《軟件工程》CH10 面向?qū)ο蠓治雠c設計

1、傳統(tǒng)方法的缺點瀑布模型的缺點：僵化瀑布模型要求：生命周期各階段間遵守嚴格的順序。實際情況是：軟件開發(fā)往往在反復實踐中完成。瀑布模型要求：預先定義并“凍結(jié)”軟件需求。實際情況是：某些系統(tǒng)的需求的一個逐漸明確的過程，且預先定義的需求到軟件完成時可能已經(jīng)過時。1 本質(zhì)上是功能分解，以實現(xiàn)功能的過程為中心，而用戶的需求變化主要是針對功能的。這就使基于過程的設計不易被理解；且功能變化往往引起結(jié)構(gòu)變化較大，穩(wěn)定性不好。系統(tǒng)有明確的邊界定義，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)依賴于系統(tǒng)邊界的定義，這樣的系統(tǒng)不易擴充和修改。數(shù)據(jù)與操作分開處理，可能造成軟構(gòu)件對具體應用環(huán)境的依賴，可重用性較差.傳統(tǒng)方法學的缺點：2軟 件 工 程-第6

2、章 面向?qū)ο蟮姆治雠c設計方法31. OOM面向?qū)ο蠓椒▽W(Object - Oriented Methodology)，簡稱OOM1. 面向?qū)ο蠓椒▽W 特點：盡可能模擬人類習慣的思維方式，即問題域與求解域在結(jié)構(gòu)上盡可能一致。與傳統(tǒng)方法相反，OOM以數(shù)據(jù)或信息為主線，把數(shù)據(jù)和處理結(jié)合構(gòu)成統(tǒng)一體 對象。這時程序不再是一系列工作在數(shù)據(jù)上的函數(shù)集合，而是相互協(xié)作又彼此獨立的對象的集合。4桂 林北 京Post-officeMessageSend by method對象ObjectObject= 屬性AttributeAttributes: location; employee; + 操作MethodMe

3、thods: send; sell; 注意：對象內(nèi)部的屬性不允許外部用戶直接改動，只有當它提供了相應的服務操作時，用戶才能通過發(fā)送消息來提請它執(zhí)行。我想把郵局搬到我家門口，多加幾個郵遞員，24小時都開門對不起，本郵局不提供此類服務唉，那就先送束花吧 Post_office.Send (request, payment)例：5 OOM的四要素：對象(object)：世界由對象組成。 類 (class) ：具有相同屬性和操作的對象可劃分為類；單個對象可視為某一類的實例 (instance)。 繼承(inheritance)：類可分層，下層子類與上層父類有相同特征，稱為繼承。1. OOM6 消息(m

4、essage)：對象間只能通過發(fā)送消息進行聯(lián)系，外界不能處理對象的內(nèi)部數(shù)據(jù)，只能通過消息請求它進行處理（如果它提供相應消息的話）。1. OOM7OOM：以object 為核心，強調(diào)對現(xiàn)實概念的模擬而不強調(diào)算法?！懊嫦?qū)ο蠓椒▽W的基本原則，是按照人們習慣的思維方式建立問題域的模型，開發(fā)出盡可能直觀、自然地表現(xiàn)求解方法的軟件系統(tǒng)”。 Class：由特殊到一般的歸納(induction) Inheritance：由一般到特殊的演繹(deduction)OOM = Object+Class+Inheritance+Communication with messages OOM的優(yōu)點： 傳統(tǒng)方法：面向過

5、程設計，以計算為核心，數(shù)據(jù)與操作分離，不易理解。1. OOM8OOM：以object模擬實體，需求變化不會引起結(jié)構(gòu)的整體變化，因為實體相對穩(wěn)定，故系統(tǒng)也相應穩(wěn)定。 傳統(tǒng)方法：結(jié)構(gòu)依賴于功能，不穩(wěn)定。傳統(tǒng)方法：通過建立標準函數(shù)庫來重用軟構(gòu)件。但標準函數(shù)缺少必要的“柔性”，難以適應不同場合的不同需要。OOM：一個class所有的 instances 都可重用它的代碼；由 inheritance 派生出的新的 class 可重用其父類的代碼，并且可以修改、擴充而不影響其父類的使用。1. OOM9穩(wěn)定性好：軟件功能需求的變化不牽動全局，只需局部修改；Class 獨立性強：只要修改不涉及class的對外

6、接口，則內(nèi)部修改完全不影響外部調(diào)用；Inheritance和多態(tài)性(polymorphism)使其很容易被修改和擴充；容易理解； 傳統(tǒng)方法：可維護性是最令人頭痛的問題。 OOM：從以下幾方面改善了可維護性 有這一條就什么都好辦了！ 容易測試、調(diào)試。這一點還可商榷1. OOM10注：OOM并不是減少了開發(fā)時間，而是通過提高可重用性、可維護性，進行擴充和修改的容易程度等，從長遠角度改進了軟件的質(zhì)量。OOM與Prototyping結(jié)合使用效果好。1. OOM11f1f2f3fifnfi(X)Sgi(X,S)S輸出輸出2. OOM的基本概念和特征Object : = ID + Method + Att

7、ribute + Message122. 基本概念和特征特點： 以數(shù)據(jù)為中心，不設與數(shù)據(jù)無關的操作； Object主動處理而不 被動地等待被處理，外部只能通過message請求操作； 具有封裝性：外部操作時，無須知道該object內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法； 具有并行性：不同object各自獨立地處理自身數(shù)據(jù)，彼此間僅通過傳遞message完成通信； 模塊獨立性好：內(nèi)聚強、耦合松133、實例Instance：某個class描述的具體對象；4、消息Message: = object_ID. method_ID (parameter(s)；5、操作Method: object能做的操作，亦稱為servi

8、ce 、responsibility, 在 class 中須定義相應的代碼；6、屬性Attribute ：object 的固有數(shù)據(jù)；7、繼承Inheritance：子類自動共享父類的attributes 和methods ，而不必重復定義。2、類Class：具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組對象；2. 基本概念和特征14Class 中國人中國人 Attributes中國人 Methods張山 (instance) Class 中國人 張山的 AttributesClass 桂林人 (子類) 桂林人 Attributes 桂林人 Methods Class 中國人李士 (instance) 中國人李士

9、的 Attributes 桂林人李士的 Attributes Class 桂林人例：2. 基本概念和特征15特點： 若桂林人的 methods中有與中國人的同名，則李士執(zhí)行該 method 時以桂林人為準，不執(zhí)行中國人中定義的同名 method。 講官話，這叫做“低層性質(zhì)override高層性質(zhì)”講土話，這叫做“縣官不如現(xiàn)管” 傳遞性(transitivity)：AB、BC AC 一個 class 繼承了上層全部 classes 的一切性質(zhì)。 一個子類只 有 一 個父類稱為單 繼 承 (single inheritance), 一個子類可有多個父類稱為多重繼承（multiple inherit

10、ance). 2. 基本概念和特征16注意：multiple inheritance 在定義中應避免二義性(ambiguity)，即二個父類中定義重名，但各具不同性質(zhì)。例：FemaleChineseScholarICardDeckGraphicalObjectGraphicalDeckMethod:Draw := take a card from a deckMethod:Draw := displaya graphical objectMethod:Draw := ?例：2. 基本概念和特征17 修改與擴充可以很容易地通過派生子類來完成。8、多態(tài)性Polymorphism：不同層次的 cla

11、sses 可共享一個method名，但按各自的方式來實現(xiàn)這種 method。 Which formdo youneed,master?AladdinsGenie2. 基本概念和特征183. 面向?qū)ο蟮姆治?Object-Oriented Analysis)1. OOA的基本過程：Requirement statement Rapid prototype Models 其中model 有三個： Object model：最重要，開發(fā)任何系統(tǒng)都需要； Dynamic model：對于開發(fā)交互式系統(tǒng)(interactive system)很重要； Function model：對于開發(fā)大運算量問題（

12、如科學計算、編譯系統(tǒng)等）很重要。19建立三種模型： 描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對象模型(object model). 描述系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的動態(tài)模型(dynamic model). 描述系統(tǒng)功能的功能模型(function model).1）、Object Model：描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu) 圖形符號有：Class NameAttributesMethodsClassClass NameAttributesMethodsClass-&-Object表示屬于該類的對象3. OOA20關聯(lián)(Correlative relation): 是object間的關系教 師書1+一對多文 件用 戶1+1+訪問權(quán)限鏈屬性1+

13、目 錄文 件文件名限 定發(fā)送者接收者發(fā)送消息以調(diào)用關于對象模型的表示方法，請參看教材 p.116 圖6-10。3. OOA213. OOA三要素： 事件 (event)：引發(fā) object 狀態(tài)改變的控制信息（瞬時）。 狀態(tài)(status):即 object 的 attributes 所處的情形（可持續(xù)）。 行為(action): Object 要達到某種 status 所做的操作（耗時）。2）、Dynamic Model：表示系統(tǒng)瞬時的控制性質(zhì)。表示方法：Event 0Status 1do: Action 1Status 2do: Action 2Event 1Event 2StartEnd

14、Condition 1注：當描述循環(huán)運行過程時，通常不關心是怎樣啟動的。22閑 置撥 號通 話斷 線撥號音do:響撥號音超 時do:響蜂鳴音存儲的信息do:播放信息接通中do:試接通振 鈴do:振 鈴忙 音do:響忙音拿起聽筒數(shù)字數(shù)字有效號碼已接通受話人回話受話人掛斷電話掛斷電話超 時掛斷電話超時無效號碼信息播完占 線例：電話的 狀態(tài)圖233）、Function Model：表明系統(tǒng)應該做什么。表示方法：數(shù)據(jù)流圖（DFD）4）、三者關系FM：做什么 WhatDM：何時做 WhenOM：操作的實體How24OMDMFMObjectDMActionProcessMethodData storage

15、Data flowAttributeEvent 對每個object (class) 建立DM; Action對應DFD中的 process 以及OM中的 method; FM中的 process 對應OM中的method; FM中的數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)的源/終點對應OM中的 object; FM中的數(shù)據(jù)流對應OM中的attribute，或是整個 object; FM中的 process 產(chǎn)生DM中的 event;OM描述了FM中的動作對象、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)。建立順序25CategoryClass-&-ObjectStructure1+1+AttributeMethodObject model

16、由五個層次組成,相當于把五張透明膠片疊在一起，每一層顯示更多的細節(jié)。26OOA方法的基本順序：需求陳述建立 Object Model建立 Dynamic Model建立 Function Model定義服務建立 Object Model：確定Class-&-Object確定關聯(lián)識別主題確立屬性確立繼承關系272. 需求陳述第三章中已介紹過，需求陳述的內(nèi)容包括：問題范圍、功能需求、性能要求、應用環(huán)境、假設條件等等。陳述方式可繁可簡，說明What 而不是 How。283.建立 Object Model1)、確定Class-&-Object：第1步：列出所有候選對象(candidates)，它們可能

17、是 物理實體 人或組織 要處理的事件 對象間的活動 抽象概念 等等非正式分析：從需求陳述中挑出 名詞 Class-&-Object 形容詞 Attribute 動詞 Method29第2步：去粗取精例：從ATM需求分析中提出的名詞集合銀行、ATM、系統(tǒng)、中央計算機、分行計算機、柜員終端、網(wǎng)絡、總行、分行、軟件、成本、市、街道、營業(yè)廳、儲蓄所、柜員、儲戶、現(xiàn)金、支票、賬戶、事務、現(xiàn)金兌換卡、余額、磁卡、分行代碼、卡號、用戶、副本、信息、密碼、類型、取款額、賬單、訪問篩選時依下列標準刪除：、通信鏈路、事務日志 冗余 無關 籠統(tǒng) 屬性 操作 既可為名詞又可為動詞的詞，應慎重考慮。 實現(xiàn)302)、確定

18、關聯(lián) 結(jié)構(gòu)層第1步：收集 需求陳述中涉及objets的動詞短語： 分行計算機維護賬戶 柜員終端與分行計算機通信 柜員輸入針對賬戶的事務 ATM與中央計算機交換關于事務的信息 中央計算機確定事務與分行的對應關系 ATM讀現(xiàn)金兌換卡 ATM與用戶交互 ATM吐出現(xiàn)金 ATM打印賬單 系統(tǒng)處理并發(fā)的訪問 ATM、中央計算機、分行計算機及柜員終端組成網(wǎng)絡 總行擁有多臺ATM ATM設在主要街道上 分行提供分行計算機和柜員終端 柜員終端設在分行營業(yè)廳及儲蓄所內(nèi) 分行分攤軟件開發(fā)成本 儲戶擁有賬戶 分行計算機處理針對賬戶的事務31 需求陳述中隱含的關聯(lián) 總行由各個分行組成 系統(tǒng)維護事務日志 分行保管賬戶

19、系統(tǒng)提供必要的安全性 總行擁有中央計算機 儲戶擁有現(xiàn)金兌換卡 根據(jù)問題域知識得出的關聯(lián) 現(xiàn)金兌換卡訪問賬戶 分行雇用柜員32第2步：篩選刪除 與已刪去的object 有關的關聯(lián) 與問題無關的或應在實現(xiàn)階段考慮的關聯(lián) ATM、中央計算機、分行計算機及柜員終端組成網(wǎng)絡 總行擁有多臺ATM ATM設在主要街道上 分行提供分行計算機和柜員終端 柜員終端設在分行營業(yè)廳及儲蓄所內(nèi) 分行分攤軟件開發(fā)成本 儲戶擁有賬戶 總行由各個分行組成 分行計算機處理針對賬戶的事務 分行計算機維護賬戶 柜員終端與分行計算機通信 柜員輸入針對賬戶的事務 ATM與中央計算機交換關于事務的信息 中央計算機確定事務與分行的對應關系

20、 ATM讀現(xiàn)金兌換卡 ATM與用戶交互 ATM吐出現(xiàn)金 ATM打印賬單 系統(tǒng)處理并發(fā)的訪問 現(xiàn)金兌換卡訪問賬戶 系統(tǒng)維護事務日志 分行保管賬戶 系統(tǒng)提供必要的安全性 總行擁有中央計算機 儲戶擁有現(xiàn)金兌換卡 分行雇用柜員33瞬時事件：注意關聯(lián)描述靜態(tài)結(jié)構(gòu) ATM、中央計算機、分行計算機及柜員終端組成網(wǎng)絡 總行擁有多臺ATM ATM設在主要街道上 分行提供分行計算機和柜員終端 柜員終端設在分行營業(yè)廳及儲蓄所內(nèi) 分行分攤軟件開發(fā)成本 儲戶擁有賬戶 總行由各個分行組成 分行計算機處理針對賬戶的事務 分行計算機維護賬戶 柜員終端與分行計算機通信 柜員輸入針對賬戶的事務 ATM與中央計算機交換關于事務的信

21、息 中央計算機確定事務與分行的對應關系 ATM讀現(xiàn)金兌換卡 ATM與用戶交互 ATM吐出現(xiàn)金 ATM打印賬單 系統(tǒng)處理并發(fā)的訪問 現(xiàn)金兌換卡訪問賬戶 系統(tǒng)維護事務日志 分行保管賬戶 系統(tǒng)提供必要的安全性 總行擁有中央計算機 儲戶擁有現(xiàn)金兌換卡 分行雇用柜員34三元關聯(lián)：分解為二元關聯(lián)或限定關聯(lián) 柜員輸入針對賬戶的事務 = 柜員輸入事務 + 事務修改賬戶 分行計算機處理針對賬戶的事務 = 分行計算機處理事務 + 事務修改賬戶 ATM與中央計算機交換關于事務的信息 = ATM與中央計算機通信 + 在ATM上輸入事務注：識別鏈屬性 某實體僅用于描述另兩個實體的關系，且該實體本身不包含屬性。例如“公司

22、付給員工工資”可分解為“公司雇用員工”，附鏈屬性“工資”。35派生關聯(lián)：即可用其它關聯(lián)定義的冗余關聯(lián) 總行擁有多臺ATM 分行提供分行計算機和柜員終端 儲戶擁有賬戶 總行由各個分行組成 分行保管賬戶 總行擁有中央計算機 現(xiàn)金兌換卡訪問賬戶 儲戶擁有現(xiàn)金兌換卡 分行雇用柜員 分行計算機處理事務 分行計算機維護賬戶 柜員終端與分行計算機通信 柜員輸入事務 事務修改賬戶 ATM與中央計算機通信 在ATM上輸入事務 中央計算機確定事務與分行的對應關系36第3步：完善 正名：分行提供分行計算機和柜員終端 = 分行擁有分行計算機 + 分行擁有柜員終端 分解：適當分解前面確定的class-&-objects

23、 ,使其適用于不同的關聯(lián) 事務 = 遠程事務 + 柜員事務補充 柜員輸入柜員事務 在ATM上輸入遠程事務 柜員事務輸進柜員終端 遠程事務由現(xiàn)金兌換卡授權(quán)標明階數(shù)（可能經(jīng)常變動，不要花太多時間）37中央計算機分行計算機現(xiàn)金兌換卡總 行分 行擁有分行代碼組成通信1+通信擁有柜員終端柜員事務分 行通信1+1+擁有1+雇用輸入1+1+輸入賬 戶修改1+儲 戶保管1+擁有1+遠程事務ATM擁有1+1+1+訪問1+1+修改授權(quán)1+輸入1+1233)、劃分主題注意：按問題域而不是按功能分解 主題間的依賴和交互盡可能少1. 總 行2. 分 行3. ATM384)、確立屬性注意： Attribute 不表示 o

24、bjects 之間的關系，只表示其本質(zhì)性質(zhì)，不要與鏈屬性、限定詞混淆。 暫不考慮純用于實現(xiàn)的 attributes（即單純的內(nèi)部狀態(tài)）。 需求陳述中與已確定的 objects 有關的名詞、形容詞可能是選擇的線索。395)、識別繼承關系及其它修改 Bottom-up：將具有相同屬性的classes向上歸納出父類。 Top-down： 將現(xiàn)有classes向下細化出子類（但分析階段避免過度細化）. 若某class中具有幾個獨立的功能，則考慮分為幾個classes。 對于某class中具有自己特有屬性的部分，可考慮將之列為獨立存在的class，且是原有class的組成。 合并無須分別考慮的若干cla

25、sses。40賬 戶余額限額類型現(xiàn)金兌換卡分行代碼卡號儲 戶姓名地址輸入站事 務日期柜員事務遠程事務柜 員姓名卡權(quán)限密碼限額更 新金額類型總 行總行名分 行分行名ATM現(xiàn)有金額付出金額柜員終端分行代碼組成站號站號賬號雇員號卡號輸入1+擁有1+保管擁有擁有雇用發(fā)放擁有1+1+標識1+1+訪問1+啟動1+1+輸入1+組成修改歸 納組 成分 解合 并414. 建立 Dynamic Model1)、編寫腳本 (scenarios)，描述event 序列： Event = Activator + Receiver +Parameters基本類型： 正常情況腳本； 特殊情況腳本（輸入輸出取邊界值時）； 異

26、常情況腳本（應允許用戶異常中止或取消一個操作）424. 建立 Dynamic Model例：ATM系統(tǒng)的正常、異常情況腳本ATM系統(tǒng)的正常情況腳本 ATM請儲戶插卡；儲戶插入一張現(xiàn)金兌換卡。 ATM接受該卡并讀它上面的分行代碼和卡號。 ATM要求儲戶輸入密碼；儲戶輸入自己的密碼“1234”等數(shù)字。 ATM請求總行驗證卡號和密碼；總行要求“39”號分行核對儲戶密碼， 然后通知ATM說這張卡有效。 ATM要求儲戶選擇事務類型(取款、轉(zhuǎn)帳、查詢等)；儲戶選擇“取款”。 ATM要求儲戶輸入取款額；儲戶輸入“880”。 ATM確認取款額在預先規(guī)定的限額內(nèi)，然后要求總行處理這個事務；總行 把請求轉(zhuǎn)給分行，

27、該分行成功地處理完這項事務并返回該帳戶的新余額。 ATM吐出現(xiàn)金并請儲戶拿走這些現(xiàn)金；儲戶拿走現(xiàn)金。 ATM問儲戶是否繼續(xù)這項事務；儲戶回答“不”。 ATM打印帳單，退出現(xiàn)金兌換卡，請儲戶拿走它們；儲戶取走帳單和卡。 ATM請儲戶插卡434. 建立 Dynamic ModelATM系統(tǒng)的異常情況腳本 ATM請儲戶插卡；儲戶插入一張現(xiàn)金兌換卡。 ATM接受該卡并讀它上面的分行代碼和卡號。 ATM要求儲戶輸入密碼；儲戶誤輸入 “8888”。 ATM請求總行驗證卡號和密碼；總行要求“39”號分行核對儲戶密碼， 然后通知ATM拒絕這張卡。 ATM顯示“密碼錯”，并請儲戶重新輸入密碼；儲戶輸入“1234”； ATM請總行驗證后知此次輸入的密碼正確。 ATM要求儲戶選擇事務類型(取款、轉(zhuǎn)帳、查詢等)；儲戶選擇“取款”。 ATM要求儲戶輸入取款額；儲戶改變主意不想取款了，敲“取消”鍵。 ATM退出現(xiàn)金兌換卡，請儲戶拿走它；儲戶取走他的卡。 ATM請儲戶插卡443)、畫事件跟蹤圖(event tracing diagram)4. 建立 Dynamic ModelEventActivatorReceiverTimeLine每個腳本對應一張圖2)、設想用戶界面(user interface) rapid prototype.454. 建立 Dynamic Model例：ATM系統(tǒng)