第7章面向对象软件工程的概念
《软件工程》-重点考试知识点,简答
第一章1、软件概念：由计算机程序，数据，软件文档组成软件的特点：无法直接观察它的物理形态，只能通过观察他的是实际运行情况来了解他的功能特性和质量等；人们在分析设计开发测试过程以及软件开发项目的管理过程中渗透了大量的人类的脑力劳动；不存在磨损和老化但存在缺陷维护和技术更新的问题；开发运行依赖一定的计算机系统环境；具有可复用性软件的分类：按功能分：系统支撑应用软件；按服务对象：通用定制软件；按规模：大中小型软件；按工作方式：实时分时交互式批处理2、软件危机：是指落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件需求，从而导致软件的开发与维护过程中出现一系列严重问题的现象。
主要表现：●开发人员开发的软件产品不能完全满足用户的需求；●软件产品的质量难以得到保障；●开发周期开发经费和维护费用很难被准确估计从而给项目的管理带来很多麻烦；●随着技术的更新，用户的扩大，已有的软件产品不能灵活地适应环境的改变；●软件文档不完备并且存在文档内容与软件产品不符的情况。
原因：①软件开发是一项复杂的工程，需要用科学的工程化思想来组织和指导软件开发的各个阶段②没有完善的质量保证体系③软件文档的重要性没有得到软件开发人员和用户的足够重视④从事软件开发的专业人员对这个产业认识不够充分缺乏经验⑤软件独有的特点也给软件的开发和维护带来困难3、软件工程是指应用计算机科学与技术，数学和管理学的原理，运用工程学理论方法和技术，研究和指导软件开发和演化的一门交叉学科。
软件工程的目标：●使软件开发的成本控制在预计的合理范围内；●使软件产品的各项功能和性能能够满足用户需求；●提高软件产品的可靠性；●使生产出来的软件产品易于移植维护升级和使用；●使软件产品的开发周期能够控制在预计的合理时间范围内。
软件工程学科内容：●软件工程原理过程方法模型管理度量环境应用。
软件工程的基本原则：●将软件的生命周期划分为多个阶段，对各个阶段实施严格的项目管理；●坚持阶段评审制度已确保软件产品的质量；●实施严格的产品控制以适应软件规格的变更；●采用现代程序设计技术；开发出来的产品应该能够清楚地被审查；●合理地安排软件开发小组人员并且开发小组的人员要少而精；●不断改进软件工程的实践。
软件工程与开发技术(西电第二版)第7章 面向对象技术总论
第7章 面向对象技术总论
在程序设计语言中，类是一个完整的、独立的、可重用 的，具有低耦合、高内聚特性的程序模块。类相当于一种自 定义数据类型，它类似于C语言中的结构体类型(C++本身就 可以使用strut关键字来定义类)，不仅包含数据结构也包含 操作结构。数据类型作为程序语言中进行变量内存分配、类 型匹配、操作检查的基础，为程序的一致性和安全性提供了 重要的保证。因此，类概念的引入从类型角度进一步提高了 程序的安全性。
第7章 面向对象技术总论
7.2.2 对象及对象实例 现实世界中的具体事物就是对象或者对象实例，类则是
对象实例的结构抽象。 每个对象实例一般具有三方面的特性(亦称对象“三要
素”)： (1) 确定的标识，能够被唯一地确认。 (2) 具有一定的属性，表示其性质或状态。 (3) 具有一定的行为能力或者操作能力，可给外界提供
第7章 面向对象技术总论
例如，客户如果想从ATM机中取钱，通常会按下取钱 按键，这实际上就是向ATM机发送了取钱消息，也是向 ATM机发送了取钱请求，ATM机会显示一个取钱界面，让 用户输入取款数额，这是通过ATM机的一个方法或者操作 实现的。用户输入取款金额后按下确定键，相当于又向 ATM机发送新的消息，导致ATM机的另一个方法的调用， 通常在该方法中又会向其他对象发送消息，例如该客户的账 户Account对象，通过调用该账户对象的draw()操作实现账 户上资金的更新。用户通过和ATM机一系列的请求/响应的 交互活动完成了执行系统的某个功能，如取钱。客户对象、 ATM对象、Account对象之间的消息交互见图7.6。
第7章 面向对象技术总论
如上所述，新一代的程序设计语言技术并不是简单地否 定上一代语言，而是在上一代语言的基础上增加新的程序结 构元素(函数、类)，从而实现更复杂的程序结构。这种新的 程序元素更直观、更真实、更自然、更完整地抽象了现实世 界中的数据和处理(或者事物与概念)，更好地抽象了程序中 的变量和代码，也进一步增强了程序的易读性、安全性、稳 定性和重用性，同时改变了系统的分析和设计方法。归根结 底，程序设计语言的发展就是程序结构以及建立在其基础上 的分析、设计方法的发展。
软件工程 比较结构化方法和面向对象
软件工程比较结构化方法和面向对象一、引言软件工程是一门关注软件开发过程的学科，它涉及到软件开发的各个方面，包括需求分析、设计、编码、测试和维护等。
在软件工程领域中，有两种主要的开发方法：比较结构化方法和面向对象方法。
本文将对这两种方法进行详细的比较和分析。
二、比较结构化方法1.概念结构化方法是一种基于模块化设计思想的软件开发方法。
它将一个大型系统划分为多个小模块，每个模块都有明确的输入和输出，并且通过调用其他模块来实现其功能。
2.特点（1）强调程序流程控制；（2）采用自顶向下或自底向上的设计方式；（3）使用层次结构图表示程序流程；（4）采用数据流图表示数据流动情况；（5）模块之间通过参数传递来交换信息。
3.优缺点①易于理解和维护；②适合大型系统开发；③能够提高程序可读性。
（2）缺点：①不够灵活，难以应对需求变更；②不支持复杂的数据类型；③容易出现模块间的耦合。
三、面向对象方法1.概念面向对象方法是一种基于对象思想的软件开发方法。
它将一个系统看作是由多个对象组成，每个对象都有自己的属性和方法，并且通过消息传递来实现对象之间的交互。
2.特点（1）强调数据抽象和封装；（2）采用自下而上的设计方式；（3）使用类图表示程序结构；（4）采用序列图表示消息传递过程；（5）支持继承和多态等高级特性。
3.优缺点①能够提高代码重用性；②支持动态绑定，具有更好的灵活性；③能够提高系统可扩展性。
（2）缺点：①易于出现类爆炸问题；②需要掌握较为复杂的概念和技术。
四、比较分析1.设计思想不同结构化方法注重程序流程控制，通过模块化设计来实现程序结构清晰、易于维护。
而面向对象方法则注重数据抽象和封装，通过对象之间的交互来实现程序功能。
2.设计方式不同结构化方法采用自顶向下或自底向上的设计方式，通过层次结构图和数据流图来表示程序结构和数据流动情况。
而面向对象方法则采用自下而上的设计方式，通过类图和序列图来表示程序结构和消息传递过程。
软件技术第07章
（2）半自动形式的开发方法
① 软件需求工程法 ② 问题说明语言/分析器 问题说明语言/
3．自动形式的系统开发方法
7.2 结构化分析方法
7.2.1 SA方法的特点 1．分解和抽象 2．文档的规范化 3．面向用户 4．系统的逻辑设计和物理 设计分开进行
7.2.2 数据流程图 1．数据流程图的概念
一般来说， 一般来说，结构图包括以下四种成 分。
（1）模块
模块用矩形框表示， 模块用矩形框表示，矩形框中标明 模块的名称，它反映该模块的功能。 模块的名称，它反映该模块的功能。
（2）调用
在结构图中， 在结构图中，用带有箭头的连线表 示模块之间的调用关系。 示模块之间的调用关系。
（3）模块间信息传递
图7.2所示的是一个描述研究生从入学 所示的是一个描述研究生从入学 到毕业的业务活动的数据流程图。 到毕业的业务活动的数据流程图。
2．数据流程图的组成符号
一般来说， 一般来说，数据流程图由四种基本成 分构成：数据流、数据处理、 分构成：数据流、数据处理、数据存储和 外部实体。 外部实体。 它们的符号如图7.3所示 所示。 它们的符号如图 所示。
（2）程序的动态分析
程序的动态分析是使用测试用例在计 算机上运行程序， 算机上运行程序，使程序在运行过程中暴 露错误。 露错误。
（3）自动测试工具
自动测试工具实际上是人们编制的用 于测试的软件，并用它来代替人工测试。 于测试的软件，并用它来代替人工测试。
3．测试的层次
（1）模块测试
模块测试又称单元测试。 模块测试又称单元测试。 模块测试的目标是发现局部模块的逻 辑与功能上的错误和缺陷。 辑与功能上的错误和缺陷。 它主要对以下几个方面进行测试。 它主要对以下几个方面进行测试。
软件工程 比较结构化方法和面向对象
软件工程一、引言在当今信息技术高速发展的时代，软件的开发和维护变得越来越重要。
为了有效管理软件项目，提高开发效率和质量，软件工程的概念应运而生。
软件工程是一门研究如何按照系统化、规范化、定量化和可重复性的方式开发和维护软件的学科。
在软件工程中，结构化方法和面向对象是两种常用的开发方法。
本文将对结构化方法和面向对象进行比较，并探讨它们在软件工程中的优劣和适用场景。
二、结构化方法2.1 定义和特点结构化方法是一种基于数据流和流程的软件开发方法。
它将软件系统视为一系列逐步细化的模块，通过分析数据流和流程来设计和实现软件系统。
结构化方法强调模块化、层次化和自顶向下的设计思想，以确保程序逻辑清晰、易于理解和修改。
2.2 优点1.结构化方法强调模块化，将软件系统分解为多个模块，每个模块负责特定的功能。
这种模块化的设计使得程序易于理解、修改和测试，提高了软件的可维护性和可测试性。
2.结构化方法采用自顶向下的设计思想，先设计系统的总体框架，再逐步细化到具体的模块。
这种逐步细化的设计方式使得开发过程更加可控，项目管理更加容易。
同时，自顶向下的设计过程也便于团队协作和分工。
3.结构化方法将程序逻辑分解为一系列有序的步骤，每个步骤都有明确的输入和输出。
这种严格的输入输出规定使得程序的设计和测试更加方便。
4.结构化方法在软件开发初期就明确定义了数据流和流程，使得开发人员能够更好地理解和掌握软件系统的整体架构，从而减少了项目失败的风险。
2.3 缺点1.结构化方法的设计过程较为复杂，需要详细分析系统的数据流和流程。
对于较大规模的软件系统，分析和设计的工作量较大，容易导致项目开发周期延长。
2.结构化方法强调模块化，但对于一些复杂的问题，模块化的设计可能不够灵活和强大。
这就需要在设计阶段尽可能考虑全部的需求和功能，否则可能会在后期的修改过程中遇到困难。
三、面向对象3.1 定义和特点面向对象是一种以对象为基础的软件开发方法。
在面向对象方法中，软件系统由一组相互作用的对象组成。
软件工程：结构化方法VS面向对象方法
软件⼯程：结构化⽅法VS⾯向对象⽅法⼀、基本概念1、结构化⽅法 结构化⽅法是⼀种传统的软件开发⽅法，它是由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计三部分有机组合⽽成的。
基本思想：把⼀个复杂问题的求解过程分阶段进⾏，⽽且这种分解是⾃顶向下，逐层分解，使得每个阶段处理的问题都控制在⼈们容易理解和处理的范围内。
2、⾯向对象⽅法 ⾯向对象⽅法是⼀种把⾯向对象的思想应⽤于软件开发过程中，指导开发活动的系统⽅法，简称OO，是建⽴在“对象”概念基础上的⽅法学。
对象是由数据和容许的操作组成的封装体，与客观实体有直接对应关系，⼀个对象类定义了具有相似性质的⼀组对象。
基本思想：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与实现解法的求解空间在结构上尽可能⼀致。
⼆、两者对⽐1、基本单位不同 结构化⽅法的基本单位是模块。
⾯向对象⽅法的基本单位是对象。
2、分析⽅法不同 结构化分析⽅法是⼀种⾯向数据流⽽基于功能分解的分析⽅法, 在该阶段主要通过采⽤数据流程图、编制数据字典等⼯具, 描述边界和数据处理过程的关系, ⼒求寻找功能及功能之间的说明。
⾯向对象分析是把对问题域和系统的认识理解, 正确地抽象为规范的对象( 包括类、继承层次) 和消息传递联系, 最终建⽴起问题域的简洁、精确、可理解的⾯向对象模型, 为后续的⾯向对象设计和⾯向对象编程提供指导。
⾯向对象分析通常建⽴三种模型: 对象模型、动态模型、功能模型。
其中, 对象模型描述了系统的静态结构，确定类的名称和类间的关系；动态模型表⽰瞬时的、⾏为化的系统的“ 控制”性质, 规定了对象模型中的对象的合法变化序列；功能模型表明了系统中数据之间的依赖关系, 以及有关数据的处理功能。
3、各⾃局限（1）结构化⽅法 i.不能直接反映问题域: 结构化分析⽅法以数据流为中⼼, 强调数据的流动及每⼀个处理过程, 不是以问题域中的各事物为基础, 打破了各事物的界限, 分析结果不能直接反映问题域, 容易隐蔽⼀些对问题域的理解偏差。
第7章 面向对象学习方法学
第七章面向对象学习方法学面向对象方法学的出发点和基本原则,是尽可能按照人类的习惯思维方式,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,也就是使描述问题域空间与实现解法的解空间在结构上尽可能一致.与传统的结构化方法相比,使用面向对象方法开发的软件,其稳定性,可修改性和可重用性都比较好.本章内容主要包括:传统方法学的缺点,面向对象的基本概念,面向对象模型.7.1 基础知识7.1.1 传统方法学的缺点结构化几其他方法学的本质,是在具体的软件开发之前,通过需求分析预先定义软件需求.然后一个一个阶段地开发用户所需要的软件,实现预先定义的软件需要.过去的经验需要告诉我们,结构化及其他方法学并不能完全消除软件危机.结构化及其他方法学仍然有许多不足之处.1.问题的表现1)生产效率低在生命周期方法学中,特别重视软件开发的阶段性.为了提高了软件开发的效率,减少重大返工次数,强调必须早每个阶段结束之前进行评估.从而开发过程中实行严格的质量管理,确实提高了许多软件的开发的成功率.但是,时间表明,开发高利率仍然很有用.2)不能满足用户需要实践表明,在开发需要模糊或需求动态变化的系统时,软件系统的结果往往不能满足用户需求的变化.主要表现在两个方面:一种是开发人员不能完全获得彻底理解用户的需要,以至开发的软件系统与用户预期的系统不一致;另一种表现是,所开发的系统不能适应用户需求变化,系统的稳定性和可扩充性不能满足需要.3)软件服用就是将已有的软件成分用于构造新的软见系统.软件复用是节约人力,提高软件效率的重要途径.结构分析.设计,几乎每一次开发一个系统时都需要针对这个具体的系统做大量的重复劳动..思维成果的可复用性差.4)软件很难维护实践经验告诉我们,即使是用生命周期方法学开发出来的软件,维护起来仍然相当困难,软件维护成本很高.2．问题的原因1）结构化技术本身的问题结构分析和设计技术的基本思想是从目标系统整体功能的单个处理着手，自顶向下不断的把复杂的处理分解为子处理，一层一层的分解下去，直到剩下若干个容易实现的子处理为止。
北邮软件工程课件第7章面向对象分析
一般说来，确定属性的过程包括分析和选择两个步骤。
7.3.4确定属性
属性的确定既与问题域有关，也和目标系统的任务有关。应该仅考虑与具体应用直接相关的属性，不要考虑那些超出所要解决的问题范围的属性。在分析过程中应该首先找出最重要的属性，以后再逐渐把其余属性增添进去。在分析阶段不要考虑那些纯粹用于实现的属性。
通常，在需求陈述中不会一个不漏地写出问题域中所有有关的类—&—对象，因此，分析员应该根据领域知识或常识进一步把隐含的类—&—对象提取出来。例如，在ATM系统的需求陈述中虽然没写“通信链路”和“事务日志”，但是，根据领域知识和常识可以知道，在ATM系统中应该包含这两个实体。
筛选出正确的类—&—对象
显然，仅通过一个简单、机械的过程不可能正确地完成分析工作。非正式分析仅仅帮助我们找到一些候选的类—&—对象，接下来应该严格考察每个候选对象，从中去掉不正确的或不必要的，仅保留确实应该记录其信息或需要其提供服务的那些对象。
1.分析
2.选择
认真考察经初步分析而确定下来的那些属性，从中删掉不正确的或不必要的属性。通常有以下几种常见情况。 误把对象当作属性 把链属性误作为属性 把限定误当成属性 误把内部状态当成了属性 过于细化 存在不一致的属性
图7.5 ATM对象模型中的属性
7.3.5识别继承关系
01
确定了类中应该定义的属性之后，就可以利用继承机制共享公共性质，并对系统中众多的类加以组织。
ATM打印账单，退出现金兑换卡，请储户拿走它们；储户取走账单和卡
ATM确认取款额在预先规定的限额内，然后要求总行处理这个事务；总行把请求转给分行，该分行成功地处理完这项事务并返回该账户的新余额[ZK)]
ATM问储户是否继续这项事务；储户回答“不”
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（2）软件结构稳定性差。需求分析阶段重点是功能模型， 难以彻底明确全部需求。设计阶段的软件体系结构是基于 系统功能建立的。每个模块完成一个基本功能，多个模块 的组合完成一个整体功能。一个模块的变动可能会影响到 多个模块。用户的需求大多针对功能，功能的变化会引起 体系结构的变化，不利于系统的维护。
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下图显示了用例模型与其他模型之间的相关性：
由…建立
分析模型 由…设计 为系统描述 设计模型 一系列类 为系统定义
一系列子系 统和界面
用例模型
由…实现 实现模型 将类映射 到构件
由…验证
测试模型
验证系统 是否提供 了用例模 型中描述 的功能
由…分配
配置模型 定义软件
分布
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评审及精化
（1）对OO系统的分析 和设计建模不在相同的
计划பைடு நூலகம்
分析
设计
提取可 复用类
原型 实现
测试
客户 第一个
评估
原型
抽象层次上进行。 （2）分析和设计可以 并发地应用到独立的系
评审及精化
计划
分析
设计
提取可 复用类
原型 实现
测试
客户 下一个 评估 增量
统构件。
评审及精化
计划
分析
设计
提取可 复用类
原型 实现
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（2）以构架（Architecture)为中心
软件系统的构架从不同角度描述了即将构造的系统， 它刻画了系统的整体设计，去掉了细节部分，突出了系统 的重要特征，包含了系统中最重要的静态结构和动态行为。
构架是根据应用领域的需要逐渐发展起来的，并在用 例中得到反映。每种产品都具有功能和表现形式，功能与 用例对应，表现形式与构架对应。用例与构架是相互影响 的，用例在实现时必须符合于构架，构架必须预留空间以 实现现在或将来所有需要的用例。
第7章面向对象软件工程的 概念
7.1传统软件开发方法的局限性
传统的软件工具、软件技术和抽象层次越来越难以 适应大规模复杂软件系统的开发特点。软件能力问题 已经成为制约软件发展的因素。
软件工程自70年代以来，有力的推动了软件能力的 解决。自顶向下的分析与设计的方法、软件项目的工 程化管理、软件工具和开发环境、软件质量保证等都 对软件的发展起了非常重要的作用。传统的软件开发 方法在当时的软件工程中起了主导作用，随着系统复 杂性、多变性增强，传统方法的缺陷就显露了出来：
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3
输入 输出
过程1 过程2 过程3
数据实体
传统方法数据与过程是分离的
消息 消息
对象
属于该对象 的数据
处理数据的方法
对象把数据和处六盘理水师范数学院据孙新的杰 方法封状4成一个单元
传统方法与面向对象方法的比较
传统方法 系统是过程的集合 过程与数据实体交互 过程接受输入并产生输出
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7.3 面向对象的概念
面向对象（Object Oriented，简称OO)的概念起源于 20世纪60年代中期的Simula 67。80年代初，Smalltalk语 言及其程序设计环境的出现成为面向对象技术发展的一 个重要里程碑。80年代中期硬件的发展使C到C++过渡平 滑，推出了相应工具及面向对象集成环境，使OOP模式 进入主流。80年代中后期，面向对象分析与设计的研究 开始发展。进入90年代，面向对象软件工程成了许多软 件产品的建造笵型。
2、RUP
98年6月推出，该过程强调了开发方法的统一、建 模语言的统一、研究成果的统一。该过程是基于构件的， 即所构造的系统是由软件构件通过明确定义的接口相互 连接所建造起来的。它使用UML来制定软件系统的所有 蓝图。RUP的主要特点：
（1）用例驱动
用例作为系统分析、设计、实现和测试的基本输入。
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4、基于构件
统一过程所构造的软件系统，是由软件构件通过明确 定义的接口相互连接所建造起来的。
5、使用UML
统一过程使用UML来制定软件系统的所有蓝图，UML 是整个统一过程的一个完整部分，他们是共同发展起来的， 它强调创建和维护模型。
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6、过程可剪裁
用统一过程开发软件时，各阶段应该有多长？各个 阶段迭代多少次是合适的？候选构架可以在哪一点完 全建立起来？这些问题的答案取决于系统的规模、项 目的性质、开发组织的领域经验，甚至包括相关人员 有效配合程度。总之，统一过程是一个框架，可以根 据具体情况加以裁剪，以此来适应各种各样的开发过 程。
测试
客户 评估
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该模型每次迭代都要计划、工程和评估。每个计划 都要调整进度以适应和本次迭代相关的变化。早期阶段 迭代进行的分析与设计工作为了分离出OO模型中的所 有重要元素；当工程工作不断进展时，产生软件的增量 版本；在评估阶段对每个增量的评估其反馈将影响下一 次计划活动及后续增量。
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即用例不只是一种确定系统需求的工具，它还能驱动 系统的设计、实现和测试的进行。
基于用例模型，开发人员可以创建一系列实现这些用 例的设计模型和实现模型。开发人员可以审查每个后续建 立的模型是否与用例模型一致。测试人员测试实现以确定 实现模型的构件是否实现了用例。所以用例启动了开发过 程，还使开发过程结合为一体。开发过程是沿着一系列从 用例得到的工作流前进的。
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3、迭代与增量的过程 迭代指工作流中的步骤，增量指产品中增加的部分。
迭代过程要处理一组用例，这组用例合起来能扩展所 开发产品的可用性，后续的迭代过程建立在前一次迭代过 程末期所开发的产品上。
构架提供了一种结构来指导迭代过程中的工作，用例 则确定了目标并驱动每次迭代的工作。——三条腿的凳子！
面向对象方法 系统是交互对象的集合 对象与人或其它对象交互 对象发送与响应消息
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7.2 面向对象的过程模型
1、演化/并行模型
计划 分析 设计
是Booch等人在90年 代初建议的。该模型与
分析
评审及精化 设计
早期的分析/设计迭代 分析 设计
第1章介绍的螺旋模型、
增量模型相似。但强调：
（3）软件开发的抽象力度小。解决问题的类型一般用于 “输入-处理-输出”为核心的数据处理系统，不适应于复杂的 实时、交互、事件驱动、分布式等新型应用的系统开发。
（4）软件重用未能得到很好的解决。传统的方法一般从 “零”开始开发软件，数据与操作作为相互分离的实体来考 虑，使软件的可复用性差。重用的实施仅仅是公用模块的 调用。面向对象的封装性、继承性、多态性等特性支持软 件重用且重用的粒度大。软件的重用导致更快地、高质量 地开发软件，为软件工业化生产奠定基础。