软件工程导论第六章 面向对象的分析和设计方法
软件工程 面向对象分析与设计PPT课件
面向过程
围绕功能，函数，数据公用，兼顾很多细节 系统规模大、数据多、操作烦杂，程序员难以应付 厂长，直接指挥每一个工人选用材料生产汽车
面向对象
面对的是一个个对象 实际上，每一组数据有特定的用途，一组操作调用一组数据，
将这组数据和操作代码，封装成一个对象，与外界相对隔离， 相对独立 厂长－车间1（发动机）车间2（轮胎）车间3（底盘）…… 类，对象，对象间接送消息，完成任务 降低难度，减少出错机会
面向对象分析的基本过程
面向对象分析法体现 在过程上的特点：不 强调活动的顺序，允 许各种活动的交替、 回溯进行
定义use case
发现对象
原
详
型 开
定义属性及服务
细 说
发
明
建立结构与连接
划分主题
建立交互图
1.23
© 2009 by Duym
Software Engineering
面向过程(po)与面向对象(OO)
利用自己已建立的类，或别人的放在类库中的类，缩短开 发周期
1.14
© 2009 by Duym
Software Engineering
2.5多态（polymorphism）
一班、二班、三班 铃声响了，走进不同的教室，上不同的课程
向不同的对象，发出相同的消息，执行不同的 操作
鼠标双击文件，exe文件则运行该文件，doc文件则运行 word打开该文档
对象模型是客观世界对象、属性以及对象彼 此间关系的抽象表达，描述了系统的静态结 构
表示方法
类与对象 结构与连接
一般特殊关系，分类关系，归纳关系，继承 整体部分关系，组成关系 实例连接，对象间属性之间的静态联系 消息连接，对象行为之间的动态联系
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
面向对象分析与设计在软件开发过程中，面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，简称OOAD）是一种重要的方法论。
通过OOAD，开发者可以将现实世界中的概念和问题转化为软件系统的结构和行为。
一、什么是面向对象分析与设计？面向对象分析与设计是一种以对象为核心的开发方法。
它强调将问题领域的实体、关系和行为抽象为对象、类和方法。
面向对象的分析阶段主要关注问题领域的需求和约束，而设计阶段则更关注如何将需求转化为可执行的软件系统。
二、面向对象分析与设计的优势1. 模块化：面向对象的方法将复杂的系统拆分为多个独立的对象，每个对象都有清晰的职责和接口。
这种模块化可以提高代码的可维护性和可复用性。
2. 继承与多态：继承是面向对象编程中的重要特性，它允许新的类继承已有类的属性和方法。
多态则允许对象在不同上下文中表现出不同的行为。
这些特性使得代码更加灵活和易于扩展。
3. 封装与信息隐藏：面向对象的方法将数据和操作封装在对象内部，外界只能通过对象的接口进行交互。
这种封装和信息隐藏可以保护数据的完整性和安全性。
4. 规范化的开发流程：面向对象的分析与设计有一套规范的开发流程，包括需求分析、概念设计、详细设计和实现等阶段。
这种流程可以提高开发效率，并减少错误和重复工作。
三、面向对象分析与设计的过程1. 需求收集与分析：在这个阶段，开发者与用户密切合作，收集和分析系统的业务需求。
通过访谈、文档分析等方法，确定系统的功能、性能和约束等方面的要求。
2. 概念设计：在概念设计阶段，开发者将业务需求转化为概念模型。
通过绘制用例图、类图、状态图等工具，描述系统的结构和行为。
3. 详细设计：在详细设计阶段，开发者将概念模型进一步细化，确定具体的类和接口。
同时，还需要考虑系统的性能、安全和可维护性等方面的问题。
4. 编码与测试：在编码阶段，开发者根据详细设计的要求，使用具体的编程语言实现系统。
《软件工程导论》课程教学大纲（5篇）
《软件工程导论》课程教学大纲（5篇）第一篇：《软件工程导论》课程教学大纲《软件工程导论》课程教学大纲课程编号：课程中文名称：软件工程导论课程英文名称：Introduction of Software Engineering 总学分：2 总学时： 36 讲课学时：36习题课学时：0 实验学时：0 上机学时：0 授课对象：软件工程专业本科先修课程：程序设计课程要求：必修课课程分类：专业基础课一、课程教学目的随着计算机技术的发展，软件的规模越来越大，软件的结构越来越复杂，软件开发与维护的难度也越来越高，软件的质量难以保证，软件开发与维护的进度和成本难以控制，这就要求有一种科学的方法指导软件的开发与维护工作。
软件工程就是这样一种指导软件开发和维护的工程学科。
通过本课程的学习，使学生了解软件工程的概念、原理和技术，初步掌握软件开发的基本方法和常用工具，建立软件开发和维护的工程化意识，培养独立思考的能力和团队合作的精神，为后续相关课程的学习以及从事软件开发与维护的实际工作打下良好的基础。
二、教学内容及基本要求教学内容：1．课程内容简介（1学时）本课内容简介，基本要求和目标，教学方法，学习方法，教材（英1 文原版）的主要内容及使用，中文参考教材简介2．软件工程的基本概念（4学时）软件工程的基本概念，软件危机产生的原因，软件危机面临的问题及解决方法，什么是好的软件以及软件的质量的概念，实施软件工程的人员，软件工程的系统方法，软件工程的工程方法，软件工程的发展3．过程建模与生命周期（4学时）过程的概念，软件过程模型，软件生命周期，各种常用的软件过程模型，过程建模的工具和技术 4．软件项目计划与管理（4学时）软件项目进展跟踪，软件项目的人员，工作量的估算，风险管理，项目计划，项目管理 5．需求获取（4学时）需求过程，需求的类型，需求的特征，需求的表示方法，原型需求法，需求文档，需求过程的参加人员，需求确认，需求度量，需求表示方法的选择，表示需求的工具。
软件工程概论_8_面向对象需求分析
• 一.面向对象分析模型的组成结构 • 二.面向对象分析模型描述工具 • 三.面向对象分析的基本过程
• 四. 面向对象分析方法
• 五. 小结
一.面向对象分析模型的组成结构
数据模型
属性、操作、协作者
功能模型
类/对象 模型
对象关系模型
使用实例
对象-行为模型
行为模型
二.面向对象分析模型描述工具
1. 用例图
2．面向对象建模 （1）建模与模型 建模是将问题域的解空间定义成一种模型，以帮助系统分析 人员更好地理解问题。 模型是为了理解问题而对问题所做出的一种抽象，而且是对 问题的一种无歧义的描述。模型由一组图示符号和组织这些 符号的规则组成。利用它们来定义和描述问题域中的术语和 概念。 建模的目的主要是为了减少复杂性。 （2）面向对象模型
2) 面向对象分析的五个层次 面向对象分析由五个主要活动组成，即确定类-＆-对象、识别 结构、识别主题、定义属性和定义服务(方法)。对于一个复杂 问题的面向对象的模型可用五个层次表示：类-＆-对象层、结 构层，主题层、属性层和服务层，见图3.3.8。
主题层 subject level 类-＆-对象层object 结构层 structure 属性层 attribute 服务层 serves
•使用具有确切含义的名词。
• 尽量使用能表示类的含义的日常用语作名字，不要使用空洞的或含 义模糊的词作名字。例如，“库房”比“房屋”或“存物场所”更确切。
•必要时用名词短语作名字。
• 为使名字的含义更准确，必要时用形容词加名词或其他形式的名词 短语作名字。例如，“最小的领土单元”、“储藏室”、“公司员工”等 都是比较恰当的名字。
签定保险单 销售统计
客户
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
《软件工程实用教程》第6 章 面向对象的软件设计共35页PPT
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
软件工程导论-张海藩-第五版课后习题答案
多态
多态是指同一个操作作用于不 同的对象，可以产生不同的结 果。
UML建模语言简介
UML是一种用于对软件密集系统进行可视化建模 的统一建模语言。
UML通过统一的符号和工具，为软件开发人员提 供了一种通用的建模语言。
UML可以描述软件系统的静态结构和动态行为， 包括类图、时序图、用例图等。
面向对象分析、设计和实现过程
列表。
与用户确认需求列表，确保对用户需求有准确的理解。
03
需求规格说明书编写
01
编写详细的需求规格说明书，包括功能需求、性能需求、接 口需求等。
02
使用清晰、准确的语言描述需求，避免歧义和模糊性。
03
提供必要的图表、示例和数据，以便更好地理解和实现需求 。
需求变更管理
建立需求变更管理流 程，确保所有变更都 经过评估和批准。
及时通知相关干系人， 协商并处理变更请求， 确保项目顺利进行。
对变更进行影响分析， 评估变更对项目进度、 成本和质量的影响。
03 系统设计
总体设计原则与方法
模块化
将系统划分为若干个相对独立的模块， 每个模块具有特定的功能，模块之间 通过接口进行通信。
高内聚、低耦合
模块内部的功能应该高度相关，而模 块之间的依赖关系应该尽量减少。
要点二
软件评估技术
软件评估技术包括代码审查、走查、桌面检查等。代码审 查是一种正式的评估技术，由一组开发人员对源代码进行 详细检查以发现错误；走查是一种轻量级的评估技术，由 开发人员自行检查代码并记录下潜在的问题；桌面检查则 是一种非正式的评估技术，由评估人员通过查看文档和演 示来评价软件产品的质量。
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6. 2 面向对象的分析
6.2.1面向对象分析基本过程及原则 6.2.2确定对象与类 6.2.3确定属性 6.2.4定义服务 6.2.5对象间通信
6. 2 面向对象的分析 6.2.1面向对象分析基本过程及原则
1.分析问题的层次 面向对象分析大体上按照下列顺序进行： ① 主题层（也称为范畴层） ② 类&对象层 结构层 ③ 属性层 ④ 服务层
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。
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。
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。
6. 结构与连接 (1) 一般/特殊结构 一般/特殊结构又称作分类结构，是一组有一般 /特殊关系的类所组成的结构。 (2)整体/部分结构 整体/部分结构又称为组装结构，它描述对象之 间的组成关系，即一个对象是另一个对象的组 成部分。
6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
6. 结构与连接 (3)实例连接 实例连接反映了对象与对象间的静态关系。 (4)消息连接 消息连接描述对象之间的动态联系，即若一个 对象在执行服务时，需要通过消息请求另一个 对象为它完成某个服务，则说第一个对象与第 二个对象之间存在着消息连接。
6. 2 面向对象的分析 6.2.3 确定属性
1．对象的属性和服务 • 事物的静态特征和动态特征分别用对象中的 一组属性和一组服务来表达。 • 按照面向对象方法的封装原则，一个对象的 属性和服务是紧密结合的，对象的属性只能 由这个对象的服务存取。
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。 • 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。
6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
8.主动对象 • 主动对象是一组属性和一组服务的封装体，其 中至少有一个服务不需要接收消息就能主动执 行（称作主动服务）。 • 主动对象的作用是描述问题域中具有主动行为 的事物以及在系统设计时识别的任务，主动服 务描述相应的任务所应完成的操作。 • 在系统实现阶段，主动服务应该被实现为一个 能并发执行的、主动的程序单位，例如进程或 线程。
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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
5. 封装性 • 封装是一种信息隐蔽技术，用户只能见到 对象封装界面上的信息，对象内部对用户 来说是隐蔽的。 • 封装的目的在于将对象的使用者和对象的 设计者分开，使用者不必知道行为实际的 细节，只须用设计者提供的消息来访问该 对象。
6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
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。
6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
（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。
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。 ●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。
6. 2 面向对象的分析 6.2.2 确定对象与类
2. 对象分类、建立类图的对象层 （3）建立类图的对象层 ② 建立步骤 ： • 用类符号表示每个类（对于主动对象，在类 名之前增加主动标记“＠”），把它们画出 来 • 在类描述模板中填写关于每个类的详细说明。 • 在发现对象的活动中能够认识的属性和服务 均可随时加入类符号，能够认识的结构和连 接，均可随时在类符号之间画出
6. 2 面向对象的分析 6.2.1面向对象分析基本过程及原则
2. OOA主要概念的表示法及OOA主要原则 （2）OOA的主要原则 ⑤ 消息通信：这一原则要求对象之间只能通过 消息进行通信 ⑥ 粒度控制：面对一个复杂的问题域时，不可 能在同一时刻既能纵观全局，又能洞察秋毫 。 ⑦ 行为分析：现实世界中事物的行为是复杂的。
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 （2）类层次结构 一个类的上层可以有超类，下层可以有子 类，形成一种层次结构。这种层次结构的 一个重要特点是继承性，一个类继承其超 类的全部描述。
6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
4. 继承性 • 继承性是自动地共享类、子类和对象中的 方法和数据的机制。 • 特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与 服务，称作特殊类对一般类的继承。继承 意味着自动地拥有，或隐含地复制。
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。
6. 2 面向对象的分析 6.2.2 确定对象与类
2. 对象分类、建立类图的对象层 （3）建立类图的对象层 ① 类图基本概念： • 对象层：给出系统中所有反映问题域与系统 责任的对象。 • 特征层：给出每一个类（及其所代表的对象） 的内部特征。 • 关系层：给出各个类（及其所代表的对象） 彼此之间的关系。
2. 对象分类、建立类图的对象层 （1）异常情况的检查和调整 ① 类的属性或服务不适合该类的全部对象 ② 属性和服务相似的类 ③ 对同一事物的重复描述
6. 2 面向对象的分析 6.2.2 确定对象与类
2. 对象分类、建立类图的对象层 （2）类的命名 ① 类的名字应恰好符合这个类（和它的特殊类） 所包含的每一个对象。 ② 类的名字，应该反映每个对象个体，而不是 整个群体。 ③ 采用名词，或带有定语的名词；使用规范的 词汇；使用专家及用户惯常使用的词汇。 ④ 使用适当的语言文字。
第六章 面向对象设计
•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
6.1 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
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。
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。
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。
5. 封装性 封装的定义为: ① 一个清楚的边界，所有的对象的内部软件的范 围被限定在这个边界内； ② 一个接口，这个接口描述这个对象和其他的对 象之间相互的作用； ③ 受保护的内部实现，这个实现给出了由软件对 象提供的功能的细节，实现细节能在定义这个 对象的类的外面访问。
6.1 面向对象方法 6.1.3 面向对象的基本概念和特征
6. 2 面向对象的分析 6.2.1面向对象分析基本过程及原则
2. OOA主要概念的表示法及OOA主要原则 (1) OOA主要概念 ① 对象、类:必要时可区分主动对象并用不同的 类符号表示。 ② 属性:必要时可区分类属性和对象属性。 ③ 服务:对于主动对象，应标出主动服务。 ④ 结构:分为一般/特殊结构和整体/部分结构。 ⑤ 连接:包括实例连接和消息连接。 ⑥ 主题:指导读者理解大型而复杂的对象模型。
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。
6.1 面向对象方法 6.1.2面向对象的软件工程
（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，进行以 对象概念为中心的软件测试。