软件工程实践教程 第2版 教学课件 ppt 作者 刘冰 第七章 面向对象建模

第七章 面向对象建模,本章要点：, 面向对象的基本原理 面向对象的基本概念 软件建模语言 常用的UML图,计算机科学与技术学院,第七章 面向对象建模,7.1面向对象的软件工程 7.2面向对象方法的特点 7.3面向对象方法学当前的 研究及实践领域 7.4面向对象的基本概念 7.5统一建模语言和统一过程介绍 7.12 小结,计算机科学与技术学院,7.1面向对象的软件工程, 面向对象的核心概念就是“对象”，也就是此方法中最重要的数据，对象可以理解为与问题域有关的事物。一个系统可以看作是许多对象在一起完成一系列工作。就象一个团体，团体成员可以看作是一个个对象，他们在一起协作共同完成一系列任务。采用面向对象方法构造系统核心就是构造对象集合，换句话说一个软件可以是对象的集合+对象间的协作。它的最大优点就是整个软件工程是一个不断完善和更新的过程，即使前一阶段出现问题也可以较为容易的修改，不象传统的方法，一旦前面出现问题有可能会给后面工作带来灾难性的后果。面向对象的软件工程过程中各阶段的界限并不明显。前后始终围绕对象集合的建模展开，后阶段总是对前一阶段的完善，只是各自重点不同。最重要的阶段是需求分析阶段，因为这一阶段的任务是要基本弄清楚问题所设计的对象都有哪些。 面向对象的软件工程是按照面向对象的方法学进行面向对象的分析、设计、实现、测试和管理的过程,计算机科学与技术学院,7.2面向对象方法的特点,1面向对象的开发方法 面向对象开发方法有: (1) Coad方法 (2) OMT方法 (3) UML(Unified Modeling Language) 语言,计算机科学与技术学院,7.2面向对象方法的特点,2面向对象方法的特点 (1) 对象唯一性 (2) 分类性 (3) 继承性 (4) 多态性,计算机科学与技术学院,7.3面向对象方法学当前的研究及实践领域,当前，在研究面向对象方法的热潮中，有 如下主要研究领域： (1) 智能计算机的研究。 (2) 新一代操作系统的研究。 (3) 多学科的综合研究。 (4) 新一代面向对象的硬件系统的 研究。,计算机科学与技术学院,7.4面向对象的基本概念,1面向对象的产生 2面向对象的基本概念 面向对象对象类继承通信 客观世界是由对象组成的，任何客观的事物或实体都是对象，复 杂的对象可以由简单的对象组成。 具有相同数据和相同操作的对象可以归并为一个类，对象是对象 类的一个实例。 类可以派生出子类，子类继承父类的全部特性（数据和操作）， 又可以有自己的新特性。子类与父类形成类的层次结构。 对象之间通过消息传递相互联系。类具有封装性，其数据和操作 等对外界是不可见的，外界只能通过消息请求进行某些操作，提 供所需要的服务。,计算机科学与技术学院,7.4面向对象的基本概念,1对象 2类 3面向对象的要素 (1) 封装（Encapsulation） (2) 继承（Inheritance） (3) 消息（Message） (4) 关联（Association） (5) 聚合（Aggregation） (6) 多态性（Polymorphism）,计算机科学与技术学院,7.5统一建模语言和统一过程介绍,7.5.1 统一建模语言概述 UML是一种语言，它提供了用于交流的词汇表及其 组词规则，说明如何创建或理解结构良好的模型， 但它并没有说明在什么时候创建什么样的模型。 UML是一种可视化的建模语言 UML是一种可用于详细描述的语言 UML是一种构造语言 UML是一种文档化语言 UML语言的整个发展历史,计算机科学与技术学院,7.5统一建模语言和统一过程介绍,7.5.2 UML的基本实体 UML的基本实体由两大类构成：定义UML 本身的实体和使用这些实体产生的UML项 目实体。,计算机科学与技术学院,7.5统一建模语言和统一过程介绍,7.5.2 UML的基本实体 1定义UML本身的实体 定义UML本身的实体包括UML语义描述、UML表示法和UML 标准Profile文件。 2UML项目实体 选择哪一种模型和创建哪些图表对于如何解决问题和如何 构建解决方案有着极大的影响。集中注意相关细节而忽略不必要细 节的抽象方法，是学习和交流的关键。正因为如此： 每一个复杂系统最好通过一个模型的几个几乎独立的视图进行 描述； 每一个模型可以在不向精确级别上进行表达； 最好的模型是与现实世界相关的模型。,计算机科学与技术学院,7.5统一建模语言和统一过程介绍,根据一个模型的多个视图的观点，UML定义了下面几种图形表示： 用例图(use case diagram) 类图(class diagram) 行为图(behavior diagrams) 状态图(statechart diagram) 活动图(activity diagram) 交互图(interaction diagrams) 顺序图(sequence diagram) 协作图(collaboration diagram) 实现图(implementation diagrams) 构件图(component diagram) 配置图(deployment diagram),计算机科学与技术学院,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,1用例图 用例图是从用户的观点描述系统的功能，它由一 组用例、参与者以及它们之间关系所组成。 参与者（Actor）是与系统交互的外部实体，它既可以是使用该系统的用户，也可以是系统交互的其他外部系统、硬件设备或组织机构。 用例（Use Case）是从用户角度描述系统的行为，它将系统的一个功能描述成一系列事件，这些事件最终对参与者产生有价值的可观测结果。,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,2类图 类图描述系统的静态结构，表示系统中的类、类与类之间的关系以及类的属性和操作。 类是一种抽象，代表着一组对象共有的结构和行为。类之间的关系包括关联、聚合、泛化、依赖等类型： 关联（Association）是一种结构关系，它描述了一组对象之间的连接。 聚合（Aggregation）是一种特殊形式的关联，它表示类之间的整体与部分的关系。 泛化（Generalization）是一种特殊/一般的关系。 依赖（Dependency）是一种使用关系，它说明一个事物规格说明的变化可能影响到使用它的另一个事物。,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,3顺序图 顺序图描述了一组交互对象间的交互方式，它表示完成某项行为的对象和这些对象之间传递消息的时间顺序。顺序图由对象、生命线、控制焦点、消息等组成，如下图所示。 对象生命线是一条垂直的虚线，表示对象存在的时间； 控制焦点是一个细长的矩形，表示对象执行一个所经历的时间段； 消息是对象之间的一条水平箭头线，表示对象之间的通信。,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,4协作图 协作图反映收发消息的对象的结构组织，用于描述系统的行为是如何由系统的成分协作实现的。协作图由对象和消息等组成，如下图所示，它与协作图是同构的，即两者之间可以相互转换。,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,5状态图 状态图是由状态机扩展而来的，用来描述对象所经过的对外部事件做出相应的状态序列。状态图侧重于描述某个对象的生命周期中的动态行为，包括对象在各个不同的状态间的跳转以及触发这些跳转的外部事件，即从状态到状态的控制流。 状态图的组成元素包括状态、事件、转换、活动和动作，如下图所示。在UML语言中，一个状态由一个圆角矩形表示，一个转换由连接两个状态的箭头表示。,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,6活动图 活动图反映系统中从一个活动到另一个活动的流程，强调对象间的控制流程。下图是订单处理流程的活动图示例，其组成元素包括活动、转移、泳道、分支、分叉和汇合、对象流等。 活动图和状态图存在许多方面的不同，具体体现在以下方面： (1) 描述的重点不同：活动图描述的是从活动到活动的控制流；状态图描述的是对象的状态及状态之间的转移。 (2) 使用的场合不同：在分析用例、理解涉及多个用例的工作流、处理多线程应用等情况下，一般使用活动图；在显示一个对象在其生命周期内的行为时，一般使用状态图,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,7组件图 组件图描述组件以及它们之间的关系， 用于表示系统的静态实现视图,7.5统一建模语言和统一过程介绍,计算机科学与技术学院,7.5.3 常用的UML图,8部署图 部署图反映了系统中软件和硬件的物理架构，表示系统运行时的处理节点以及节点中组件的配置,7.12 小结,计算机科学与技术学院, 面向对象方法运用抽象、分类、继承、聚合、封装等统一的基本概念，较好地解决了软件的规模和复杂性不断增加所带来的问题，弥补了语言之间的差异，同时强调软件复用技术，提高了开发效率和质量。 统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）是一种直观化、明确化、构建和文档化软件系统产物的通用可视化建模语言，它提供了一套描述软件系统模型的概念和图形表示法，包括用例图、类图、顺序图、协作图、状态图、活动图、组件图和部署图等，支持面向对象的技术和方法。,