第10章面向對象分析

1、25軟件工程導論(第五版)第10章 面向對象分析10.1面向對象分析的基本過程不論采用哪種軟件工程方法開發(fā)軟件，需求分析的主要工作都是：理解需求、表達需求和驗證需求，下面的圖概括地表示了參照當前系統(tǒng)建立目標系統(tǒng)的過程。圖： 參照當前系統(tǒng)建立目標系統(tǒng) 面向對象分析（Object-Oriented Analysis,簡稱OOA）的關鍵就是識別出對象與類，并分析它們之間的關系，最終建立對象模型、動態(tài)模型和功能模型。 10.1.1 概述 系統(tǒng)分析員要善于學習、勇于實踐,更重要的是一切從實際出發(fā)。注“OOA就是抽取和整理用戶需求并建立問題域精確模型的過程。”（P231）這在一開始能做到嗎？扯蛋10.1.

2、2 3個子模型與5個層次 面向對象建模需建立包含系統(tǒng)的三個要素：1）靜態(tài)結構（對象模型）、2）交互次序（動態(tài)模型）、3）數(shù)據(jù)交換（功能模型）。 建立系統(tǒng)模型的過程是一個迭代（iterations）式的自頂向下的求精過程。對于一個大型復雜系統(tǒng)來說對象模型一般由下述5個層次組成：圖10.2 復雜問題的對象模型的5個層次其中主題層是指從一個更高（高于“類”）的抽象層次來描述對象模型（即從一個相當高的層次上描述總體模型），通過劃分“主題”把一個復雜系統(tǒng)的對象模型分解成幾個不同的概念范疇。其實上述5個層次就是OOA中建立對象模型的5項主要工作：找出類和對象，識別結構（類或對象之間的關系），識別主題、定義

3、屬性、定義服務。我們知道動態(tài)模型和功能模型中都包含了對象模型中的操作，因此人們在定義每個類中的服務前，往往先建立起動態(tài)模型和功能模型，這樣說來OOA大體上可按下列順序進行： （1）確定類和對象（2）確定關聯(lián)（3）劃分主題（4）定義屬性（5）確定繼承關系（6）建立動態(tài)模型（7）建立功能模型（8）定義服務 需要注意地是在這里我們根本不強調順序，更不是談什么步驟。10.2需求陳述需求陳述的主要任務是準確地回答“系統(tǒng)必須做什么？”，而不是“系統(tǒng)應該怎么做？”10.2.1書寫要點 10.2.2例子我們用“ATM系統(tǒng)”（ATM是Automatic Teller Machine的縮寫，意即自動柜員機）的開發(fā)

4、作為OOA&OOD的實例。圖10.2ATM系統(tǒng)10.3建立對象模型10.3.1確定類與對象1. 找出候選的類與對象（例：P236 ATM系統(tǒng)） 一般來說，大千世界中的客觀事物可分為5類： 1）可感知的物理實體，如：飛機，汽車，房屋 2）人或組織的角色，如：教師，醫(yī)生，計算機系，學生處 3）應該記憶的事件，如：飛行，演出，訪問，交通事故 4）對象的相互作用，如：購買，結婚，納稅 5）概念，如：政策，刑法，泛化，集合2. 篩選出正確的類與對象 我們需要確定的類與對象是：（1） 應該記錄的對象（2） 需要它提供服務的對象同時要關注下述6個方面： 1） 冗余: 去掉冗余的類（如“用戶”）2）

5、無關: 去掉無關的類（如“儲蓄所”）3） 籠統(tǒng): 去掉籠統(tǒng)的類（如“銀行”）4） 屬性: 區(qū)分屬性和類（某個性質若具有很強的獨立性應當作為“類”）5） 操作: 區(qū)分操作和類(本身具有屬性且需獨立存在的“操作”應當作為“類”)6） 實現(xiàn): 忽略實現(xiàn)內容（應當去掉僅和實現(xiàn)有關的“類”，如“事務日志”）10.3.2確定關聯(lián)對象之間的相互依賴、相互作用的關系就是關聯(lián)。在分析的起始階段，我們不必花過多的精力去區(qū)分關聯(lián)和聚集，聚集不過是一種特殊的關聯(lián)，是關聯(lián)的一個特例。1. 初步確定關聯(lián) 通過分析動詞詞組我們可以得出大多數(shù)關聯(lián)（例：P238 ATM系統(tǒng)）2. 篩選 篩選時要關注下述5個方面： 1）已刪去的

6、類之間的關聯(lián)也要刪除 2）無關的或在實現(xiàn)階段考慮的關聯(lián)要刪除 3）描述瞬時事件的關系不應作為關聯(lián)（關聯(lián)應該描述問題域的靜態(tài)結構） 4）三個或三個以上對象的關聯(lián)要作分解或描述成限定關聯(lián) 5）冗余關聯(lián)要刪除3. 進一步完善 完善時要關注下述4個方面： 1）正名：選擇更明確的名字作為關聯(lián)名 2）分解：分解已確定的類以適用關聯(lián) 3）補充：及時補充遺漏關聯(lián) 4）標明重數(shù)：但無需花過多精力圖10.3ATM系統(tǒng)原始的類圖10.3.3劃分主題按問題領域而不是用功能分解來高度概括主題10.3.4確定屬性屬性是類中所定義的數(shù)據(jù)，它表明了對象的性質。一般來說，確定屬性的過程包括分析和選擇兩個步驟：1. 分析通常用名

7、詞詞組表示屬性，如：“汽車的顏色”、“光標的位置”，而用形容詞表示可枚舉的具體屬性，如：“紅色的”、“白色的”。在分析階段應該僅考慮與具體應用直接相關的屬性，而不要考慮那些純粹用于實現(xiàn)的屬性。2. 選擇選擇時要關注下述6個方面： 1） 區(qū)分對象與屬性（僅關注其值的是屬性）；2） 區(qū)分關聯(lián)類屬性與對象屬性（例：依賴某個關聯(lián)鏈的性質是關聯(lián)類屬性）；3） 區(qū)分限定詞和屬性（能用限定詞更好）4） 區(qū)分內部狀態(tài)和屬性（例：某性質是對象的內部狀態(tài)）5） 忽略無影響的屬性（在分析階段應該忽略對大多數(shù)操作無影響的屬性）6） 注意屬性的相關性（分解該“類”） 圖10.4ATM系統(tǒng)對象模型中的屬性10.3.5識別

8、繼承關系確定了類中的屬性之后，就可以利用繼承機制共享公共性質，并對眾多的類重新加以組織。一般來說，可以應用兩種方式建立繼承（即泛化）關系：（1） 自底向上：抽象出現(xiàn)有類的共同性質泛化出父類；（2） 自頂向下：把現(xiàn)有類細化成更具體的子類。圖10.5帶有繼承關系的ATM對象模型10.3.6反復修改對象模型的建立是一個反復修改、逐步完善的迭代過程。對于初學者來說，可嘗試用面向對象方法開發(fā)幾個較小系統(tǒng)，取得一定的經(jīng)驗后，再總結更適合自己的工作方式。1. 分解“現(xiàn)金兌換卡”類2. “事務”由“更新”組成3. 把“分行”與“分行計算機”合并圖10.6修改后的ATM對象模型10.4建立動態(tài)模型一般來說，建立

9、動態(tài)模型的典型步驟如下：（1） 編寫腳本，確保不遺漏正常的交互行為;（2） 從腳本中提取事件,確定每個事件的發(fā)送對象（觸發(fā)該事件動作的對象）和接受對象;（3） 畫事件跟蹤圖（Sequence Diagram，時序圖或順序圖，描述對象之間的時間順序）（4） 畫狀態(tài)圖（5） 審查狀態(tài)圖的完整性和一致性10.4.1編寫腳本腳本是指系統(tǒng)在某一執(zhí)行期間內出現(xiàn)的一系列事件（腳本描述事件序列，是用例的實例，是系統(tǒng)的一種實際使用方法。），它描述用戶（或其它外部設備）與系統(tǒng)之間的交互過程；對于每個事件，腳本都應該指明觸發(fā)該事件的動作對象（如：系統(tǒng)、用戶或其它外部事物）、接受事件的目標對象，以及該事件的參數(shù)。目的

10、 編寫腳本的目的是保證不遺漏重要的交互步驟。實質 編寫腳本的實質是分析用戶對與系統(tǒng)交互過程的要求。編寫腳本時，首先編寫正常情況的腳本，其次考慮特殊情況，最后考慮出錯情況；如有可能還應該允許用戶“異常操作”。此外還應該提供“在線幫助”、狀態(tài)查詢等在基本交互行為之上的“通用”交互行為。10.4.2設想用戶界面用戶界面是用戶對系統(tǒng)的“第一感”，它往往對用戶是否喜歡一個系統(tǒng)起很重要的作用，因此在分析階段也不能完全忽略用戶界面。設計用戶界面時重要的是用戶和系統(tǒng)進行信息交換的方式。圖10.7 ATM的界面格式10.4.3畫事件跟蹤圖腳本為建立動態(tài)模型（狀態(tài)圖）提供了很好的基礎，但用自然語言書寫的腳本還不夠

11、簡明，并且會有二義性，因此在畫狀態(tài)圖前，我們往往先畫出事件跟蹤圖簡化的UML順序圖（Sequence Diagram，時序圖）,為此需進一步明確事件（事件就是引起系統(tǒng)做動作或（和）轉換狀態(tài)的控制信息）及事件與對象的關系。1. 確定事件 事件包括系統(tǒng)與用戶（或外部設備）交互的所有信號、輸入、輸出、中斷、動作等，要注意的是（1）對象的動作也是事件 ；（2）對控制流產生相同效果的那些事件應作為一類事件。經(jīng)過分析要確定每類事件的發(fā)送對象和接受對象。2. 畫出事件跟蹤圖 從腳本中提取出各類事件，并確定每類事件的發(fā)送對象和接受對象，就可以用事件跟蹤圖把事件序列以及事件與對象的關系表示出來，事件跟蹤圖是擴充

12、的腳本，更是簡化了的UML順序圖。圖10.8ATM系統(tǒng)正常情況腳本的事件跟蹤圖（時序圖）10.4.4畫狀態(tài)圖狀態(tài)圖描述了事件與對象狀態(tài)（對象生命周期中的階段）的關系。UML用狀態(tài)圖來表示對象的動態(tài)行為，它確定了由事件序列引出的狀態(tài)序列。系統(tǒng)分析員應僅考慮系統(tǒng)內具有重要交互行為的哪些類，即每個主動發(fā)送事件的對象類的動態(tài)行為用一張狀態(tài)圖來表示，各個類的狀態(tài)圖通過共享事件合并起來，從而構成系統(tǒng)的動態(tài)模型。從一張事件跟蹤圖出發(fā)畫狀態(tài)圖時，要關注影響一類對象的事件，即考慮指向某條豎線（對象）的箭頭線，把這些事件作為狀態(tài)圖中的有向邊（箭頭線），邊上標以事件名，兩個事件之間的間隔就是一個狀態(tài)。圖10.9 A

13、TM類的狀態(tài)圖圖10.10總行類的狀態(tài)圖圖10.11分行類的狀態(tài)圖10.4.5審查動態(tài)模型各個類的狀態(tài)圖通過共享事件合并起來，就構成了系統(tǒng)的“動態(tài)模型”，應該細致審查動態(tài)模型的完整性和一致性10.5建立功能模型功能模型表明了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)之間的依賴關系，以及有關的數(shù)據(jù)處理功能，它由一組DFD組成，其中處理功能可以用IPO圖（或表）、偽碼等描述。10.5.1畫出基本系統(tǒng)模型圖最高層的DFD圖10.12ATM系統(tǒng)的基本系統(tǒng)模型10.5.2畫出功能級數(shù)據(jù)流圖圖10.13ATM系統(tǒng)的功能級數(shù)據(jù)流圖10.5.3描述處理框功能10.6定義服務 對象是由描述其屬性的數(shù)據(jù)，以及可以對這些數(shù)據(jù)施加的操作，封裝在一起構成的獨立單元。 在確定類中的操作時，既要考慮該類實體的常規(guī)行為，又要考慮本系統(tǒng)中特殊的服務。1. 常規(guī)行為在分析階段可以認為，類中定義的每個屬性都是可以訪問的，也就是類中已經(jīng)定義了讀、寫該類每個屬性的操作，而無需顯式表示這些常規(guī)操作。2. 從事件導出的操作 狀態(tài)圖中若有發(fā)往對象的事件，該對象必須要有相應的操作。3. 與數(shù)據(jù)流圖中處理邏輯對應的操作 DFD中的每個處理邏輯都與一個對象（或幾個對象）上的操作相對應。4. 利用繼承減少冗余操作 應盡量利用繼承機