第六章面向对象的分析和设计方法
面向对象分析与设计方法研究
面向对象分析与设计方法研究随着计算机技术的不断发展与进步，软件开发行业也愈发繁荣。
作为软件设计的基础，分析与设计方法是非常重要的一步。
而面向对象分析与设计方法则是目前最流行的一种方法。
什么是面向对象分析与设计？首先，让我们来了解一下什么是面向对象分析与设计。
简单来说，面向对象分析与设计是一种基于对象的软件设计方法。
这种方法主要依赖于面向对象编程技术。
面向对象编程技术通过将程序中的数据与数据所对应的操作封装在一个对象中，以此达到对程序的模块化的划分，并提高程序的可扩展性和可维护性。
在面向对象分析与设计方法中，对象是一种被赋予了现实世界概念的软件构建元素。
对象在程序中扮演着承担某些任务的角色。
而具体的任务就被分解成对象之间的交互来完成。
这种设计方法提供了一种更加自然、更加容易理解的程序设计方式。
面向对象分析与设计的特点现在，我们来介绍一下面向对象分析与设计的一些特点。
首先，面向对象的设计方法是一种基于模块的设计方法。
在实际的程序设计中，很多问题都是非常复杂的，这就要求我们将程序划分成一个个更小的模块进行处理。
这样设计出的程序可以更加容易维护，并且具有更好的可扩展性。
其次，面向对象的设计方法是一种基于对象的设计方法。
在这种设计方法中，程序员将程序中的数据和数据相关的操作封装在一个个对象中。
这样的设计能够提高程序的可重用性，也能够更好地描述问题的本质。
最后，面向对象的设计方法是一种基于开发者的设计方法。
由于面向对象编程技术的使用需要程序员具备一定的知识储备，因此在设计时还需要考虑到开发者的知识水平。
这就要求设计者要设计出易于理解和易于实现的程序。
面向对象分析与设计的流程在实际的程序设计中，面向对象分析与设计大致可以分为以下几个流程：首先是需求分析。
这个步骤是程序设计的第一步，主要是把需求分析成一些简单的行为和属性，重新组织起来来提取出系统的本质。
其次是对象建模。
这个步骤主要是将需求分析的结果转换到一个一致的可视化模型上。
软件工程中的面向对象分析与设计方法
软件工程中的面向对象分析与设计方法1. 引言面向对象分析与设计是软件工程领域中一种重要的方法论，它以现实世界中的实体为基础，将问题领域抽象为对象，并通过定义对象的属性和行为，建立对象之间的关系，最终实现软件系统的高效设计与开发。
本文将介绍面向对象分析与设计的基本原则、常用的建模工具及其在软件工程中的应用。
2. 面向对象分析面向对象分析是指通过对问题领域的观察与理解，将实体抽象为具有一定属性和行为的对象，并识别对象之间的关系。
在面向对象分析中，常采用用例图、活动图、类图等建模工具来描述问题领域的各个方面。
2.1 用例图用例图是一种常用的需求建模工具，它主要用于描述系统与外部用户之间的交互，在分析阶段有助于识别系统的功能需求。
用例图由参与者和用例构成，参与者代表系统外部的用户或其他系统，用例则表示系统的各项功能。
2.2 活动图活动图是一种用于描述系统行为的建模工具，它展示了系统内部的活动流程与交互，用于显示各个活动的先后顺序和条件。
活动图对于面向对象分析阶段的行为建模非常有用，它可以帮助分析师更好地理解业务流程，并识别系统中的状态和事件。
3. 面向对象设计面向对象设计是在分析的基础上，根据需求分析的结果，进行软件系统的设计与实现。
面向对象设计强调系统模块的内聚性和模块之间的低耦合性，以实现系统的可维护性和可扩展性。
常用的面向对象设计的工具包括类图、对象图、序列图等。
3.1 类图类图是一种用于描述类、对象及它们之间关系的建模工具，它是面向对象设计的核心。
在类图中，类表示对象的属性和行为，关系表示类与类之间的关联、继承、依赖等关系。
类图能够直观地展示系统结构和模块间的关系，有助于工程师进行系统设计和代码编写。
3.2 对象图对象图是类图的一种特殊形式，它展示了某个特定时刻系统中对象的状态及对象之间的关系。
对象图可以帮助验证类图中所设计的类和关系，并在系统实现阶段进行对象间的通信和交互的设计。
3.3 序列图序列图是一种用于描述对象在一系列交互中如何协作的建模工具。
面向对象分析与设计方法
面向对象分析与设计方法引言：面向对象分析与设计方法是一种软件开发的方法论，它强调将问题领域的实体和行为抽象成对象，并通过对象之间的交互来解决问题。
本文将探讨面向对象分析与设计方法的特点、应用场景以及其中涉及的主要概念和步骤。
一、面向对象分析与设计方法的特点1. 抽象与封装：面向对象方法将问题领域的实体和行为抽象成对象，通过封装对象的属性和方法，实现了信息隐藏和模块化。
2. 继承与多态：继承机制使得对象可以从已有的类派生出新的类，减少了重复设计的工作量。
多态使得同一种行为可以在不同的对象上具有不同的实现方式。
3. 消息传递与对象交互：对象通过消息传递进行通信，通过对象之间的交互来实现问题解决。
这种方式使得系统具有良好的灵活性和可扩展性。
4. 高内聚与低耦合：面向对象方法通过将相关属性和方法封装在同一个对象中，实现了高内聚；同时，对象之间的交互通过接口进行，实现了低耦合。
二、面向对象分析与设计方法的应用场景1. 软件系统设计：面向对象方法适用于各种规模的软件系统设计，可以帮助开发者理清系统的模块划分和功能实现。
2. 数据库设计：面向对象方法可以将数据库中的实体和关系映射到对象之间，方便进行数据库设计和操作。
3. 网络应用开发：面向对象方法适用于网络应用开发，如网站、移动应用等。
通过抽象出各个功能模块的对象，实现系统的灵活和可扩展。
三、面向对象分析与设计方法的主要概念和步骤1. 概念：- 类：表示一组具有相同属性和行为的对象的抽象。
类包含属性和方法。
- 对象：类的实例化。
每个对象都有一组属性和对应的方法。
- 属性：对象的特征，用于描述对象的状态。
- 方法：对象能够执行的操作。
- 关联：不同对象之间的关系。
- 继承：通过派生机制，实现类的复用和扩展。
- 多态：同一种行为在不同的对象上具有不同的实现方式。
2. 步骤：- 需求分析：了解问题领域，确定系统需求和功能。
- 概念设计：识别和分析问题领域中的实体、关系和行为，形成概念模型。
面向对象的系统分析与设计方法
面向对象的系统分析与设计方法在信息化时代，各种软件系统已经深入到人们日常生活的方方面面。
如何将软件设计得更加高效、安全、易用成为设计人员不断探索的问题。
其中，面向对象的系统分析与设计方法被广泛应用于软件领域，成为当前软件研发中的流行趋势。
一、面向对象思想面向对象思想是一种软件分析、设计和编程思路。
它将现实世界中的实体抽象为对象，通过对象之间的交互和信息处理来实现系统的功能。
对象的行为和属性都与现实世界中的事物相对应，因此可以更加符合人类的思维方式，易于理解和维护。
同时，面向对象的设计还具有可重用性好、扩展性强、易维护等优点，因此被广泛应用于软件开发中。
二、面向对象的系统分析与设计面向对象的系统分析与设计方法采用面向对象思想，以系统的对象为中心，对系统所涉及到的实体进行抽象分析和设计。
其主要步骤包括系统需求分析、面向对象的分析和面向对象的设计。
1.系统需求分析系统需求分析是整个软件开发的关键，需要通过对用户需求、客户需求和用户交互接口需求等方面进行深入分析和调研，明确软件的功能、性能、可靠性和安全性等需求要求，为后续的设计和编码打下基础。
2.面向对象的分析面向对象的分析将系统需求分析的结果转化为面向对象的模型，具体包括对象、类、关系、约束条件等方面的分析。
其中，最重要的是通过实体之间的关系和交互来建立对象模型，理清对象之间的依赖关系和功能流程，同时将软件的功能划分为一个个模块，为后续的设计提供可靠的基础。
3.面向对象的设计面向对象的设计是指基于面向对象的分析结果，对系统进行更加详细的设计。
在设计过程中，需要运用各种通用的面向对象设计模式，如单例模式、工厂模式、观察者模式等，从而提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时还需考虑系统安全性、性能等方面的设计。
三、面向对象设计方法的优势1.提高系统的可维护性面向对象设计方法可以将系统中的实体进行模块化的设计，每个模块都可以自行管理本身功能的维护和更新，同时多个模块之间的协调和合作也容易实现，从而提高了系统的可维护性。
软件工程中的面向对象分析与设计方法
总结
设计模式是软件工程中非常重要的一部分， 可以提高代码的复用性和可维护性，同时 能够帮助开发人员更好地解决问题。通过 深入了解和应用设计模式，可以使系统更
加稳定和高效。
主要内容回顾
软件工程概述
重点掌握软件开发流程和方法论
面向对象分析与设计
学习如何应用面向对象的思想进行系统设计
面向对象建模
掌握UML等建模工具的使用
面向对象编程语言
Java
Java是一种面向对象编程语言，拥有强大的类和对象机制
C++
C++是一种支持面向对象编程的高级语言，广泛应用于系统开发
Python
Python具有简单易学的特点，也是一种面向对象编程语言
封装和继承
封装
封装是将数据和操 作封装在类中，提 供接口进行访问
抽象类
抽象类是不能被直 接实例化的类，用 于定义子类的结构
重构后代码更易于理解和修改
减少代码重复
通过重构消除重复代码，提高代码质量
优化性能
重构可以改善系统性能，提高运行效率
总结
面向对象测试和维护是软件工程中必不可 少的步骤，通过测试可以保证软件质量， 通过维护可以不断优化和扩展系统功能。 面向对象重构则是持续改进代码质量和系
统性能的重要手段。
设计模式概述
学习收获
知识积累
通过学习软件工程，积累 了丰富的理论知识
能力提升
提升了分析和设计系统的能 力
思维方式
培养了面向对象的思维方 式
团队合作
加强了团队协作和沟通能力
发展趋势
未来软件工程领域将更加注重人工智能、 大数据、云计算等技术的应用，个人在职 业规划中应不断学习和适应新技术，保持
面向对象的需求分析与设计方法研究
面向对象的需求分析与设计方法研究随着计算机技术的不断发展，软件的开发变得越来越重要。
在软件开发过程中，需求分析和设计是两个关键的环节。
随着软件系统规模的扩大，软件系统的复杂性逐渐增加，传统的软件开发模式面临着很大的挑战。
面向对象的需求分析和设计方法则成为了一种解决复杂性问题的有效途径。
本文将介绍面向对象的需求分析和设计方法，并分析其优点。
一、面向对象的需求分析方法面向对象的需求分析方法是一种基于面向对象的思想来进行系统需求分析的方法。
面向对象的思想是指将系统看作是由一系列对象组成的，每个对象都有自己的属性和行为，对象之间通过消息进行交互，从而完成系统功能。
面向对象的需求分析方法是基于这样一种思想进行的。
在面向对象的需求分析方法中，首先需要确定系统的用例。
用例是指系统中需要实现的功能，用例通常以场景来描述，描述清楚了用例中涉及到的角色、对象、操作等信息。
在用例的基础上，就可以进行对象建模。
对象建模主要包括四个步骤：识别类、识别属性、分析关系、识别行为。
在这个过程中，需要通过对象图、类图、活动图等UML图形建模工具来辅助分析建模。
面向对象的需求分析方法具有很多优点。
首先，它可以有效地控制系统的复杂性。
每个对象都有自己的职责，而对象之间协同完成整个系统的功能。
在这个过程中，每个对象承担的责任都会比较明确，系统的流程也会更为清晰。
其次，面向对象的需求分析方法可以提高系统的复用性。
在面向对象的设计中，每个对象都是可以被重复利用的模块。
在后面的设计和实现中，可以直接引用这些对象。
这样一来，可以有效地提高系统的可维护性、可重用性和可扩展性。
此外，面向对象的需求分析方法也有良好的可视化特性，可以辅助开发人员更清晰地了解整个系统的结构和功能。
二、面向对象的设计方法面向对象的设计方法是一种基于面向对象的思想来进行软件系统设计的方法。
在面向对象的设计方法中，需要完成三个阶段的工作：逻辑设计、物理设计和实现。
其中，逻辑设计阶段主要是通过建立类层次结构和类之间的关系来定义系统架构；物理设计阶段主要是通过选择数据存储结构、物理组成和外部接口等来概述系统实现；实现阶段则是通过编写程序代码，构建整个系统的实际功能。
面向对象的分析与设计-分析篇
健壮分析
分析模型
2 2
需求模型
OOA是将问题域中的事物抽象为系统中的对象
抽象的目标是系统责任——需求 用况的概念解决了对需求的描述问题
系统责任
（抽象的目标）
需求模型 （用况图）
OOA模型 （类图）
问题域
（抽象的来源）
3 3
5.2 基本思路
问题的提出：在系统尚未存在时，如何描绘用户需要一 个什么样的系统？如何规范地定义用户需求？ 考虑问题的思路：把系统看作一个黑箱，看它对外部的 客观世界发挥什么作用，描述其外部可见的行为。
学生
本科生
研究生
17 17
主动对象（active object）——至少有一个操作不需 要接收消息就能主动执行的对象 用于描述具有主动行为的事物 主动对象的类叫做主动类（active class） 被动对象（passive object） ——每个操作都必须在 消息的驱动下才能执行的对象
18 18
类的语义
OO方法中的类在不同的语境下有两种不同的语义：
1. 一个类代表由它的全部对象实例所构成的群体 日常语言表达中的例子：
“公司里有管理人员、技术人员和市场人员” “马路上汽车很多”
在OO模型中：
每个类都是由它的全部对象实例所构成的集合 类代表了它的全部对象实例。
2. 一个类代表属于该类的任意一个对象实例 从大量的个体中抽象出一个概念，再运用这个概念时就 可以代表其中的任何一个个体，例如：
系统管理员
系统维护
普通用户
登录
14 14
2、一个用况的执行，可能需要两个（甚至多个）参与者同时 与系统交互。
例：网上购物
客户
供货商 网上购物
软件工程重点难点
软件工程（本科）复习重点难点各章重点、难点和复习要求说明第一章软件工程概述重点掌握的内容：软件和软件工程的基本概念软件：软件定义:由以下三部分组成：（1）在运行中能提供所希望的功能和性能的指令集（即程序）；（2）使程序能够正确运行的数据；（3）描述程序研制过程、方法所用的文挡。
软件是一种产品，同时又是开发和运行产品的载体。
作为一种产品，它表达了由计算机硬件体现的计算潜能。
作为开发运行产品的载体，软件是计算机工作的基础、信息通信的基础，也是创建和控制其他程序的基础。
软件的特点:①软件是一种逻辑实体，而不是具体的物理实体，因而它具有抽象性。
②软件是通过人们的智力活动，把知识与技术转化成信息的一种产品，是在研制、开发中被创造出来的。
③在软件的运行和使用期间，没有硬件那样的机械磨损、老化问题。
④软件的开发和运行经常受到计算机系统的限制，对计算机系统有着不同程度的依赖性。
⑤软件的开发至今尚未完全摆脱手工的开发方式。
⑥软件的开发费用越来越高，成本相当昂贵。
软件的分类:软件依据不同的标准,可划分为不同的分类,详见1.1.3节。
软件工程：是指导计算机软件开发和维护的工程学科。
采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来。
软件工程准则可以概括为六条基本原理：（1）用分阶段的生存周期计划严格管理；（2）坚持进行阶段评审；（3）实行严格的产品控制；（4）采用现代程序设计技术；（5）应能清楚地审查结果；（6）合理安排软件开发小组的人员。
详细阐述见书中1.2.1节。
软件危机：指的是软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题。
软件工程的基本内容：软件工程学的内容可包括理论、结构、方法、工具、环境、管理、规范等。
一般掌握内容：软件生存周期及软件开发的各种模型软件生存周期：一个软件从定义到开发、使用和维护，直到最终被弃用，要经历一个漫长的时期，通常把软件经历的这个漫长的时期称为生存周期。
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6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
（3）面向对象的编程
面向对象的编程（OOP）又称作面向对象的实现 （OOI）。 OOP工作就是用同一种面向对象的 编程语言把OOD模型中的每个成分书写出来。
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6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
面向对象的软件工程学是面向对象方法在软件工 程领域的全面运用。它包括面向对象的分析、面 向对象的设计、面向对象的编程、面向对象的测 试和面向对象的软件维护等主要内容。
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6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
●属性是用来描述对象静态特征的一个数据项；
●服务是用来描述对象动态特征（行为）的一个操 作序列。
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6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
2. 消息和方法 (1) 消息
消息就是向对象发出的服务请求，它应含有提供服 务的对象标识、服务标识、输入信息和回答信息。
06第六章面向对象的分析和 设计方法
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本次课主要内容
6 .1 面向对象方法 6. 2 面向对象的分析 6. 3 面向对象设计 6. 4实时软件设计 6. 5软件复用 6. 6用户界面的设计
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6.1 面向对象方法 6.1.1面向对象方法概述 6.1.2面向对象的软件工程(OOSE) 6.1.3面向对象的基本概念和特征
• 消息的接收者是提供服务的对象。
• 消息的发送者是要求提供服务的对象或其他系统成 分。
• 消息的形式用消息模式表示，一个消息模式定义了 一类消息，它可以对应内容不同的消息。
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6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
2. 消息和方法 （2）方法
把所有对象分成各种对象类，每个对象类都有一组 所谓的方法，它们实际上是类对象上的各种操作。
（1）面向对象的分析
面向对象分析（OOA）强调直接针对问题域中 客观存在的各项事物建立OOA模型中的对象。
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6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
（2）面向对象的设计
OOD则是针对系统的一个具体的实现运用OO方 法。其中包括两方面的工作，一是把OOA模型 直接搬到OOD（不经过转换，仅作某些必要的 修改和调整），作为OOD的一个部分；二是针 对具体实现中的人机界面、数据存储、任务管理 等因素补充一些与实现有关的部分。
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6.1 面向对象方法 6.1.1面向对象方法概述
1.面向对象方法的主要特点
(6) 复杂的对象可以用简单的对象作为其构成部分, 称作聚合。
(7) 对象之间通过消息进行通信，以实现对象之间 的动态联系。
(8) 通过关联表达对象之间的静态关系。
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（4）面向对象的测试
面向对象的测试（OOT）是指：对于用OO技术 开发的软件，在测试过程中继续运用OO技术， 进行设5 计
6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
（5）面向对象的软件维护
• 面向对象的软件工程方法为改进软件维护提供 了有效的途径。程序与问题域一致，各个阶段 的表示一致，从而大大降低了理解的难度。
6.1 面向对象方法 6.1.1面向对象方法概述
2. 面向对象的定义
(1) 一种使用对象（它将属性与操作封装为一体） 、消息传送、类、继承、多态和动态绑定来开发 问题域模型之解的范型。
(2) 一种基于对象、类、实例和继承等概念的技术 。
(3) 用对象作为建模的原子。
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• 将系统中最容易变化的因素（功能）作为对象 的服务封装在对象内部，对象的封装性使一个 对象的修改对其他影响也小，从而避免了波动 效应。
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6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
1. 对象
对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象， 它反映该事物在系统中需要保存的信息和发挥的 作用；它是一组属性和有权对这些属性进行操作 的一组服务的封装体。
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6.1 面向对象方法 6.1.1面向对象方法概述
• 面向对象不仅是一些具体的软件开发技术与策略 ，而且是一整套关于如何看待软件系统与现实世 界的关系，以什么观点来研究问题并进行求解， 以及如何进行系统构造的软件方法学。
• 面向对象方法的基本思想是从现实世界中客观存 在的事物出发来构造软件系统，并在系统构造中 尽可能运用人类的自然思维方式。
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6.1 面向对象方法 6.1.1面向对象方法概述
1.面向对象方法的主要特点
(1) 从问题域中客观存在的事物出发来构造软 件系统，用对象作为对这些事物的抽象表示 ，并以此作为系统的基本构成单位。
(2) 事物的静态特征是可以用一些数据来表达 的特征，可以用对象的属性表示，事物的动 态特征（即事物的行为）用对象的服务（或 操作）表示。
(3) 对象的属性与服务结合为一个独立的实体 ，对外屏蔽其内部细节,称作封装。
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6.1 面向对象方法 6.1.1面向对象方法概述
1.面向对象方法的主要特点
(4) 把具有相同属性和相同服务的对象归为一类 ，类是这些对象的抽象描述，每个对象是它 的类的一个实例。
(5) 通过在不同程度上运用抽象的原则，可以得 到较一般的类和较特殊的类。特殊类继承一 般类的属性与服务，面向对象方法支持对这 种继承关系的描述与实现，从而简化系统的 构造过程及其文档。
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6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
3. 类和类层次
（1）类
在OO方法中，类的定义是具有相同属性和服务的 一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提供 了统一的抽象描述，其内部包括属性和服务两个 主要部分。