大学课程《软件工程》幻灯片-第8章

1、第8章 面向对象设计,从面向对象分析到面向对象设计(通常缩写为OOD)，是一个逐渐扩充模型的过程。或者说，面向对象设计就是用面向对象观点建立求解域模型的过程。,尽管分析和设计的定义有明显区别，但是在实际的软件开发过程中二者的界限是模糊的。 许多分析结果可以直接映射成设计结果，而在设计过程中又往往会加深和补充对系统需求的理解，从而进一步完善分析结果。因此，分析和设计活动是一个多次反复迭代的过程。,8.1 面向对象设计的准则,所谓优秀设计，就是权衡了各种因素，从而使得系统在其整个生命周期中的总开销最小的设计。,8.1.1 模块化 对象就是模块。它是把数据结构和操作这些数据的方法紧密地结合在一起所构成的模块。,8.1.2 抽象 面向对象方法不仅支持过程抽象，而且支持数据抽象。类实际上是一种抽象数据类型。,8.1.3 信息隐藏 在面向对象方法中，信息隐藏通过对象的封装性实现。,8.1.4 弱耦合 耦合主要指不同对象之间相互关联的紧密程度。一般来说，对象之间的耦合可分为两大类，下面分别讨论这两类耦合。,1.交互耦合 如果对象之间的耦合通过消息连接来实现，则这种耦合就是交互耦合。为使交互耦合尽可能

2、松散，应该遵守下述准则。 尽量降低消息连接的复杂程度。 减少对象发送(或接收)的消息数。,2.继承耦合 与交互耦合相反，应该提高继承耦合程度。为获得紧密的继承耦合，特殊类应该确实是对它的一般化类的一种具体化。,8.1.5 强内聚 1.服务内聚 一个服务应该完成一个且仅完成一个功能。,2.类内聚 设计类的原则是，一个类应该只有一个用途，它的属性和服务应该是高内聚的。,3.一般特殊内聚 设计出的一般特殊结构，应该符合多数人的概念，更准确地说，这种结构应该是对相应的领域知识的正确抽取。,8.1.6 可重用 一是尽量使用已有的类(包括开发环境提供的类库，及以往开发类似系统时创建的类)，二是如果确实需要创建新类，则在设计这些新类的协议时，应该考虑将来的可重复使用性。,8.2 启发规则,8.2.1 设计结果应该清晰易懂 使设计结果清晰、易读、易懂，是提高软件可维护性和可重用性的重要措施。保证设计结果清晰易懂的主要因素有以下几点：,1. 用词一致 2. 使用已有的协议 3. 减少消息模式的数目 4. 避免模糊的定义,8.2.2 一般特殊结构的深度应适当 应该使类等级中包含的层次数适当。,8.2.3

3、设计简单的类 应该尽量设计小而简单的类，以便于开发和管理。,1. 避免包含过多的属性 2. 有明确的定义 3. 尽量简化对象之间的合作关系 4. 不要提供太多服务,8.2.4 使用简单的协议 一般来说，消息中的参数不要超过3个。,8.2.5 使用简单的服务 面向对象设计出来的类中的服务通常都很小，一般只有35行源程序语句，可以用仅含一个动词和一个宾语的简单句子描述它的功能。,8.2.6 把设计变动减至最小 通常，设计的质量越高，设计结果保持不变的时间也越长。,图8.1 理想的设计变动情况,8.3 系统分解,大多数系统的面向对象设计模型，在逻辑上都由四大部分组成。这四大部分对应于组成目标系统的四个子系统，它们分别是问题域子系统、人-机交互子系统、任务管理子系统和数据管理子系统。,在不同的软件系统中，这四个子系统的重要程度和规模可能相差很大，规模过大的在设计过程中应该进一步划分成更小的子系统，规模过小的可合并在其他子系统中。,图8.2 典型的面向对象设计模型,8.3.1 子系统之间的两种交互方式 在软件系统中，子系统之间的交互有两种可能的方式，分别是客户供应商关系和平等伙伴关系。,1. 客

4、户供应商关系 2. 平等伙伴关系 总的说来，单向交互比双向交互更容易理解，也更容易设计和修改，因此应该尽量使用客户供应商关系。,8.3.2 组织系统的两种方案 把子系统组织成完整的系统时，有水平层次组织和垂直块组织两种方案可供选择。,1. 层次组织 这种组织方案把软件系统组织成一个层次系统，每层是一个子系统。上层在下层的基础上建立，下层为实现上层功能而提供必要的服务。,每一层内所包含的对象，彼此间相互独立，而处于不同层次上的对象，彼此间往往有关联。,实际上，在上、下层之间存在客户供应商关系。低层子系统提供服务，相当于供应商，上层子系统使用下层提供的服务，相当于客户。,2. 块状组织 这种组织方案把软件系统垂直地分解成若干个相对独立的、弱耦合的子系统，一个子系统相当于一块，每块提供一种类型的服务。,8.3.3 设计系统的拓扑结构 由子系统组成完整的系统时，典型的拓扑结构有管道型、树型、星型等。设计者应该采用与问题结构相适应的、尽可能简单的拓扑结构，以减少子系统之间的交互数量。,8.4 设计问题域子系统,通过面向对象分析所得出的问题域精确模型，为设计问题域子系统奠定了良好的基础，建立了完整

5、的框架。,只要可能，就应该保持面向对象分析所建立的问题域结构。通常，面向对象设计仅需从实现角度对问题域模型作一些补充或修改，主要是增添、合并或分解类对象、属性及服务，调整继承关系等。,当问题域子系统过分复杂庞大时，应该把它进一步分解成若干个更小的子系统。,对面向对象分析所得出的问题域模型作的补充或修改所涉及的问题如下： ,1.调整需求 2.重用已有的类 3.把问题域类组合在一起 在面向对象设计过程中，设计者往往通过引入一个根类而把问题域类组合在一起。,4.增添一般化类以建立协议 5.ATM系统之例 图8.4描绘了上章给出的ATM系统的问题域子系统的结构。,8.5 设计人-机交互子系统,8.5.1 设计人-机交互界面的准则 遵循下列准则有助于设计出让用户满意的人-机交互界面。,1. 一致性 使用一致的术语，一致的步骤，一致的动作。,2. 减少步骤 应使用户为做某件事情尽量减少操作步骤。 还应使得技术水平不同的用户，为获得有意义的结果所需使用的时间都减至最少。特别应该为熟练用户提供简捷的操作方法(例如，热键)。,3. 及时提供反馈信息 每当用户等待系统完成一项工作时，系统都应该向用户提供有

6、意义的、及时的反馈信息，以便用户能够知道系统目前已经完成该项工作的多大比例。,4. 提供撤消命令 人在与系统交互的过程中难免会犯错误，因此，应该提供“撤消(undo)”命令，以便用户及时撤消错误动作，消除错误动作造成的后果。,5. 无须记忆 不应该要求用户记住在某个窗口中显示的信息，然后再用到另一个窗口中，这是软件系统的责任而不是用户的任务。,此外，在设计人-机交互部分时应该力求达到下述目标：用户在使用该系统时用于思考人-机交互方法所花费的时间减至最少，而用于做他实际想做的工作所用的时间达到最大值。更理想的情况是，人-机交互界面能够增强用户的能力。,6. 易学 人-机交互界面应该易学易用，应该提供联机参考资料，以便用户在遇到困难时可随时参阅。,7. 富有吸引力 人-机交互界面不仅应该方便、高效，还应该使人在使用时感到心情愉快，能够从中获得乐趣，从而吸引人去使用它。,8.5.2 设计人-机交互子系统的策略 1. 分类用户 为了更好地了解用户的需要与爱好，以便设计出符合用户需要的界面，设计者首先应该把将来可能与系统交互的用户分类。通常从下列几个不同角度进行分类。, 按技能水平分类(新手/初

7、级/中级/高级)。 按职务分类(总经理/经理/职员)。 按所属集团分类(职员/顾客)。,2. 描述用户 应该仔细了解将来使用系统的每类用户的情况，把获得的下列各项信息记录下来。,3. 设计命令层次 设计命令层次的工作通常包含以下几项内容。 (1) 研究现有的人-机交互含义和准则,(2) 确定初始的命令层次 所谓命令层次，实质上是用过程抽象机制组织起来的、可供选用的服务的表示形式。设计命令层次时，通常先从对服务的过程抽象着手，然后再进一步修改它们，以适合具体应用环境的需要。,(3) 精化命令层次 为进一步修改完善初始的命令层次，应该考虑下列一些因素。, 次序：仔细选择每个服务的名字，并在命令层的每一部分内把服务排好次序。排序时或者把最常用的服务放在最前面，或者按照用户习惯的工作步骤排序。, 整体部分关系：寻找在这些服务中存在的整体部分模式，这样做有助于在命令层中分组组织服务。, 宽度和深度：由于人的短期记忆能力有限，命令层次的宽度和深度都不应该过大。 操作步骤：应该用尽量少的单击、拖动和击键组合来表达命令，而且应该为高级用户提供简捷的操作方法。,4. 设计人-机交互类 人-机交互类与所使

8、用的操作系统及编程语言密切相关。,8.6 设计任务管理子系统,8.6.1 分析并发性 通过面向对象分析建立起来的动态模型，是分析并发性的主要依据。如果两个对象彼此间不存在交互，或者它们同时接受事件，则这两个对象在本质上是并发的。,8.6.2 设计任务管理子系统 常见的任务有事件驱动型任务、时钟驱动型任务、优先任务、关键任务和协调任务等。设计任务管理子系统，包括确定各类任务并把任务分配给适当的硬件或软件去执行。,1. 确定事件驱动型任务 某些任务是由事件驱动的，这类任务可能主要完成通信工作。,2. 确定时钟驱动型任务 某些任务每隔一定时间间隔就被触发以执行某些处理，例如，某些设备需要周期性地获得数据；在这些场合往往需要使用时钟驱动型任务。,3. 确定优先任务 优先任务可以满足高优先级或低优先级的处理需求。, 高优先级：某些服务具有很高的优先级，为了在严格限定的时间内完成这种服务，可能需要把这类服务分离成独立的任务。, 低优先级：与高优先级相反，有些服务是低优先级的，属于低优先级处理。设计时可能用额外的任务把这样的处理分离出来。,4. 确定关键任务 关键任务是有关系统成功或失败的关键处理，

9、这类处理通常都有严格的可靠性要求。在设计过程中可能用额外的任务把这样的关键处理分离出来，以满足高可靠性处理的要求。对高可靠性处理应该精心设计和编码，并且应该严格测试。,5. 确定协调任务 当系统中存在三个以上任务时，就应该增加一个任务，用它作为协调任务。,6. 尽量减少任务数 必须仔细分析和选择每个确实需要的任务。应该使系统中包含的任务数尽量少。,7. 确定资源需求 使用多处理器或固件，主要是为了满足高性能的需求。,8.7 设计数据管理子系统,数据管理子系统是系统存储或检索对象的基本设施，它建立在某种数据存储管理系统之上，并且隔离了数据存储管理模式(文件、关系数据库或面向对象数据库)的影响。,8.7.1 选择数据存储管理模式 不同的数据存储管理模式有不同的特点，适用范围也不相同，设计者应该根据应用系统的特点选择适用的模式。,1. 文件管理系统 2. 关系数据库管理系统 3. 面向对象数据库管理系统,面向对象数据库管理系统是一种新技术，主要有两种设计途径：扩展的关系数据库管理系统和扩展的面向对象程序设计语言。,8.7.2 设计数据管理子系统 设计数据管理子系统，既需要设计数据格式又需要设计相应的服务。,1. 设计数据格式 设计数据格式的方法与所使用的数据存储管理模式密切相关，下面分别介绍适用于每种数据存储管理模式的设计方法。,(1) 文件系统 (2) 关系数据库管理系统 (3) 面向对象数据库管理系统,2. 设计相应的服务 如果某个类的对象需要存储起来，则在这个类中增加一个属性和服务，用于完成存储对象自身的工作。,下面介绍使用不同数据存储管理模式时的设计要点。 (1) 文件系统 注意，为提高性能应该批量处理访问文件的要求。 (2) 关系数据库管理系统 (3) 面向对象数据库管理系统,8.8 设计类中的服务,8.8.1 确定类中应有的服务 需要综合考虑对象模型、动态模型和功能模型，才能正确确定

《大学课程《软件工程》幻灯片-第8章》由会员F****n分享，可在线阅读，更多相关《大学课程《软件工程》幻灯片-第8章》请在金锄头文库上搜索。