軟件工程-第11章第5節(jié)

11.5對(duì)象設(shè)計(jì)

對(duì)象設(shè)計(jì)要確定類、關(guān)聯(lián)的完整定義以及接口的形式，實(shí)現(xiàn)操作方法的算法，實(shí)現(xiàn)必需的內(nèi)部對(duì)象，并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法進(jìn)行優(yōu)化。11.5.1對(duì)象設(shè)計(jì)概述

對(duì)象設(shè)計(jì)中，必須按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)中確定的設(shè)計(jì)策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，并完善相應(yīng)的細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)工作的重心必須從強(qiáng)調(diào)應(yīng)用域的概念轉(zhuǎn)到強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)概念上來(lái)。分析中得到的對(duì)象可作為設(shè)計(jì)的框架，要選擇相應(yīng)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)框架。選擇方法的標(biāo)準(zhǔn)是盡可能減少執(zhí)行時(shí)間，占用內(nèi)存少，開銷小。分析中得到的類、屬性和關(guān)聯(lián)等都必須用具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，還必須引入新的類來(lái)存儲(chǔ)中間結(jié)果，從而避免重復(fù)計(jì)算。11.5.1對(duì)象設(shè)計(jì)概述1.對(duì)象設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

對(duì)象模型描述了系統(tǒng)中的對(duì)象、屬性和操作，這些對(duì)象可直接引入到設(shè)計(jì)中，而對(duì)象設(shè)計(jì)要增加詳情和制定實(shí)現(xiàn)策略，為提高效率必須增加多個(gè)新類。

功能模型描述系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的操作。對(duì)象設(shè)計(jì)時(shí)必須確定如何實(shí)現(xiàn)操作，為操作選擇算法，將復(fù)雜操作分解成簡(jiǎn)單操作。算法和分解都是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的重要手段。11.5.1對(duì)象設(shè)計(jì)概述

動(dòng)態(tài)模型說明系統(tǒng)是如何響應(yīng)外部事件的，程序的主要控制結(jié)構(gòu)來(lái)自于動(dòng)態(tài)模型，要么顯式實(shí)現(xiàn)程序控制，通過內(nèi)部調(diào)度機(jī)制識(shí)別事件并把事件映射成操作調(diào)用，要么隱式實(shí)現(xiàn)程序控制，通過選擇的算法按動(dòng)態(tài)模型中確定的次序執(zhí)行操作。11.5.1對(duì)象設(shè)計(jì)概述2.對(duì)象設(shè)計(jì)的步驟對(duì)象設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按下述步驟進(jìn)行：(1)將三種模型結(jié)合起來(lái)以得到對(duì)象類。對(duì)象模型是對(duì)象設(shè)計(jì)的主要框架，必須將動(dòng)態(tài)模型中的動(dòng)作和活動(dòng)以及功能模型中的處理轉(zhuǎn)換成操作，加入到對(duì)象類中。(2)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)操作的算法。(3)優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問路徑。(4)實(shí)現(xiàn)外部接口的控制。(5)調(diào)整類結(jié)構(gòu)以提高繼承。(6)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)。(7)確定對(duì)象表示。(8)將類和關(guān)聯(lián)集成到模塊中。11.5.2算法設(shè)計(jì)1.算法設(shè)計(jì)步驟功能模型中確定的各個(gè)操作都必須用算法來(lái)表示。算法設(shè)計(jì)按如下過程進(jìn)行：(1)選擇極小化開銷的算法。(2)選擇適用于該算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(3)定義必需的新的內(nèi)部類和操作。(4)將操作響應(yīng)賦給合適的類。11.5.2算法設(shè)計(jì)2.選擇算法選擇算法應(yīng)考慮下列因素：(1)計(jì)算復(fù)雜度。(2)易實(shí)現(xiàn)，易理解。(3)靈活性好。11.5.2算法設(shè)計(jì)3.選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇算法時(shí)涉及到選擇算法使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，許多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)都是包容類的實(shí)例，大多數(shù)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言提供了基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，供用戶自選組合定義。4.定義內(nèi)部類和操作在展開算法時(shí)，可能引入一些對(duì)象類，用來(lái)存放中間結(jié)果。在分解高層操作時(shí)也可引入新的低層操作。必須定義這些低層操作，因?yàn)榇蠖鄶?shù)這類操作是外部不可見的。11.5.2算法設(shè)計(jì)5.優(yōu)化設(shè)計(jì)效率低但語(yǔ)法正確的分析模型應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)化，其目的是使實(shí)現(xiàn)更為有效，但優(yōu)化后的系統(tǒng)有可能會(huì)產(chǎn)生二義性且減少了可重用的能力，必須在清晰性和效率之間尋找一種適宜的折衷方案。在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮：(1)增加冗余關(guān)聯(lián)，以減少訪問開銷，提高方便性。(2)為提高效率重新調(diào)整計(jì)算。(3)為避免復(fù)雜表達(dá)式的重計(jì)算而保留派生屬性。11.5.3控制的實(shí)現(xiàn)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分，應(yīng)為動(dòng)態(tài)模型的實(shí)現(xiàn)選擇一種基本策略，而對(duì)象設(shè)計(jì)中必須實(shí)現(xiàn)這種策略。實(shí)現(xiàn)控制有下述三種方法：(1)在程序中設(shè)置地址以存放狀態(tài)(過程驅(qū)動(dòng))。(2)直接用狀態(tài)機(jī)制實(shí)現(xiàn)(事件驅(qū)動(dòng))。(3)使用并發(fā)任務(wù)(并發(fā)序列)。11.5.4調(diào)整繼承1)重新修正類及操作有時(shí)可對(duì)多個(gè)類定義同一操作并且放在同一共同的祖先中，使子類可容易地繼承。常見的情況是不同類的操作是相似的，但不相同，只需稍稍改動(dòng)這種操作或類的定義就能使這些操作相互匹配。這些改動(dòng)可以使用一個(gè)繼承的操作覆蓋它們。11.5.4調(diào)整繼承2)抽象出公共行為在設(shè)計(jì)中，常增加新類和新操作，如果一個(gè)操作集合和屬性集合看起來(lái)在兩個(gè)類中重復(fù)過，則這兩個(gè)類從更高抽象級(jí)角度看，很有可能是同一事物的特殊變種。當(dāng)找出公共行為后，應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)公共超類來(lái)實(shí)現(xiàn)共享性質(zhì)，把特殊性質(zhì)放在子類中，這種對(duì)象模型的變換稱為抽象公共超類的過程。11.5.4調(diào)整繼承3)使用委派來(lái)共享實(shí)現(xiàn)當(dāng)使用繼承作為一種實(shí)現(xiàn)技術(shù)的時(shí)候，將某類作為其他類的屬性及關(guān)聯(lián)，使用這種較為安全方法也可獲得同樣的效果。用這種方法，某種對(duì)象可使用委派而不是使用繼承，這樣可有選擇地喚醒另一個(gè)類所希望的函數(shù)功能。委派包括從某對(duì)象中得到一個(gè)操作并且把它發(fā)往另一個(gè)對(duì)象，后一個(gè)對(duì)象是前一個(gè)對(duì)象的一部分或與前一個(gè)對(duì)象有關(guān)，只有有意義的操作才能委派給后一個(gè)對(duì)象，因而不存在偶然繼承了無(wú)意義的操作問題。11.5.5關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)

關(guān)聯(lián)是對(duì)象模型的紐帶，它提供了對(duì)象之間的訪問路徑。關(guān)聯(lián)是用于建模和分析的概念實(shí)體，在對(duì)象設(shè)計(jì)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)象模型中的關(guān)聯(lián)。1.關(guān)聯(lián)的遍歷

從抽象角度看，關(guān)聯(lián)是雙向的，但在有些應(yīng)用中的關(guān)聯(lián)是單向的。這種單向關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)起來(lái)就比較簡(jiǎn)單，但應(yīng)用的需求可能是變化的，將來(lái)在有可能增加新的操作時(shí)，該操作需從反向遍歷這個(gè)過去的單向關(guān)聯(lián)。11.5.5關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)2.單向關(guān)聯(lián)如果關(guān)聯(lián)只是單向遍歷，則可用指針來(lái)實(shí)現(xiàn)。指針是一個(gè)含有對(duì)象引用的屬性。如果重?cái)?shù)為一元的，則為一個(gè)簡(jiǎn)單指針；如果重?cái)?shù)為多元的，則就是一個(gè)指針集合。11.5.5關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)3.雙向關(guān)聯(lián)許多關(guān)聯(lián)是雙向遍歷的，雖然各方向的遍歷頻度不是相等的。下列三種方法可實(shí)現(xiàn)雙向關(guān)聯(lián)：(1)只將一個(gè)方向用屬性實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要反向遍歷