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北京理工大学软件工程实践 吴 际 北京航空航天大学 第十二讲 面向对象方法与UML介绍 内容和目的 我们的座标 面向对象方法 面向对象：能与不能 统一建模语言UML 我们的座标 应用开发的变化 开发工具和手段的发展 开发方法和技术的发展 应用开发的变化 70年代：小型机（或服务器）上的数学程序 80年代：单机（或以太网）上的、文本界面（或简单图形界面）、计算型应用 90年代：互联网（Internet）、丰富图形界面、事务处理型应用，要求快速提交产品 现在，分布于Internet、Intranet，多种界面形式（基于Web Browser、Application GUI等），多种事务处理的集成（电子商务、信息管理），多种标准的支持(XML，J2EE，Corba，.NET)，多种平台的支持(Windows，Linux，Unix，…) 开发工具和手段的发展 70年代：基于汇编代码的调试器 80年代：基于高级语言的调试器（Turbo C，Microsoft C，Borland C，Turbo Pascal） 90年代：集成了调试器、编辑器、配置管理、框架代码构造、及时编码提示、应用GUI界面编辑等的集成开发环境，如Visual Studio，Delphi 现在：在集成开发环境基础上，提供更强大的开发平台支持（.NET，JDK），同时更关注应用的平台无关性和运行安全性 开发方法和技术的发展 70年代：结构化方法（设计、编码） 80年代：结构化方法（分析、设计、编码），状态图，需求工程 90年代：面向对象分析、设计、编码，对象建模 现在：商务建模(business modeling)、面向对象建模（分析、设计），体系结构设计（构件化） 面向对象方法 结构化与面向对象的提出 面向对象方法特征 面向对象主要流派 结构化与面向对象的提出 CFD DFD：自顶而下的层次分解策略 任何一层有变动，其下面的所有层次都必须重新进行层次分解 层次间的解释关系使得难以维护层次间的一致性 强调数据、功能分解，但忽略了数据、功能的整合 数据与功能分离的结构化认知观点，实际偏离了人认知世界的基本原则： 以实体为单位，以关系为核心 尽管有缺点，但结构化仍有可借鉴之处： 结构化原则 数据字典 状态图 大幕拉开：面向对象 类、对象是核心 面向对象分析、设计、编码的基本单位 数据与功能的有效封装 可直接映射到现实或抽象的实体 关系、状态、行为 开发管理的基本单位 类测试就是“单元测试”！ 继承：面向对象冠上明珠 如果没有继承，谁能在一个小时之内，只使用SDK接口编写出Notepad?如果使用继承，你只需十分钟（或更少）！ 继承至少提供了两个方向的设计支持： 重用 抽象、接口（COM、DCOM、Bean） 没有继承，几乎不可能有通用的容器类(Container or Collector)可供使用 多继承：你使用过多少次？ 多态：面向对象‘自适应’中枢 多态（polymorphism）：多种形态，统一语义 接口描述了通讯协议 多态使得基于接口的通讯能够自适应 多态：面向对象‘自适应’中枢 两种多态： 同一个类中的不同形态接口 不同子类以不同形态实现（或重载）父类接口 典型例子：画图程序中GraphManager类的Draw,Move,Open,… 典型例子：文档编辑中针对不同对象的统一的Cut/Copy/Paste操作 消息：可能让你失望 不要试图用信息理论或通讯理论中的消息来理解 也不要用操作系统中的消息（事件）来理解 所谓两个对象间的一个消息就是一个对象使用了另一个对象的操作(operation) ，简单说就是对象的操作调用！ Windows中的SendMessage和PostMessage根本就与面向对象无关！ 对象状态 对象状态只决定于对象的数据，和全局数据、非对象的局部数据无关 对象状态和对象行为之间的关系： s1,b1,s2,b2,b1 = b2 iff s1 = s2. 如果你的程序不满足这条定理，有两种情况： 类的某个方法使用了全局变量 类的某个方法中的局部变量初始值不确定 对象关系：无法让人满意 目前的面向对象提供了三种对象关系描述手段： 继承 聚集（组成） 关联：对象之间有关系！ 然而，现实世界中实体之间的关系丰富多彩，岂止这三种？ 面向对象分析 目标：使用对象来描述问题域，进而抽象出问题域类，并把求解问题的约束分配到问题域类 关注：是否完整、清晰的描述了问题域及约束 雷区：使用DFD，然后把每个处理节点都抽象为一个类 雷区：很快就在某个局部（通常为方法）进入算法、编码 面向对象分析模型的价值（领域重用、测试） 面向对象设计 目标：引入类（族）实现问题域类（在概念层次上），同时把系统约束分解、落实到类的方法层次 关注：体系结构、接口、效率 雷区：有些