面向对象分析

6.2面向对象方法学的主要优点
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2. 稳定性好（功能——对象）
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3. 可重用性好
4. 较易开发大型软件产品 5.
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2.
(1) 定义1 这个定义主要是从面向对象程序设计的角度看“对 象” (2) 定义2 对象是对问题域中某个东西的抽象，这种抽象反映 了系统保存有关这个东西的信息或与它交互的能力。 这个定义着重从信息模拟的角度看待“对象”。
接下来再考虑每个属性的访问权限（即可访问性）。 面向对象程序的一个基本特征就是具有信息隐藏能力，这 同时也是面向对象程序的一个突出优点。通常，不允许从 对象外面直接访问对象的属性，只能通过对象向外界公开 提供的接口访问对象的属性。 但是，父类的某些属性被子类继承之后，在子类中往 往需要频繁地使用这些属性。如果子类使用从父类继承来 的属性时也需要通过接口，则会明显降低效率。因此，这 些属性的访问权限应该是“在本类及其子类中可以直接访 问，超出上述范围则不能直接访问”。在本例中，X坐标 、Y坐标、可见性（Visible）和半径（Radius）等属性的 访问权限就应该是这样的，而起始角度（StartAngle）和 结束角度（EndAngle）这两个属性，因为没有子类需要使 用它们，访问权限应该是“仅在本类中可以直接访问”。
图6.3 实现继承机制的原理
6.4 面向对象建模
• 为了更好地理解问题，人们常常采用建立问题模型的方法。
5.1
一个面向对象的程序实例
为了介绍面向对象的软件工程方法学，我们首先从一个 面向对象的程序设计实例谈起。假设对一个简单的图形程序 的需求如下所述： 在显示器荧光屏上圆心坐标为（100，100）的位置画一 个半径为 40 的圆，在圆心坐标为（ 200 ， 300 ）的位置画一 个半径为 20 的圆，在圆心坐标为（ 400 ， 150 ）的位置画一 条弧，弧的起始角度为 30度，结束角度为120度，半径为50 。 怎样设计上述这个程序呢?
类似地，在圆类中定义了读／写圆心坐标、读／ 写半径和读／写可见性等服务之后，
在弧类中只需定义读／写起始角度和读／写结束 角度等弧类特有的服务。需要注意的是， 虽然在图5.1中圆类和弧类都有名字相同的服务 “显示”和“隐藏”，但是它们的具体功能是不同的 （显示或隐藏的图形形状不同）。 因此，在把弧类作为圆类的子类之后，仍然需要 在这两个类中分别定义“显示”和“隐藏”服务。
图5.1 圆类和弧类
5.1.2 设计类等级
类中定义的服务，是允许施加于该类对象的数据上的操作， 是该类所有对象共享的，并不需要为每个对象都复制操作的代 码。 除了把对象分类之外，还应该进一步按照子类（或称为派 生类）与父类（或称为基类）的关系，把若干个相关的对象类 组成一个层次结构的系统（也称为类等级）。 为了利用继承机制减少冗余信息，必须建立适当的类等 级。 只要不违背领域知识和常识，就应该抽取出相似类的公 共属性和公共服务，以建立这些相似类的父类，并在类等级的 适当层次中正确地定义各个属性和服务。
图5.2 简单图形程序的类等级
5.1.3 定义属性和服务
在上述设计类等级的过程中，已经把需要的属性和 服务分配到类等级的适当层次上了。但是，为了能最终 实现这个程序，还必须进一步定义属性和服务。 1. 定义属性 首先考虑定义属性的问题，所谓定义属性就是确定 每个属性的数据类型和数据结构，同时还要确定每个属 性的访问权限。 参见图5.2，在“位置”类中应该定义属性“坐标” 。由于程序处理的是平面上的点，因此坐标由X坐标和Y 坐标组成。我们用屏幕上的像素作为坐标值的单位，这 样每个坐标值都是整数。根据上述分析，位置类中包含 的属性坐标，由两个简单的整型变量来定义，我们把它 们分别命名为X和Y。
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• (3) 定义3 • 对象∷=<ID，MS，DS，MI> • 其中，ID • MS • DS • MI是对象受理的消息名集合(即对外接口） • 这个定义是一个形式化的定义。
图6.2 用自动机模拟对象
• 3. 对象的特点
• · 以数据为中心。
• · 对象是主动的。 • · 实现了数据封装。 • · 本质上具有并行性。 • · 模块独立性好。
进一步分析“点”的属性， 一类信息描述了点在哪儿（位置）。 另一类信息描述了点的状态（可见性）。 从位置（ Location ）类派生出屏幕上的点类，它继承 了位置类中定义的每样东西（属性和服务），并且加进了 该类特有的新内容。
综上所述，得到图5.2所示的类 等级。为简明起见，图中没有列出 读／写属性值的常规服务。注意， 图中用一端为空心三角形的连线表 示继承关系，三角形的顶角紧挨着 基类。
分析需求陈述得知，圆和弧都应该提供在荧光屏 上“画自己”的服务。 所谓画自己，就是用当前的前景颜色在屏幕上显 示自己的形状。 这个例子是一个相当简单的图形应用程序，它的 功能很简单，在需求陈述中只提出了这一项最基本的要 求。 但是，根据常识我们知道，一个图形既可以在屏 幕上显示出来，也可以隐藏起来（实际上是用背景颜色 显示）。 在属性中我们已经设置了“可见性”这个属性来 标志图形当前是否处于可见状态，因此，相应地也应该 提供“隐藏自己”这样一个服务。
第三篇 面向对象方法案例
一、传统的软件工程方法学曾经给计算机软件产业 带来了巨大的进步，使用结构化范型开发的许多中、小规 模的软件项目获得了成功，从而部分地缓解了软件危机。 二、但是，当把结构化范型应用于大型软件产品的 开发时，似乎很少取得成功。 三、此外，使用传统的软件工程方法学开发软件时， 生产率提高的幅度远远不能满足社会对计算机软件日益增 长的需要，软件重用的程度还很低，所开发出的软件产品 仍然很难维护。 四、面向对象的软件开发方法在20世纪60年代后期 首次提出，经过将近20年的发展，这种技术逐渐得到广泛 应用。到了20世纪90年代，面向对象的软件工程方法学已 经成为人们在开发软件时首选的方法学。
物都是对象。
复杂的对象可以由比较简单的对象以某种方
式组合而成。
按照这种观点，可以认为整个世界就是一个
最复杂的对象。
· 按照子类(或称为派生类)与父类(或称为基类)的关系，
把若干个对象类组成一个层次结构的系统(也称为类等
级)。在这种层次结构中，通常下层的派生类具有和上 层的基类相同的特性(包括数据和方法)，这种现象称 为继承(Inheritance)。但是，如果在派生类中对某些 特性又做了重新描述，则在派生类中的这些特性将以 新描述为准，也就是说，低层的特性将屏蔽高层的同
1. 这个程序中只涉及两类实体（用面向对象术语说，是 两类对象），它们分别是圆（Circle）和弧（Arc）。 2. 在问题域中有圆类的两个实例和弧类的一个实例。所 谓“实例”也就是具体的对象。 3. 从需求陈述中不难看出，圆的基本属性是圆心坐标和 半径，弧的基本属性是圆心坐标、半径、起始角度和结束角 度。 4. 但是，通常不可能在需求陈述中找到所有属性，还必 须借助于领域知识和常识，才能分析得出所需要的全部属性 。众所周知，一个图形既可以在荧光屏上显示出来，也可以 不显示出来。也就是说，一个图形可以处于两种可能的状态 之一（可见或不可见）。因此，本问题中的圆和弧都应该再 增加一个属性——可见性。
“点”类中的属性“可见性”只有两个可能取的值： true（真，即可见）和false（假，即不可见）。通常把只 能取值true或false的数据类型称为布尔型。我们把可见性 属性命名为Visible。 圆的属性“半径”同样用像素为单位，因此也是整型 的简单变量，我们把它命名为Radius。 弧的属性“起始角度”和“结束角度”都用度为单位 ，在本例中假设角度只取整数值，因此，这两个属性都用 简单的整型变量来表示，我们分别把它们命名为 StartAngle和EndAngle。
在我们这个简单例子中，仅涉及圆和弧两类图形，当开 发更复杂的图形程序时，将涉及更多的图形种类。 但是，无论何种图形都有“坐标”和“可见性”等基本 属性。当然，针对不同图形“坐标”的物理含义可能不同。 例如，对圆来说指圆心坐标，对矩形来说指某个顶点的 坐标。坐标和可见性实质上是荧光屏上一个“点”的属性， 如果我们把这两个基本属性抽象出来，放在点（ Point）类 中定义，并把点类作为各种图形类的公共父类，则可进一步 减少冗余信息，并能增加程序的可扩充性。 类似地，读／写坐标和读／写可见性等服务也应该放在 点类中定义。当然，点类中还需要定义其专用的显示和隐藏 服务。
把程序分解成一系列对象，每个对象都既有自己的数 据（描述该对象所代表的实体的属性），又有处理这些数 据的函数（通常称为服务或方法，它们实现该对象应有的 行为）。 不同对象之间通过发送消息向对方提出服务要求，接 受消息的对象主动完成指定功能提供所要求的服务。 程序中所有对象分工协作，共同完成整个程序的功能。 事实上，对象是组成面向对象程序的基本模块。
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面向对象方法学概述
面向对象(Object-Oriented,缩写为OO)方法学的出 发点和基本原则，是尽可能模拟人类习惯的思维方 式，使开发软件的方法与过程尽可能接近人类认识 世界解决问题的方法与过程，也就是使描述问题的 问题空间(也称为问题域)与实现解法的解空间(也 称为求解域)
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认为客观世界是由各种对象组成的，任何事
此外，为了便于使用，通常对象的每个属性都是可以 访问的。 当然，可以访问并不是可以从对象外面随意读／写对 象的属性，那样做将违反信息隐藏原理，也违背由对象主 动提供服务而不是被动地接受处理的面向对象设计准则。 所谓可以访问是指提供了读／写对象属性的服务。
我们可以用图来形象地描绘程序中的对象（严格地说 是对象类），如图5.1所示。 图中用一个矩形框代表 一个对象类， 矩形框被两条水平线段 分割成三个区域， 最上面那个区域中写类 名， 中部区域内列出该类对 象的属性， 下部区域内列出该类对 象提供的服务。
5.1.1 用对象分解取代功能分解 传统的程序设计方法把精力集中于设计解题算法（即处理 数据的过程），因此也称为面向过程的程序设计方法。 这样做实质上也是在用计算机的观点进行程序设计工作。 因为计算机的工作过程是一步一步进行的，为了完成指定的 功能必须告诉它详细的解题步骤，也就是必须向计算机详细 描述解题算法。 解题步骤