Transcript 软件过程与质量
第8章 面向对象分析 主讲教师：孙秀杰 内容提要 8.1面向对象方法概述 8.2 标准建模语言UML 8.3用例模型 8.4分析模型 8.1 面向对象 “面向对象”是一种认识客观世界的世界观，这种 世界观将客观世界看成是有许多不同种类的对象 构成的，每个对象有自己的内部状态和运动规律， 不同对象之间的相互联系、相互作用就构成了完 整的客观世界。 “面向对象”是从结构组织的角度去模拟客 观世界的一种方法，这种方法的基本着眼 点是构成客观世界的那些成分----对象。 用“面向对象”的观点去认识客观世界， 用“面向对象”的方法去模拟客观世界， 这就构成了“面向对象”的完整含义。 对象 对象是现实世界中个体或事物的抽象表示，是其 属性和相关操作的封装。属性表示对象的性质， 属性值规定了对象所有可能的状态。对象的操作 是指该对象可以展现的外部服务。 类和实例 类是某些对象的共同特性的表示，它描述了 这些对象内部是如何构造的。相同类的对象在它 们的操作和它们的信息结构两个方面都有相同的 定义。 在面向对象系统中，每个对象都属于一个类。 属于某个特定类的对象称为该类的实例。因此， 常常把对象和实例当作同义词。实例是从某类创 建的一个对象。 继承 如果类B继承类A，那么类A中描述的操作和信息结构将成为类B 的一部分。 借助继承，可以表示类之间的类似性，并且在其他类能继承的一 个类中描述这些相似性。因此，就能够复用公共的描述。继承常常被 提倡为软件工业界中关于复用的一个核心思想。继承还有利于软件维 护。 通过抽取和共享公共特性就能够通用化一些类，并且把它们放在 继承层次的更高位置。同样，如果希望增加新类，可以寻找这样一个 类，它已经提供了适用于该新类的某些操作和信息结构。然后，让新 类继承这个类，只需增加该新类所独有的那些内容。然后，使这个类 专用化。 面向对象建模 面向对象思想比较自然地模拟了人类认识客 观世界的方式，面向对象的分析和设计应该从建 模开始。构造模型通常出于以下几个目地： 在着手解决一个复杂问题之前，对解决方案进行检测； 用于同客户或其他相关人员进行交流； 加强视觉效果； 对复杂问题进行简化。 面向对象建模 模型是对事物的一种抽象，人们常常在正 式建造实物之前，首先建立一个简化的模 型，以便更透彻地了解它的本质，抓住问 题的要害； 在模型中，人们总是剔除那些与问题无关 的、非本质的东西，从而使模型与真实的 实体相比更加简单、易于把握； 面向对象建模 在建造一个复杂系统时，开发者必须从多 种不同的角度来抽象系统，使用准确的符 号来构造模型，然后检查这些模型是否符 合系统的需求，并逐步添加细节，从而将 这些模型转化成实现方案。 建模语言是面向对象建模中的一个非常关 键的因素。 8.2 标准建模语言UML UML的设计目标： 运用面向对象概念来构造系统模型 建立起从概念模型直至可执行体之间明显 的对应关系 着眼于那些有重大影响的问题 创建一种对人和机器都适用的建模语言 标准建模语言UML UML概要 UML由OMG与1997年11月批准为标准建模语言 (Booch,Jacobson,Runbaugh)。 UML建立在当今国际上最有代表性的三种面向对 象方法（Booch(Grady Booch : The Booch method targets object-oriented analysis and design with emphasis on detailed design)方法， OMT(Object Modeling Technique)方法，OOSE 方法）的基础之上。 UML是一种建模语言而不是一种方法，UML本身 是独立于过程的。 标准建模语言UML UML为人们提供了从不同的角度去观 察和展示系统的各种特征的一种标准表达 方式。在UML中，从任何一个角度对系统 所作的抽象都可能需要用几种模型图来描 述，而这些来自不同角度的模型图最终组 成了系统的完整模型。 标准建模语言UML 一般而言，我们可以从以下几种常用的视角 来描述一个系统： 系统的使用实例：从系统外部的操作者的角度描述系统的 功能。 系统的逻辑结构：描述系统内部的静态结构和动态行为， 即从内部描述如何设计实现系统功能。 系统的构成：描述系统由哪些程序构件所组成。 系统的并发性：描述系统的并发性，强调并发系统中存在 的各种通信和同步问题。 系统的配置：描述系统的软件和各种硬件设备之间的配置 关系。 标准建模语言UML UML模型图（5类，10种）： 用例图 静态图（类图，对象图，包图） 行为图（状态图，活动图） 交互图（顺序图，合作图） 实现图（构件图，配置图） 标准建模语言UML UML语义 元-元模型： 元模型的基础体系结构，定义一种说明元模型的语言 元模型： 元-元模型的一个实例，定义一种说明模型的语言 模型： 元模型的一个实例，定义一种语言来描述信息领域 用户对象： 模型的一个实例，定义一个特定的领域 标准建模语言UML UML主要文件： UML概要（UML Summary） UML语义（UML Semantics） UML表示法指南（UML Notation Guide） 对象约束语言规约（Object Contraint language Specification）：该文件定义并介绍了一种对象约束语言 （OCL），其用途是用来说明在图形化的系统模型中不能 充分表达的建模信息。它是一种形式化语言。 http://www.rational.com/uml/index.jtmpl 8.3 用例图 从本质上将，一个用例是用户与计算 机之间为达到某个目的的一次典型交互作 用： 用例描述了用户提出的一些可见的需求； 用例可大可小； 用例对应一个具体的用户目标 用例图 用例图描述系统外部的执行者与系统 的用例之间的某种联系。 所谓用例是指对系统提供的功能（或称系统的用 途）的一种描述； 执行者是那些可能使用这些用例的人或外部系统； 用例和执行者之间的联系描述了“谁使用哪个用 例”。 用例图 用例图着重于从系统外部执行者的角度来 描述系统需要提供哪些功能，并且指明了 这些功能的执行者是谁； 用例图在UML方法中占有十分重要的地位， 人们甚至称UML是一种用例图驱动的开发 方法。 用例图 用例图中的图符： 用例 执行者 系统：用于界定系统功能范围，描述该系 统功能的用例都置于其中，而描述外部实体的执 行者都置于其外。 关联：连接执行者和用例，表示执行者所 代表的系统外部实体与该用例所描述的系统需求 有关。 用例图 用例图中的图符： 使用：由用例A连向用例B，表示用例A 中使用了用例B中的行为或功能。 扩展：由用例A连向用例B，表示用例B «扩展» 描述了一项基本需求，而用例A则描述了该基本 需求的特殊情况。 注释体：对UML实体进行文字描述 «使用» 注释连接：将注释体与要描述的实体连 接，说明该注释体是针对该实体所进行的描述。 用例图 设置边界 更新帐目 记帐系统 贸易经理 风险分析 交易估计 营销人员 «使用» «使用» 评价 进行交易 «扩展» 超越边界 销售人员 用例图 用例图 用例模型的获取： 获取执行者 获取用例 用例图 获取执行者： 谁使用系统的主要功能（主要使用者）？ 谁需要系统支持他们的日常工作？ 谁来维护、管理系统使其能正常工作（辅助使用 者）？ 系统需要控制哪些硬件？ 系统需要与其他哪些系统交互？ 对系统产生的结果感兴趣的是哪些人？ 用例图 获取用例： 执行者要求系统提供哪些功能？ 执行者需要读、产生、删除、修改或存储 系统中的信息有哪些类型？ 必须提醒执行者的系统事件有哪些？ 执行者必须提醒系统事件有哪些？怎样把 这些事件表示成用例中的功能？ 8.4活动图 活动图 活动图描述系统中各种活动的执行顺序，通常用于描述一 个操作中所要进行的各项活动的执行流程。同时，它也常 被用来描述一个用例的处理流程，或者某种交互流程。 活动图由一些活动组成，图中同时包括了对这些活动的说 明。当一个活动执行完毕之后，控制将沿着控制转移箭头 转向下一个活动。活动图中还可以方便地描述控制转移的 条件以及并行执行等要求。 在很多方面，活动图是结构化开发中流程图和数据流程图 (DFD) 的面向对象等同体 。 活动图 活动图的图符 实心圆表示活动图的起点，实际上是一个占位符， 带边框的实心圆表示终点。 圆角矩形表示执行的过程或活动。 菱形表示判定点。 箭头表示活动之间的转换，各种活动之间的流动 次序。 [条件] 箭头上的文字表示继续转换所必须满足的条件，总 是使用格式“[条件]”来描述。 粗线条表示可能会并行进行的过程的开始和结束。 活动图 活动图 [没有咖啡] 找饮料 人 [没有可口可乐] [找到可口可乐] [找到咖啡] 将咖啡放到 过滤器中 加水到容器中 取出咖啡杯 取一听 可口可乐 把过滤器放 到咖啡炉上 点燃咖啡炉 冲调咖啡 熄灭咖啡炉 倒咖啡 喝饮料 活动图 活动图最适合支持描述并行行为，这使之 成为支持工作流建模的最好工具。 活动图最大的缺点是很难清楚地描述动作 与对象之间的关系。 活动图 对于以下情况可以使用活动图： （1）分析用例； （2）理解牵涉多个用例的工作流； （3）处理多线程应用。 在下列情况下，一般不要使用活动图： （1）显示对象间合作； （2）显示对象在其生命周期内的运转情况。