：窗口、菜單、對話盒、圖符、滾動條等系統(tǒng)的啟動選用實(shí)現(xiàn)主界面的界面元素，如框架窗口、對話框窗口高層命令組織結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)通過界面元素的構(gòu)造層次體現(xiàn)高層命令的組織結(jié)構(gòu)例如：窗口—菜單—下級菜單……基本命令的執(zhí)行通過高層命令引向基本命令例如：窗口—菜單—菜單選項(xiàng)詳細(xì)交互過程的輸入與輸出選擇適當(dāng)?shù)慕缑嬖赝瓿擅總€命令步的輸入與輸出異常命令的輸入使用支持異常命令輸入的界面功能，如鼠標(biāo)右鍵菜單38（3）用OO概念表示界面元素對象和類盡可能使用界面類庫中提供的可復(fù)用類自定義的類類名屬性……操作……

類名?復(fù)用?復(fù)用類庫中的類屬性與操作用屬性表示界面對象的靜態(tài)特征物理特征——如：位置、尺寸、顏色、立體效果

邏輯特征——聚合、關(guān)聯(lián)用操作表示界面對象的行為例如：創(chuàng)建、激活、最大化、最小化、移動、選中、單擊、雙擊……39整體-部分結(jié)構(gòu)表示界面元素之間的構(gòu)成關(guān)系，例如：窗口與其中的菜單、按鈕、圖符、對話框、滾動條表示界面對象在操作中的邏輯層次反映上、下兩層命令之間的關(guān)系例：框架窗口40框架窗口主菜單下拉菜單視窗工具條滾動條按鈕111*1*1112111*41一般-特殊結(jié)構(gòu)表示較一般的界面類和較特殊的界面類之間的關(guān)系自定義的類之間的一般-特殊關(guān)系用一般-特殊結(jié)構(gòu)特化可復(fù)用類CDialog?復(fù)用?操作屬性對話框A42關(guān)聯(lián)表示界面類之間一個有特定意義的關(guān)系，例如：按鈕11對話框消息高層命令到低層命令——界面對象之間的消息基本命令的執(zhí)行——從界面對象向功能對象發(fā)消息信息輸出——從功能對象向界面對象發(fā)消息工具條1*4312.5可視化編程環(huán)境下的人機(jī)界面設(shè)計(jì)（1）問題的提出（2）所見即所得的界面開發(fā)（3）設(shè)計(jì)的必要性為實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)·為了滿足人機(jī)交互的需求，人機(jī)界面中要使用哪些界面對象？·交互過程中的各項(xiàng)輸入和輸出應(yīng)由哪些界面對象完成？·如何通過界面對象類之間的各種關(guān)系體現(xiàn)人機(jī)交互命令的組織結(jié)構(gòu)與層次？·如何通過界面對象和功能對象之間的消息實(shí)現(xiàn)它們之間的動態(tài)聯(lián)系？降低失敗的風(fēng)險設(shè)計(jì)策略需要改進(jìn)類庫的存在以所見即所得的定義界面對象的各種物理屬性更為直接44（4）基于可視化編程環(huán)境的設(shè)計(jì)策略類的設(shè)立——首先想到復(fù)用Cdialog?復(fù)用?CMysystemDig…………CEdit?復(fù)用?通過繼承復(fù)用直接復(fù)用45屬性——忽略物理特征，著重表示邏輯特征設(shè)計(jì)階段不必關(guān)心描述界面物理特征的屬性諸如：大小、形狀、位置、顏色、邊框、底紋、圖案式樣、三維效果等，由實(shí)現(xiàn)人員去自主處理效果更好，效率更高以主要精力定義描述界面邏輯特征的屬性表現(xiàn)命令的組織結(jié)構(gòu)的屬性、例如：菜單類的每個選項(xiàng)表示什么命令表現(xiàn)界面元素之間組成關(guān)系和關(guān)聯(lián)的屬性例如：對話框中包含哪些控件46CMysystemDig…

…√SetDlgItemText…

…

操作——顯式地表示從高層類繼承的操作例：CDialog?復(fù)用?47整體-部分結(jié)構(gòu)——表現(xiàn)界面的組織結(jié)構(gòu)和命令層次通過整體-部分結(jié)構(gòu)表現(xiàn)界面對象之間的組成關(guān)系和人機(jī)交互命令的層次關(guān)系——與采用其它界面支持系統(tǒng)的策略相同區(qū)分界面對象的普通屬性和它的部分對象有些組成部分被作為對象的一個普通屬性——例如下拉菜單的選項(xiàng)，窗口的邊框有些組成部分則被作為一個部分對象——例如對話框的一個下拉菜單或按鈕區(qū)分兩種情況的依據(jù)——環(huán)境類庫有沒有給出這種組成部分的類定義48一般-特殊結(jié)構(gòu)——多從可復(fù)用類直接繼承例：對話框?復(fù)用?對話框A對話框B編輯框?復(fù)用?按鈕?復(fù)用?1311…

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普通策略21對話框?復(fù)用?…

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對話框A…

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對話框B編輯框?復(fù)用?按鈕?復(fù)用?11151113直接繼承可復(fù)用類的策略49消息——忽略自動實(shí)現(xiàn)的消息注意需要編程實(shí)現(xiàn)的消息1、界面對象接收到一個操作事件，通過它的一個操作向處理該事件的功能對象所發(fā)送的消息。2、從功能對象向完成其輸入/輸出的界面對象發(fā)送的消息。3、其它：凡是需要通過手工編程來實(shí)現(xiàn)的消息，都要在設(shè)計(jì)中加以表示。5013.1什么是控制驅(qū)動部分控制驅(qū)動部分是OOD模型的外圍組成部分之一，由系統(tǒng)中全體主動類構(gòu)成。這些主動類描述了整個系統(tǒng)中所有的主動對象，每個主動對象是系統(tǒng)中一個控制流的驅(qū)動者?？刂屏鳎╟ontrolflow）——進(jìn)程（process）和線程（thread）的總稱有多個控制流并發(fā)執(zhí)行的系統(tǒng)稱作并發(fā)系統(tǒng)（多任務(wù)系統(tǒng)）第13章控制驅(qū)動部分的設(shè)計(jì)51為什么需要控制驅(qū)動部分并發(fā)行為是現(xiàn)實(shí)中固有的當(dāng)前大量的系統(tǒng)都是并發(fā)系統(tǒng)（多任務(wù)系統(tǒng)），例如：外圍設(shè)備與主機(jī)并發(fā)工作的系統(tǒng)有多個窗口進(jìn)行人機(jī)交互的系統(tǒng)多用戶系統(tǒng)多個子系統(tǒng)并發(fā)工作的系統(tǒng)單處理機(jī)上的多任務(wù)系統(tǒng)多處理機(jī)系統(tǒng)……多任務(wù)的設(shè)置描述問題域固有的并發(fā)行為表達(dá)實(shí)現(xiàn)所需的設(shè)計(jì)決策隔離硬件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的變化對整個系統(tǒng)的影響5213.2相關(guān)技術(shù)問題（1）由系統(tǒng)總體方案決定的實(shí)現(xiàn)條件：計(jì)算機(jī)硬件性能、容量和CPU數(shù)目操作系統(tǒng)對并發(fā)和通訊的支持網(wǎng)絡(luò)方案網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通訊速率、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等軟件體系結(jié)構(gòu)（詳后）編程語言對進(jìn)程和線程的描述能力其它商品軟件如數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、界面支持系統(tǒng)、構(gòu)件庫等——對共享和并發(fā)訪問的支持53（2）軟件體系結(jié)構(gòu)抽象地說，軟件體系結(jié)構(gòu)描述了構(gòu)成系統(tǒng)的元素、這些元素之間的相互作用、指導(dǎo)其組合的模式以及對這些模式的約束——MaryShaw

幾種典型的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格管道與過濾器風(fēng)格（pipeandfilterstyle）數(shù)據(jù)抽象風(fēng)格（dataabstractionstyle）面向?qū)ο箫L(fēng)格（object-orientedstyle）隱式調(diào)用風(fēng)格（implicitinvocationstyle）層次風(fēng)格（layeredstyle）倉庫風(fēng)格（repositorystyle）黑板風(fēng)格（blackboardstyle）解釋器模型（interpretermodel）進(jìn)程控制風(fēng)格（processcontrolstyle）客戶-服務(wù)器風(fēng)格（client-serverstyle）

54主機(jī)+仿真終端體系結(jié)構(gòu)文件共享體系結(jié)構(gòu)客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)二層客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)三層客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)對等式客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)瘦客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)瀏覽器-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)（3）分布式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格55進(jìn)程（process）概念出現(xiàn)之前，并發(fā)程序設(shè)計(jì)困難重重主要原因：并發(fā)行為彼此交織，理不出頭緒與時間有關(guān)的錯誤不可重現(xiàn)進(jìn)程概念的提出使這個問題得到根本解決進(jìn)程的全稱是順序進(jìn)程（sequentialprocess），其基本思想是把并發(fā)程序分解成一些順序執(zhí)行的進(jìn)程，使得：每個進(jìn)程內(nèi)部不再包含并發(fā)行為所以叫做順序進(jìn)程，其設(shè)計(jì)避免了并發(fā)問題多個進(jìn)程之間是并發(fā)（異步）執(zhí)行的所以能夠構(gòu)成并發(fā)程序（4）系統(tǒng)的并發(fā)性56線程（Thread）由于并行計(jì)算的需要，要求人為地在順序程序內(nèi)部定義和識別可并發(fā)執(zhí)行的單位。因此后來的操作系統(tǒng)大多支持線程概念。線程與進(jìn)程的區(qū)別：進(jìn)程既是處理機(jī)分配單位，也是存儲空間、設(shè)備等資源的分配單位（重量級的控制流）；線程只是處理機(jī)分配單位（輕量級的控制流）

；一個進(jìn)程可以包含多個線程，也可以是單線程的?？刂屏魇沁M(jìn)程和線程的總稱。57應(yīng)用系統(tǒng)的并發(fā)性從網(wǎng)絡(luò)、硬件平臺的角度看：分布在不同計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間的并發(fā)在多CPU的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的進(jìn)程或線程之間的并發(fā)在一個CPU上運(yùn)行的多個進(jìn)程或線程之間的并發(fā)從應(yīng)用系統(tǒng)的需求看：需要跨地域進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的系統(tǒng)需要同時使用多臺計(jì)算機(jī)或多個CPU進(jìn)行處理的系統(tǒng)需要同時供多個用戶或操作者使用的系統(tǒng)需要在同一時間執(zhí)行多項(xiàng)功能的系統(tǒng)需要與系統(tǒng)外部多個參與者同時進(jìn)行交互的系統(tǒng)58處理應(yīng)用系統(tǒng)并發(fā)性的例子見教材節(jié)例1~例759例5：用多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)遙感信息的輸入、處理和顯示輸入進(jìn)程操作數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理進(jìn)程操作數(shù)據(jù)顯示進(jìn)程操作數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)IPCIPC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示屏地面接收設(shè)備輸入輸出遙感信息處理系統(tǒng)60例6：用多線程實(shí)現(xiàn)遙感信息的輸入、處理和顯示輸入線程數(shù)據(jù)處理線程顯示線程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入輸出地面接收設(shè)備顯示屏遙感信息處理進(jìn)程61……業(yè)務(wù)處理進(jìn)程1操作輸入線程數(shù)據(jù)處理線程顯示線程遙感信息處理進(jìn)程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理進(jìn)程n操作數(shù)據(jù)IPC/RPC例7：同時采用多進(jìn)程和多線程

6213.3如何設(shè)計(jì)控制驅(qū)動部分（1）選擇軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格二層客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）服務(wù)器——客戶機(jī)三層客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)服務(wù)器——應(yīng)用服務(wù)器——客戶機(jī)

63考慮分布方案之前，暫時將系統(tǒng)看作集中式的確定分布方案之后，將對象分布到各個處理機(jī)上以每臺處理機(jī)上的類作為一個包集中式類圖分布到不同結(jié)點(diǎn)上結(jié)點(diǎn)A包A結(jié)點(diǎn)B包B結(jié)點(diǎn)C包C（2）確定系統(tǒng)分布方案64系統(tǒng)分布包括功能分布和數(shù)據(jù)分布在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中都體現(xiàn)于對象分布原則：減少遠(yuǎn)程傳輸，便于管理對象分布軟件體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能在哪些結(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)在哪些結(jié)點(diǎn)長期存儲管理，在哪些結(jié)點(diǎn)臨時使用參照用況把合作緊密的對象盡可能分布在同一結(jié)點(diǎn)追蹤消息把一個控制流經(jīng)歷的對象分布在同一結(jié)點(diǎn)65分布在每個結(jié)點(diǎn)上的對象，都需要相應(yīng)的類來創(chuàng)建（1）如果一個類只需要在一個結(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建對象實(shí)例——把這個類分布在該結(jié)點(diǎn)上（2）如果一個類需要在多個結(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建對象實(shí)例——把這個類分布到每個需要創(chuàng)建其實(shí)例的結(jié)點(diǎn)上其中一個作為正本，其他作為副本類的分布：根據(jù)對象分布的需要66(a)一個集中式類圖1*ABCDEFG*1服務(wù)器HIJABCDEFG*1(b)服務(wù)器包1*?副本?DHIJ?副本?A客戶機(jī)(c)客戶機(jī)包（第一種策略）(d)客戶機(jī)包（第二種策略）1*?副本?DHIJ客戶機(jī)?call??call??call?例6713.3.3識別控制流（1）以結(jié)點(diǎn)為單位識別控制流不同結(jié)點(diǎn)上程序的并發(fā)問題已經(jīng)解決考慮在每個結(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的程序還需要如何并發(fā)（2）從用戶需求出發(fā)認(rèn)識控制流有哪些任務(wù)必須在同一臺計(jì)算機(jī)上并發(fā)執(zhí)行

（3）從用況認(rèn)識控制流關(guān)注描述如下三類功能的用況要求與其他功能同時執(zhí)行的功能用戶隨時要求執(zhí)行的功能處理系統(tǒng)異常事件功能（4）參照OOA模型中的主動對象（5）為改善性能而增設(shè)的控制流高優(yōu)先級任務(wù)、低優(yōu)先級任務(wù)、緊急任務(wù)（6）實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算的控制流（線程）（7）實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)之間通訊的控制流（進(jìn)程）（8）對其它控制流進(jìn)行協(xié)調(diào)的控制流68?active?類名UML1的主動類表示法類名?process?類名?thread?類名UML2的主動類表示法13.3.4用主動對象表示控制流控制流是主動對象中一個主動操作的一次執(zhí)行。其間可能要調(diào)用其他對象的操作，后者又可能調(diào)用另外一些對象的操作，這就是一個控制流的運(yùn)行軌跡。問題：一個主動類可以有多個主動操作和若干被動操作，這種表示法不能顯式地表示哪個（哪些）操作是主動操作。69用關(guān)鍵詞表示主動操作類名?進(jìn)程?操作名()?線程?操作名()?線程?操作名()……操作名()……?active?類名?進(jìn)程?操作名()?線程?操作名()?線程?操作名()……操作名()……70顯示地表示由進(jìn)程創(chuàng)建線程類B?線程?T1……?create??create?類C?線程?T2……類A?進(jìn)程?P……71把控制驅(qū)動部分看成一個包其中包含了系統(tǒng)中全部主動類可以從多種觀點(diǎn)把OOD模型劃分成包人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分問題域部分問題域部分控制驅(qū)動部分人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分按OOD模型的四個組成部分按分布的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器客戶機(jī)按子系統(tǒng)技術(shù)部財(cái)物部營業(yè)部人事部72主動對象屬于控制驅(qū)動部分，也可以同時屬于其他部分因?yàn)镺OD模型的各個部分可以交叉例：訂單系統(tǒng)中營業(yè)員對象可以有不同的設(shè)計(jì)方案人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分問題域部分營業(yè)員?active?營業(yè)員進(jìn)程營業(yè)員窗口?call??call?方案1：無交叉73人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分問題域部分?進(jìn)程?營業(yè)員營業(yè)員窗口?call?方案2：問題域部分和控制驅(qū)動部分交叉74方案3：問題域部分和人機(jī)交互部分交叉人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分問題域部分營業(yè)員?call??active?營業(yè)員進(jìn)程75人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制驅(qū)動部分問題域部分方案4：問題域部分、人機(jī)交互部分、控制驅(qū)動部分都交叉?active?營業(yè)員提問：1、還有沒有其他方案？2、是否違背了隔離對問題域部分影響的初衷？76數(shù)據(jù)接口部分是OOD模型中負(fù)責(zé)與具體的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)銜接的外圍組成部分，它為系統(tǒng)中需要長久存儲的對象提供了在選定的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與恢復(fù)的功能。問題范圍：對象在永久性存儲介質(zhì)上的存儲只須存儲對象的屬性部分可能只有一部分對象需要長久存儲11.1什么是數(shù)據(jù)接口部分大部分實(shí)用的系統(tǒng)都要處理數(shù)據(jù)的持久存儲問題數(shù)據(jù)保存于永久性存儲介質(zhì)在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)其存儲、檢索和維護(hù)

在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，數(shù)據(jù)的存儲表現(xiàn)為對象存儲第14章 數(shù)據(jù)接口部分的設(shè)計(jì)77不同的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：文件系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)——各有不同的數(shù)據(jù)定義方式和數(shù)據(jù)操縱方式針對不同的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，需要做不同設(shè)計(jì)根據(jù)所選用的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一些專門處理其它對象的持久存儲問題的對象組織成一個獨(dú)立的組成部分——數(shù)據(jù)接口部分78優(yōu)點(diǎn)：集中解決對象存儲問題隔離數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對其它部分的影響選用不同的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時，問題域部分變化較少人機(jī)交互部分控制驅(qū)動部分問題域部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口部分文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口部分關(guān)系型DBMS數(shù)據(jù)接口部分OO-DBMS7914.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及其選擇數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)——實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、檢索、管理與維護(hù)的系統(tǒng)包括文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)兩大類文件系統(tǒng)filesystem關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)RDBMS面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)OODBMS80（一）文件系統(tǒng)通常是操作系統(tǒng)的一部分管理外存空間的文件數(shù)據(jù)提供存儲、檢索、更新、共享和保護(hù)等功能文件結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)文件數(shù)據(jù)在存儲空間的存放方法和組織關(guān)系

邏輯結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)給用戶的文件結(jié)構(gòu)如流式結(jié)構(gòu)、記錄式結(jié)構(gòu)等文件系統(tǒng)提供的支持在人機(jī)界面上進(jìn)行操作的系統(tǒng)命令在程序中使用的廣義指令創(chuàng)建、刪除、打開、關(guān)閉、讀、寫、控制等

編程語言可以提供更方便的文件定義與使用方式81優(yōu)點(diǎn)：廉價，容易學(xué)習(xí)和掌握，對數(shù)據(jù)類型沒有限制

缺點(diǎn)：功能貧乏、低級不容易體現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系只能按地址或者記錄讀寫，不能按屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索與更新缺少數(shù)據(jù)完整性支持?jǐn)?shù)據(jù)共享支持薄弱文件系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)82（二）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：長期存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織、可共享的數(shù)據(jù)集合。其中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度，較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）：用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫的軟件。它對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性數(shù)據(jù)模型：描述如何在數(shù)據(jù)庫中定義數(shù)據(jù)及其操作，內(nèi)容包括：實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述，對數(shù)據(jù)的操作，完整性約束不同的數(shù)據(jù)庫基于不同的數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫關(guān)系型數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫層次數(shù)據(jù)庫基于網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型基于層次數(shù)據(jù)模型基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型基于面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型831、關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)RDBMS關(guān)系模型給定一組域D1，D2，…，Dn其笛卡爾積D1×D2×…×Dn的一個子集就是一個關(guān)系，又稱二維表

基本要求：關(guān)系的每個屬性必須是原子的

數(shù)據(jù)的組織：用二維表組織各類數(shù)據(jù)既可存放描述實(shí)體自身特征的數(shù)據(jù)也可存放描述實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)每一列稱作一個屬性每一行稱作一個元組數(shù)據(jù)的運(yùn)算：提供并、交、差等集合運(yùn)算以及選取、投影、聯(lián)結(jié)等操作84

關(guān)系數(shù)據(jù)庫術(shù)語對照數(shù)據(jù)庫專業(yè)術(shù)語開發(fā)者的習(xí)慣術(shù)語用戶習(xí)慣術(shù)語關(guān)系relation文件file表table元組tuple記錄record行row屬性attribute字段，域field列column852、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)OODBMS采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

背景：越來越多的系統(tǒng)用OO技術(shù)開發(fā)（采用OO數(shù)據(jù)模型）RDBMS的局限性（采用關(guān)系數(shù)據(jù)模型）不能直接、有效地組織和存儲對象數(shù)據(jù)，需要對數(shù)據(jù)模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并提供相應(yīng)的接口因此出現(xiàn)了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)——OODBMSOODBMS的特征：是面向?qū)ο蟮模褐С謱ο蟆㈩?、對象?biāo)識、對象的屬性與操作、封裝、繼承、聚合、關(guān)聯(lián)、多態(tài)等OO概念。具有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能：數(shù)據(jù)定義與操縱語言、完整性保障、安全機(jī)制，并發(fā)控制、故障恢復(fù)、事務(wù)運(yùn)行管理、可擴(kuò)充86三種類型的OODBMS產(chǎn)品1）在OOPL基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能例如：GemStone

和ObjectStore2）對RDBMS進(jìn)行擴(kuò)充，使之支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型并向用戶提供面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序接口例如：Iris

和POSTGRES3）“全新的”O(jiān)ODBMS即按照面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)例如：O2

和DAMOKLES

目前狀況：理論和技術(shù)上都有待完善87（三）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的選擇理論上OODBMS最適合用OO方法開發(fā)的系統(tǒng)實(shí)際上要權(quán)衡技術(shù)和非技術(shù)兩方面的因素非技術(shù)因素與項(xiàng)目的成本、工期、風(fēng)險、宏觀計(jì)劃有關(guān)的問題產(chǎn)品的成熟性和先進(jìn)性價格開發(fā)隊(duì)伍的技術(shù)背景與其它系統(tǒng)的關(guān)系88技術(shù)因素考慮各種數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)適應(yīng)哪些情況，不適應(yīng)哪些情況文件系統(tǒng)的適應(yīng)性優(yōu)點(diǎn)：可儲任何類型的數(shù)據(jù)，包括具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)和圖形、圖象、視頻、音頻等多媒體數(shù)據(jù)。以類和對象的形式定義的數(shù)據(jù)都可以用文件存儲適應(yīng)：數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，但對數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)完整性維護(hù)、故障恢復(fù)、事務(wù)處理等功能要求不高的應(yīng)用系統(tǒng)；缺點(diǎn)：操作低級；數(shù)據(jù)操縱功能貧乏；缺少數(shù)據(jù)完整性支持；缺少多用戶及多應(yīng)用共享、故障恢復(fù)、事務(wù)處理等功能不適應(yīng)：數(shù)據(jù)操縱復(fù)雜、多樣，數(shù)據(jù)共享及數(shù)完整性維護(hù)要求較高的系統(tǒng)。89關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的適應(yīng)性優(yōu)點(diǎn)：對數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)完整性維護(hù)、故障恢復(fù)、事務(wù)處理等功能提供強(qiáng)有力的支持適應(yīng)：對這些功能要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)，以及需大量保存和管理各類實(shí)體之間關(guān)系信息的應(yīng)用系統(tǒng)問題：關(guān)系數(shù)據(jù)模型對數(shù)據(jù)模式的限制較多當(dāng)對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，就不能直接地與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模式相匹配，需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換更不適合圖形、圖象、音頻、視頻等多媒體數(shù)據(jù)和經(jīng)過壓縮處理的數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)和RDBMS的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)形成了明顯對照但是對二者的選擇卻未必互相排斥，有時它們是互補(bǔ)的。某些應(yīng)用系統(tǒng)可能同時采用RDBMS和文件系統(tǒng)，分別存儲各自所適合的數(shù)據(jù)。90面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的適應(yīng)性從純技術(shù)的角度看，對用OO方法開發(fā)的系統(tǒng)采用OODBMS是最合理的選擇，幾乎沒有不適合的情況。如果某些項(xiàng)目不適合，主要是由于非技術(shù)因素，而不是技術(shù)因素各種OODBMS采用的對象模型多少有些差異，與用戶選用的OOA&D方法及OOPL中的匹配程度不盡一致，功能也各有區(qū)別，對不同的應(yīng)用系統(tǒng)有不同的適應(yīng)性9114.3對象存儲方案和數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)策略針對三種數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)文件系統(tǒng)RDBMSOODBMS對象存儲方案——如何把對象映射到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口部分的設(shè)計(jì)策略——如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口部分的對象類分別討論如何對問題域部分做必要的修改92（一）針對文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口…文件系統(tǒng)對象對象對象1、對象在內(nèi)存空間和文件空間的映像如何看待用文件系統(tǒng)存儲對象應(yīng)用系統(tǒng)仍然是面向?qū)ο蟮闹皇怯梦募到y(tǒng)存儲對象的數(shù)據(jù)93從應(yīng)用系統(tǒng)的對象到文件記錄的不同映射方式類A對象1數(shù)據(jù)接口實(shí)例化…記錄1記錄2…記錄n對象2對象n內(nèi)存空間文件系統(tǒng)文件A一一對應(yīng)的映射方式類A數(shù)據(jù)接口實(shí)例化記錄1記錄2…記錄n對象內(nèi)存空間文件系統(tǒng)文件A非一一對應(yīng)的映射方式942、對象在文件中的存放策略1）基本策略把由每個類直接定義、需要持久存儲的全部對象實(shí)例存放在一個文件中；每個對象實(shí)例的全部屬性作為一個存儲單元，占用該文件的一個記錄。如何理解“由一個類直接定義的”對象實(shí)例另一種策略——一個結(jié)構(gòu)用一個文件浪費(fèi)空間模糊了對象分類關(guān)系使操作復(fù)雜化人員姓名············教職工職稱專業(yè)············研究生學(xué)號班級專業(yè)············在職研究生在職單位

······

······例:952）提高檢索效率

——在對象和文件記錄之間建立有規(guī)律的映射關(guān)系對象名或關(guān)鍵字呈線性規(guī)律按對象名或關(guān)鍵字的順序形成文件記錄給出對象名稱或關(guān)鍵字，快速地計(jì)算出它的存放位置

對象名稱或關(guān)鍵字可以比較和排序按關(guān)鍵字順序安排記錄，檢索時采用折半查找法建立按對象名稱或者按關(guān)鍵字排序的索引表，通過該表中的記錄指針找到相應(yīng)的記錄其他措施如散列表、倒排表、二叉排序樹等等963、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口部分的對象類對象存取器對象存儲對象恢復(fù)類名-文件名對照表負(fù)責(zé)對象的存儲與恢復(fù)換算型對象存取器*對象存儲*對象恢復(fù)查找型對象存取器*對象存儲*對象恢復(fù)索引型對象存取器*對象存儲*對象恢復(fù)索引表查記錄指針文件記錄索引特殊類提供不同的查找功能974、問題域部分的修改…………類B……………………類D…………問題域部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分類A類C對象存取器…………每個持久對象類都要增加請求存儲和恢復(fù)所需的屬性和操作，以便向數(shù)據(jù)接口部分發(fā)出請求類名……請求保存請求恢復(fù)……類名……請求保存請求恢復(fù)……類名……請求保存請求恢復(fù)……持久對象請求保存請求恢復(fù)……類名……增加一個一般類來定義它們，作為共同協(xié)議，供所有的持久對象類繼承98（二）針對RDBMS的設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口…RDBMS對象對象對象1、對象及其對數(shù)據(jù)庫的使用如何看待用RDBMS存儲對象應(yīng)用系統(tǒng)仍然是面向?qū)ο蟮闹皇怯藐P(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲對象的數(shù)據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫99從應(yīng)用系統(tǒng)的對象到數(shù)據(jù)庫表元組的不同映射方式類A對象1實(shí)例化…元組1元組2…元組n對象2對象n內(nèi)存空間數(shù)據(jù)庫表A一一對應(yīng)的映射方式數(shù)據(jù)接口RDBMS類A數(shù)據(jù)接口實(shí)例化元組1元組2…元組n對象內(nèi)存空間數(shù)據(jù)庫表A非一一對應(yīng)的映射方式RDBMS100使用RDBMS和使用文件系統(tǒng)的不同（1）系統(tǒng)以不同方式使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲對象或使用其普通數(shù)據(jù)——原因：數(shù)據(jù)庫的共享性（2）可能需要數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換原因：關(guān)系數(shù)據(jù)庫對規(guī)范化的要求對象從數(shù)據(jù)庫獲得其他數(shù)據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫

應(yīng)用系統(tǒng)對象數(shù)據(jù)接口對象…RDBMS對象對象保存與恢復(fù)1012、對象在數(shù)據(jù)庫中的存放策略對象數(shù)據(jù)的規(guī)范化修改類圖確定關(guān)鍵字從類圖映射到數(shù)據(jù)庫表類→表類的屬性→表的屬性對象實(shí)例→行對一般-特殊結(jié)構(gòu)、整體-部分結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)等OO概念的處理102第一范式（1NF）：關(guān)系（表）的每個屬性都必須是原子的。就是說，關(guān)系的每個屬性都是單值的，它不再包含內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第二范式（2NF）：如果一個關(guān)系的所有非關(guān)鍵字屬性都只能依賴整個關(guān)鍵字（而不是依賴關(guān)鍵字的一部分屬性），則該關(guān)系在第二范式中。第三范式（3NF）：如果一個關(guān)系在第二范式中，而且沒有傳遞依賴，則該關(guān)系在第三范式中。Boyce-Codd范式（BCNF）：如果一個關(guān)系的每個決定因素都是候選關(guān)鍵字，則該關(guān)系在BCNF中。第四范式（4NF）：如果一個關(guān)系在BCNF中，而且沒有多值依賴，則該關(guān)系在第四范式中。1）對象數(shù)據(jù)的規(guī)范化關(guān)系數(shù)據(jù)庫要求存入其中的數(shù)據(jù)符合一定的規(guī)范，并且用范式衡量規(guī)范化程度的高低。是由關(guān)系數(shù)據(jù)模型決定的，是對一個關(guān)系的起碼要求主要為了解決關(guān)系中的函數(shù)依賴帶來的更新異常問題。也可以減少數(shù)據(jù)冗余，但更新異常問題更為重要主要為了減少數(shù)據(jù)冗余103未必規(guī)范化程度越高越好規(guī)范化的代價——影響系統(tǒng)的可理解性，增加了多表查詢和連接操作面向?qū)ο蠓椒ㄅc關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化目標(biāo)既有相違的一面，又有相符的一面

以對象為中心組織數(shù)據(jù)與操作，恰恰有助于達(dá)到第2NF、3NF、BCNF和4NF要求的條件對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常常連1NF的要求都不能滿足例如“通信地址”屬性104HOUSING（SID，Building，F(xiàn)ee）Key:SIDFunctionalDependencies:Building→FeeSID→Building→Fee100Randolph1200150Ingersoll1100200Randolph1200250Pitkin1100300Randolph1200SIDBuildingFee例1：一個不滿足3NF的關(guān)系及其規(guī)范化STU-HOUSING（SID，Building）Key:SIDSIDBuilding100Randolph150Ingersoll200Randolph250Pitkin300RandolphBLDG-FEE（Building，F(xiàn)ee）Key:Building

BuildingFeeRandolph1200Ingersoll1100Pitkin1100從面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)看應(yīng)該定義“學(xué)生”和“建筑物”兩個類——恰好與規(guī)范化要求吻合學(xué)生住所······建筑物房費(fèi)······分析原因：把描述不同事物的數(shù)據(jù)組織在一起摘自：施伯樂等譯，[美]DavidM.Kroenke著.數(shù)據(jù)庫處理.北京：電子工業(yè)出版社，1998105例2：一個不滿足4NF的關(guān)系及其規(guī)范化STUDENT（SID，Major，Activity）Key:（SID，Major，Activity）

SIDMajorActivity100MusicSwimming100AccountingSwimming100MusicTennis100AccountingTennis150MathJoggingSTU-MAJOR（SID，Major）Key:（SID，Major）

SIDMajor100Music100Accounting150MathSTU-ACT（SID，Activity）Key:（SID，Activity）

SIDActivity100Skiing100Swimming100Tennis150Jogging106

SIDMajor1111****

課程學(xué)生活動學(xué)生-課程學(xué)生-活動SIDActivity****

課程學(xué)生活動用面向?qū)ο蠓椒ǖ玫降姆诸悺腥悓ο蠡舛鄬Χ嚓P(guān)聯(lián)之后的結(jié)果107用面向?qū)ο蠓椒ㄎ茨鼙苊夂瘮?shù)依賴的例子職工職工編號月工資所得稅

…………可以不通過規(guī)范化解決問題——討論為什么108規(guī)范化的兩種策略保持類圖，對表規(guī)范化缺點(diǎn)是對象的存儲與恢復(fù)必須經(jīng)過數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換修改類圖對問題域的映射可能不像規(guī)范化之前那么直接。但是這個問題并不嚴(yán)重——利大于弊采用第二種策略——按規(guī)范化的要求修改類圖中的類作為問題域部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一2）修改類圖1093）確定關(guān)鍵字

用較少的屬性作關(guān)鍵字，將為含關(guān)鍵字的操作帶來方便常用的技巧——引入編號最終效果：經(jīng)過必要的規(guī)范化處理和關(guān)鍵字處理之后，得到一個符合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要求的類圖，其中每個需要映射到數(shù)據(jù)庫表的類，都滿足如下條件：至少滿足第一范式滿足所期望的更高范式有一組屬性被確定為關(guān)鍵字1104）從類圖到數(shù)據(jù)庫的映射（1）映射策略概要對每個要在數(shù)據(jù)庫中存儲對象實(shí)例的類，都建立一個數(shù)據(jù)庫表類的每個屬性（包括從所有祖先繼承來的屬性）都對應(yīng)表的一個屬性（列）名稱、數(shù)據(jù)類型完全相同其中一組屬性被確定為關(guān)鍵字類的每個對象實(shí)例將對應(yīng)表的一個元組（行）111（2）對OO概念的處理對一般-特殊結(jié)構(gòu)的處理抽象類不對應(yīng)數(shù)據(jù)庫表特殊類包括自己定義的和繼承來的所有屬性人員姓名出生年月······教職工職稱從事專業(yè)······研究生學(xué)號班級攻讀專業(yè)······在職研究生在職單位

······例:5個屬性4個屬性8個屬性不建表112在關(guān)聯(lián)連接線一端的類中定義一個（或一組）屬性，表明另一端類的哪個對象實(shí)例與本端的對象實(shí)例相關(guān)聯(lián)該屬性（屬性組）應(yīng)該和另一端的關(guān)鍵字相同如果另一端的關(guān)鍵字包含多個屬性，本端也要定義同樣的多個屬性在對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表中，一個表以該屬性（或?qū)傩越M）作為外鍵，另一個表以它作為主鍵，使前者的元組通過其屬性值指向后者的元組對關(guān)聯(lián)的處理一對一的關(guān)聯(lián)AB0..11從B端指向A端，則B表的外鍵對有些元組可能是空值（NULL）從A端指向B端則不存在這一問題表A表B113一對多的關(guān)聯(lián)從多重性約束為“m”的一端指向多重性約束為“1”的一端AB1*映射為數(shù)據(jù)庫表后，A表以B表的主鍵作為自己的外鍵表A表B114多對多的關(guān)聯(lián)AB**先在類圖中化為兩個一對多的關(guān)聯(lián)AC11B**C表含有兩個外鍵，一個是A的主鍵，一個是B的主鍵然后將每個類映射到一個數(shù)據(jù)庫表表A表B115對象類轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫表的三種情況：①表中只包含描述本類事物自身特征的屬性②表中既包含描述本類事物自身特征的屬性，也包含作為外鍵指向另一個表的元組的屬性③表中只包含作為外鍵指向其它表的元組的屬性116對整體-部分結(jié)構(gòu)的處理分為緊密、固定的方式和松散、靈活的方式二者的區(qū)別將通過數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計(jì)體現(xiàn)出來緊密、固定方式：把部分對象類的屬性合并到整體對象類中松散、靈活方式：整體對象類和部分對象類分別建立一個表通過外鍵表現(xiàn)整體部分關(guān)系117A1B1A0..1B1A*B1A1B*A*B*(a)(b)(c)(d)(e)緊密方式：B的屬性合并到A建立A表松散方式：建立A、B兩個表A指向B或者B指向A

緊密方式：B的屬性合并到A建立A表還要建立B表松散方式：建立A、B兩個表A指向B松散方式：建立A、B兩個表A指向B松散方式：建立A、B兩個表B指向A松散方式：參考多對多關(guān)聯(lián)解決辦法首先解決多對多問題然后建立A、B兩個表以及新增類的表118例：多對多的整體-部分結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化**運(yùn)動隊(duì)*1學(xué)生運(yùn)動隊(duì)1*隊(duì)員學(xué)生1193、數(shù)據(jù)接口部分類的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個名為“對象存取器”的對象類，它提供兩種操作“對象保存”將內(nèi)存中一個對象保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表中“對象恢復(fù)”從數(shù)據(jù)庫表中找到對象所對應(yīng)的元組，把它恢復(fù)成內(nèi)存中的對象執(zhí)行這些操作需要知道對象的下述信息：·它在內(nèi)存中是哪個對象為了知道從何處取得對象數(shù)據(jù)或者把數(shù)據(jù)恢復(fù)到何處·它屬于哪個類為了知道該對象應(yīng)保存在哪個數(shù)據(jù)庫表中·它的關(guān)鍵字為了知道該對象對應(yīng)數(shù)據(jù)庫表的哪個元組120第一種設(shè)計(jì)方案對每個要求保存和恢復(fù)的對象類，分別設(shè)計(jì)一個“對象保存”操作和一個“對象恢復(fù)”操作對象存取器對象保存1對象恢復(fù)1……對象保存n對象恢復(fù)n每個操作只負(fù)責(zé)一類對象的存或取因此下述信息是確定的：對象存放在哪個數(shù)據(jù)庫表關(guān)鍵字所包含的屬性數(shù)目與名稱在操作接口中只需傳遞如下參數(shù)：內(nèi)存中的一個對象變量用來提供或接收對象數(shù)據(jù)對象關(guān)鍵字的值優(yōu)點(diǎn)：每個操作都很容易實(shí)現(xiàn)，通常只需要一個數(shù)據(jù)操縱語句，（例如靜態(tài)SQL語句）缺點(diǎn)：操作個數(shù)太多很難在問題部分采用統(tǒng)一的消息協(xié)議121第二種設(shè)計(jì)方案只設(shè)計(jì)一個“對象保存”操作和一個“對象恢復(fù)”操作供全系統(tǒng)所有要求保存和恢復(fù)的對象類共同使用對象存取器對象保存對象恢復(fù)類名-表名對照表操作接口的參數(shù)應(yīng)傳送三項(xiàng)信息：類名指明被存取的對象屬于哪個類對象變量提供或接受被存取的對象數(shù)據(jù)關(guān)鍵字的值指明是哪個對象實(shí)例要求保存或恢復(fù)數(shù)據(jù)類型不能靜態(tài)確定優(yōu)點(diǎn)：