面向对象建模
结构化与面向对象的建模
结构化与面向对象的建模谢新华对于软件，可以有几种建模方法，最普通的方法是从算法的角度建模和从面向对象的角度建模。
传统的软件开发是从算法的角度建模，所有的软件都用函数作为构造块，这种建模方法使设计人员把精力放在控制流程和对应的算法进行分析上，这种方法建立的模型是脆弱的，因为当需求发生变化的时候，这种模型将难以维护。
现代的软件开发采用面向对象的方式建模，所有的软件系统都用对象作为它的主要构造块，对面向对象系统进行可视化、评述和文档化，正是统一建模语言的（UML）的目的所在。
为了更好的理解UML和应用UML，我们必须对面向对象的语言体系有的比较好的理解。
1、面向对象的设计方法产生背景在90年代初，主要有结构化分析与设计方法和面向对象的方法， 而结构化分析与设计方法主要是以数据为中心的方法（如采用实体关系图、数据流图等）；而面向对象设计方法则以对象为中心。
（1）结构化方法z使用系统结构图来表达功能间的关系结构化方法是一种基于功能分解的分析方法，并且自上向下的分解或分层。
在结构化方法中首先要定义出需要哪些功能程序，每个程序应该实现哪些功能，然后按照某种方式把程序组织成一张图，该图称为结构图。
结构化分析与设计方法所具有的特点：自顶向下的分析和自底向上的开发实施；强调用户和用户参与的重要性；严格区分工作阶段。
结构化方法实际上就是按功能分解系统，比如设计一个工资系统，可以按功能划分成录入系统、打印系统、查询系统等等，这大约是传统程序员用得最多的一种方法。
2，面向对象设计方法z结构化方法的特性由于表达需求的系统结构图会按照业务功能领域逐层分解一个大的组织机构的业务功能到小的组织机构和个人的功能。
最后就成了“系统功能模块”或“子系统划分”的需求了。
接下来会为每个模块或子系统进行功能实现的设计，通过画数据流图，把模块之间的数据接口和内部处理逻辑表达出来，并且用模块的功能及其对数据的使用关系的链来表达对外部请求的响应过程和给外界的反馈信息。
面向对象的建模方法
面向对象的建模方法面向对象的建模方法是一种用于软件系统设计的方法论，它把现实世界映射到软件系统中的对象和类的概念上，通过抽象、封装、继承和多态等概念，实现对现实世界中事物的建模。
面向对象的建模方法包括需求分析、领域建模、设计模式等环节，本文将详细介绍这些环节的步骤和重要性。
首先，需求分析是面向对象建模的第一步。
它主要目的是了解用户的需求和软件系统的功能。
在需求分析阶段，开发团队需要与用户进行深入沟通，明确系统的功能、性能和界面等方面的需求。
在这个阶段，可以使用用例图、活动图、领域模型等工具来表示和记录需求。
需求分析的重要性在于确保软件系统能够满足用户的期望，并且为后续的建模和设计提供必要的依据。
接下来是领域建模。
领域建模是通过分析和理解现实世界的各个领域，抽象出问题领域中的概念和关系，并将其映射到软件系统中。
在领域建模中，可以使用类图、对象图等工具来描述问题领域中的概念、属性和关系。
领域建模的目的是建立一个清晰的问题领域模型，通常使用领域专家的知识和建模技术，可以更好地理解问题的要求和限制。
在面向对象的建模方法中，设计模式也是一个非常重要的环节。
设计模式是一种解决软件设计中常见问题的可复用方案，它提供了一种在特定情况下的最佳实践，可以提高软件的质量和可维护性。
常用的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式等。
设计模式的目的是通过将系统分解为独立的对象，每个对象负责一个特定的职责，从而提高系统的灵活性和可扩展性。
此外，还有一些其他的面向对象的建模方法值得考虑。
例如，UML（统一建模语言）是一种广泛使用的建模语言，可以用来描述软件系统的结构和行为。
UML 提供了一套图形符号和规范，可以用于可视化和交流系统设计。
此外，敏捷建模也是一种常用的面向对象的建模方法，它强调团队合作、迭代开发和软件质量的快速反馈。
总结起来，面向对象的建模方法是一种通过抽象、封装、继承和多态等概念，将现实世界映射到软件系统中的方法论。
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。
面向对象的基本建模四大原则
面向对象的基本建模四大原则面向对象基本建模四大原则面向对象基本建模四大原则是软件开发中一种主流的方法论，用于将复杂的系统的模型化和可理解的结构进行描述。
该方法论主要由4个原则组成：单一职责原则（Single Responsibility Principle）、开闭原则（Open/Closed Principle）、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）和接口隔离原则（Interface Segregation Principle）。
一、单一职责原则（Single Responsibility Principle）单一职责原则，简称SRP，是指一个类、模块应该仅有一个引起它变化的原因。
它的定义是：“一个类只负责一个功能领域中的相应职责”。
单一职责原则要求，相同的功能只能存在于一个类中。
二、开闭原则（Open/Closed Principle）开闭原则，简称OCP，是指一个软件实体，应该对扩展开放，对修改关闭。
这样的软件设计可以帮助提高系统的可复用性、灵活性和可维护性。
开闭原则的定义是：“一个软件实体，如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭”。
三、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）里氏替换原则，简称LSP，是指子类可以扩展父类的行为，但不能改变父类原有的行为。
里氏替换原则的定义是：“任何基类出现的地方，子类一定可以出现”。
四、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）接口隔离原则，简称ISP，是指客户端不应被其不需要的接口所干扰，要求程序员将众多的接口拆分成更小的、更具体的接口，并且将它们分别用于不同的客户端。
接口隔离原则的定义是：“客户端不应该依赖它不需要的接口”。
面向对象建模
一个特殊类中的所有对象可继承一般类中的属 性、服务、关系．
(2) 组装结构（整体/部分结构）
组装结构表示对象类之间的组成关系， 即整体与部分的关系。
整体对于部分是“has-a”关系。
(部分对于整体是“a-part-of”关系)
组装结构体现了面向对象方法的 聚合（也叫聚集 Aggregation）原则。
整体/部分结构表示法举例
微机
1+
监视器
主机箱
o 鼠标
键盘
电源
CPU 内存
硬盘
(3)实例连接(Instance Connection)
实例连接表现了对象之间的静态 联系，通过对象的属性来表现对象之 间的依赖关系。
面向对象术语中把对象之间的实 例连接称为链接(Link)，把类之间的 实例连接称为关联(Association)
目前流行的OOA方法概述－
Rumbaugh方法（简称OMT）
Rumbaugh的OOA过程概述：
•开发对问题的范围陈述 •建造对象模型 •开发动态模型 •构造系统的功能模型
不同面向对象分析方法的相似步骤：
（1）使用基本需求作为指南选择类
和对象；
（2）为对象标识属性和操作； （3）定义组织类的结构和层次； （4）建造对象-关系模型； （5）建造对象-行为模型。
面向对象建模
对象（object)
现实世界中某个具体的物理实体或概念在 计算机逻辑中的映射和体现。 对象具有的含义： 在现实世界中：
是客观世界中的一个实体
面向对象建模
对象（object)
对象具有的含义： 在面向对象程序中：
表达成计算机可理解、可操纵、具有一 定属性和行为的对象
在计算机世界中： 是一个可标识的存储区域
面向对象建模与设计
面向对象建模与设计随着软件开发的飞速发展，面向对象技术在软件开发领域中已经成为一种非常成熟且广泛使用的开发技术。
而面向对象建模和设计则是面向对象技术中最为重要的部分之一，通过这两个过程，可以将一个复杂的系统分解为若干个相对独立的对象，从而提高软件的可重用性和可维护性。
本文将详细介绍面向对象建模和设计的相关知识。
一、面向对象建模1.1 面向对象思想面向对象思想是指将系统中的各个实体抽象成对象，每个对象包含相应的属性和方法，并通过它们之间的交互来实现系统功能的模式。
这种思想的最大特点是将问题领域中的问题抽象成对象，并利用这些对象之间的关系构建一个精细的系统模型。
1.2 面向对象建模的主要步骤面向对象建模的主要步骤包括问题领域分析、架构设计、详细设计、实现和测试等。
其中，最为重要的是问题领域分析和详细设计这两个环节。
1.3 问题领域分析问题领域分析是在确定需求的基础上，从系统领域内识别出必要的实体、事件和业务规则，以及它们之间的关系，以此构建一个面向对象的模型。
在这个过程中，需要先分析需求文档，并将其中的业务需求分解成若干个功能模块。
然后，在每个功能模块中识别出相应的实体，将它们抽象为对象，并定义它们之间的关系。
最后，从整个系统的角度来看，将这些对象整合在一起构成一个完整的系统模型。
1.4 详细设计在问题领域分析的基础上，详细设计需要更加具体化，将对象之间的操作和关系形成一个具有细节的模型。
在详细设计阶段，需要根据问题领域分析的结果，针对每个对象分别进行详细设计。
这些细节包括对象的属性、方法、关系、状态转换等。
二、面向对象设计2.1 面向对象设计概述面向对象设计是指在面向对象建模的基础上，进一步实现面向对象编程的过程。
它主要包括实现对象的具体细节、类之间的继承关系和多态性等方面的内容。
在面向对象设计中，重点是继承和多态两个概念。
2.2 继承继承是指在一个类中定义一些通用的数据和方法，然后在子类中继承这些属性，从而实现代码的可重用性。
面向对象建模
面向对象建模面向对象建模是一种高级软件开发方法，它旨在基于实现系统的对象和对象之间的关系建立一个模型，这个模型可以更好地描述现实世界中的问题。
面向对象建模涉及到许多概念和方法，包括对象、类、继承、多态、封装等，这些概念和方法共同构成了面向对象编程的基础。
在面向对象建模中，对象是基本的构建块，它们代表了现实世界中的某个实体或概念。
对象具有属性和行为，在面向对象编程中，属性和行为通常都被封装起来，以便对象与其他对象进行交互。
类是对象的模板，它定义了对象共享的属性和行为，可以看作是对象的集合。
继承是一种机制，它允许一个类从另一个类“继承”属性和行为。
多态是指不同的对象可以对同一个消息做出不同的响应。
封装是一种保护数据和方法的机制，它限制了对象只能通过特定的界面（public接口）来访问它的属性和方法。
面向对象建模的一个重要目标是使代码更易于维护和扩展。
通过使用面向对象的方法，可以将复杂的系统分解为较小的、单独的部分，每个部分都拥有独立的责任和行为。
这种分解方法被称为分层或模块化，可以使得系统更容易维护和修改，也可以更容易地扩展系统的功能。
面向对象建模有很多的优点，比如可重用性、扩展性、可维护性等等。
在面向对象建模过程中，可以使用UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）来绘制用例图、类图、时序图等等，来描述和指导需求分析、系统设计和实现。
UML是一种标准的建模语言，它提供了相对简单和规范的图形符号和建模语法，易于理解和使用。
总之，面向对象建模是一种强大而灵活的软件开发技术，它能够描述和处理各种问题，包括需求分析、系统设计和实现。
在使用面向对象建模时，需要严格遵循面向对象的原则，充分利用该方法的优点，使得代码更加易于维护和扩展。
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。
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2.1 对象模型组成元素—链接
链接
对象之间的物理或业务联系
链接通常是单向的，当然也有双向的链接存在 如果一个对象a存在指向b的链接，那就意味着 a拥有对b的假设，关于b的行为和行为效果的 假设。也就是说，b需要满足a的某些行为期望
2.1 对象模型组成元素—链接
导航和可见性
由a指向b的链接除了包含假设和期望因素之外，还意味着a 能够在链接的指引下，正确的找到并将消息发送给b，即a可 以导航到b 由a指向b的链接使得b对a可见，或者说a拥有b的可见性 （Visibility）
a获取b的可见性的途径有以下几种：
b是全局对象，它对系统内的所有其他对象都是可见的； b是a的一部分； b是被a创建的； b的引用被作为消息的一部分传递给了a
2.1 对象模型组成元素—类
类
类是共享相同属性和行为的对象的集合，它为属于 该类的所有对象提供统一的抽象描述和生成模板
抽象描述称为接口（Interface），定义了类所含对象对外
1. 面向对象分析
任何系统都是能够完成一系列相关目标和任务的对象 对象完成一个任务时会请求一系列其他对象帮助其完 成一些子目标 其他对象为了完成其任务又会请求将子目标更细分为 子子目标，并请求其他对象帮助完成 子目标的分解和责任分担一直进行直到最后产生的子 部分可以映射到计算实体 计算实体：对象 层次关系：聚合（组合）、继承、关联 组合接口：一个对象暴露的接口
所有具有一个给定特性或共同特性集的实体组成一个类
职责驱动（Responsibility-Driven） 会依据事物的相似性而不是完全的相同性来进行事物的分类 产生自哲学上的概念聚类（Conceptual Clustering）
使用概念描述而不是指定的特征来描述类别和事物，在进行事物分类 时它会考虑概念之间的相似性，并将事物归入和其概念最为相2.
1. 2. 3.
面向对象分析 对象模型
组成元素 重要概念 领域模型
3. 4. 5. 6.
用例模型 行为模型 对象约束语言OCL 面向对象建模
2.1 对象模型组成元素—对象
对象
对象是指在一个应用当中具有明确角色的独立可确 认的实体 标识
每个对象都要包含
2.1 对象模型组成元素—对象
但是也有事物不是对象
无法界定的事物 纯粹的值 纯粹的行为
2.1 对象模型组成元素—对象
一个对象维护其自身的状态需要对外公开一些方法，行使 其职能也要对外公开一些方法，这些方法组合起来定义了 该对象允许外界访问的方法，或者说限定了外界可以期望 的表现，它们是对象需要对外界履行的协议（Protocol） 一个对象的整体协议可能会分为多个内聚的逻辑行为组， 划分后的每一个逻辑行为组就描述了对象的一个独立职责， 体现了对象的一个独立角色 对象职责 职责是指对象持有、维护特定知识并基于知识行使固定 职能的能力 如果一个对象拥有多个行为组，就意味着该对象拥有多个 不同的职责，需要扮演多个不同的角色。 理想的单一职责对象应该仅仅扮演一个角色
的（其他类和对象）的统一协议
生成模板称为实现（Implementation），说明了类所含对 象的生成机制和行为模式
2.1 对象模型组成元素—类
类的分类 类产生的关键是进行正确的分类 人们认识和处理具体事物时总会有意识或无意识的对它们进行归类 数据驱动（Data-Driven） 将具有相同属性的对象归为一类 产生自哲学上传统的经典分类理论（Classical Categorization Theory）
UML
1. 面向对象分析—UML
Jacobson
Jacobson
Booch
Rumbaugh
1. 面向对象分析—UML
UML
对象模型Object Model (Domain Model) 用例模型Use Case Model 行为模型Behavior Model
状态机模型
1. 面向对象分析—面向对象建模
面向对象建模：一种用于辨识系统环境中的对 象及这些对象之间关系的技术
OMT (James Rumbaugh) Booch方法(Grady Booch) OOSE (Ivar Jacobson)
Coad-Yourdon Shlaer-Mellor Fusion
面向对象建模
1. 面向对象分析—现实世界复杂模型
复杂总是简单部分的组合 简单部分又是更简单部分的组合
简单组成复杂的过程存在层次性
每个最小简单部分独立负责完成一系列相关任务
相比较而言，每个组合内部各部分的关系比其内部与
外部的关系都更紧密
各个部分通过一致的接口进行组合，即一个部分对其
它部分的所知仅仅是接口
唯一的标识自己，引用 对象的特征描述，包括对象的属性和属性的取值 对象在其状态发生改变或者接收到外界消息时所采取的行 动
状态
行为
2.1 对象模型组成元素—对象
常见的事物都可以是对象
和系统存在交互的外部实体，例如人、设备、其他的软 件系统等； 问题域中存在的事物，例如报表、信息展示、信号等； 在系统的上下文环境中发生的事件，例如一次外部控制 行为、一次资源变化等； 人们在与系统的交互之中所扮演的角色，例如系统管理 人员、用户管理人员、普通用户等； 和应用相关的组织单位，例如分公司、部门、团队、小 组等； 问题域中问题发生的地点，例如车间、办公室等； 事物组合的结构关系，例如部分与整体的关系等。
2.1 对象模型组成元素—类
抽象
抽象是指在事物的众多特征当中只注意那些和目标密切相关 的特征，同时忽略那些不相关的特征，进而找出事物的本质 和共性 抽象是人们在理解事物时常用的手段
对象就是对现实世界事物的抽象结果，它表达了系统 所需要的现实世界事物特征，抛弃了那些系统不需要 的特征。 类则是对象集的抽象结果，它忽略了具体某个对象在 特定时间和空间的细节状态，从对象集的全局出发， 在一个更高的逻辑层次上，描述了对象集的共性