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文檔簡介

1、面向?qū)ο蠹夹g(shù),內(nèi)容,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本原理 面向?qū)ο蟮幕靖拍?面向?qū)ο蟮慕<夹g(shù) 面向?qū)ο蟮能浖^程 面向?qū)ο蠹夹g(shù)在現(xiàn)代仿真中的應(yīng)用和發(fā)展,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本原理,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的出發(fā)點(diǎn)和基本原則 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本特征 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的定義 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的組成部分,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的出發(fā)點(diǎn)和基本原則,目標(biāo) 解決我們認(rèn)識系統(tǒng)的過程和方法同我們用于分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過程和方法不一致的問題。 分析 認(rèn)識過程 對一個系統(tǒng)的認(rèn)識是一個漸進(jìn)的過程,是在繼承了以往有關(guān)知識的基礎(chǔ)上,多次迭代往復(fù)而逐步深化的。 在這種認(rèn)識的深化過程中,既包括了從一般到特殊的演繹,也包括了從特殊到一般的歸納。 傳統(tǒng)的“瀑布模型”

2、 是按過程一步步的進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的 問題 有些需求只有在實(shí)現(xiàn)后期才能確定,有些差錯也只有在實(shí)現(xiàn)后期才能發(fā)現(xiàn),面向?qū)ο蠹夹g(shù)的出發(fā)點(diǎn)和基本原則,使描述問題的問題空間和解決問題的解空間在結(jié)構(gòu)上盡可能地一致 使軟件在描述問題的問題空間和解決問題的解空間結(jié)構(gòu)上一致的方法即是面向?qū)ο蠓椒?優(yōu)點(diǎn) 易于被人理解 易于維護(hù)和修改 提高了軟件的可靠性和可維護(hù)性 軟件模塊化和重用,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本特征,基本觀點(diǎn) 客觀世界是由各種各樣的對象所組成的,每種對象都有各自的內(nèi)部狀態(tài)和運(yùn)動規(guī)律,不同對象間的相互作用和聯(lián)系就構(gòu)成了各種不同的系統(tǒng),構(gòu)成了我們所面對的客觀世界。 主要特征: 用對象對事物進(jìn)行抽象表示 對象的

3、屬性和方法 對象封裝; 實(shí)例和歸類 基類和派生類 聚合 通過關(guān)聯(lián)表達(dá)對象之間的靜態(tài)關(guān)系。,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的定義,對象技術(shù)詞典中的定義: 用來描述一些基于下述概念的東西:封裝、對象(對象的標(biāo)識、屬性和操作)、消息傳送、類、繼承、多態(tài)、動態(tài)聚束。 用來描述一種把軟件組織成對象集合的軟件開發(fā)策略,對象中包括數(shù)據(jù)和操作。 這里定義: 面向?qū)ο蠹夹g(shù)是一種運(yùn)用對象、類、繼承、封裝、聚合、消息傳送、多態(tài)性等概念來構(gòu)造系統(tǒng)的軟件開發(fā)技術(shù)。,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的組成部分,明確給出面向?qū)ο蟮幕靖拍?對象、類、繼承、消息和封裝等基本概念 定義面向?qū)ο蠹夹g(shù)中用到的擴(kuò)展的概念如建模、系統(tǒng)行為等。 給出一套建立模型的技術(shù) 表示

4、方法,使分析人員、設(shè)計(jì)人員、編程人員、管理人員以及用戶彼此溝通。 這種技術(shù)的語義學(xué)。語義學(xué)可用自然語言來描述,也可用形式語言來描述。 給出具體的處理過程 包括對軟件生命周期各階段的描述,對各個階段的進(jìn)一步細(xì)化,以及在生命周期各階段如何運(yùn)用建模技術(shù)和面向?qū)ο笳Z言來完成各階段的任務(wù)。,面向?qū)ο蟮幕靖拍?對象 消息 類 抽象 封裝,繼承 多態(tài) 永久對象 主動對象,對象,客觀世界的問題都是由客觀世界的實(shí)體及實(shí)體間的相互關(guān)系構(gòu)成的,我們把客觀世界的實(shí)體稱之為問題空間(問題域)的對象。 對象是客觀世界中的一個實(shí)體,它具有以下特性: 有一個名字以區(qū)別于其它對象; 有一個狀態(tài)用來描述它的某些特征; 有一組操

5、作,每一個操作決定對象的一種功能或行為; 對象的操作可分為兩類:一類是自身所承受的操作,一類是施加于其它對象的操作,對象屬性和方法,對象是其自身具有的狀態(tài)特征及可以對這些狀態(tài)施加的操作結(jié)合在一起所構(gòu)成的獨(dú)立實(shí)體。 屬性和方法是構(gòu)成對象的兩個主要因素。 屬性是用來描述對象內(nèi)部狀態(tài)的一個數(shù)據(jù)項(xiàng)。 方法是用來描述對象運(yùn)動規(guī)律(行為)的一個操作序列。 一個對象可以有多項(xiàng)屬性和多項(xiàng)方法。 一個對象的屬性和方法被結(jié)合成一個整體,對象的屬性值只能由這個對象的方法存取。 系統(tǒng)中的一個對象,在軟件生命周期的各個階段可能有不同的表示形式。如分析與設(shè)計(jì)、編程階段就不一樣。,消息,對象與對象之間存在著聯(lián)系,在面向?qū)ο?/p>

6、系統(tǒng)中,對象之間的聯(lián)系是通過消息來傳遞的。 消息是對象之間相互請求或相互協(xié)作的途徑,是要求某個對象執(zhí)行其中某個功能操作的規(guī)格的說明。 發(fā)送消息的對象稱為發(fā)送者,接收消息的對象稱為接收者。 對象間的聯(lián)系,只能通過傳送消息來進(jìn)行。對象也只有在收到消息時,才被激活,被激活后的對象將“知道”如何去操作它的私有數(shù)據(jù),去完成所發(fā)送的消息要求的功能,從而對外提供服務(wù)。,消息性質(zhì)和類型,性質(zhì) 同一對象可接收不同形式、不同內(nèi)容的多個消息,產(chǎn)生不同的響應(yīng) 相同形式的消息可以送往不同的對象,不同的對象可以有不同的解釋,并做出不同的響應(yīng); 消息的發(fā)送可以不考慮具體的接收者,對象可以響應(yīng)消息,也可以對消息不予理會,對消

7、息的響應(yīng)并不是必須的。,類型 可以返回對象的內(nèi)部狀態(tài)的消息 可以改變對象的內(nèi)部狀態(tài)的消息 可以做一些特定的操作,改變系統(tǒng)狀態(tài)的消息,類,類是具有相同屬性和方法的一組對象的集合,它為屬于該類的全部對象提供了統(tǒng)一的抽象描述,其內(nèi)部包括屬性和方法兩個主要部分。 一個類實(shí)質(zhì)上定義的是一種對象類型,它描述了屬于該類型的所有對象的性質(zhì)。例如Integer 同一個類的所有對象具有相同的性質(zhì),即其外部特性和內(nèi)部實(shí)現(xiàn)都是相同的 一個對象的內(nèi)部狀態(tài)只能由其自身來修改,任何別的對象都不能改變它 類提供了抽象的能力,抽象,定義 抽象是從事物中舍棄個別的、非本質(zhì)性的特征,抽取共同的、本質(zhì)性的特征的過程,它是形成概念的必

8、要手段。 保留重要特性 抽象除去了客觀世界對象中不重要的細(xì)節(jié),使得只有描述對象的合適的特征才保留下來。抽象的目的是強(qiáng)調(diào)相對某種目的而言的重要的性質(zhì)而忽略那些無關(guān)緊要的性質(zhì)。 目的性 抽象總是針對某種目的的,因?yàn)槟康臎Q定了哪些是重要的性質(zhì),哪些是不重要的性質(zhì)。同一事物存在不同的抽象,這主要取決于不同的目的。 一般原則 抽象是面向?qū)ο蠹夹g(shù)中使用最廣泛的原則,例如:系統(tǒng)中的對象是客觀世界中事物的抽象;類是對象的抽象,從編程的角度看也是一種抽象數(shù)據(jù)類型;屬性是事物內(nèi)部狀態(tài)的抽象,方法(操作)是事物行為的抽象。,封裝,定義 就是把對象的屬性和方法結(jié)合為一個不可分的部分,并盡可能隱蔽對象的內(nèi)部細(xì)節(jié) 封裝是

9、一種信息隱蔽技術(shù),必須滿足 清楚的邊界,明確的接口,受保護(hù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn) 封裝的原則 避免外對內(nèi) “交叉感染”,內(nèi)對外 “波動效應(yīng)”。 使用者與設(shè)計(jì)者分開 封裝單位為對象 可見性及缺陷,繼承,原因 有些類之間有部分相同但又有些差別,繼承所表達(dá)的就是一種對象類之間的相互關(guān)系,使得某類對象可以繼承另外一類對象的特征和能力。 特性: 類間具有共享特征(包括屬性和具體實(shí)現(xiàn)的共享) 類間具有不同部分或新增部分(包括非共享的屬性和具體實(shí)現(xiàn)) 類間具有層次結(jié)構(gòu)。 父類或超類;派生類或子類 構(gòu)造新類方法及重要性,多繼承,一個類可以是多個基類的派生類,它從多個基類中繼承了屬性與方法,這種繼承模式叫作多繼承。 如客輪

10、既是一種輪船,又是一種客運(yùn)工具。所以它可以同時作為輪船和客運(yùn)工具這兩個類的派生類。 多繼承的使用取決于編程語言是否支持 “命名沖突”問題,多態(tài),指一個名字可具有多種語義。對象的多態(tài)性是指在基類中定義的屬性或方法被派生類繼承之后,可以具有不同的數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為。這使得同一個屬性或方法名在基類及其各個派生類中具有不同的詞義。 例如,在C+語言中支持兩種多態(tài)性:編譯時的多態(tài)性和運(yùn)行時的多態(tài)性。編譯時的多態(tài)性是通過使用重載來實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)行時的多態(tài)性是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。,永久對象,就是生存期可以超越程序的執(zhí)行時間而長期存在的對象。 一般都不支持永久對象的。程序中定義的對象,其生存期都不超過程序

11、的運(yùn)行時間。即當(dāng)程序運(yùn)行結(jié)束時,它所定義的對象也都消失了。 不足之處要在下一次程序運(yùn)行時加以恢復(fù) 可用基于存儲和管理永久對象的對象管理系統(tǒng)(object management system,簡稱OMS)來實(shí)現(xiàn),主動對象,對象的每個方法是一個在消息的驅(qū)動下被動執(zhí)行的操作。向?qū)ο蟀l(fā)一個消息,它就響應(yīng)這個消息而執(zhí)行被請求的方法,否則它的方法就不執(zhí)行。 這樣的對象是被動對象,需要通過消息的驅(qū)動 原始的驅(qū)動來自驅(qū)動主程序 對于多任務(wù)并行處理就不適應(yīng) 主動對象的作用是描述問題域中具有主動行為的事物以及在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時識別的任務(wù),它的主動方法描述相應(yīng)的任務(wù)所應(yīng)完成的操作。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段,主動方法應(yīng)該實(shí)現(xiàn)為一個能

12、并發(fā)執(zhí)行的、主動的程序單位,例如進(jìn)程或線程。,MFC classes,MFC classes MFC Head files,面向?qū)ο蟮慕<夹g(shù),靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型和動態(tài)行為模型 系統(tǒng)內(nèi)部模型和系統(tǒng)外部模型 建模技術(shù)的表示法和語義學(xué) 面向?qū)ο蠼V械某橄髮哟?建模技術(shù),完整的面向?qū)ο蠹夹g(shù)包含面向?qū)ο蠓治觥⒃O(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試、維護(hù)等多個方面 面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)用于描述一個系統(tǒng),是整個面向?qū)ο蠹夹g(shù)中最重要的組成部分 從某個角度(或某個方面)來描述系統(tǒng)的具體方法就叫做建模技術(shù),靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型和動態(tài)行為模型,靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型 描述于系統(tǒng)或系統(tǒng)中各對象的結(jié)構(gòu)及它們之間靜態(tài)關(guān)系的模型,可以稱為靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型,它包括類、對

13、象、接口、屬性、關(guān)系等;,動態(tài)行為模型 描述系統(tǒng)或系統(tǒng)中類之間的動態(tài)關(guān)系及對象行為的模型,亦稱動態(tài)行為模型,它包括方法(操作)、相互作用、協(xié)作和狀態(tài)變化等等。,描述系統(tǒng)行為是需求分析的重要組成部分 是系統(tǒng)的功能分解的基礎(chǔ) 在分析、設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)時應(yīng)有一致的模型表示,應(yīng)從系統(tǒng)需求分析開始就對系統(tǒng)行為建模,并作為導(dǎo)出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的根據(jù)之一。,系統(tǒng)內(nèi)部模型和系統(tǒng)外部模型,內(nèi)部模型 通過系統(tǒng)內(nèi)部的組件來描述系統(tǒng),這種模型就稱之為內(nèi)部模型 內(nèi)部視圖 由于它是從內(nèi)部來觀察系統(tǒng)得到的結(jié)果,又稱之為內(nèi)部視圖。 作用 內(nèi)部視圖說明了系統(tǒng)要怎樣做,它給出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì),因而是給出一種問題的解決方案。,外部模型 把系統(tǒng)當(dāng)

14、作一個黑盒子,從外部來描述系統(tǒng),這種模型就是外部模型 外部視圖 由于這是從外部來觀察系統(tǒng)得到的結(jié)果,又稱之為外部視圖。 作用 外部視圖說明了系統(tǒng)是什么,用來定義需求,建模技術(shù)的表示法和語義學(xué),建模技術(shù)兩組成部分 表示方法,它能使分析人員、設(shè)計(jì)人員、編程人員、管理人員以及用戶彼此溝通,用得最多的,也是最直觀的表示方法是圖形表示法 語義學(xué)。語義學(xué)可用自然語言來描述,也可用形式語言來描述,或者兩者相結(jié)合,這要根據(jù)建模技術(shù)的嚴(yán)格程度而定。 模型元素 通過建模技術(shù)中的表示方法能使我們從要被建模的系統(tǒng)中抽象出各種元素,這些元素稱為模型元素,其目的是提供人們可以理解的表示。 建模元素 在說明各種建模技術(shù)的語

15、義學(xué)時,還將用到一些概念和符號,它們在最后組成的軟件系統(tǒng)模型中不直接表現(xiàn)出來,這些元素稱為建模元素。,面向?qū)ο蠼V械某橄髮哟?采用不同抽象層次的模型來表示不同抽象層次上的系統(tǒng)描述 第一,與系統(tǒng)有關(guān)的人員是多方面的,這些不同人員需要抽象層次不同的模型。例如 項(xiàng)目管理人員只關(guān)心一些最主要的因素 客戶需要概念層上的模型驗(yàn)證系統(tǒng)需求 編程人員往往關(guān)心與實(shí)現(xiàn)有關(guān)的細(xì)節(jié) 第二,軟件開發(fā)的不同階段,對模型的要求不同。 在需求分析階段,主要描述問題域中的概念,不考慮所有的細(xì)節(jié),不考慮將來的軟件,更不考慮如何實(shí)現(xiàn),因此需要概念層的模型 在設(shè)計(jì)階段,要與軟件結(jié)構(gòu)相聯(lián)系,如要考慮軟件的接口等,因此需要設(shè)計(jì)層的模型

16、。,一般三層次,概念層模型、設(shè)計(jì)層模型(或說明層模型)及實(shí)現(xiàn)層模型,例如: 概念層的類圖 所畫的模型很少或完全沒有顧及要實(shí)現(xiàn)它的軟件,獨(dú)立于語言 設(shè)計(jì)層的類圖 軟件的接口,可隨實(shí)現(xiàn)環(huán)境,性能特征或制造商的不同而有多種實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)層的類圖 揭示了類的實(shí)現(xiàn),面向?qū)ο蟮能浖^程,傳統(tǒng)的和面向?qū)ο蟮能浖芷谀P?面向?qū)ο筌浖芷谥械闹饕顒?完全面向?qū)ο蟮能浖芷诘母拍?傳統(tǒng)的軟件生命周期模型,瀑布式的 把軟件的開發(fā)過程分解為分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試和維護(hù)五個階段 循環(huán)往復(fù),面向?qū)ο蟮能浖芷谀P?噴泉模型 每一階段都可以互相反饋,整個過程是一種迭代、漸增的開發(fā)過程,面向?qū)ο筌浖芷谥?/p>

17、的主要活動,面向?qū)ο蠓治?面向?qū)ο笤O(shè)計(jì) 面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn) 面向?qū)ο蟮臏y試 面向?qū)ο蟮木S護(hù),面向?qū)ο蠓治?針對問題域 是指從問題陳述著手,分析或構(gòu)造包含現(xiàn)實(shí)世界最重要性質(zhì)的模型。面向?qū)ο蠓治鰪?qiáng)調(diào)直接針對問題域中客觀存在的各項(xiàng)事物設(shè)立分析模型中的對象。 簡潔、明確 必須簡潔、明確地抽象了目標(biāo)系統(tǒng)必須做的事情,而不是如何做這些事。 能被問題域?qū)<宜斫?對問題域的觀察、分析和認(rèn)識直接,對問題域的描述也直接。所采用的概念及術(shù)語與問題域中的事物保持高度一致,不存在語言上的鴻溝。,面向?qū)ο笤O(shè)計(jì),負(fù)責(zé)全局構(gòu)造的高級策略,解決怎樣干的問題 系統(tǒng)的細(xì)化、優(yōu)化 在系統(tǒng)的分析模型基礎(chǔ)上再細(xì)化,系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須確定所優(yōu)化

18、的性能,選擇問題處理的策略和初步配置資源。進(jìn)一步考慮實(shí)現(xiàn)方法。如選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。 漸增式發(fā)展 在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中采用與面向?qū)ο蠓治鱿嗤谋硎痉椒ê湍P徒Y(jié)構(gòu),使得系統(tǒng)是漸增式的修改、調(diào)整和細(xì)化,并增加與實(shí)現(xiàn)有關(guān)的部分。,面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn),選擇一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(C+,Java等),把設(shè)計(jì)作適當(dāng)映象并改寫成相應(yīng)的程序。 程序與分析和設(shè)計(jì)模型對應(yīng) 與面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模型緊密對應(yīng)的 與面向?qū)ο蠓治瞿P鸵彩菍?yīng)的 增加一些與實(shí)現(xiàn)有關(guān)的因素 有效地提高了開發(fā)的效率,也有利于今后的維護(hù)工作。,面向?qū)ο蟮臏y試,在測試過程中運(yùn)用面向?qū)ο蠹夹g(shù),進(jìn)行以對象(或類)為核心的測試。 不夠成熟 測試方法、測試方法和工具不

19、夠成熟 原因 不確定性 系統(tǒng)的運(yùn)行是通過消息傳遞來驅(qū)動的,運(yùn)行具有不確定性。導(dǎo)致動態(tài)運(yùn)行中的錯誤不易發(fā)現(xiàn),錯誤定位比較困難。 整體測試?yán)щy 每個對象(類)通過測試以后,如何測試整個軟件的正確性、測定可靠性和其他性能都比較困難。,面向?qū)ο蟮木S護(hù),指在軟件投入運(yùn)行之后的正常活動 軟件維護(hù)的難點(diǎn) 理解軟件困難 文檔欠缺。分析、設(shè)計(jì)文檔的表示方法不一致,程序一般不能直接對應(yīng)問題域,從而使維護(hù)工作非常困難。 面向?qū)ο蠹夹g(shù)優(yōu)點(diǎn) 理解容易。程序與問題域具有一定程度的對應(yīng)性,分析和設(shè)計(jì)模型的表示方法也基本一致 互影響小。具體對象類的方法被封裝在對象類中,因此在分析、設(shè)計(jì)模型和程序中的修改就可局限于對象類內(nèi),完

20、全面向?qū)ο蟮能浖芷诘母拍?把生命周期中的活動建模為對象,并在每個活動對象上加上合同,只有合同滿足才啟動后一個活動。(又稱合同驅(qū)動的生命周期) 合同是通過前、后條件來表達(dá)的。 在一個活動發(fā)生前必須滿足一定的約束(前條件),而在一個活動發(fā)生后另一個活動發(fā)生前,則必須滿足前一個活動的后條件。因而只需滿足合同,控制流就能以任意次序從一個對象轉(zhuǎn)到另一個對象。 合同驅(qū)動的生命周期的活動 可以以反復(fù)或漸增的次序進(jìn)行,也可以根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行裁剪,圖示,面向?qū)ο蠹夹g(shù)在現(xiàn)代仿真中的應(yīng)用和發(fā)展,典型優(yōu)點(diǎn) 能建立與實(shí)體非常相似的系統(tǒng)模型 使開發(fā)復(fù)雜系統(tǒng)的速度更快、質(zhì)量更高、可維護(hù)性更好、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)更小等

21、缺點(diǎn) 經(jīng)常需要更多的基礎(chǔ)程序和仿真機(jī)制的知識 初始類的開發(fā)也很費(fèi)時間,高級體系結(jié)構(gòu)(HLA),美國國防部提出建模與仿真的高級體系結(jié)構(gòu)(HLA) 原因 仿真應(yīng)用具體,它們之間缺乏互操作,重用性也不好。 需要建立使仿真系統(tǒng)之間能進(jìn)行互操作和建模與仿真資源能重用的體系結(jié)構(gòu) HLA涉及到一組仿真?zhèn)€體的聯(lián)邦。必須按規(guī)定建立聯(lián)邦對象模型和仿真對象模型,才能為聯(lián)邦成員進(jìn)行信息交換提供便利,聯(lián)邦和聯(lián)邦成員,聯(lián)邦(Federation) 指由一組仿真體、一個聯(lián)邦對象模型(FOM)和運(yùn)行時間支撐結(jié)構(gòu)(RTI)結(jié)合在一起形成的一個更大型的仿真模型或者仿真體。 聯(lián)邦成員(Federate) 參與到聯(lián)邦中的仿真?zhèn)€體,HLA的定義,由三部分組成 框架和規(guī)則集 聯(lián)邦成員訪問RTI的接口規(guī)范 對象模型模板(OMT) 是一個有機(jī)整體,缺一不可 如規(guī)則集規(guī)定HLA中 聯(lián)邦必須建立聯(lián)邦對象模型(FOM) 聯(lián)邦成員必須建立仿真對象模型(SOM) 且對象模型SOM和FOM必須用OMT記錄,而OMT中記錄的信息又為聯(lián)邦成員利用RTI接口與RTI及其它聯(lián)邦成員進(jìn)行信息交換提供便利。,HLA對象模型,主要用來描述兩類系統(tǒng) SOM。用來描述聯(lián)邦中的各個聯(lián)邦成員。即創(chuàng)建各單個的HLA仿真的對象模型(SOM) FOM。用來描述一個聯(lián)邦中相互之間存在信息交換特征的那些聯(lián)邦成員,即創(chuàng)建HLA的聯(lián)邦對象模型(FOM)

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