面向对象分析设计与UML-Part01
电子教案 UML面向对象设计与分析教程
本章概述 本章的学习目标 主要内容
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本章概述
• 面向对象技术是一种系统开发方法，是软件工程 学的一个重要分支。面向对象建模与设计是使用 现实世界的概念模型来思考问题的一种方法。对 于理解问题、与应用领域专家交流、建模企业级 应用、编写文档、设计程序和数据库来说， 面向 对象模型都非常有用。
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一、面向对象思想的基本概念
2、对象
➢对象（object）是面向对象系统的基本构造块，是一些相 关的变量和方法的软件集。
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一、面向对象思想的基本概念
2、对象
➢可以利用对象来代表现实世界中的对象： 可用一个飞行试驾程序来代表现实世界中的正在飞行 的飞机； 用机床数控程序来代表现实世界的运行的机床。
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二、面向对象的三大要素
1、封装
➢封装性应满足的条件： 有一个清晰的边界； 有确定的接口； 受保护的内部实现。
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二、面向对象的三大要素
1、封装
➢封装是面向对象编程防止程序员相互干扰的一种方式。 ➢例子：借钱。
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二、面向对象的三大要素
1、封装
➢封装是一个重要原则，是指把属性和操作封装进一个对 象里，它的内部信息对外界隐藏，不允许外界直接存取对 象的属性，只能通过对象提供的有限的接口对对象的属性 数据进行操作。 ➢封装的信息屏蔽作用反映了事物的相对独立性，我们可 以只关心它对外所提供的接口，即能够提供什么样的服务， 而不用去关注其内部的细节问题。
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一、面向对象思想的基本概念
2、对象
➢同样可以使用对象来代表抽象的概念： 点击按钮事件就是一个用在GUI窗口系统的公共对象， 它可以代表用户点击程序界面中的一个确定按钮的动作； 现实世界中的一个合同、银行账号、游戏方法、某个 规则、基准等也使用对象代表。
UML面向对象分析和设计复习
UML面向对象分析和设计复习UML 面向对象分析和设计第1 章UML 简介1、UML中视图有哪些，哪些属于静态视图( 或结构元素)、哪些属于动态视图（或行为元素）视图有：类图、对象图、用例图、状态图、顺序图、活动图、协作图、构件图、部署图、静态视图：用例图、部署图、类图、对象图、构件图动态视图：活动图、协作图、2、结合下面各章节，掌握各视图的作用类图：对象图：3、UML 的英文全称怎么写Unified Modeling Language4、建模的重要性建模是为了能够更好地理解正在开发的系统5、UML的特点它能让系统构造者用标准的、易于理解的方式建立起能够表达出他们想象力的系统蓝图，并且提供一种机制，以便于不同的人之间有效的共享和交流设计结果。
6、在系统模型中为什么要使用多种UML图UML是一种面向对象的建模语言。
它的主要作用是帮助用户对软件进行面向对象的描述和建模，它可以描述这个软件开发过程从需求分析直到实现和测试的全过程。
UML 提供了各种图形，比如用例图、类图、时序图、协作图和状态图等，来把这些模型元素及其关系可视化，让人们可以清楚容易地理解模型，可以从多个视角来考察模型，从而更加全面地了解模型第2 章理解面向对象1、类、对象、属性、操作、抽象、继承、多态性、封装、消息传递、关联、多重性、聚集等各名词的含义类是对象的一个建模。
对象是类的一个实例。
属性是描述对象静态特征的一个数据项。
抽象是过滤掉对象的一部分特性和操作直到只剩下你锁需要的属性和操作。
继承是有共同的属性和行为多态性是不同的类具有相同的操作。
封装是一个对象执行自己的操作时，它对外界隐藏了操作的细节。
消息传递是一个对象发送一个操作消息给另一个对象，接收消息的对象就执行这个操作关联是对象之间通常以某种方式发生联系多重性是对象之间的关系。
聚集是由部分对象组成2、上述几个概念中第3 章运用面向对象1、类图的表示，可以表示出哪些信息类图用矩形表示2、对象图的表示3、包的含义第4 章关系1、什么是关联，关联上的约束当类之间在概念上有连接关系时，类之间的连接叫关联Or约束，在两条关联线之间连一条虚线，虚线之上标注or来表示这样约束。
专题二：面向对象分析与设计(UML)
汽车对象由车身、轮胎、动力系统、电气装置、内 饰等对象组成；
……
接口（Interface）
接口是一系列方法的声明，是一些方法特征的 集合，一个接口只有方法的特征没有方法的实 现，因此这些方法可以在不同的地方被不同的 类实现，而这些实现可以具有不同的行为，即， 实现接口的类应具有接口所定义的功能。
获取问题陈述 确定类 准备数据字典 确定关联 使用继承来细化类型 完善对象模型 建立对象动态模型 建系统功能模型
OOA的工具：UML
基于UML的面向对象分析
UML简介 UML建模范围 UML世界的构成 UML分析设计过程
UML简介
UML概述 UML的诞生 UML的发展历程
The man turns on the TV; The man is married to the woman; The man is a friend of the other man; The man drive the car; ……
（7）聚集（Aggregation）
对象之间的组成关系，例如：
1.结构元素(类,接口,协作,用例, 对象,构件,节点等) 2.行为元素(交互,状态机) 3.分组元素(包) 4.注解元素
1.关联 2.依赖 3.泛化 4.实现
构造块 建模元素 关系 图
1.静态模型(类图,构件图,部署图) 2.动态模型(对象图,用例图,顺序图, 协作图,状态图,活动图)
UML
规则
公共机制
构件是系统设计的一个模 块化部分，它隐藏了内部 的实现，对外提供了一组 外部接口。在系统中满足 相同接口的组件可以自由
节点（node）
为了能够有效地对部署的 结构进行建模，UML引入 了节点这一概念，它可以 用来描述实际的PC机、打 印机、服务器等软件运行 的基础硬件
面向对象的分析和设计UML课程标准
《面向对象的分析和设计UML》课程标准一、概述（一）课程性质《面向对象的分析和设计UML》课程是新的软件专业人才培养方案的重要组成。
开发团队应对应用于软件开发过程的建模技术有全面的了解，以在商业分析和软件开发方面具有竞争优势。
在软件开发过程中建模是最重要的活动，可有效地分析现有事务的流程并创建新的软件系统。
统一建模语言(UML) 是标准化的语言，可以创建面向对象系统的结构和设计。
通过UML 业务分析者可以验证大型软件系统的需求，系统设计师可以设计复杂的软件系统，而开发人员可以有效地对软件系统进行编码。
本课程主要描述使用UML 的面向对象软件系统的结构和设计，先讲述面向对象分析和设计的基础，然后再进一步讲述UML 和UML 的高级功能。
（二）课程基本理念本课程介绍了面向对象分析和设计以及UML。
涵盖软件开发生命周期(SDLC) 的要求和其各个阶段。
它提供了面向对象概念的复习部分。
另外，本教程描述了需求收集的概念和目标软件系统的用例建模。
还讲解了怎样从需求分析阶段转移到软件开发的设计阶段，本教程进一步介绍了静态和动态建模。
涵盖了创建类和对象关系图的要求。
除了讲解类和对象间的各种关系外，还描述了创建活动、交互、状态、序列和协作关系图的要求。
本教程还介绍了UML 的架构建模和扩展机制。
涵盖了创建可重用的代码和各种设计实践的要求使软件系统易于管理和可重用。
此外，还描述了模型设计模式要求。
本课程还将讲解怎样通过判断软件开发过程和UML 工件的复杂度来衡量软件项目的质量。
本课程教学分为理论和项目实践两大部分。
理论教学内容主要包含UML的基本理论和技术方法，理论教学突出基本知识和基本概念的表述，通过知识点的认识掌握，形成知识链和技术理论。
项目实践教学内容主要包括具体的项目的实施，项目实践教学贯彻“任务驱动、项目导向”的教学策略，选择典型的案例或项目，通过实际项目的运作，以“学中干、干中学”的方式培养学生的专业技能。
UML面向对象分析与设计
UML 面向对象分析与设计大作业“UML面向对象分析与设计”是计算机专业和软件工程等相关专业的一门重要课程，也是其他理工科专业的热门选修课程。
“程序设计语言”、“计算机网络”、“数据库原理”和“数据机构”等是它的前导课程，学好本课程对学生毕业后从事软件开发有着极为重要的作用。
要学好这门课，仅仅通过课堂教学或自学掌握理论知识是远远不够的，还必须加强实践。
特在学期末引入uml的综合分析与设计，从实际项目出发，使学生学会运用软件工程基本理论知识，UML建模语言和rose建模环境，去解决软件开发中的实际问题，达到学以致用的目的。
面向对象软件开发技术项目的引入及需求简易教学管理系统的分析、设计与实现一、设计的目的1. 初步了解UML语言的概念、结构、语义与表示方法；2. 掌握UML建模工具Rational Rose 的使用方法；3. 给出某个简单系统的模型，能够熟练地使用Rose工具表达;二、设计理论基础1. 面向对象的程序设计C++或JAVA程序设计课程；2. 数据结构或算法课程2.SQLServer或mysql数据库系统；3. 熟悉传统软件工程以及软件测试技术。
三、设计内容与步骤需求陈述：简易教学管理系统主要提供两个方面的服务：选课管理，负责新学期的课程选课注册。
成绩管理，负责学生成绩管理。
（1）简易教学管理系统---选课管理应提供的服务如下：1. 录入与生成新学期课程表教学管理人员在新学期开学前录入新学期的课程，打印将开设的课程目录表，供师生参考选择。
如果某门课实际选课的学生少于10人，则停开该课程，把该课程从课程表中删除；如某课程选课学生多于60人，则停止选课。
2. 学生选课注册新学期开始前一周为学生选课注册时间，在此期间学生可以选课注册，并且允许改变或取消注册申请。
每个学生选课可不允许超过4门，每门课最多允许60名学生选课注册。
3. 查询可以查询课程信息、学生选课信息和学生、教师信息。
学生、教师、教学管理人员可以查询课程表，获得课程信息。
uml面向对象建模与设计第一章PPT
– 表示系统的概念设计和子系统结构
• 部署视图（deployment view）
18
UML中的视图
逻辑视图 （Logical View） 实现视图 （Implementation View）
用例视图 （UseCase View） 进程视图 （Process View） 部署视图 （Deploymentl View）
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面向对象的特性
• 多态（Polymorphism）
– 对于不同的类来说，相同的操作会产生不同 的动作。 – 静态多态
• 同一个类中同名方法在功能上的重载（overload ）。
– 动态多态
• 子类方法对父类相同声明的方法的覆盖（ override）。
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面向对象的方法学的若干阶段
• 系统规划 • 分析
第1章 面向对象基本概念
复杂系统的特点
• 具有层次形式 • 对于基本组件的选择在很大程度上依赖于系统 观察者的判断 • 组件内部的联系通常比组件之间的联系更强 • 层次系统通常仅由几个不同种类的子系统以各 种组合和排列组成 • 能够运转的复杂系统总是由能够运转的简单系 统演化而来
2
控制软件复杂性的基本方法
• 分解 • 抽象
– 对问题进行分解，然后再分别解决各个子问题 – 抽取系统中的基本特性，忽略非基本的特性。以便更充分地 注意与当前目标有关的方面。 – 人在同一时间里，一般只能集中于7项左右的信息，而不受信 息的内容、大小等因素的影响。
• 模块化
• 信息隐蔽（封装）
– 把模块内的实现细节与外界隔离，用户只需要知道模块的功 能，而不需要了解模块内部的细节。
UML课后习题答案整理
UML课后习题答案整理目录第1章面向对象分析与设计引论 (4)1.1填空题 (4)2.1选择题 (4)3.1简答题 (4)第2章统一建模语言UML与建模工具Rational Rose (5)1.1填空题 (5)2.1选择题 (5)3.1简答题 (5)第3章需求分析与用例模型 (7)1.1填空题 (7)2.1选择题 (7)3.1简答题 (7)4.1练习题 (7)第4章系统静态分析与静态模型 (13)1.1填空题 (13)2.1选择题 (13)3.1简答题 (13)4.1练习题 (14)第5章系统动态分析与交互模型 (15)2.1选择题 (15)3.1简答题 (15)4.1练习题 (16)第6章系统动态分析与行为模型、 (19)1.1填空题 (19)2.1选择题 (19)3.1简答题 (20)4.1练习题 (21)第7章系统设计与实现模型 (26)1.1填空题 (26)2.1选择题 (26)3.1简答题 (26)第8章软件工程引论与统一软件过程RUP (28)1.1填空题 (28)2.1选择题 (28)3.1简答题 (28)第9章分工情况 (31)第1章面向对象分析与设计引论1.1填空题（1）面向过程程序=算法+数据结构（2）对象（3）属性操作2.1选择题（1）A（2）A3.1简答题（1）面向过程方法和面向对象方法的比较：面向过程方法首先关心的是功能，强调以过程为中心，采用模块化、自顶向下、逐步细分的解决问题的方法，结构清晰、可读性好。
然而，由于用户的需求和软、硬件技术的不断发展变化，经常出现互相矛盾的数据需求，因此分析和设计越来越困难，开发过程前期入手快而后期频繁改动的现象比较常见。
面向对象方法则从所处理的数据入手，以数据为中心来描述系统。
数据相对于功能而言，具有更强的稳定性，这样设计出的系统模型往往能较好地映射问题域模型。
面向对象方法的有效性：面向对象程序设计是一种自下而上的程序设计方法，往往从问题的一部分着手，一点一点地构建出整个程序。
uml 基础教程 第一章--uml与面向对象
2020/6/13
基础内容：类和对象的关系 重点掌握：面向对象的四个特征 一般了解：面向对象项目的设计
2020/6/13
1.1 面向对象开发
1.1.1 理解面向对象
一、对象
• 面向对象认为客观世界是由各种各样的对象组成， 每个对象都有自己的数据和操作，对象和对象之间 是通过对象暴露在外的接口进行调用的，不同对象 之间的相互作用和联系构成了各种系统。
2020/6/13
•面向对象概念中，这种关系叫继承。每个Appliance 的子类都继承了Appliance的特征。同时，要重点注 意下，每个子类都增加了自己的属性和操作。 •因此，继承是一种连接类与类之间的层次模型，是 指特殊类的对象拥有其一般类的属性和行为。特殊 类中不必重新对已经在一般类中所定义的属性和行 为进行定义。特殊类自动地、隐含地拥有其一般类 的属性和行为。
0/6/13
• 在设计阶段，要考虑的是定义软件系统中技术细 节的类（如处理用户接口、数据库、通信和并行性 等问题的类），把分析阶段的结果扩展成技术解决 方案。
• 构造阶段，把设计阶段的类转换成某种面向对象 程序设计语言的的代码（工具可以完成）。
• 测试阶段，系统通常需要经过单元测试、集成测 试、系统测试和验收测试。不同的测试小组使用不 同的UML图作为测试依据：单元测试使用类图和类 规格说明；集成测试使用构件图和协作图；系统测 试使用用例图来验证系统的行为；验收测试由用户 进行，以验证系统测试的结果是否满足在分析阶段 确定的需求。
2020/6/13
1.2 UML简介
1.2.1 对系统建模的必要性
UML具体有哪些作用：
• （1）对于软件系统用户，软件的开发模型向他们 描述了软件开发者对于软件系统需求的理解。
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逻辑内聚 完成逻辑上相关的一组任务
偶然内聚 完成一组没有关系或松散关系的任务 低
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耦合类型
耦合类型 非直接耦合 数据耦合 描 述 没有直接联系，互相不依赖对方 借助参数表传递简单数据
标记耦合
控制耦合 外部耦合 公共耦合 内容耦合
一个数据结构的一部分借助于模块接口被传递
模块间传递的信息中包含用于控制模块内部逻辑的信息 与软件以外的环境有关 多个模块引用同一个全局数据区 一个模块访问另一个模块的内部数据 一个模块不通过正常入口转到另一模块的内部 两个模块有一部分程序代码重叠 一个模块有多个入口
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面向对象范型
面向对象范型的核心是“对象”的概念 所有的东西都聚焦于对象 使用对象：可以定义自己负责的东西，对象中包含数 据因而可以知道自己的状态，对象中拥有代码因而可 以适当地执行 围绕对象-而非函数-组织代码
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过程范型 vs 面向对象范型
main Account credit debit compute fees if checking then xxx if savings then xxx etc.
识别形状的具体类型 获得形状的位置 调用适当的函数，并传递形状的位置给它，来显示这个形状
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功能分解的核心思想
分析者将问题拆分成多个功能步骤，这些步骤组合起 来就可以解决实际的问题。 因为把问题分解成小块来解决，比一次处理整个问题 要简单。 生活中的实例：制作意大利烤面、装配自行车 一种最自然的方法
控制者 需要一个方法
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用责任转移处理变化 2
新的解决思路： 把从你的会场到其他会场的路径张贴出来 告诉会场中的所有人：“其他的技术演讲题目和相应 的分会场的地址已经张贴在xx处，请大家根据其内容 去下一个分会场 前种方法：对每个人都明确地指出路径 后种方法：给出一个普遍的指令，期望每个人都能知 道如何完成
面向对象范型下的解决方案
开始控制程序 对分会场内的听众的集合体做初始化 告诉听众的集合体：让听从们去他们的下一个分会场 该集合体告诉每个学生去各自的下一个分会场 每个学生： > 查找自己的下一个分会场 > 决定如何去下一个分会场 > 去下一个分会场 完成
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1-2 面向对象的核心概念
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对象
伴随有方法的数据智能数据 从实现的视角对对象的观察
对象是拥有责任的实体 将注意力由“如何实现他们”转移到“对象应该作什么”
从概念的视角观察对象
按照责任来考虑问题可以使问题更简单化，这样可以 帮助我们定义公共的接口 关注于动机而不是实现的情景在设计模式中反复出现。
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高
用责任转移处理变化 1
问题描述： 在第三届软件工程大会上，我主讲了“软 件需求实践的艺术”，当参加会议的听众听完我的演 讲后，需要到其他的分会场去参加其他的技术演讲， 我的一种做法是： 需要一个方法 获得参加会议的听众的人名单； 对于名单上的每个人： 需要一个方法 > 查找他的下一技术演讲的题目 > 查找他的下一参会的地点 > 查找到他下一分会场的路径 > 告诉他怎样去下一个地点
Airplane maximumAltitude maximumSpeed numberOfEngines bank climb decend
Car make model turn
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多重继承
使用继承关系前： Bird maximumSpeed wringSpan eat fly Dragon maximumSpeed name numberOfClaws scaleColors wingSpan breathFire captureDamsel eat fly Lizard numberOfClaws scaleColors eat fly 使用继承关系后： Bird maximumSpeed wringSpan eat fly Lizard numberOfClaws scaleCo网
多态
使用同一个调用指令获得了许多不同形态的行为 draw > 对于艺术家：画画 > 对于专业牌手：出牌 Person > 对于枪手：拔枪
Employee employeeId hire display hireNewEmployee HiringScreen
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需求永远是变化的
由于与开发者进行讨论且看到软件中新的可能性，用 户对自己需求的看法发生了改变 因为要开发软件来提高用户问题领域的自动化程度， 开发者对问题领域更加熟悉，所以开发者对问题领域 的看法发生了变化 软件开发的环境产生了变化，诸如Web的出现
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真实对象与类的表示法
李四 Student 属性 张三 方法 或 王五 Student 赵六 一些Student对象 Student类
我是一名学生，我 知道我的姓名、学 号和生日。我注册 研讨班并支付学费 我是一个研讨班。我知道 开班的时间和地点，并且 保持对注册学生的跟踪。 我还允许学生注册或取消 注册
使用功能分解来处理变化
如果将上述步骤的所有逻辑放在一个大函数或模块中， 任何一个步骤变化都将修改整个模块 解决方案：模块化 函数功能：显示形状 输入：形状类型，形状描述 操作： switch (type of shape) case square: put display function for square here case circle: put display function for circle here 需要显示一个新的形状时，只需修改一个模块
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规格（Specification）
实现（implementation）
目标：
对象是什么
概念层次：一个对象是一系列责任 规格层次：一个对象是一系列可以被其他对象或该对 象自己调用的方法 实现层次：一个对象是一些和数据
不要忽略概念层次和规格层次上的含义
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继承
继承传统方式：特化和复用 继承的新观点：对象分类的一种方法 使用继承的技巧： > 寻找相似性 > 寻找已有的类 > 遵循语句规则：is a kind of 、is like a > 避免继承过度 > 继承所有的内容
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单一继承
使用继承关系后： 使用继承关系前： Airplane maximumAltitude maximumFuel maximumNumberOfPassengers maximumSpeed numberOfEngines speed accelerate bank climb decelerate decend Car make maximumFuel maximumNumberOfPassengers model speed accelerate decelerate turn Vehicle maximumFuel maximumNumberOfPassengers speed accelerate decelerate
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用模块化处理变化的利弊
模块化可以帮助你写出更容易理解的代码，更容易理 解的代码也更容易维护； 模块化并不能帮助你写出能应付所有可能出现的变化 代码
问题：该模块的输入是形状的类型和描述，但也许找 不到适用于所有形状的描述，例如存储为包含坐标点 的数组，但能够适用于所有形状？
Dragon name breathFire captureDamsel eat
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抽象类
抽象类常被描述为不能被实例化的类，这仅仅是实现 层次上 在概念层次上,抽象类只是其他类的占位符。也就是说 给相关的类命名的方法，可以把一组类当作同一个概 念来处理 用抽象类表示的概念，是在问题领域内并不存在的一 个东西 使用抽象类进行封装 抽象类与重构的关系
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模块化的核心原则
内聚度：是指程序中的操作之间联系紧密的程度。描 述了一个子程序的内部成分之间相互联系的强度。 耦合度：是指两个子程序联系的强度。描述了一个子 程序与其他子程序之间的联系强度。 耦合度与内聚度成反比。 目标：具有内部完整性（强内聚）的子程序，以及小 的、直接的、可见的、灵活的与其他子程序之间的联 系（ 松耦合）
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1-1 面向对象本质论—面向对象范型
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待解决的问题
编写代码访问存储在数据库中的几何形状的描述，再 把得到的所有几何形状显示出来。
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功能分解的解决步骤
在数据库中查找几何形状的列表； 打开形状列表； 以某种规则将这个列表排序； 在显示器上显示单个的几何形状；
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内聚类型
内聚类型 描 述
功能内聚 完成一个单一功能，各个部分协同工作，缺一不可 顺序内聚 处理元素相关，而且必须顺序执行 通信内聚 所有处理元素集中在一个数据结构的区域上 过程内聚 处理元素相关，而且必须按特定的次序执行 瞬时内聚 所包含的任务必须在同一时间间隔内执行（如初始化模块）
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功能分解方法的主要问题