面向对象设计原理
《实用软件工程》第9章 面向对象设计
• 信息隐藏：对于类而言，其内部信息如属性的表示方法和操作的实现算法，对 外界是隐藏的。外界通过有限的接口来访问类的内部信息。
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9.3.2 面向对象设计的原则
• 低耦合：在面向对象设计中，耦合主要指对象之间相互关联的紧密程度，低耦 合有利于降低一个模块改变对其他模块的影响。
• 高内聚：内聚与耦合密切相关，低耦合往往意味着高内聚，高内聚有助于提高 系统独立性。
但随着需求理解的加深，以及对系统认识程度的逐步 提高，设计人员还要对模型进行修正和完善。 • 设计任务管理子系统包括确定任务，分配任务，还包 括权衡一致性、成本、性能等因素以及未来可扩充性。 • 设计数据管理子系统，需要设计数据格式以及相应的 服务，设计数据格式的方法与所用的数据存储管理模 式密切相关，不同数据存储管理模式时，属性和服务 的设计方法是不同的。
9.2 面向对象设计与面向对象分析的关系
• 设计阶段的任务是及时把分析阶段得到的需求转变成符合各项要求的 系统实现方案。与传统的软件工程方法不同的是，面向对象的方法不强调 需求分析和软件设计的严格区分。实际上，面向对象的需求分析和面向对 象的设计活动是一个反复迭代的过程，从分析到设计的过渡，是一个逐渐 扩充、细化和完善分析阶段所得到的各种模型的过程。严格的意义上来讲， 从面向对象分析到面向对象设计不存在转换问题，而是同一种表示方法在 不同范围的运用。面向对象设计也不仅仅是对面向对象分析模型进行细化。
• （2）人机交互子系统包括有效的人机交互所需的显示和输入，这些类在很大程度上 依赖于所用的图形用户界面环境，例如Windows、Delphi、C++，而且可能包括“窗 口”、“菜单”、“滚动条”、“按钮”等针对项目的特殊类。
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9.5.1 系统分解
软件工程的原理与方法
软件工程的原理与方法软件工程是一门关注软件开发全过程的学科，它涉及到软件需求分析、软件设计、软件测试、软件维护等方面。
软件工程的原理与方法是指在软件开发过程中，所使用的一系列科学准则和规范，以确保软件开发质量和效率。
本文将从软件工程的原理和方法两个方面来详细阐述。
一、软件工程的原理1. 开发生命周期原理软件工程强调将软件开发过程划分为不同的阶段，并在每个阶段采取相应的方法和技术。
典型的软件开发生命周期包括需求分析、系统设计、编码、测试和维护等阶段。
通过严格遵循开发生命周期原理，可以有效地组织和管理软件开发过程，提高开发效率和质量。
2. 模块化与抽象原理软件工程鼓励将复杂的系统划分为一系列相对独立的模块，通过模块化的方式降低系统的复杂性。
同时，还倡导使用抽象的方法来描述和设计软件系统，将系统的关键部分抽象成接口和类等概念，以便于系统的扩展和维护。
3. 面向对象原理面向对象是软件工程的一个重要思想和原则。
它强调将问题领域中的实体和相应的行为封装成对象，通过对象之间的交互来实现系统的功能。
面向对象的设计方法可以提高系统的可扩展性、复用性和可维护性，是现代软件工程中广泛采用的一种方法。
二、软件工程的方法1. 需求工程需求工程是软件开发过程中至关重要的一个阶段，它旨在收集和分析用户需求，明确系统的功能和性能要求。
在需求工程中，常用的方法包括用户访谈、用例建模、需求规格说明书等。
通过合理的需求工程方法，可以确保软件系统能够满足用户的需求和期望。
2. 结构化设计结构化设计是软件设计过程中的一种重要方法，它通过划分模块、定义接口和数据结构等手段，将软件系统划分为层次化的、功能独立的组件。
结构化设计能够提高软件系统的可维护性和易读性，降低系统的复杂性，从而更好地满足用户需求。
3. 面向对象设计面向对象设计是一种基于面向对象思想的设计方法，它将系统的功能和行为抽象为对象和类，通过对象之间的交互来实现系统的功能。
面向对象设计灵活、可扩展，适用于开发复杂的系统。
对面向对象程序设计的认识和理解
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《软件工程实用教程》第6_章_面向对象的软件设计
第6 章 面向對象的軟體設計
例：
第6 章 面向對象的軟體設計
2．部署圖 部署圖描述了處理器、設備和軟體構件運行時 的體系結構。 （ 1 ）結點：是某種計算資源的物理對象，包括電 腦、設備（如印表機、通信設備）等 (2) 連接：連接用一條直線表示，它指出結點之間 存在著某種通信路徑，並指出通過哪條通信路 徑可使這些結點間交換對象或發送消息
第6 章 面向對象的軟體設計
2．詳細設計 （1）細化、補充類的屬性和操作 （2）設計類操作的實現演算法 （3）優化數據訪問路徑 （4）實現外部互動式的控制 （5）調整類結構，增加繼承性 （6）設計類之間的關聯的實現方式 （7）確定對象屬性的精確表示 （8）把類和關聯打包歸納到模組中
第6 章 面向對象的軟體設計
第6 章 面向對象的軟體設計
3）依賴倒置原則：指的是依賴關係應該是儘量依賴介面 （或抽象類），而不是依賴於具體類。在面向對象 的設計中，高層的類往往與領域的業務有關，這些 類只依賴於一些抽象的類或介面，當具體的實現細 節改變時，不會對高層的類產生影響。 4）介面分離原則：指的是在設計時採用多個與特定客戶 類有關的介面比採用一個通用的介面要好。即一個 類要給多個客戶類使用，那麼可以為每個客戶類創 建一個介面，然後這個類實現所有這些介面，而不 要只創建一個介面，其中包含了所有客戶類需要的 方法，然後這個類實現這個介面。
第6 章 面向對象的軟體設計
2．設計基於類的構件 （1）基本設計原則 2）Liskov替換原則：指的是子類可以替 換父類出現在父類能出現的任何地方。 例如，類ClassA要使用ClassB，ClassC 是ClassB的子類。如果在運行時，用 ClassC代替ClassB，則ClassA仍然可以 使用原來ClassB中提供的方法，而不需 要做任何改動。
面向对象设计
面向对象设计面向对象设计（Object-oriented design，简称OOD）是一种软件设计方法，强调将现实世界中的事物抽象成对象并建立对象间的关系来解决问题。
面向对象设计是面向对象编程（OOP）的基础，它通过封装、继承和多态等机制，提供了一种灵活、可扩展和易于维护的软件设计方法。
面向对象设计的基本原则是封装、继承和多态。
封装将数据和操作封装在一个对象中，通过接口暴露对象的行为，隐藏内部实现细节。
继承通过派生新的类扩展或修改现有类的功能，提高代码的复用性和扩展性。
多态通过定义一组相同的接口，不同的对象可以根据自身的类型实现不同的行为，提高代码的灵活性和扩展性。
在面向对象设计中，首先要分析问题，确定问题空间中的对象及其关系。
然后，根据对象的属性和行为，设计对象的类。
类是对象的抽象，包含了对象的属性和方法。
接着，定义对象间的交互方式和协作关系，包括对象之间的消息传递和方法调用。
最后，实现类的具体代码，通过创建对象、调用对象的方法来解决问题。
面向对象设计有许多优点。
首先，它提供了一种自然的方式来描述问题空间，使得软件设计更加直观和易于理解。
其次，面向对象设计具有高内聚、低耦合的特点，可以减少软件的复杂性，提高代码的可维护性和可扩展性。
此外，面向对象设计也能够提高代码的重用性，通过继承和多态的机制，可以更好地复用已有的代码。
然而，面向对象设计也存在一些挑战。
首先，面向对象设计需要进行全局的系统分析和设计，涉及多个对象和类的交互，需要耗费大量的时间和精力。
其次，面向对象设计需要合理地划分对象和类的职责，避免出现职责不清晰和耦合度过高的情况。
最后，面向对象设计需要谨慎地选择继承和多态的使用方式，以避免出现冗余的代码和复杂的继承关系。
综上所述，面向对象设计是一种强调对象和类的关系和交互的软件设计方法，通过封装、继承和多态等机制，提供了一种灵活、可扩展和易于维护的软件设计方法。
面向对象设计能够提高代码的可维护性、可扩展性和重用性，但也需要进行全局的系统分析和设计，并且需要合理地划分职责和选择继承和多态的使用方式。
面向对象程序设计思想
面向对象程序设计思想面向对象程序设计（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种以对象为中心的编程范式，它将现实世界中的事物抽象为对象，并通过对象之间的交互来实现程序的运行。
面向对象程序设计的核心思想包括封装、继承和多态。
封装封装是面向对象程序设计中最基本的概念之一。
它指的是将数据（属性）和操作数据的方法（行为）组合在一起，形成一个对象。
封装的目的是隐藏对象的内部细节，只暴露出一个可以被外界访问的接口。
这样，对象的使用者不需要了解对象内部的实现细节，只需要通过接口与对象进行交互。
例如，在一个银行系统中，我们可以创建一个`Account`类，该类封装了账户的基本信息（如账号、余额）和对账户的操作（如存款、取款）。
用户在使用`Account`类时，只需要调用相应的方法，而不需要关心这些方法是如何实现的。
继承继承是面向对象程序设计中另一个重要的概念。
它允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法。
通过继承，子类可以扩展或修改父类的行为，而不需要重新编写代码。
继承支持代码的复用，使得程序设计更加简洁和高效。
例如，假设我们有一个`Animal`类，它定义了所有动物共有的属性和方法。
我们可以创建一个`Dog`类，它继承自`Animal`类。
`Dog`类将继承`Animal`类的所有属性和方法，并且可以添加一些特有的属性和方法，如`bark`。
多态多态是面向对象程序设计中的一个重要特性，它允许不同类的对象对同一消息做出响应，但具体的行为会根据对象的实际类型而有所不同。
多态性使得程序设计更加灵活和可扩展。
多态性通常通过抽象类和接口来实现。
抽象类定义了一个或多个抽象方法，而具体的子类则提供了这些抽象方法的实现。
接口则定义了一组方法规范，不同的类可以实现同一个接口，但提供不同的实现。
例如，假设我们有一个`Shape`接口，它定义了一个`draw`方法。
我们可以创建`Circle`、`Square`等类，它们都实现了`Shape`接口。
面向对象程序设计
面向对象程序设计面向对象程序设计（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种编程范式，它使用“对象”来设计软件。
对象可以包含数据（通常称为属性）和代码（通常称为方法或函数）。
面向对象程序设计的核心概念包括封装、继承、多态和抽象。
封装封装是将数据（属性）和操作这些数据的方法（行为）绑定在一起的过程。
封装的目的是隐藏对象的内部状态和实现细节，只暴露出一个可以被外界访问的接口。
这样，对象的使用者不需要了解对象内部的复杂性，只需要通过公共接口与对象交互。
继承继承是一种机制，允许新创建的类（子类）继承现有类（父类）的属性和方法。
这使得代码重用变得可能，同时也支持层次结构的创建。
子类可以扩展或修改父类的行为，但通常保持父类的大部分功能。
多态多态性是指允许不同类的对象对同一消息做出响应，但具体的行为会根据对象的实际类型而有所不同。
在面向对象编程中，多态性通常是通过方法重载（同一个类中多个同名方法，参数不同）和方法重写（子类重写父类的方法）实现的。
抽象抽象是简化复杂的现实世界问题的过程，只关注对于当前目标重要的方面，忽略不相关的细节。
在面向对象编程中，抽象通常是通过创建抽象类和接口来实现的。
抽象类可以包含抽象方法，这些方法没有具体的实现，必须由子类提供。
类和对象类是创建对象的蓝图或模板，定义了对象的结构和行为。
对象是根据类创建的实例，具有类定义的属性和方法。
每个对象都是唯一的，即使它们是同一个类的实例。
面向对象设计原则在面向对象设计中，有几个关键的设计原则，如单一职责原则、开放-封闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则和依赖倒置原则等。
这些原则帮助开发者创建灵活、可维护和可扩展的系统。
面向对象的优势- 代码重用：通过继承和多态性，可以减少代码重复。
- 易于维护：封装和抽象使得修改系统的一部分不会影响其他部分。
- 模块化：系统被分解为独立的模块，每个模块负责特定的功能。
- 可扩展性：系统可以容易地扩展新功能，而不需要重写现有代码。
UML-面向对象的分析和设计
面向对象分析与设计
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注意，执行者与用户是不同的两个概念， 注意，执行者与用户是不同的两个概念，一个用 户可以扮演几个角色（执行者）， ），一个执行者可以是 户可以扮演几个角色（执行者），一个执行者可以是 用户，也可以是其他系统（应用程序或设备）。 ）。得到 用户，也可以是其他系统（应用程序或设备）。得到 的用例必须进行复审，以使需求完整。 的用例必须进行复审，以使需求完整。
构成类图的元素所表达的模型信息， 构成类图的元素所表达的模型信息， 对象层 分为三个层次： 分为三个层次： 三个层次 对象层—给出系统中所有反映问题域 对象层 给出系统中所有反映问题域 特征层 系统责任的对象。 和系统责任的对象。 特征层—给出类 对象）的内部特征， 给出类（ 特征层 给出类（对象）的内部特征， 关系层 即类的属性和操作。 即类的属性和操作。 关系层—给出各类 对象） 给出各类（ 关系层 给出各类（对象）之间的关 图 OOA基本模型 基本模型 包括继承、组装、一般—特殊 系，包括继承、组装、一般 特殊 、整 体—部分、属性的静态依赖关系，操作的 部分、属性的静态依赖关系， 部分 动态依赖关系。 动态依赖关系。
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面向对象分析与设计
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抽象类与子类示例
Shape { abstract } draw ( ) { abstract }
Abstract class Abstract operation
Circle draw ( )
Rectangle draw ( )
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面向对象分析与设计
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面向对象分析与设计
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构造对象—关系模型 4. 构造对象 关系模型
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面向对象设计原理
随着计算机技术的不断发展，面向对象编程已经成为了一种广泛应用的编程思想和技术，这也使得面向对象设计原理成为了当今软件开发的重要部分。
本文将从面向对象设计原理的基本概念、特点和实践经验等方面进行阐述。
一、基本概念
面向对象设计原理是针对现实世界事物而言的，类比随处可见的各种物品或概念。
在面向对象编程中，所谓对象就是由数据和方法组成的数据类型实体，而基于这些对象的构建、组合、集成和交互等设计原则，形成了面向对象程序的主要设计规范。
基于这些原则，面向对象编程的设计要素主要包括类、对象、继承、封装和多态等基本概念和实现技术。
在面向对象设计原理的实践中，最重要的是要懂得如何应用这些概念和技术，从而实现具有高内聚、低耦合和易于维护、扩展和重复利用等特点的面向对象程序设计。
二、特点
1. 模块化设计特点
面向对象设计原理的一个显著特点就是模块化设计，通过对不同类型的对象进行复合、继承、多态等，从而实现软件系统的分层设计，将系统中的复杂性降至最低。
尤其是在面向对象编程中，类是实现模块化设计的基本单元，通过合理地划分类的职责、功能和关系等，可以实现模块之间的独立性和灵活性，便于代码重构、扩展和复用等。
2. 抽象化特点
在面向对象编程中，抽象化是一个重要的概念和特点。
通过将对象的本质特征和功能概括为类、接口等抽象层次，使得程序设计更加智能、灵活和易于维护。
同时，抽象层次的引入，使得程序设计师可以更加自然地描述问题领域中的对象，从而提高了程序设计的可读性和可理解性。
3. 封装性特点
在面向对象编程中，封装是一个非常重要的概念。
通过将对象的属性和方法封装在一个独立的单元中，使得对象的内部信息可以被保护起来。
通过封装，程序设计师可以更加自由地组织和管理程序功能，减少了程序中的错误和不必要的耦合，提高了程序的健壮性和可靠性。
4. 继承性特点
面向对象编程的另一个显著特点就是继承性。
通过继承，在原有的类基础上，可以方便地扩展新的功能和属性等，而不需要重复编写代码和完全重建类。
同时，继承也可以实现代码的重用和灵活性，从而降低了程序的开发成本和维护成本。
5. 多态性特点
在面向对象编程中，多态是一个核心概念。
通过多态特性，可以大大减少代码的复杂和重复，提高代码的重用性和灵活性。
多态特性的应用，可以使得不同类型的对象对同一行为有不同的表现形式，从而实现对象的多样性和动态性。
三、实践经验
在面向对象设计原理的实践中，应该遵循以下几点经验：
1. 尽量使用接口而不是类
在面向对象编程中，接口是实现多样性和灵活性的重要手段。
在程序设计中，应尽量使用接口而不是类，这样可以增强程序的可扩展性和可维护性
等特点。
2. 保持简洁
面向对象编程的设计原则一般都倾向于保持简洁、明了、易懂等特点。
在实践中，应该尽量避免使用过于复杂、奇技淫巧等设计原则，从而使得程序的结构性更加清晰、简洁和可读。
3. 利用继承的优势
在面向对象编程中，继承是实现代码复用的重点。
在设计时，应尽量利用继承的优势，减少重复编写代码，提高代码复用率。
4. 使用注释
在程序设计中，注释是非常重要的。
它可以使程序的读者更加容易地理解程序的功能和结构。
在面向对象编程中，使用注释可以大大提高程序的可读性和可理解性。
总结
通过本文的介绍可以看出，面向对象设计原理在现代软件开发中是不可或
缺的。
它通过抽象化、模块化、封装化、继承化和多态化等概念和技术，实现了程序的高可读性、扩展性、易维护性和重用性等特点。
只有深入理解和应用这些原理和技术，才能更好地构建高质量、健壮和灵活的面向对象程序设计方案。