第7章 分析問題

第7章分析問題

學習目標：理解分析的含義建立靜態(tài)分析模型理解動態(tài)分析如何幫助驗證靜態(tài)模型2021/5/917.1引言分析是需求和設(shè)計之間的橋梁，可以把系統(tǒng)必須提供的服務(wù)的清晰陳述轉(zhuǎn)化為對要處理的對象的正確理解。分析是找出系統(tǒng)要處理什么的過程，而不是確定如何處理過程。2021/5/92分析模型的分類分析模型有靜態(tài)部分和動態(tài)部分靜態(tài)分析：使用類圖描述，顯示對象及其對象之間的關(guān)系動態(tài)分析：使用通信圖（協(xié)作圖）證明靜態(tài)模型是可行的2021/5/93分析的來源業(yè)務(wù)需求模型：描述業(yè)務(wù)上下文的手工和自動工作流，它使用參與者的面向?qū)ο螅I(yè)務(wù)）版本、用例、對象、術(shù)語表，有時還有通信圖和活動圖來描述系統(tǒng)需求模型：包含系統(tǒng)的外部視圖，描述為參與者的面向系統(tǒng)版本、用例和用例圖、用戶界面草案、增強的術(shù)語表和非功能需求2021/5/94分析階段內(nèi)容分析的來源必須轉(zhuǎn)化為由系統(tǒng)處理的對象模型，以及對象的屬性和關(guān)系這些對象存在于系統(tǒng)或系統(tǒng)邊界上，可以通過一個或多個接口來訪問該階段的大多數(shù)對象都對應于真實世界中的物理對象或概念（低級的、面向解決方案的對象要在設(shè)計階段才出現(xiàn)）貫徹“用例驅(qū)動”2021/5/95補充：處理過程分析用例用例工程師業(yè)務(wù)模型[或領(lǐng)域模型]補充需求特征列表用例模型[概況的]分析類用例實現(xiàn)2021/5/967.2為什么要進行分析分析可防止在徹底理解問題之前設(shè)計解決方案不可能僅根據(jù)業(yè)務(wù)需求模型就完全理解問題，只有轉(zhuǎn)化為軟件，才有可能引入新的實踐2021/5/97分析的作用完成靜態(tài)分析，客戶就能確認我們對業(yè)務(wù)對象的理解是否正確，之后讓對象影響我們的設(shè)計完成動態(tài)分析，就可以確信分析對象能夠支持需要的系統(tǒng)功能2021/5/987.3分析過程概述使用系統(tǒng)需求模型查找候選的類，以描述與系統(tǒng)相關(guān)的對象，并在類圖上建立它們確定類之間的關(guān)系(關(guān)聯(lián)、聚合、復合和繼承)確定類的屬性（對象的、已指定的簡單特性）2021/5/99分析過程概述檢查系統(tǒng)用例，確定已有的對象支持它們。在檢查過程中微調(diào)類、屬性和關(guān)系，這個用例的實現(xiàn)過程將生成一些操作，來補充屬性需要時更新術(shù)語表和非功能需求——用例本身不需要更新，但可能需要某些更正2021/5/910需要給客戶展示的...類圖和屬性便于客戶的理解，有這樣糾正錯誤的分析2021/5/911不要客戶展示的...對象操作或通信圖難以被客戶理解膚淺的設(shè)計，系統(tǒng)用例已演示了動態(tài)行為其中隱含編碼，暴露秘密在設(shè)計之前是要刪除的2021/5/9127.4靜態(tài)分析靜態(tài)分析確定系統(tǒng)的邏輯或物理部分，以及如何把它們連接在一起，即描述如何構(gòu)建和初始化系統(tǒng)2021/5/9137.4.1確定類為了檢查業(yè)務(wù)需求建模和系統(tǒng)需求建模，以系統(tǒng)用例的形式抽取出候選類候選類常常在用例中用名詞表示2021/5/914確定類不適合作為候選類的名詞：系統(tǒng)本身參與者（例外：需要在內(nèi)部存儲參與者的信息）邊界小類型（字符串或數(shù)字）2021/5/9157.4.2標識類的關(guān)系依賴泛化（繼承）關(guān)聯(lián)聚集復合（組合）實現(xiàn)2021/5/9161.依賴定義：對于兩個相對獨立的對象，當一個對象負責構(gòu)造另一個對象的實例，或者依賴另一個對象的服務(wù)時，這兩個對象之間主要體現(xiàn)為依賴關(guān)系。表現(xiàn)：依賴關(guān)系表現(xiàn)在局部變量，方法的參數(shù)，以及對靜態(tài)方法的調(diào)用2021/5/917依賴實例：比如說擰螺絲，要借助(也就是依賴)螺絲刀(Screwdriver)來幫助你完成擰螺絲(screw)的工作代碼：public

class

Person{

/**

擰螺絲

*/

public

void

screw(Screwdriver

screwdriver){

screwdriver.screw();

}

}

2021/5/9182.泛化（繼承）關(guān)系定義：表示類與類之間的繼承關(guān)系，接口與接口之間的繼承關(guān)系，或類對接口的實現(xiàn)關(guān)系。一般化的關(guān)系是從子類指向父類的，與繼承或?qū)崿F(xiàn)的方法相反。表現(xiàn)：父類父類實例＝new子類()

2021/5/919泛化代碼class

Animal{}

class

Tiger

extends

Animal{}

public

class

Test

{

public

void

test()

{

Animal

a=new

Tiger();

}

}

2021/5/9203.關(guān)聯(lián)關(guān)系定義：對于兩個相對獨立的對象，當一個對象的實例與另一個對象的一些特定實例存在固定的對應關(guān)系時，這兩個對象之間為關(guān)聯(lián)關(guān)系表現(xiàn)：關(guān)聯(lián)關(guān)系是使用實例變量來實現(xiàn)

2021/5/921關(guān)聯(lián)實例：比如客戶和訂單，每個訂單對應特定的客戶，每個客戶對應一些特定的訂單；再例如公司和員工，每個公司對應一些特定的員工，每個員工對應一特定的公司2021/5/922關(guān)聯(lián)代碼public

class

Company{

private

Employee

employee;

public

Employee

getEmployee(){

return

employee;

}

public

void

setEmployee(Employee

employee){

this.employee=employee;

}

//公司運作

public

void

run(){

employee.startWorking();

}

}

2021/5/9234.聚合關(guān)系定義：當對象A被加入到對象B中，成為對象B的組成部分時，對象B和對象A之間為聚合（聚集）關(guān)系。聚合是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，是較強的關(guān)聯(lián)關(guān)系（強關(guān)聯(lián)），強調(diào)的是整體與部分之間的關(guān)系，即“has-a”關(guān)系聚合的整體和部分之間在生命周期上沒有什么必然的聯(lián)系，部分對象可以在整體對象創(chuàng)建之前創(chuàng)建，也可以在整體對象銷毀之后銷毀。2021/5/924聚合關(guān)系表現(xiàn)：與關(guān)聯(lián)關(guān)系一樣，聚合關(guān)系也是通過實例變量來實現(xiàn)這樣關(guān)系的。關(guān)聯(lián)關(guān)系和聚合關(guān)系來語法上是沒辦法區(qū)分的，從語義上才能更好的區(qū)分兩者的區(qū)別。2021/5/925關(guān)聯(lián)與聚合的區(qū)別關(guān)聯(lián)關(guān)系所涉及的兩個對象是處在同一個層次上的。比如人和自行車就是一種關(guān)聯(lián)關(guān)系，而不是聚合關(guān)系，因為人不是由自行車組成的。

聚合關(guān)系涉及的兩個對象處于不平等的層次上，一個代表整體，一個代表部分。比如電腦和它的顯示器、鍵盤、主板以及內(nèi)存就是聚集關(guān)系，因為主板是電腦的組成部分。對于具有聚集關(guān)系（尤其是強聚集關(guān)系）的兩個對象，整體對象會制約它的組成對象的生命周期。部分類的對象不能單獨存在，它的生命周期依賴于整體類的對象的生命周期，當整體消失，部分也就隨之消失。比如張三的電腦被偷了，那么電腦的所有組件也不存在了，除非張三事先把一些電腦的組件（比如硬盤和內(nèi)存）拆了下來。

2021/5/926聚合關(guān)系publicClassPerson{...}publicClassSchool{ privateArrayListstudents; privatevoidaddStudent(Personperson) { students.add(person); }}2021/5/927聚合關(guān)系public

class

Computer{

private

CPU

cpu;

public

CPU

getCPU(){

return

cpu;

}

public

void

setCPU(CPU

cpu){

this.cpu=cpu;

}

//開啟電腦

public

void

start(){

//cpu運作

cpu.run();

}

}

2021/5/9285.復合關(guān)系復合（強聚集，組合，合成）：復合的對象不能由其他對象共享，且與構(gòu)成它的對象一齊消亡它帶有很強的擁有有關(guān)系且整體與部分的生命周期一致的聚合關(guān)聯(lián)形式。例如Windows的窗口和窗口上的菜單就是組合關(guān)系。生命周期一致指的是部分必須在組合創(chuàng)建的同時或者之后創(chuàng)建，在組合銷毀之前或者同時銷毀，部分的生命周期不會超出組合的生命周期。組合是用帶實心菱形的實線來表示。2021/5/929復合關(guān)系 publicClassWindow

{

privateMenumenu;

publicWindow()

{

menu=newMenu();

}//可以在這時候創(chuàng)建Menu對象，也可以在之后創(chuàng)建

publicvoiddestory()

{

menu.destory();

}//必須同時或者在這之前銷毀關(guān)聯(lián)的Menu對象

}2021/5/930舉例School與Student是什么關(guān)系？ publicClassSchool

{

publicSchool()

{...}//不需要創(chuàng)建任何Person對象，其Students都是已有的Person對象

publicvoiddestroy()

{...}//只需要關(guān)掉School對象和斷開它與自己所有的Person對象的關(guān)聯(lián)即可，Person對象是不會銷毀的

}聚合關(guān)系2021/5/9316.實現(xiàn)關(guān)系實現(xiàn)：指的是一個類元描述了另一個類元保證實現(xiàn)的契約。對類來說，就是一個類實現(xiàn)了一個接口2021/5/932舉例：實現(xiàn)關(guān)系 publicinterfaceA

{

publicvoidmethodA();

}

publicclassBimplementsA

{

publicvoidmethodA()

{...}

...

}2021/5/933總結(jié)一般對類關(guān)系建模的時候，先對泛化、關(guān)聯(lián)和實現(xiàn)建模，剩下的關(guān)系都可以看作依賴。2021/5/934標識類的關(guān)系使用頻率：關(guān)聯(lián)>聚合>繼承>復合就設(shè)計和實現(xiàn)而言，關(guān)聯(lián)、聚合和復合之間的區(qū)別很難界定2021/5/9357.4.3繪制類圖和對象圖類圖顯示存在哪些類，這些類有什么關(guān)系（正式的類圖還可以顯示屬性和操作）對于聚合、復合和關(guān)聯(lián)，類圖顯示了可能的運行時關(guān)系，而不是顯示實際運行時關(guān)系2021/5/936iCoot的分析類圖2021/5/937用UML描述運行時的對象2021/5/9387.4.4繪制關(guān)系繼承關(guān)系2021/5/939繪制關(guān)系聚合關(guān)系2021/5/940繪制關(guān)系復合關(guān)系2021/5/941繪制關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系2021/5/9421.多重性在類的兩端標識允許參與關(guān)系的運行時對象的數(shù)量（關(guān)系中的多重性）n：表示nm..n：m到n范圍內(nèi)的任意數(shù)值（包含m和n）p..*：從p到無窮大的任意數(shù)*：0..*的縮寫0..1：可選2021/5/943多重性2021/5/9442.關(guān)聯(lián)標簽、角色和注釋除了繼承之外的所有關(guān)系都可以給定一個關(guān)聯(lián)標簽，它表示關(guān)聯(lián)的性質(zhì)如果關(guān)聯(lián)名稱的理解方式不明顯，就可以使用一個黑色的箭頭2021/5/945UML中的關(guān)聯(lián)標簽、角色和注釋2021/5/946iCoot的分析類圖2021/5/947用UML描述運行時的對象2021/5/9487.4.5屬性屬性是對象的一個特性，例如對象的大小、位置、名稱、價格、字體、利率等。在UML中，每個屬性都可以指定一個類型，可以是類或原型通過分割線，顯示類名和屬性2021/5/949用UML描述屬性2021/5/950避免做的事情...避免在UML使用獨立于語言的表示法定義自己的原型，如integer、Real和Boolean，因為在開始設(shè)計時，就必須考慮與特定語言相關(guān)的內(nèi)容避免使用數(shù)組類型，因為它是對象和原型的交叉，使用集合類（List或Set）會更好2021/5/951避免做的事情...避免在制品中包含派生的屬性，如圓的屬性包括半徑、直徑、周長和面積2021/5/952iCoot的屬性2021/5/953選擇屬性還是關(guān)系如何為Car的顏色建模？2021/5/954在屬性和關(guān)系之間選擇一部分用戶角度心理學家汽車廠家2021/5/9557.4.6關(guān)聯(lián)類2021/5/956關(guān)聯(lián)類關(guān)聯(lián)偶爾也有與它相關(guān)的信息或行為關(guān)聯(lián)類可以和關(guān)聯(lián)一起引入關(guān)聯(lián)類表示的屬性和操作僅因為關(guān)聯(lián)關(guān)系的存在而存在在設(shè)計時，必須用更具體的類替換關(guān)聯(lián)類2021/5/9577.4.7有形對象和無形對象無形對象建模：如目錄中描述的產(chǎn)品有形對象建模：如送到門口的實際產(chǎn)品2021/5/958有形對象和無形對象2021/5/9591.錯誤的建模為了清單有形性問題，假定除了銷售汽車之外，經(jīng)銷商還給顧客提供服務(wù)2021/5/960建模信息與銷售相關(guān)的信息包括：modelNumberavailableColorsnumberOfCylinders與服務(wù)相關(guān)的信息包括：OwnervehicleIndentificationNumbermileageAtLastService2021/5/961錯誤的建模避免使一個類有兩組完全不同的任務(wù)——這種類的內(nèi)聚力很脆弱，它們的任務(wù)也不會構(gòu)成一個模塊2021/5/962錯誤的建模2021/5/9632.正確的建模2021/5/964正確的建模2021/5/965練習4考慮一個視頻出租系統(tǒng)。下列圖中哪個圖是正確的？2021/5/9667.4.8好的對象類取自用例中的名詞對象是具體的事物，是對類的實例化對象擁有屬性對象能做什么，即對象操作建議：在動態(tài)分析類之前，不要過多地關(guān)注操作2021/5/9677.5動態(tài)分析進行動態(tài)分析的原因：確認類圖是完整、正確的，以便盡早更正錯誤，包括添加、刪除或修改類、關(guān)系、屬性和操作相信當前的模型可以在軟件中實現(xiàn)驗證最終系統(tǒng)上用戶界面的功能：在進行詳細設(shè)計之前，最好按照用例中的線條，把對系統(tǒng)的訪問放在各個界面上2021/5/968用例實現(xiàn)動態(tài)分析中最重要的部分就是用例的實現(xiàn)2021/5/969用例實現(xiàn)的步驟檢查系統(tǒng)用例，模擬對象之間發(fā)送的消息，在通信圖上記錄結(jié)果在接收消息的對象上引入操作根據(jù)需要添加類，以標識邊界（系統(tǒng)接口）和控制器（復雜業(yè)務(wù)過程的占位符或者對象的創(chuàng)建和檢索）2021/5/9707.5.1繪制用例的實現(xiàn)過程為分析對象之間傳送消息的過程，需要用到UML通信圖和順序圖相對而言，通信圖更適合用例的實現(xiàn)，僅關(guān)注對象及其連接，不考慮消息發(fā)送的順序2021/5/971U7：進行預約的通信圖2021/5/972分析級的通信圖可以顯示...與系統(tǒng)邊界交互的參與者與系統(tǒng)內(nèi)部的對象交互的邊界系統(tǒng)內(nèi)部的對象與外部系統(tǒng)的邊界交互2021/5/9737.5.2邊界、控制器和實體為表達額外的信息，UML允許開發(fā)人員使用圖標代替標準的對象方框2021/5/974邊界、控制器和實體2021/5/975參與者參與者：存在于系統(tǒng)外部的人或系統(tǒng)2021/5/976邊界邊界：位于系統(tǒng)邊緣上的對象，在系統(tǒng)和參與者之間。對象系統(tǒng)參與者，邊界提供了通信途徑。對于作為參與者的人，邊界表示用戶界面，以執(zhí)行命令和查詢，顯示反饋和結(jié)果。每個邊界對象通常都對應于一個用例或一組相關(guān)的用例，通常映射到一個用戶界面草案2021/5/977實體實體：系統(tǒng)內(nèi)部的一個對象，表示一個業(yè)務(wù)概念，如顧客、汽車或型號一般實體由邊界和控制器操作，而不是自己的行為實體類出現(xiàn)