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第6章

面向?qū)ο蟮男枨蠓治?/p>

北京理工大學(xué)討算機(jī)宗

第1頁

第6章面向?qū)ο蟮男枨蠓治?/p>

6.1面向?qū)ο笈c面向過程的比較

6.2面向?qū)ο蟮母拍?/p>

6.3面向?qū)ο蟮姆治鲞^程

6.4UML概述

6.5基于UML的需求分析

北京理工大學(xué)討算機(jī)宗

第2頁

6.1面向?qū)ο笈c面向過程的比較

面向?qū)ο蠓椒ㄅc技術(shù)研究的發(fā)展面向?qū)ο蟮陌l(fā)展

起源于20世紀(jì)60年代中期；結(jié)構(gòu)化方法存在問題

出發(fā)點(diǎn)和基本原則是使開發(fā)軟件的方法與過程盡可能接近人類

認(rèn)識(shí)世界解決問題的方法與過程，這樣更好的把客觀世界的問

題空間映射到軟件的解空間

仿真語言simula67

20世紀(jì)80年代初期：Smalltalk語言是面向?qū)ο蠹夹g(shù)發(fā)展的重

要里程碑

■它是一種新興的程序設(shè)計(jì)方法，其基本思想是使用對(duì)象、類、

繼承、封裝、消息等基本概念來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

.現(xiàn)在面向?qū)ο蠓椒ㄒ焉钊氲接?jì)算機(jī)領(lǐng)域的幾乎所有分支，遠(yuǎn)

遠(yuǎn)超出了程序設(shè)計(jì)的語言和編程技術(shù)的范疇。

■面向?qū)ο蠓椒ㄊ菍?duì)軟件生命周期的各個(gè)階段（包括分析、設(shè)

計(jì)、編程、測試和維護(hù)），以及它所涉及的各個(gè)領(lǐng)域（如人機(jī)

界面、數(shù)據(jù)庫、軟件復(fù)用、形式化方法、CASE工具等）已形成

或正在形成面向?qū)ο蟮睦碚摵图夹g(shù)體系

■OOA、OOD、OOP、OOSE、OOOS>OODBMS

北京理工大學(xué)討算機(jī)條

第3頁

面向?qū)ο蟮陌l(fā)展

結(jié)構(gòu)化方法存在問題

通常的需求分析具有兩方面的意義：

1.在認(rèn)識(shí)事物方面：具有分析、認(rèn)識(shí)問題域的方法、原則和策

略，使開發(fā)人員對(duì)問題域的理解比不遵循軟件工程方法時(shí)更

為全面、深刻和有效。

2.在描述事物方面：具有較完整的體系和文檔規(guī)范，這比自然

語言更為準(zhǔn)確，更利于后期開發(fā)。

結(jié)構(gòu)化的軟件工程在需求分析這兩方面存在不足：

1.它對(duì)問題描述不是以問題域中固有的事物作為基本單位。

2.它是在全局范圍內(nèi)，以功能、數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)流為中心來進(jìn)行分

析。所以這些方法的分析結(jié)果不能直接地映射問題域，而是

經(jīng)過了不同程度的轉(zhuǎn)化和重新組合，因而容易隱蔽一些對(duì)問

題理解的偏差。

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第4頁

面向?qū)ο蠓治雠c結(jié)構(gòu)化分析的根本區(qū)別

傳統(tǒng)的軟件過程學(xué)

1）結(jié)構(gòu)化分析的實(shí)體關(guān)系——過程設(shè)計(jì)

圖，關(guān)注實(shí)體的屬性和相互間

的關(guān)系；而面向?qū)ο蟮姆治觯?/p>

問題域

除此之外還有非常主要的一

點(diǎn)，就是關(guān)注實(shí)體的行為。.需求分析.

2）結(jié)構(gòu)化分析的數(shù)據(jù)流圖，

，分析與設(shè)計(jì)鴻溝

將數(shù)據(jù)和加工處理分開；而面I,_____

向?qū)ο蟮姆治鍪菍?shù)據(jù)實(shí)體和引然詔口/總體設(shè)計(jì)

他們的處理動(dòng)作視為不可分割一，

的整體來考慮的。詳細(xì)V_設(shè)_計(jì)___

3）結(jié)構(gòu)化分析建造系統(tǒng)的元

素是基于過程的功能，或者加編程語言編程

工處理；而面向?qū)ο蠓治鼋ㄔ?/p>

測試

系統(tǒng)的基本元素是封裝了操作

的對(duì)象類。

計(jì)算機(jī)

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第5頁

編程、測試和維護(hù)面向?qū)ο蟮陌l(fā)展

結(jié)構(gòu)化方法存在問題

編程和測試

1.分析方法的缺陷很容易產(chǎn)生對(duì)問題域的錯(cuò)誤理解;

2.分析與設(shè)計(jì)的鴻溝容易造成設(shè)計(jì)人員對(duì)分析結(jié)果的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換，

導(dǎo)致在編程的過程中，程序員往往需要對(duì)分析員已經(jīng)認(rèn)識(shí)過的

問題域重新進(jìn)行認(rèn)識(shí)，并可能產(chǎn)生與分析員不同的理解。

軟件維護(hù)

1.對(duì)使用中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行修改。由于結(jié)構(gòu)化程序強(qiáng)調(diào)以功能為

模塊劃分的標(biāo)準(zhǔn)，模塊功能單一，導(dǎo)致修改時(shí)，會(huì)產(chǎn)生新的問

題。

2.對(duì)因需求發(fā)生變化而進(jìn)行修改。由于程序不能映射問題域以及

各個(gè)階段文檔不能對(duì)應(yīng)，每一步追溯或修改都存在許多理解障

礙。

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6.2面向?qū)ο蟮母拍?/p>

面向?qū)ο蠓椒ǖ幕舅枷胧菑默F(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的事物出發(fā)

構(gòu)造軟件系統(tǒng)，并在系統(tǒng)構(gòu)造中盡可能運(yùn)用人類的自然思維方

式。

Coad和Yourdon給出定義：“面向?qū)ο蠖?duì)象+類+繼承+通信”.

如果一個(gè)軟件系統(tǒng)是使用這樣4個(gè)概念設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的，則我

們認(rèn)為這個(gè)軟件系統(tǒng)是面向?qū)ο蟮摹?/p>

面向?qū)ο筌浖こ谭椒ㄊ菃栴}域

面向?qū)ο蠓椒ㄔ谲浖こ蘋OA

領(lǐng)域的全面運(yùn)用。它包括自然語言O(shè)OD

面向?qū)ο蠓治?/p>

「OOP

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮木幊陶Z言

面向?qū)ο缶幊蘺OOT

面向?qū)ο鬁y試I計(jì)算機(jī)

面向?qū)ο蟮能浖S護(hù)面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒?/p>

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第7頁

面向?qū)ο蠓治鲱I(lǐng)域分析

領(lǐng)域分析--創(chuàng)建可以廣泛地用于整個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域范疇的可復(fù)用類（構(gòu)件）

領(lǐng)域分析的輸入輸出

領(lǐng)域知識(shí)源

技術(shù)文件

提取類領(lǐng)域

已有應(yīng)用

析

復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)分

彳客戶評(píng)定模型

型

2__專家建議模

型子設(shè)備語言

需求

多媒體視頻

領(lǐng)域分析活動(dòng)：

?定義被調(diào)查的領(lǐng)域，相關(guān)的設(shè)計(jì)、規(guī)約、代碼、政策、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程等項(xiàng)

?對(duì)領(lǐng)域中提取的項(xiàng)，劃分種類并提取模式，命名，并且分層。

?收集領(lǐng)域中應(yīng)用的代表性樣本

?分析每個(gè)樣本中的應(yīng)用，標(biāo)識(shí)對(duì)象、說明理由、定義適應(yīng)性、估算復(fù)用率等

?開發(fā)對(duì)象分析模型，作為設(shè)計(jì)和構(gòu)造類的基礎(chǔ)

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第R頁

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)

ObjectOrientedDesign,00D

00A的職責(zé)：00A針對(duì)問題域運(yùn)用00方法，建立一反映

問題域的00A模型，而不考慮與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有關(guān)的因素

（包括編程語言、圖形用戶界面、數(shù)據(jù)庫等），從而

使00A獨(dú)立于具體的實(shí)現(xiàn)。

?00D的職責(zé)：針對(duì)系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)運(yùn)用00方法。其中包

括兩方面工作，一是把00A模型直接搬到00D（不經(jīng)過轉(zhuǎn)換，

僅作某些必要的修改和調(diào)整），作為00D的一個(gè)部分；二是針

對(duì)具體實(shí)現(xiàn)中的人機(jī)界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、任務(wù)管理等因素補(bǔ)充

一些與實(shí)現(xiàn)有關(guān)的部分，這些部分與00A采用相同的表示法和

模型結(jié)構(gòu)。

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第9頁

面向?qū)ο缶幊蹋篛bjectOrientedProgram,OOP

面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）又稱作面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)（001）,

OOP工作就是用同一種面向?qū)ο缶幊陶Z言把00D模型中

的每個(gè)成分，用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)。

面向?qū)ο鬁y試：ObjectOrientedTest,00T

面向?qū)ο鬁y試（00T）：對(duì)于用00技術(shù)開發(fā)的軟件，在測試

過程中，運(yùn)用00技術(shù)進(jìn)行以對(duì)象概念為中心的軟件測試。

在用00P編寫的程序中，對(duì)象的封裝性，把對(duì)象的靜態(tài)和動(dòng)

態(tài)特征組合在一起，使對(duì)象成為一個(gè)獨(dú)立的程序單位，從而

大大減少了錯(cuò)誤的影響范圍。

00T以對(duì)象的類作為基本測試單位，查錯(cuò)范圍：

1.類定義之內(nèi)的屬性和服務(wù)。

2.類的繼承關(guān)系所產(chǎn)生的不同方法的測試。對(duì)基類測試完成

之后,產(chǎn)生類的測試重點(diǎn)只是那些新定義的屬性和服務(wù)」

北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī):72

面向?qū)ο缶S護(hù)

ObjectOrientedMaintenance

面向?qū)ο筌浖こ谭椒楦倪M(jìn)軟件維護(hù)提供了有效的

途徑。

1.程序與問題域一致，各階段表示一致，從而降低了

理解的難度。

2.無論是程序錯(cuò)誤而逆向追溯到問題域,還是需求發(fā)生

變化而從問題域正向追蹤到程序，道路都是比較平坦

面向?qū)ο缶S護(hù)將系統(tǒng)中最容易變化的因素（功能）作

為對(duì)象的服務(wù)封裝在對(duì)象內(nèi)部，使得一個(gè)對(duì)象的修改

對(duì)其它影響很小。

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第*頁

面向?qū)ο蠡靖拍?--對(duì)象(Object)

客觀世界是由各種對(duì)象組成的，任何事物都是復(fù)雜的

對(duì)象，可以由比較簡單的對(duì)象以某種方式組合而成。這樣，

可以把整個(gè)世界看做一個(gè)最復(fù)雜的對(duì)象。因此，對(duì)象是指一個(gè)

實(shí)體，它能夠保存一個(gè)狀態(tài)(或稱信息或數(shù)據(jù))，并且它能提供一系列操作(

或稱行為)，這些操作或能檢查或能影響對(duì)象的狀態(tài)。

■對(duì)象具有封裝性(encapsulation)

■對(duì)象具有自治性(autonomy)

objectchair

■對(duì)象具有通信性。

■對(duì)象具有被動(dòng)性。.________cost$50

texturewood

■對(duì)象具有暫存性oobjectlocationsanctum

■對(duì)象可具有持久性(persistence)colorblack

、Move。j

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第12頁

類(Class)

把所有對(duì)象都劃分成各種對(duì)象類(簡稱為類)，每個(gè)對(duì)象

類都定義了一組數(shù)據(jù)和一組方法。數(shù)據(jù)用于表示對(duì)象的靜

態(tài)屬性，用于描述對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)。方法用于描述對(duì)象的

動(dòng)態(tài)特征，用于描述對(duì)象狀態(tài)的改變過程。

classCc~lassfurnitureobiJect

cost

textureobjectchair

location

colorcost$50

texturewood

locationscantum

colorblack

attributeabstractMove()

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第13頁

消息(Message)

00方法中的消息

消息就是向?qū)ο蟀l(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求，它應(yīng)含有下述信息:

提供服務(wù)的對(duì)象標(biāo)識(shí)、服務(wù)標(biāo)識(shí)、輸入信息和回答信息。

信息的接受者是提供服務(wù)的對(duì)象。在設(shè)計(jì)時(shí)，它對(duì)外提供的

每個(gè)服務(wù)都應(yīng)該規(guī)定消息的格式，這種規(guī)定稱做消息協(xié)議。

面向?qū)ο蠡咎卣?--封裝性（Encapsulation）

對(duì)象是進(jìn)行處理的主體，必須發(fā)消息請(qǐng)求執(zhí)行它的某個(gè)操作

,處理它的私有數(shù)據(jù)，同時(shí)不能從外界直接對(duì)它的私有數(shù)據(jù)進(jìn)行

操作。也就是說，一切局部于該對(duì)象的私有信息，都被封裝在該

對(duì)象類的定義中，在對(duì)象的外部是不可見的，即不能直接使用，

這就是“”。

數(shù)據(jù)和過程的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)外界隱藏（信息隱藏），這將減

少當(dāng)變化發(fā)生時(shí)副作用的傳播。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操縱它們的操作被合并在單個(gè)命名實(shí)體（類）中，

這將便于構(gòu)建復(fù)用。

被封裝對(duì)象間的接口被簡化。一個(gè)發(fā)送消息的對(duì)象不需要關(guān)心

接收對(duì)象的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，接口被簡化，系統(tǒng)耦合度被降

低。

北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)/給1U右

面向?qū)ο蠡咎卣?--繼承性（Inheritance）

按照子類（派生類）與父類（基類）的關(guān)系，把若干個(gè)對(duì)象類組成

一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。在這種層次結(jié)構(gòu)中，通常下層的派生

類具有和上層的基類相同的特性（包括數(shù)據(jù)和方法），這種表示

object:

WangNing

HaoHaidong

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第16頁

面向?qū)ο蠡咎卣?--多態(tài)性（Polymorphism）

對(duì)象的多態(tài)性是指在一般類中定義的屬性或服務(wù)被特殊類繼

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。

多態(tài)性的表示有靜態(tài)類型和動(dòng)態(tài)類型。動(dòng)態(tài)類型（虛函數(shù)）

可以在程序執(zhí)行期間在實(shí)例之間進(jìn)行變化。靜態(tài)類型（函數(shù)

重載）是在程序上下文中由實(shí)體說明決定的。

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第17頁

類/對(duì)象之間的關(guān)系——一般與特殊

一般一特殊：是由一組具有一般一特殊關(guān)系的類所組成的

結(jié)構(gòu)。它是一個(gè)以類為結(jié)點(diǎn)，以繼承關(guān)系為邊的連通有向

圖。如果由一些存在單繼承關(guān)系的類形成的結(jié)構(gòu)又稱作層

次結(jié)構(gòu)或樹型結(jié)構(gòu)，如果由一些存在多繼承關(guān)系的類形成

的結(jié)構(gòu)又稱作網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

學(xué)生交通工具

大學(xué)生中學(xué)生輪船客運(yùn)工具

初中生高中生客輪

樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

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第18頁

類/對(duì)象之間的關(guān)系類/對(duì)象之間的關(guān)系

——部分與整體——實(shí)例連接

一個(gè)對(duì)象是另一個(gè)(組)對(duì)象

?實(shí)例連接反映對(duì)象與

的組成部或分。整體——部分

對(duì)象之間的靜態(tài)聯(lián)系。

結(jié)構(gòu)由一組彼此間存在著這種

這種雙邊關(guān)系在實(shí)現(xiàn)

組成關(guān)系的對(duì)象構(gòu)成。整體一

中可以通過對(duì)象的屬

部分結(jié)構(gòu)又稱做組裝結(jié)構(gòu)

性表達(dá)出來。所以這

(CompositionStructure)。

種關(guān)系稱作實(shí)例連接。

組成結(jié)構(gòu)

第19頁

類/對(duì)象之間的關(guān)系——消息連接

描述對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系是用消息連接。若一個(gè)對(duì)象在執(zhí)行

自己的服務(wù)時(shí)需要請(qǐng)求另一個(gè)對(duì)象為它完成某個(gè)服務(wù)。那么

這兩個(gè)對(duì)象之間存在著消息連接。消息連接是有向的，從消

息的發(fā)送者指向消息的接受者。

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第20頁

面向過程開發(fā)模型

面向過程開發(fā)模式產(chǎn)生過程的抽象。

這些抽象的基礎(chǔ)是把軟件視為處理流，并定義成由一系

列步驟構(gòu)成的算法。

每一步驟都是帶有預(yù)定輸入和特定輸出的一個(gè)過程，把

這些步驟串聯(lián)在一起可產(chǎn)生合理的穩(wěn)定的貫通于整個(gè)程

序的控制流，最終產(chǎn)生一個(gè)簡單的具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)的體系

結(jié)構(gòu)。

面向過程開發(fā)模型特點(diǎn)

?過程性開發(fā)模式側(cè)重建立構(gòu)成問題解決的處理流。

?數(shù)據(jù)抽象、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)算法步驟的要求開發(fā)，它貫穿于

過程，提供過程所要求操作的信息。

?系統(tǒng)的狀態(tài)是一組全局變量，這組全局變量保存狀態(tài)的值,

把它們從一個(gè)過程傳送到另一個(gè)過程。

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第21頁

面向?qū)ο箝_發(fā)模型

在面向過程開發(fā)模式中優(yōu)先考慮的是過程抽象,

在面向?qū)ο箝_發(fā)模式中優(yōu)先考慮的是實(shí)體（問

題論域的對(duì)象）。

.在面向?qū)ο箝_發(fā)模式中，把標(biāo)識(shí)和模型化問題

論域中的主要實(shí)體做為系統(tǒng)開發(fā)的起點(diǎn)，主要

考慮對(duì)象的行為而不是必須執(zhí)行的一系列動(dòng)作。

面向?qū)ο箝_發(fā)模型特點(diǎn)

?面向?qū)ο笙到y(tǒng)中的對(duì)象是數(shù)據(jù)抽象與過程抽象的綜合。

?系統(tǒng)的狀態(tài)保存在各個(gè)數(shù)據(jù)抽象的所定義的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。

?控制流包含在各個(gè)數(shù)據(jù)抽象中的操作內(nèi)。

?在面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu):消息從一個(gè)對(duì)象傳送到另一個(gè)對(duì)象;

?算法被分布到各種實(shí)體中。

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第22頁

舉例：數(shù)據(jù)流圖

舉例：系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

銀行存取款子系統(tǒng)

信

客戶

戶

存

息

密

帳

取

記錄

碼

息

打

偏

增

記

印

驗(yàn)

新

帳

日志

證

證

露

塊

模

模塊

塊

模塊

模

模塊

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第24頁

北京理工大學(xué)討算機(jī)宗

第25頁

面向?qū)ο箜?xiàng)目估算和進(jìn)度安排

由于00A的方法不同于傳統(tǒng)方法，因此，有必要對(duì)明顯設(shè)計(jì)

用于00軟件的方法補(bǔ)充傳統(tǒng)軟件成本估算：

使用工作量分解、FP分析以及任何其它可應(yīng)用于傳統(tǒng)應(yīng)用的

方法來進(jìn)行估算。

?:?使用00A開發(fā)場景腳本(use-case)并確定計(jì)數(shù)。

?使用00A確定關(guān)鍵類的數(shù)量。

劃分應(yīng)用的界面類型并確定支持類的倍數(shù)：將關(guān)鍵類的數(shù)量

和上面的倍數(shù)相乘可得到支持類數(shù)量的估算。

?:?將整個(gè)類的數(shù)量和每個(gè)類的平均工作單元相乘，一般每個(gè)類

10?15個(gè)人日。

通過乘上每個(gè)場景腳本的平均工作單元，對(duì)基于類的估算進(jìn)

行交叉檢查。

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第26頁

面向?qū)ο蠓治龇椒?/p>

Rambaugh方法

也稱為對(duì)象建模技術(shù)(ObjectModelingTechnique,

OMT),用于分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和對(duì)象級(jí)設(shè)計(jì)。分析活動(dòng)創(chuàng)

建三個(gè)模型：對(duì)象模型、動(dòng)態(tài)模型和功能模型。

Coad和Yourdon方法

被認(rèn)為是最容易學(xué)習(xí)的00A方法。建模符號(hào)簡單，且開發(fā)

分析模型的指導(dǎo)原則是直接的。該方法00A過程如下：

標(biāo)識(shí)對(duì)象

定乂一*般/特殊結(jié)構(gòu)

定義整體/部分結(jié)構(gòu)

標(biāo)識(shí)主題

定義屬性

定義服務(wù)

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面向?qū)ο竽Ｐ偷慕M成——

一對(duì)象微型、動(dòng)態(tài)模型、功能模型

面向?qū)ο蠓治龅年P(guān)鍵是識(shí)別出問題領(lǐng)域內(nèi)的對(duì)象，并分析

它們相互間的關(guān)系，最終建立起問題域的簡潔、精確、可

理解的正確模型。在面向?qū)ο笥^點(diǎn)建立起的模型中，對(duì)象

模型是最基本、最重要、最核心的模型。

面向?qū)ο蠓治鲞^程從分析用戶需求陳述的文件開始。

面向?qū)ο蟮玫降哪Ｐ桶瑢?duì)象的三個(gè)要素:

靜態(tài)結(jié)構(gòu)（對(duì)象模型）

交互次序（動(dòng)態(tài)模型）

數(shù)據(jù)變換（功能模型）

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對(duì)

象對(duì)象模型表示靜態(tài)的、結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)”性質(zhì)。

模它是對(duì)模擬客觀世界實(shí)體的對(duì)象以及對(duì)象彼此間的關(guān)系的

型映射，描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。面向?qū)ο蠓椒◤?qiáng)調(diào)圍繞對(duì)

象而不是圍繞功能來構(gòu)造系統(tǒng)。對(duì)象模型為建立動(dòng)態(tài)模型

和功能模型，提供了實(shí)質(zhì)性的框架。

對(duì)象模型的圖形符號(hào)

對(duì)象模型的命名

“類_&一對(duì)象”是一個(gè)專用術(shù)語，它的含

義是“一個(gè)類及屬于該類的對(duì)象”。

X.使用標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語

2.使用具有確切

含義的名詞

3.必要時(shí)用名詞

短語作名字

“類”符號(hào)

“類一&一對(duì)象”符號(hào)

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