CS 151: Object-Oriented Design

Transcript CS 151: Object-Oriented Design

Object-Oriented Analysis and Design Phân tích thiết kế hướng đối tượng

Phân tích Chỉnh từ bài giảng của Ron Mak www.cs.sjsu.edu/~mak

Ye Olde Waterfall Model

Requirements Design Implementation Testing SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 2

The Waterfall Model

 Đảm bảo mỗi pha hoàn thành 100% và tuyệt đối đúng trước khi tiến sang pha tiếp theo.

 Big Design Up Front   (BDUF) Cố định yêu cầu  trước khi bắt đầu thiết kế.

Nếu không, sẽ phí công thiết kế cho các yêu cầu “sai”.

Dành thêm thời gian ở giai đoạn đầu để đảm bảo là các yêu cầu và thiết kế tuyệt đối đúng .

 The waterfall model has been mostly discredited.

  It doesn’t work!

But it’s still commonly practiced.

Requirements Design

Source: Wikipedia article on “Waterfall Model”

Implementation SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak Testing 3

Project Phases

 Ngày nay, ta biết rằng quá trình phát triển phần mềm là một chuỗi các vòng lặp ( iteration) .

 Mỗi vòng lặp là một “mini waterfall” bao gồm design, code, và test .

 Những người ủng hộ Extreme Programming sẽ nói: design, test, code SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 4

Agile Software Development

 Iterative and incremental development   Requirements Mỗi iteration là một “mini waterfall”:   Lập kế hoạch ( với requirement mới) Điều chỉnh thiết kế  Thêm code mới  unit and integration testing Iteration ngắn: chứ không tính theo tháng.

_ tính theo ngày và tuần Design Implementation Testing SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 5

Where Do Classes Come From?

 Phân tích văn bản     Tìm danh từ và động từ trong các use case.

Danh từ  lớp  Một số danh từ là các actor Động từ  method Tên lớp nên là danh từ số ít như

Inventory

Instrument

InstrumentSpec

 Các lớp sẽ hỗ trợ các hành vi như thế nào?

mà các use case mô tả  Tập trung vào mức khái niệm, đừng vội nghĩ đến cách cài đặt.

_ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 6

Các loại lớp

 Sự vật  Ví dụ:

Instrument

InstrumentSpec

 Agent    doers of tasks.

Tên thường có tận cùng

“er”

hoặc

“or”

Ví dụ:

Scanner

Paginator

 Các sự kiện và giao tác - Events and transactions   Ghi lại mô tả những gì đã xảy ra hoặc cần làm trong tương lai Ví dụ:

MouseEvent

chuyển hoặc click.

ghi lại thời gian và vị trí mà chuột được di SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 7

Categories of Classes

 Users and roles    Stand-in for the actual users of the application.

Common in systems that are used by more than one person or where one person needs to perform distinct tasks.

Examples:

Administrator

Reviewer

 System   Model a subsystem or the overall system being built.

Typical methods: initialize, shutdown, read input  System interfaces and devices  Interfaces to the host operating system, file system, etc.

 Foundation  Typically the built-in classes. Examples:

String

Date

SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 8

Class Responsibilities

 Các trách nhiệm case.

tương ứng với các động từ trong use  Mỗi trách nhiệm chỉ nên thuộc về đúng một lớp.

 Lỗi thường gặp:    Gán trách nhiệm cho lớp không phù hợp.

Một lớp được gán quá nhiều trách nhiệm.

Về lí tưởng, mỗi lớp chỉ nên có một trách nhiệm chính duy nhất .

_ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 9

Class Responsibilities Example

 class

Automobile



start()



stop()

    

changeTires() drive() wash() displayOilLevel() checkOil()

  class

Automobile



start()

  

stop() displayOilLevel()

class

Driver drive()

Too many responsibilities!

 class

CarWash



wash()

cohesive one thing

class does really well and does not try to be something else.

SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3  class

Mechanic

 

changeTires() checkOil()

CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 10

Class Relationships: Dependency

 Lớp  

phụ thuộc lớp

: Có phương thức của lớp

dùng đến đối tượng thuộc

Ví dụ: đối tượng

Mailbox

sử dụng đối tượng

Message

 Quan hệ phụ thuộc là bất đối xứng.

 Lớp

Message

không biết sự tồn tại của lớp

Mailbox

 Do đó, các đối tượng

Message Mailbox

không phụ thuộc các đối tượng  Loose coupling – ghép cặp lỏng   Tối thiểu hóa số quan hệ phụ thuộc.

Một cách để thiết kế chịu được các thay đổi trong tương lai.

_ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 11

Class Relationships: Aggregation

 Class

aggregates class

:  Objects of class

contains objects of class

over a period of time.

 A special case of dependency.

  The “ has-a ” relationship.

Example: An

Inventory

object has a list of

Instrument

objects.

 Multiplicity  1:1 – Example: Each

Person StreetAddress

object.

object has a single  1:n – Example: Each

Inventory

multiple

Instrument

objects.

object has an array of SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 12

Class Relationships: Inheritance

 Class

inherits from class

     The “ is-a ” relationship.

All class

objects are special cases of class

objects.

Class

is the superclass of class

Class

is a subclass of class

An object of class

is an object of class

 Note 

Aggregation:

Mailbox

object has a

Message

object.



Inheritance:

is a

Message

ForwardedMessage

object.

object _ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 13

The CRC Technique

 Class-Responsibilities-Collaborations (lớp – trách nhiệm – cộng tác)  Một kĩ thuật hiệu quả để phát hiện các lớp, trách nhiệm, và quan hệ giữa các lớp.

 CRC card là một thẻ    Mô tả một lớp.

Liệt kê các trách nhiệm của nó.

Liệt kê quan hệ của nó với các lớp khác.

_ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 14

The CRC Technique

 Example: class

Mailbox Responsibilities

Manage passcode Manage greeting Create new message

Mailbox Relationships

MessageQueue SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 15

The CRC Technique

Viết tên mỗi lớp lên một thẻ.

Phân công các trách nhiệm cho các lớp.

Tìm quan hệ giữa các lớp và liệt kê tất cả các lớp mà mỗi lớp phụ thuộc.

Đừng viết các phương thức hay các biến thực thể.  Chỉ viết các trách nhiệm ở ngôn ngữ trừu tượng hóa cao.

_ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 16

UML Diagrams

 A picture is worth a thousand words!

 Thu nhận thông tin từ một hình ảnh đồ họa dễ hơn nhiều so với đọc một văn bản bằng chữ.

 Thể hiện nội dung phân tích/thiết kế bằng UML diagram .

 UML : Unified Modeling Language  Có nhiều loại biểu đồ UML. Tạm thời, ta sẽ dùng  Class diagrams   Sequence diagrams State diagrams SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 17

UML Class Diagram

 A class diagram has three compartments: Attributes : types

Class Name

Methods(parms : types) : return type SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 18

UML Class Diagram: Attributes and Methods

 Chỉ liệt kê những thuộc tính và phương thức quan trọng nhất.  Nếu một lớp có quá nhiều thuộc tính, hãy xem có thể gộp một số thuộc tính thành một lớp mới hay không.

 Ví dụ:    Một lớp có các thuộc tính đặc thù của nó.

Ngoài ra còn có name, street, city, state, và zip.

Hãy tạo lớp mới

Address

chứa các thuộc tính đó.

 Khi đó lớp đó has an address.

SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 19

Example UML Class Diagram

Mailbox

newMessages : ArrayList savedMessages : ArrayList add(msg : Message) : boolean getCurrentMessage() : Message SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 20

UML Class Diagram: Relationships

 Relationships among classes using arrows. Dependency Aggregation Inheritance Composition Association Direct association Interface implementation SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 21

UML Class Diagram: Multiplicities

 Multiplicity in a “has” relationship.

Sign

* 1..* 0..1

Purpose

Zero or more One or more Zero or one Exactly one SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 22

UML Class Diagram: Aggregation

 Aggregation   A “has a” relationship.

Đối tượng thành phần có thể tồn tại một cách độc lập với đối tượng chứa nó.

 Example    A mailbox has a set of messages.

A message can exist without a mailbox.

Therefore, a mailbox aggregates messages.

Mailbox 1 * Message

SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 23

UML Class Diagram: Composition

 Composition   A “has a” relationship.

Đối tượng thành phần về lôgic không thể tồn tại độc lập với đối tượng chứa nó.

 Example    A mailbox has a message queue.

The message queue cannot (logically) exist without a mailbox.

Therefore, a mailbox composes a message queue.

1 1 Mailbox MessageQueue

SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 24



Class Diagram Examples

What’s in the

frontend

package of a compiler?

SJSU Dept. of Computer Science Fall 2013: September 10 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak UML package diagram What information can you learn from the class diagrams?

Access control

+ public – private # protected ~ package From:

Writing Compilers and Interpreters, 3 rd ed.

, John Wiley & Sons, 2009.

Class Diagram Examples

, cont’d

 Message handling in the front end of a compiler.



frontend

and

message

Class Diagram Examples

, cont’d

 The

frontend

intermediate

, and

backend

packages.

Class Diagram Examples

, cont’d

 Implement the abstract base classes

Parser Scanner

and with language specific subclasses.

UML Sequence Diagram

 Biểu đồ lớp mang đặc điểm tĩnh.

 Nó vẽ các lớp tồn tại trong suốt thời gian sống của hệ thống.

 Biểu đồ tuần tự (sequence diagram) thể hiện các mối quan hệ động giữa các lớp tại thời gian chạy  Nó mô tả tương tác giữa các đối tượng trong thời gian chạy.

UML Sequence Diagram

Withdraw cash

T I M E

Customer select notify display confirmation enter amount display bank ads Display notify Keypad notify Bank verify accept notify dispense cash Account Withdraw Cash Sequence Diagram SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 30

UML State Diagram

 Tại thời gian chạy, trạng thái của một đối tượng được xác định bởi giá trị của các thuộc tính của nó.

 Ở một số đối tượng, các trạng thái khác nhau có thể gây ra các hành vi khác nhau.

 Ví dụ: một hệ thống thư thoại (voice mail system)   Người gọi quay số đúng  trạng thái "Connected" Nếu người gọi gõ một mã mở rộng đúng  "Recording"  trạng thái là Nếu trong giai đoạn "Recording“, người gọi có thể gõ passcode  trạng thái là "Main menu“ _ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 31

UML State Diagram

Connected Change passcode

SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3

Main menu

Recording

Free UML Design Tools

 StarUML: http://staruml.sourceforge.net/en/  Violet: http://horstmann.com/violet/  Dr. Horstmann’s product _ SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 33

javadoc

 The javadoc utility creates a set of HTML pages for your classes.  It reads specially formatted comments in your code.

 Delimit comments for javadoc by

/**

and

 It copies the first sentence of your comment to a summary table.

  Write the first sentence carefully.

It should start with an uppercase letter and end with a period.

javadoc

 Javadoc comment example:

/** * Choose the test string with the highest score and return it.

* @param sequence the current sequence.

* @param * @return store the sequence store.

the chosen test string.

{ */ private String chooseString(CurrentSequence sequence, SequenceStore store) ...

}

   Method parameter:

@param

paramname explantion Function return value:

@return

explanation If the method throws an exception:

@throws

exceptionname explanation SJSU Dept. of Computer Science Spring 2013: September 3 CS 151: Object-Oriented Design © R. Mak 35

Run the javadoc Utility

 On the command line:

javadoc

path

/*.java

 You can also run javadoc from within NetBeans or Eclipse.

Program Design and javadoc

 Write only the skeletons of your classes.

   No implementation initially.

Just include javadoc comments.

The result is an outline summary of your design.

 Example:

/** { * Choose the test string with the highest score and return it.

* @param sequence the current sequence.

* @param store the sequence store.

* @return the chosen test string.

*/ private String chooseString(CurrentSequence sequence, SequenceStore store) // To be implemented.

}