第二章面向对象建模
第二章面向对象建模
•川例驱动
•抽象机制
•用人类理解世界的口然方法•主语+谓语+宾语
•用例与场景的关系
传统型商务
流
面向过程的困难
面向对象方法
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翫母中心
面向对象的困难
对象如何被抽象？为什么是这样抽象而不那样抽象？(why)
怎么知道一个组合正好满足实现世界的需求？什么样的组合是好的，什么样的组合是差的？
(How)
如果只给我一个对象组合，我怎么才能理解它表达的含义呢？(What)
需求如何与设计互为映射
学习这门课的目的
一种把现实世界映射到对象世界的方法
一种从对象世界描述现实世界的方法
一种验证对彖世界行为是否正确反映了现实世界的方法
从现实世界对业务模型
•建模：人们解决现实问题的一种常用方法。
•我们的实现世界有丰富多彩杂乱无章的信息, 要建…个模型并不容易。
•抽象：世界=人+事+物+规则
建O ( Array从业务模型到概念模型
•业务模型记录了实现世界，但这只是原始需求信息，距离町执行代码还很远。
•分析模型：介于原始需求和计算机实现之间。
向上H央射到原始需求，向下为计算机实现规定了一种
高层次的抽象。
从业务模型到概念模型
•转化
•规则
1、软件架构和框架
2、编程语言
3、规范或中间件
概念模型到设计模型
面向对象的困难解决了吗?
一种把现实世界映射到对象世界的方法。
一种用对彖世界描述现实世界的方法。
一种验证对彖世界行为正确反映了现实世界的方法。
UML仃没冇提供给我们解决上述困难的方法？
面向对象分析设计完整过程
•通过对客观事物建立一种抽象的方法用以表征 事物并获得对于爭物木身的理解，同时把这种 理解概念化，将这些逻辑概念组织起来，构成 一种对所观察的对象的内部结构和工作原理的 便于理解的表达。
•怎么建？依赖于方法论，或上升到哲学高度就 是认识论 •模是什么？依赖于确定了抽象角度下的场景模 拟
用 侧
9S
静态的事务上，并产生一定的效果模是什么要达到一个目标必须要有一个动作附加
在
依赖确定了抽彖角度下的场景模拟。
静态的事物(物)+特定的条件(规则)+特定动作 (参与
者的驱动)=特定的场景(出件)
人=业务卞角(Business Actor)、业务工人
(Business Worker)、参与者(Actor)
事=业务用例(Business Use Case)、系统用例
(Use Case)
物=业务实体(Business Entity)、实体(Entity)
建模公式
问题领域=$剜彖巾度
抽彖角度=山题领域边界之外的参与者的业务目标=业务用例
业务用例=±特疋场駅
特定场景=静态事物+特定的条件+特定的动作or
特定的事=特定的事物+特定的规则+特定的人的行为
用例驱动
用例驱动的原理
逻辑视图
进程视图
部署视图
实施视图
也就是建模公式中的那些“人”、“事”、“物”、
“规则”如何构成系统的“零部件”、以及我们如何组织人力生产和组装这些“零部件”以建成最终的系统。
用例驱动整个软件生产过程就是用例驱动的
抽象层次
•抽象层次越高，具体信息越少，概括能力越强。
•越具体的事物越容易理解吗？
•抽彖的两种方法：口顶向下、口底向上
•开发过程如何应用两种抽象方法？
抽象层次
视图
•视图用于组织UML元素，农达出模型某一方面的含义。
•实际工作屮，什么地方应用视图、应用哪一种视图、总共需要哪些视图。
•例如想要绘制流程图时，到底是用活动图还是交互图？
•视图和视角
我们经常需耍分析很多个该对彖的实例所参与的场;黑以获得刈象的多个侧面, 再通过归纳姿理这些对線的^^个实例抽象汨
对彖的般特件
对象分析方法
一切都是对象对彖
都是独立的对彖都
具有原子性对象都
务例2
是可抽象的对象都
仃层次性
对象分析方法。
面向对象的数据建模方法介绍
面向对象的数据建模方法介绍面向对象的数据建模是一种在软件开发过程中广泛应用的方法，旨在通过将现实世界的事物抽象成对象，对事物之间的关系进行建模和描述。
本文将介绍面向对象的数据建模方法，包括实体关系模型(ERM)、统一建模语言(UML)和面向对象数据库。
一、实体关系模型(ERM)实体关系模型是一种常用的数据建模方法，用于表示现实世界中各个实体之间的关系。
在ERM中，实体用矩形框表示，属性用椭圆表示，关系用菱形表示。
通过定义实体、属性和关系之间的约束和限制，可以精确描述现实世界的结构和行为。
举例来说，假设我们要建立一个图书馆管理系统，可以使用ERM来描述图书、读者和借阅等实体之间的关系。
图书可以有属性如书名、作者和出版日期，读者可以有属性如姓名、年龄和性别，而借阅则将图书和读者关联起来，表示读者借阅了某本图书。
二、统一建模语言(UML)统一建模语言是一种广泛使用的面向对象建模语言，用于描述软件系统的结构和行为。
UML提供了一系列图表，包括类图、对象图、用例图和活动图等，可以方便地对系统进行建模和分析。
在UML中，类图是最常用的图表之一，用于表示系统中的类和类之间的关系。
每个类都有属性和方法，与ERM中的实体和属性类似。
通过类图可以清晰地展示系统的结构，帮助开发人员理解和设计软件系统。
三、面向对象数据库面向对象数据库是一种将面向对象思想应用于数据库管理系统的方法。
传统的关系型数据库以表格形式存储数据，而面向对象数据库则将数据存储为对象，更贴近面向对象的思维方式。
面向对象数据库支持复杂的数据结构和对象之间的继承关系，可以更方便地进行数据操作和查询。
使用面向对象数据库可以有效地解决关系型数据库中数据表之间的复杂关系和数据冗余的问题。
总结：面向对象的数据建模方法是一种有效的软件开发方法，可以帮助开发人员更好地理解和描述现实世界中的事物和关系。
通过实体关系模型、统一建模语言和面向对象数据库等方法，可以将复杂的现实世界映射为清晰的数据结构，并支持系统的设计和开发。
面向对象的软件开发过程中的需求分析与建模研究
面向对象的软件开发过程中的需求分析与建模研究第一章引言随着信息技术的快速发展，软件已逐渐成为了现代社会不可或缺的组成部分。
而软件开发过程中的需求分析与建模是确保软件开发质量的重要步骤，因此在面向对象的软件开发中，需求分析与建模研究具有重要的意义和价值。
本文将从面向对象的软件开发出发，介绍需求分析和建模的概念、方法和工具，并重点探讨基于面向对象的软件开发过程中的需求分析与建模研究。
第二章面向对象的软件开发面向对象的软件开发是一种软件开发方法，它以对象为中心，实现了软件的高内聚、低耦合和易维护性，具有较高的开发效率和软件重用性。
在面向对象的软件开发中，需求分析和建模是其中的关键环节。
基于面向对象的软件开发过程主要包括以下几个阶段：1.需求分析阶段。
在该阶段中，需求分析人员将收集和分析用户和系统需求，以确定软件开发的需求和目标。
2.设计阶段。
在设计阶段中，设计人员将根据需求分析阶段的结果，设计面向对象的软件系统架构和对象模型。
3.编码和测试阶段。
在这个阶段中，开发人员将根据设计人员的指示开发代码和进行测试，以确保软件能够按要求正确运行。
4.部署和维护阶段。
在这个阶段中，开发人员将软件部署到用户环境中，并进行维护和修复错误。
在整个软件开发过程中，需求分析和建模是相互关联、相互作用的关键环节。
第三章需求分析与建模基础知识3.1 需求分析需求分析是软件开发的首要任务，它是确保软件开发符合用户需求的前提条件。
需求分析包括两个方面，即功能需求和非功能需求。
1.功能需求功能需求是软件开发中最基本的需求，它是用户对软件功能的具体要求。
在软件开发中，功能需求可以通过用例图、活动图、状态图和顺序图等方法进行描述和分析。
2.非功能需求非功能需求是软件开发中的另一个重要因素，它主要描述软件的性能、可靠性、安全性、可维护性和可移植性等方面的要求。
常用方法包括场景模型、质量属性树和系统特征模型等。
3.2 需求建模需求建模是将需求分析的结果转换为相应的模型，以便于软件设计和开发人员的理解和使用。
第二章 面向对象分析
一个可行的解决方案
重新根据问题的本质特性分解细节
忘掉:烧水壶、阀门、加热托盘、传感器等 专注本质问题: 怎样冲咖啡? 向咖啡粉上倒热水,然后将产生的液体收集到 某种容器内。 可设定为两个抽象类: HotWaterSource(烧水壶、阀门、传感器)加热水, 把热水送到咖啡粉,最后滴到ContainmentVessel (保温托盘、传感器演了这个角色)容器中,且保温。
7
其描述:
HotWater Source
CoffeeFlow 图 2 交叉线 Containment Vessel
这个关系是根据物理特性设定的,而不是根 据软件操作的控制设定的。
HotWater Source
start
Containment Vessel
图 3 开启热水水流
设计中的关联是在对象间发送消息的通道, 和物理对象的流程无关。
8
用户与系统是怎样交互的?
用类UserInterface(按钮、指示灯)来表示。
这三个类实例之间是怎样交互的? # 由哪个对象检测用户按下加热“Brew”按钮这一事件? UserInterface对象
# 加热按钮被按下时,这个对象应该做什么? 确认烧水壶满了,咖啡壶是空的,且放在保温托盘上。 UserInterface对象发送消息给: HotWaterSource ContainmentVessel,是否就绪。
9
User Interface
IsReady
HotWater Source
IsReady
Containment Vessel
图 4 加热按钮被按下,检查是否就绪 1a:IsReady User HotWater Interface Source 3a:Start
UML概述
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UML的基本视图
UML的五类基本视图；
UML的用例视图； UML的逻辑视图； UML的构件视图； UML的并发视图； UML的配置视图。
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成都信息工程学院软件工程系
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场景(Scenarios)
场景用于刻画构件之间的相互关系，将四个视 图有机地联系起来。可以描述一个特定的视图 内的构件关系，也可以描述不同视图间的构件 关系。
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UML中的图和各视图的对应关系
场景视图：用例图 逻辑视图：类图和对象图 开发视图：类图和组件图 进程视图：顺序图、协作图、状态图、活
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Rational三剑客
Jim Rumbaugh Ivar Jacobson
Grady Booch
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方法学大 战阶段
UML的历史
统一阶段
公
标准化阶 段
众 反
馈
工业化阶 段
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依赖（ dependency）
依赖关系描述一个元素对另一个元素的依附。
聚合（aggregation）
描述元素之间整体和部分的关系
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图（diagram）
UML模型图（5类，9种）： 用例图 静态图（类图，对象图） 行为图（状态图，活动图） 交互图（顺序图，协作图） 实现图（构件图，配置图）
面向对象方法学
表示类的图
4.2 表示关系的符号
如前所述，类图由类及类与类之间的关系组成。定 义了类之后就可以定义类与类之间的各种关系了。 类与类之间通常有关联、泛化（继承）、依赖和细 化等4种关系。 1. 关联
关联表示两个类的对象之间存在某种语义上的联系。 例如，作家使用计算机，我们就认为在作家和计算 机之间存在某种语义连接，因此，在类图中应该在 作家类和计算机类之间建立关联关系。
（3） 实例(instance)
实例就是由某个特定的类所描述的一个具体的对 象。类是对具有相同属性和行为的一组相似的对象 的抽象，类在现实世界中并不能真正存在。实际上 类是建立对象时使用的“样板”，按照这个样板所 建立的一个个具体的对象，就是类的实际例子，通 常称为实例。当使用“对象”这个术语时，既可以 指一个具体的对象，也可以泛指一般的对象，但是， 当使用“实例”这个术语时，必然是指一个具体的 对象。
（1） 普通关联
普通关联是最常见的关联关系，只要在类与类之间 存在连接关系就可以用普通关联表示。普通关联的 图示符号是连接两个类之间的直线。通常，关联是 双向的，可在一个方向上为关联起一个名字，在另 一个方向上起另一个名字（也可不起名字）。为避 免混淆，在名字前面（或后面）加一个表示关联方 向的黑三角。
面向对象方法学的优点
1. 与人类习惯的思维方法一致 传统的程序设计技术是面向过程的设计方法，这
种方法以算法为核心，把数据和过程作为相互独立 的部分，数据代表问题空间中的客体，程序代码则 用于处理这些数据。
2. 稳定性好
传统的软件开发方法以算法为核心，开发过程基 于功能分析和功能分解。用传统方法所建立起来的 软件系统的结构紧密依赖于系统所要完成的功能， 当功能需求发生变化时将引起软件结构的整体修改。 事实上，用户需求变化大部分是针对功能的，因此， 这样的软件系统是不稳定的。
面向对象程序设计的建模与实现
面向对象程序设计的建模与实现面向对象程序设计（Object-oriented programming，OOP）是一种计算机编程方法论，它通过抽象、封装、继承、多态等概念来构建程序，能够使得程序更加模块化、灵活、易于维护和扩展。
在OOP中，建模是一个非常重要的过程，它可以帮助开发人员更好地理解问题、设计程序结构和功能，减少错误和代码冗余，提高代码的可重用性。
本文将从建模和实现两个方面介绍面向对象程序设计的基本方法和技巧。
一、建模在OOP中，建模是指将现实世界中的事物、概念、行为以及它们之间的关系抽象出来，转化为程序中的类、属性、方法和继承关系，从而形成一个清晰简洁的程序模型。
建模是OOP中的核心思想之一，也是开发高质量软件的重要保证。
下面我们将讲述OOP建模的五个关键步骤。
1.确定系统的需求在开始建模之前，要明确系统的需求，即要开发的系统的功能、性能、用户界面等方面的要求。
只有明确了系统需求，才能从宏观上设计出合理的程序结构和功能。
2.抽象问题空间抽象是指从事物中提取出其重要的特性和关系，忽略掉不相关的细节和差异。
在建模过程中，应该从问题领域中提取有用的信息，将它们转化为程序中的有意义的实体和关系，忽略掉不必要的细节和冗余。
抽象是建模的关键步骤，它需要开发人员具备良好的业务理解和模型设计能力。
3.定义类和对象类是一个抽象的模板，它描述了一个对象的特征和行为，是面向对象程序设计的基本单元。
一个类由属性和方法组成，属性描述了对象的静态信息，方法描述了对象的动态行为。
对象是类的实例，它具有类的所有属性和方法，并且具有自己的唯一标识符和状态。
通过定义类和对象，可以清晰地描述问题空间中不同实体的关系和行为，为程序的实现提供有力的支持。
4.建立继承关系继承是面向对象程序设计的一种重要特性，它允许程序员从现有类中派生出新的类，并扩展或重写其功能。
继承可以有效地提高代码的重用性和扩展性，减少程序中的重复代码和冗余。
2统一建模语言UML
出现的方式
多态性
(section 2.3.2)
capturing use of single action word to represent different things,
depending on context根据上下文，捕获单一行为词表示的不同内 容
Adapted from Software Design: From Programming to Architecture by Eric J. Braude (Wiley 2003), with permission.
图
2.1面向对象开发方法
面向对象的目标： 为实现现实世界和设计中的结构单元间提供直接映射。 基本概念： 类，对象，聚集，消息，客户 面向对象方法的优势： 面向对象的特点：继承，多态，接口，封装 简化开发过程 支持软件复用 改善软件结构
面和向对象以前
Real world concepts
第二章 统一建模语言UML
主要内容
面向对象的设计开发方法 面向对象的目标 面向对象的概念 面向对象的特点 面向对象方法的优势
UML概述
UML的产生发展 UML的基本组成
UML建机制
UML静态建模 类图，对象图，包图，构件图，组合结构图，部署图 UML动态建模 活动图，顺序图，通信图，交互图，时序图，状态图，用例
继承
相对于结构化编程中 的模块重用，面向对 象中的继承体系显得 更灵活，对代码的控 制手段更多，从而推 动了代码复用的程度， 但却加大了学习掌握 的难度。
电子邮件创建示例的需求 Page 1 of 4
1. 概要: Produces e-mail text for various types of customers.给不同类型的用户撰写 电子邮件
面向对象的设计建模
类
对象的抽象，具有相同属性和行为的对象 集合。
继承
子类继承父类的属性和行为，实现代码复 用。
封装
将对象的属性和行为封装在一起，隐藏对 象的内部细节。
面向对象设计建模的优点
代码复用
通过继承和多态，实现代码复 用，减少重复代码。
易于维护
对象之间相对独立，便于修改 和扩展。
易于理解
面向对象的设计建模更符合人 类的思维习惯，易于理解和维 护。
交互逻辑进行组织和管理。
05 面向对象设计建模的未来 发展
AI与机器学习在面向对象设计建模中的应用
01
自动化代码生成
利用机器学习技术，自动生成符 合面向对象设计原则的代码，提 高开发效率。
02
智能代码审查
03
智能重构工具
通过机器学习算法对代码进行审 查，检测出潜在的设计问题，提 供优化建议。
利用机器学习技术，自动识别代 码中的冗余、重复部分，并提供 重构建议。
微服务架构
将系统拆分为一系列小型、独立的服务，每 个服务负责单一功能。
事件驱动架构
系统中的事件触发其他组件或服务的响应。
容器化与云原生架构
利用容器技术实现应用的快速部署和管理。
04 面向对象设计建模的案例 分析
案例一：电子商务网站的设计建模
总结词
复杂度高，涉及多个实体和交互
详细描述
电子商务网站涉及商品、用户、订单等多个 实体，以及用户浏览、购物车、支付等交互 流程，需要使用面向对象设计建模来构建复 杂的关系和功能。
强大的扩展性
通过类和接口的继承和实现， 可以方便地扩展系统功能。
面向对象设计建模的适用场景
系统复杂度高
当系统复杂度较高时，使用面向 对象设计建模可以更好地组织和 管理代码。
面向对象的建模软考范文
面向对象的建模软考范文面向对象的建模，听着好像挺高大上的，但其实呢，说白了，就是把我们生活中那些零零碎碎的、看似不相关的东西，通过一些简单的“规则”串联起来，像拼图一样，把它们按对的方式放在一起，最后形成一个清晰的图景。
你想想，看过《哈利·波特》吗？里边那些各种魔法、神奇生物、还一大堆的魔法咒语，听着像是东拼西凑的东西，但它们在故事里都有着各自的角色和位置，一旦用心去整理，瞬间就会明白它们是怎么组成这个魔法世界的。
这就像面向对象的建模，咱们就是要把现实生活中的各个元素整理成一个个“小物件”，然后搞清楚它们的关系和作用，最终得到一个完整的系统。
比如说，你要建模一个学校的管理系统，那系统里会有什么呢？肯定得有“学生”啊，有“教师”啊，可能还有“课程”啦，“成绩”什么的。
每个“学生”都有自己的姓名、学号、成绩等属性，而“教师”呢，除了名字，还有教什么课、上过多少堂课、学生的评价等等。
至于“课程”呢，不仅有名字，还有课程的时间、地点，甚至可能还有课程的教材和作业。
哎呀，这不就像给每个人发了个小标签，贴上了各种属性嘛。
每个“物件”都有自己独特的特征，大家都各司其职，形成了一个有条不紊的管理体系。
再说到“类”和“对象”的区别，哎呀，这个就像是我们平时做事和我们手里的工具。
比如你有一个“手机”，手机有很多功能，比如打电话、发信息、玩游戏。
但手机这个东西本身，你没拿到手上，哪儿来的“打电话”这个功能呢？“类”就是定义这个手机的模板，比如说你有了手机这个类，所有的手机都从这个模板中“克隆”出来，拥有相同的功能、外形等。
而“对象”就是你手里的具体那台手机了。
每个对象就是从类里“实例化”出来的，就像你买的那部iPhone，它从“手机”类里出来了，但你拿到的那一部可不和别人家的完全一样，每个人的手机都有自己独一无二的配置，像是颜色、存储空间这些，简直就跟咱们每个人都有不同的个性一样。
如果有一个人想要开发一个新的系统，不会吧？一开始肯定是懵的，觉得面向对象什么的，太复杂了。
面向对象技术与UML
继承性举例
继承传递:大学生可以继承“人”和“学生”的特
征 父类 多重继承: 在职研究生既可以继承“学生”的特 征，又可以继承“教师”的特征 人
工人 学生 教师 农民
中学生 大学生 研究生 派生类
助教
讲师
具有继承关系的对象的特性
对象类间具有共享特征（包括数据和程序代
码的共享） 对象类间具有细微的差别或新增部分（包括 非共享的程序代码和数据） 对象类间具有层次结构。 继承所具有的作用有两个方面：
第二节 面向对象分析
本节要求了解面向对象分析的基本过程和基本原则 OOA: Object-oriented Analysis . 指利用面向对象的概念和方法构建软 件模型。 面向对象分析的基本过程 理解 表达
验证
对理解和表达进 行校验，以达到 理想效果。
需求
建立模型
在面向对象分析中，主要建立对象模型，动态模型和功能模型。 对象模型是最基本最重要的模型。
3) 可重用性好 有两种方法可以重复使用一个对象类：一种方法是创 建该类的实例，从而直接使用它；另一种方法是从它 派生出一个满足当前需要的新类。 4)较易开发大型软件产品 5)可维护性好
2.1.2 喷泉模型
“喷泉”这个词体现了面向对象软 件开发过程迭代和无缝的特性。 图中代表不同阶段的圆圈相互重 叠，这明确表示两个活动之间存 在交迭；而面向对象方法在概念 和表示方法上的一致性，保证了 在各项开发活动之间的无缝过渡， 事实上，用面向对象方法开发软 件时，在分析、设计和编码等项 开发活动之间并不存在明显的边 界。图中在一个阶段内的向下箭 头代表该阶段内的迭代（或求 精）。图中较小的圆圈代表维护， 圆圈较小象征着采用了面向对象 范型之后维护时间缩短了。