面向对象分析与设计01

面向对象分析设计,主讲人：冯新扬,第1章 上升到面向对象,An Approach to the Object Orientation,-3-,内容安排,课程介绍 第一个案例 对象技术 对象和类 对象技术相关原则 上升到面向对象,-4-,课程目标,三大目标： OO：建立对象的思维方式，对面向对象思想和理论有进一步的理解 UML：能够熟练地使用UML表达面向对象的设计思想 Model：运用对象技术的一般原则和模式进行应用系统的分析和设计建模,-5-,课程目标(续),三大目标之间的关系 Model：建模是最终目的 OO：面向对象技术是一种建模理论 UML：统一建模语言是一种体现OO的建模语言，是将OO理论转化为实践的工具,-6-,关于本课程,本课程是软件工程类专业课程，侧重于工程实践能力的培养，强调分析和设计技能，不关注文档、过程、规范等，重点在建模方法的应用 过程驱动：围绕分析和设计过程，关注各阶段建模技术的应用 案例驱动：围绕具体案例，讲解面向对象分析和设计的思维方式和解决问题的方法 课程重点不是理论或知识，而是通过实践建立对象思维方式，并培养运用UML来表达这种思维方式的技能，从而完成面向对象分析和设计 通过课外阅读、作业和实践来弥补课堂不足 不考概念，不需死记硬背，在实践中掌握相关理论和方法,-7-,为什么选择本课程？,需要理由吗？ 我们从事软件行业 面向对象是最主流的软件开发思想 UML是最主流的建模方法,UML,OOAD,软件工程师的“饭碗”,对于今天的软件开发者来说，UML是他们的面包和黄油,-8-,本课程适合我？,基础 知识储备：软件工程、面向对象程序设计 实践储备：了解工程项目的特点，最好有实际工程项目开发背景 定位 从事软件相关行业工作：分析、设计、编码、测试或管理、维护工作,-9-,课程安排,1 基础(3)： 上升到面向对象 2 基础(3) ： 可视化建模技术 3 起源(2) ： 业务建模 4 需求(4) ： 用例建模 5 分析(3) ： 用例分析,6 设计基础(3) ： 面向对象设计原则 7 设计基础(3) ： 面向对象设计模式 8 设计(3) ： 构架设计 9 设计(3) ： 构件设计 10 实现&展望(3) ： 从模型到代码 模型技术的发展,-10-,学习路线图,参考资料,UML2面向对象的分析与设计，清华大学出版社，2013.4 Applying UML and Patterns - An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design UML和模式应用-面向对象分析与设计导论 Object-Oriented Analysis and Design with Applications (3rd) 面向对象分析与设计(第3版)，UML创始人Grady Booch的代表作 The Unified Modeling Language User Guide（UML用户指南，第二版） Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson,-11-,-12-,内容安排,课程介绍 第一个案例 对象技术 对象和类 对象技术相关原则 上升到面向对象,-13-,素数问题,素数的定义: 除了1与本身之外，不能被其他正整数整除的数，叫作素数，也叫质数,按照习惯规定，1 不算素数，最小的素数是 2，其余的是 3、5、7、11、13、17、19等等,由定义判断素数 对于数 n ,从i=2,3,4,5到 n-1 判断 n 能否被 i 整除,如果全部不能整除,则 n 是素数,只要有一个能除尽,则 n 不是素数,为了压缩循环次数,可将判断范围从 2 n-1 改为 2 sqrt(n),-14-,筛选法求素数序列,筛选法：生成 2 i n 的素数序列，设n=50,筛掉2的倍数：2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ,筛掉3的倍数：2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 ,筛掉5的倍数：2 3 5 7 11 13 17 19 23 25 29 31 35 37 41 ,筛掉7的倍数：2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 49,留下素数序列：2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47,-15-,思考？,用结构化思维解决上述问题 用对象思维解决上述问题 将解决思路用合适的方式记录下来 思考： 结构化思维与对象化思维有什么本质的不同？体现了怎样的思维差异？对象思想有何优势？ 如何表达设计思想：代码？图形？,-16-,结构化实现,/PrimerNumber.c main() int *sieve,n; int iCounter=2, iMax, i; printf(“Please input max number:“); scanf(“%d“, ,-17-,结构化设计,-18-,结构化小结,通过流程图（结构化建模）可以更清楚表达设计思想 针对过程的抽象 过程（函数）是系统的核心，通过过程实现系统功能 数据是静态的，由过程来控制对数据的访问 面向对象的方法如何解决呢？,-19-,Java实现-是对象思维吗？,import java.lang.Math; public class PrimerNumber public static void main(String args) int n=50; int sieve=new intn-1; int iCounter=2, iMax, i; for(i=0;in-1;i+) sievei=i+2; iMax=(int)Math.sqrt(n); while(iCounter=iMax) for (i=2*iCounter-2; in-1; i+=iCounter) sievei=0; iCounter+; for(i=0; in-1; i+) if (sievei!=0) System.out.println(sievei); ,-20-,用对象思维解决问题？,筛选法：生成 2 i n 的整数序列，设n=50,筛掉2的倍数：2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ,筛掉3的倍数：2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 ,筛掉5的倍数：2 3 5 7 11 13 17 19 23 25 29 31 35 37 41 ,筛掉7的倍数：2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 49,留下素数序列：2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47,筛子：存储源数据,过滤器：表明当前过滤因子,计数器：记录当前正在筛选的数据,什么是对象？对象在哪？,-21-,这才是对象思维！,抽象基类，为程序提供多态,-22-,面向对象的编程C+语法,class Item public: Item* source; Item (Item* src) source=src; virtual int out() return 0; ;,class Counter: public Item int value; public: int out() return value+; Counter(int v):Item(0)value=v; ;,-23-,面向对象的编程-过滤器,class Filter:public Item int factor; public: int out() while(1) int n=source-out(); if (n%factor) return n; Filter(Item *src, int f):Item(src) factor=f; ;,-24-,面向对象的编程-筛子,class Sieve: public Item public: int out() int n=source-out(); source= new Filter(source, n); return n; Sieve(Item *src):Item(src) ;,-25-,验证设计方案,void main() Counter c(2); Sieve s( ,关键代码只有一行， 筛子自己知道如何找出素数,-26-,对象方法小结,通过UML类图（面向对象建模）可以更清楚表达设计思想，并为代码实现提供框架 针对数据的抽象：类 类拥有自己的数据和行为，能够完成自身的工作职责 过程是类的组成部分，为类提供行为 通过类的对象之间的协作完成系统功能,-27-,对象技术的思考,对象思维具有更大的灵活性，更好的模块化，可以进行更大规模的设计 面向对象设计和开发的难度更大，面临着对象识别、职责分配、多态抽象等一系列问题 学习更多知识和技术，并掌握一系列面向对象的设计原则和模式 图形化工具（UML）有助于表达和交流设计思想，并简化实现的过程,-28-,总结：结构化VS面向对象,结构化思维用过程刻画数据间关系 对象思维直接用类表达数据间关系 结构化中，数据是死的，全部依赖算法操作 对象思维中，数据是活的，“她”知道自己的信息（属性），并能完成自己的工作（操作） 结构化思维更像是一个人在解决所有问题 对象思维更像是一个团队的分工协作,-29-,面向对象 VS 结构化-1,扬弃，不是否定,-30-,面向对象 VS 结构化-2,(程序)实现角度,-31-,面向对象 VS 结构化-3,-32-,内容安排,从结构化到面向对象 课程介绍 对象技术 对象和类 对象技术相关原则 上升到面向对象,-33-,对象技术,是一种看待计算机软件系统的观点 是一种系统分析和设计的思想 是一种编程方法 是一组设计原则和模式 是实践者的日常工作 是吹鼓手、骗子和市场人员口中的“万灵丹”,-34-,对象技术,对象技术 是一系列指导软件构造的原则（如抽象、封装、多态等） 并通过语言、数据库和其它工具来支持这些原则,-35-,对象技术的发展历史,Simula基本思想,1967,1972,Smalltalk实用化,C+ 商业化,1980s,1995,Java 编程方法的成熟,UML 统一方法学,1997,2011+,构件、 服务、 云计算?,-36-,对象技术优势-1,沟通 顺应人类思维习惯，让软件开发人员在解空间中直接模拟问题空间中的对象及其行为,PUSH EBX MOV EBX,EDX MOV EDX,EAX SHR EDX,16 DIV BX,AHare.Run; ALion.Catch(AHare); ALion.Kill(AHare); AHare.Dead; ALion.Eat; ALion.Happy;,在计算机中模拟现实世界的事和物,-37-,对象技术利益-2,稳定 较小的需求变化不会导致系统结构大的改变 当需求变化时,功能：最易变 数据：较易变 对象：较稳定,稳定性增加,用较稳定把不稳定的包起来,-38-,对象技术利益-3,复用 代码重用：类库、框架等重用机制 能提高质量，减少由于编制新的系统代码而产生的成本 通过继承、关联、封装等手段,软件开发组越大，组中每个成员的生产率就越低 -Philippe Kahn, Borland公司创始人,构造大型软件不能靠堆人,-39-,内容安排,从结构化到面向对象 课程介绍 对象技术 对象和类 对象技术相关原则 上升到面向对象,-40-,对象（Object）,对象（Object）是一个实体、一件事、一个名词，可以获得的某种东西，可以想象有自己标识的任何事物 可以是物理存在的 也可能是概念中的 或软件中的实体,-4