清華軟件工程教學課件第07章面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計

1、軟件工程第7章 面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計8/3/20221軟件工程內(nèi)容摘要面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計過程UML概述用況建模靜態(tài)建模動態(tài)建模物理體系結(jié)構(gòu)建模8/3/20222軟件工程內(nèi)容摘要面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計過程UML概述用況建模靜態(tài)建模動態(tài)建模物理體系結(jié)構(gòu)建模8/3/20223軟件工程Peter Coad和Edward Yourdon提出用下列等式識認面向?qū)ο蠓椒ǎ好嫦驅(qū)ο?= 對象（object） + 分類（classification） + 繼承（inheritance） + 通過消息的通信（communication with messages）可以說，采用這

2、四個概念開發(fā)的軟件系統(tǒng)是面向?qū)ο蟮?/3/20224軟件工程 面向?qū)ο蠓椒ǖ某霈F(xiàn)很快受到計算機軟件界的青睞，并成為20世紀90年代的主流開發(fā)方法。我們可以從下列幾個方面來分析其原因：從認知學的角度來看，面向?qū)ο蠓椒ǚ先藗儗陀^世界的認識規(guī)律。面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)的軟件系統(tǒng)易于維護，其體系結(jié)構(gòu)易于理解、擴充和修改。面向?qū)ο蠓椒ㄖ械睦^承機制有力支持軟件的復(fù)用。 8/3/20225軟件工程面向?qū)ο蟮幕靖拍?1. 對象（object） 對象是指一組屬性以及這組屬性上的專用操作的封裝體。 屬性（attribute）通常是一些數(shù)據(jù)，有時它也可以是另一個對象。每個對象都有它自己的屬性值，表示該對象的狀態(tài)。對

3、象中的屬性只能通過該對象所提供的操作來存取或修改。 操作（operation）（也稱方法或服務(wù)）規(guī)定了對象的行為，表示對象所能提供的服務(wù)。 8/3/20226軟件工程封裝（encapsulation）是一種信息隱蔽技術(shù)，用戶只能看見對象封裝界面上的信息，對象的內(nèi)部實現(xiàn)對用戶是隱蔽的。封裝的目的是使對象的使用者和生產(chǎn)者分離，使對象的定義和實現(xiàn)分開。 一個對象通?？捎蓪ο竺?、屬性和操作三部分組成。8/3/20227軟件工程2. 類（class） 類是一組具有相同屬性和相同操作的對象的集合。一個類中的每個對象都是這個類的一個實例（instance）。 類是創(chuàng)建對象的模板，從同一個類實例化的每個對象都

4、具有相同的結(jié)構(gòu)和行為。8/3/20228軟件工程轎 車型號：字符串顏色：字符串牌照號：字符串張經(jīng)理的轎車型號=桑塔納顏色=紅色牌照號=滬AN2037類實例對象8/3/20229軟件工程3. 繼承（inheritance） 繼承是類間的基本關(guān)系，它是基于層次關(guān)系的不同類共享數(shù)據(jù)和操作的一種機制。父類中定義了其所有子類的公共屬性和操作，在子類中除了定義自己特有的屬性和操作外，可以繼承其父類（或祖先類）的屬性和操作，還可以對父類（或祖先類）中的操作重新定義其實現(xiàn)方法。 8/3/202210軟件工程 矩形長寬對角線計算面積計算對角線 多邊形頂點數(shù)頂點坐標計算面積旋轉(zhuǎn)8/3/202211軟件工程有時，我

5、們定義一個類，它把一些類組織起來，提供一些公共的行為，但并不需要使用這個類的實例，而僅使用其子類的實例。我們把這種沒有實例的類稱為抽象類（abstract class）。在抽象類中可以定義抽象操作，抽象操作指：只定義這個類的操作接口，不定義它的實現(xiàn)，其實現(xiàn)部分由其子類定義。抽象操作操作名用斜體字表示，也可以在操作特征（signature）后面加上特征字符串a(chǎn)bstract。8/3/202212軟件工程交通工具飛行器汽 車 船轎 車貨 車 一般-特殊關(guān)系8/3/202213軟件工程 如果一個子類只有唯一一個父類，這個繼承稱為單一繼承。如果一個子類有一個以上的父類，這種繼承稱為多重繼承。 水上交通

6、工具 陸上交通工具 水陸兩棲交通工具多重繼承8/3/202214軟件工程4. 消息（message） 消息傳遞是對象間通信的手段，一個對象通過向另一個對象發(fā)送消息來請求其服務(wù)。一個消息通常包括接收對象名、調(diào)用的操作名和適當?shù)膮?shù)（如果有必要的話）。消息只告訴接收對象需要完成什么操作，但并不指示接收者怎樣完成操作。消息完全由接收者解釋，接收者獨立決定采用什么方法完成所需的操作。 8/3/202215軟件工程5. 多態(tài)性（polymorphism） 多態(tài)性是指同一個操作作用于不同的對象上可以有不同的解釋，并產(chǎn)生不同的執(zhí)行結(jié)果。例如“畫”操作，作用在“矩形”對象上，則在屏幕上畫一個矩形，作用在“圓”

7、對象上，則在屏幕上畫一個圓。也就是說，相同操作的消息發(fā)送給不同的對象時，每個對象將根據(jù)自己所屬類中定義的這個操作去執(zhí)行，從而產(chǎn)生不同的結(jié)果。 8/3/202216軟件工程6. 動態(tài)綁定（dynamic binding） 動態(tài)綁定是指在程序運行時才將消息所請求的操作與實現(xiàn)該操作的方法連接起來。 傳統(tǒng)的程序設(shè)計語言的過程調(diào)用與目標代碼的連接（即調(diào)用哪個過程）放在程序運行前（即編譯時）進行（稱為靜態(tài)綁定），而動態(tài)綁定則是把這種連接推遲到運行時才進行。 動態(tài)綁定是一種在運行時確定被執(zhí)行代碼的技術(shù)。8/3/202217軟件工程在一般與特殊關(guān)系中，子類是父類的一個特例，所以父類對象可以出現(xiàn)的地方，也允許其

8、子類對象出現(xiàn)。因此在運行過程中，當一個對象發(fā)送消息請求服務(wù)時，要根據(jù)接收對象的具體情況將請求的操作與實現(xiàn)的方法進行連接，即動態(tài)綁定。 8/3/202218軟件工程if 條件 then p := t ; else p := r ;area := p.getarea ;getArea abstractpolygonareahexagongetArearectanglegetArealengthwidthtrianglegetAreaVar p : polygon ;Var t : triangle := triangle.new ;Var r : rectangle := rectangle.ne

9、w ; 8/3/202219軟件工程內(nèi)容摘要面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計過程UML概述用況建模靜態(tài)建模動態(tài)建模物理體系結(jié)構(gòu)建模8/3/202220軟件工程面向?qū)ο蠓治鯫bject-Oriented Analysis 面向?qū)ο蠓治龅囊话悴襟E如下：獲取客戶對系統(tǒng)的需求：包括標識場景（scenario）和用況（use case，也稱用例），以及建造需求模型用基本的需求為指南，來選擇類和對象（包括屬性和操作）。定義類的結(jié)構(gòu)和層次。建造對象關(guān)系模型。建造對象行為模型。利用用況/場景來復(fù)審分析模型。 8/3/202221軟件工程1. 獲取客戶對系統(tǒng)的需求 需求獲取必須讓客戶與開發(fā)者充分地交流，這

10、里介紹一種采用用況來收集客戶需求的技術(shù)。分析員首先標識使用該系統(tǒng)的不同的執(zhí)行者（actor），這些執(zhí)行者代表使用該系統(tǒng)的不同的角色。每個執(zhí)行者可以敘述他如何使用系統(tǒng)，或者說他需要系統(tǒng)提供什么功能。執(zhí)行者提出的每一個使用場景（或功能）都是系統(tǒng)的一個用況的實例，一個用況描述了系統(tǒng)的一種用法（或一個功能），所有執(zhí)行者提出的所有用況構(gòu)成系統(tǒng)的完整的需求。 分析過程8/3/202222軟件工程注意，執(zhí)行者與用戶是不同的兩個概念，一個用戶可以扮演幾個角色（執(zhí)行者），一個執(zhí)行者可以是用戶，也可以是其他系統(tǒng)（應(yīng)用程序或設(shè)備）。得到的用況必須進行復(fù)審，以使需求完整。8/3/202223軟件工程2.標識類和對象

11、類和對象來自問題領(lǐng)域?？梢韵葮俗R候選類，然后進行篩選8/3/202224軟件工程3. 定義類的結(jié)構(gòu)和層次 類的結(jié)構(gòu)主要有兩種：一般特殊（generalizationspecialization）結(jié)構(gòu)和整體部分（wholepart）結(jié)構(gòu)。 一般特殊結(jié)構(gòu)是一種分類結(jié)構(gòu)，反映了類間的一般與特殊的關(guān)系。一般類與特殊類之間是一種“is a”的關(guān)系，如：汽車是一種交通工具。同樣，特殊類還可以分為更特殊的類，這樣可形成類的層次結(jié)構(gòu)。 整體部分結(jié)構(gòu)反映了類間的整體與部分關(guān)系。值得注意的是，整體部分關(guān)系是對對象而言的，而不是對類的。整體部分關(guān)系是一種“has a ”的關(guān)系，如“汽車”有“發(fā)動機”。同樣，整體部分

12、結(jié)構(gòu)也具有層次結(jié)構(gòu)。8/3/202225軟件工程有的面向?qū)ο蠓椒ㄖ校鸦ハ鄥f(xié)作以完成一組緊密結(jié)合在一起的責任的類的集合定義為主題(subject)或子系統(tǒng)（subsystem）。主題和子系統(tǒng)都是一種抽象，從外界觀察系統(tǒng)時，主題或子系統(tǒng)可看作黑盒，它有自己的一組責任和協(xié)作者，觀察者不必關(guān)心其細節(jié)。觀察一個主題或子系統(tǒng)的內(nèi)部時，觀察者可以把注意力集中在系統(tǒng)的某一個方面。因此，主題或子系統(tǒng)實際上是系統(tǒng)更高抽象層次上的一種描述。 8/3/202226軟件工程4. 建造對象關(guān)系模型 對象-關(guān)系模型描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，它指出了類間的關(guān)系（relationship）。 類之間的關(guān)系有關(guān)聯(lián)、依賴、泛化、實現(xiàn)

13、等。8/3/202227軟件工程5. 建立對象行為模型 對象-行為模型描述了系統(tǒng)的動態(tài)行為，它們指明系統(tǒng)如何響應(yīng)外部的事件或激勵（stimulus）。 建模的步驟如下：評估所有的用況，以完全理解系統(tǒng)中交互的序列。標識驅(qū)動交互序列的事件，理解這些事件如何和特定的對象相關(guān)聯(lián)。為每個用況創(chuàng)建事件軌跡（event trace）。為系統(tǒng)建造狀態(tài)機圖。復(fù)審對象-行為模型，以驗證準確性和一致性。 8/3/202228軟件工程面向?qū)ο笤O(shè)計（Object_Oriented Design） 面向?qū)ο笤O(shè)計的一般步驟如下：系統(tǒng)設(shè)計將子系統(tǒng)分配到處理器選擇實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、界面支持和任務(wù)管理的設(shè)計策略為系統(tǒng)設(shè)計合適的控制機

14、制復(fù)審并考慮權(quán)衡（折衷）8/3/202229軟件工程對象設(shè)計在過程級別（procedural lavel）設(shè)計每個操作，即設(shè)計每個操作的實現(xiàn)細節(jié)定義內(nèi)部類為類屬性設(shè)計內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)消息設(shè)計 使用對象間的協(xié)作和對象-關(guān)系模型，設(shè)計消息模型復(fù)審 復(fù)審設(shè)計模型并在需要時迭代。 8/3/202230軟件工程1. 系統(tǒng)設(shè)計1) 將分析模型劃分成子系統(tǒng) 在OO系統(tǒng)設(shè)計中，我們把分析模型中緊密相關(guān)的類、關(guān)系等設(shè)計元素包裝成子系統(tǒng)。 通常，子系統(tǒng)的所有元素共享某些公共的性質(zhì)，它們可能都涉及完成相同的功能；它們可能駐留在相同的產(chǎn)品硬件中；或者它們可能管理相同的類和資源。子系統(tǒng)由它們的責任所刻畫，即，一個子系統(tǒng)可以

15、通過它提供的服務(wù)來標識。在OOD中，這種服務(wù)是完成特定功能的一組操作。 8/3/202231軟件工程 子系統(tǒng)的設(shè)計準則是：(1) 子系統(tǒng)應(yīng)具有定義良好的接口，通過接口和系統(tǒng)的其它部分通信；(2) 除了少數(shù)的“通信類” 外，子系統(tǒng)中的類應(yīng)只和該子系統(tǒng)中的其它類協(xié)作；(3) 子系統(tǒng)的數(shù)量不宜太多；(4) 可以在子系統(tǒng)內(nèi)部再次劃分，以降低復(fù)雜性。8/3/202232軟件工程2) 標識問題本身的并發(fā)性，并為子系統(tǒng)分配處理器 通過對對象-行為模型的分析，可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的并發(fā)性。如果對象（或子系統(tǒng)）不是同時活動的，則它們不需并發(fā)處理，此時這些對象（或子系統(tǒng)）可以在同一個處理器上實現(xiàn)。反之，如果對象（或子系統(tǒng)）

16、必須對一些事件同時異步地動作，則它們被視為并發(fā)的，此時，可以將并發(fā)的子系統(tǒng)分別分配到不同的處理器，或者分配在同一個處理器，而由操作系統(tǒng)提供并發(fā)支持。8/3/202233軟件工程3) 任務(wù)管理設(shè)計Coad和Yourdon提出如下管理并發(fā)任務(wù)對象的設(shè)計策略：(1) 確定任務(wù)的類型；(2) 必要時，定義協(xié)調(diào)者任務(wù)和關(guān)聯(lián)的對象；(3) 將協(xié)調(diào)者任務(wù)和其它任務(wù)集成。 通?？赏ㄟ^了解任務(wù)是如何被啟動的來確定任務(wù)的類型，如事件驅(qū)動任務(wù)，時鐘驅(qū)動任務(wù)。每個任務(wù)應(yīng)該定義其優(yōu)先級，并識別關(guān)鍵任務(wù)。當有多個任務(wù)時還可以考慮增加一個協(xié)調(diào)者任務(wù)，以控制這些任務(wù)協(xié)同工作。 8/3/202234軟件工程4) 數(shù)據(jù)管理設(shè)計

17、通常數(shù)據(jù)管理設(shè)計成層次模式，其目的是將數(shù)據(jù)的物理存儲及操縱與系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯加以分離。 數(shù)據(jù)管理的設(shè)計包括設(shè)計系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)對象的存儲方式（如內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、文件、數(shù)據(jù)庫），以及設(shè)計相應(yīng)的服務(wù)，即為要儲存的對象增加所需的屬性和操作。8/3/202235軟件工程5) 資源管理設(shè)計 OO系統(tǒng)可利用一系列不同的資源（如磁盤驅(qū)動器、處理器、通信線路等外部實體或數(shù)據(jù)庫、對象等抽象資源），很多情況下，子系統(tǒng)同時競爭這些資源，因此要設(shè)計一套控制機制和安全機制，以控制對資源的訪問，避免對資源使用的沖突。 6）人機界面設(shè)計 對大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)而言，人機界面本身是一個非常重要的子系統(tǒng)。人機界面主要強調(diào)人如何命令系統(tǒng)，以

18、及系統(tǒng)如何向人提交信息。它包括窗口、菜單、報告的設(shè)計。 8/3/202236軟件工程7) 子系統(tǒng)間的通信 子系統(tǒng)之間可以通過建立客戶/服務(wù)器連接進行通信，也可以通過端對端（peer to peer）連接進行通信。我們必須確定子系統(tǒng)間通信的合約（contract），合約提供了一個子系統(tǒng)和另一個子系統(tǒng)交互的方式。 8/3/202237軟件工程2. 對象設(shè)計 對象設(shè)計是為每個類的屬性和操作作出詳細的設(shè)計，并設(shè)計連接類與它的協(xié)作者之間的消息規(guī)約。1) 對象描述 對象的設(shè)計描述可以采取以下形式之一：（1） 協(xié)議描述：描述對象的接口，即定義對象可以接收的消息以及當對象接收到消息后完成的相關(guān)操作；（2） 實

19、現(xiàn)描述：描述傳送給對象的消息所蘊含的每個操作的實現(xiàn)細節(jié)，實現(xiàn)細節(jié)包括有關(guān)對象私有部分的信息，即關(guān)于描述對象屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部細節(jié)和描述操作的過程細節(jié)。 對對象的使用者來說，只需要協(xié)議描述就夠了。8/3/202238軟件工程2）設(shè)計算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 為對象中的屬性和操作設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)算法。 3. 設(shè)計模式（design patterns） 在許多面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，存在一些類和通信對象的重復(fù)出現(xiàn)的模式。這些模式求解特定的設(shè)計問題，使面向?qū)ο笤O(shè)計更靈活，并最終可復(fù)用。這些模式幫助設(shè)計者復(fù)用以前成功的設(shè)計，設(shè)計者可以把這些模式應(yīng)用到新的設(shè)計中。8/3/202239軟件工程一個設(shè)計模式通?？捎盟膫€信息

20、來描述：1）模式名 設(shè)計模式名應(yīng)具有實際的含義，它能反映模式的適用性和意圖。2）使模式可被應(yīng)用所必須存在的環(huán)境和條件。3）設(shè)計模式的特征 模式特征指出一些設(shè)計的屬性，調(diào)整這些屬性使該模式能適應(yīng)各種不同的問題。這些屬性表示設(shè)計的特征，這些特征能被用于檢索（通過數(shù)據(jù)庫）以找到合適的模式。4）應(yīng)用設(shè)計模式的結(jié)果（consequences） 對于一個設(shè)計模式的使用結(jié)果表明設(shè)計決策的走向。8/3/202240軟件工程典型的面向?qū)ο蠓椒–oad & Yourdon 方法OMT方法Booch方法OOSE方法8/3/202241軟件工程內(nèi)容摘要面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計過程UML概述用況建模靜態(tài)建

21、模動態(tài)建模物理體系結(jié)構(gòu)建模8/3/202242軟件工程統(tǒng)一建模語言UMLUnified Modeling Language8/3/202243軟件工程UML概述 為何研究UML結(jié)束方法大戰(zhàn)發(fā)展歷史 1994年Booch和Rumbaugh在Rational Software Corporation開始了UML的工作，其目標是創(chuàng)建一個“統(tǒng)一的方法”， 1995年OOSE的創(chuàng)始人Jacobson加盟到這項工作中，工作重點轉(zhuǎn)移到創(chuàng)建一種統(tǒng)一的建模語言UML 1996年6月、10月、1997年1月、11月分別推出了UML0.9、 UML0.91、 UML1.0、 UML1.1 8/3/202244軟件工

22、程UML概述 1997年11月，OMG(Object Management Group)批準把UML1.1作為基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標準建模語言 之后，UML進行了持續(xù)的修訂和改進，先后產(chǎn)生了UML1.2、1.3、1.4、1.5版本 2004年推出了UML2.0，UML2.0對UML1.x作了重大的修改。 8/3/202245軟件工程模型元素 模型元素指模型中的實體以及實體間相互連接的關(guān)系 部分模型元素注解類屬性操作對象：類屬性操作狀態(tài)用況 結(jié)點供應(yīng)接口包依賴關(guān)聯(lián)泛化主動類屬性操作請求接口構(gòu)件實現(xiàn)8/3/202246軟件工程視圖與圖主題域視圖 （view）圖（diagram）結(jié)構(gòu)化靜態(tài)視圖類圖（c

23、lass）設(shè)計視圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)（internal structure）協(xié)作圖（collaboration）構(gòu)件圖（component）用況視圖用況圖（use case）動態(tài)的狀態(tài)機視圖狀態(tài)機圖（state machine）活動視圖活動圖（activity）交互視圖順序圖（sequence）通信圖（communication）物理的部署視圖部署圖（deployment）模型管理模型管理視圖包圖（package）8/3/202247軟件工程靜態(tài)視圖靜態(tài)視圖對應(yīng)用領(lǐng)域中的概念以及與系統(tǒng)實現(xiàn)有關(guān)的內(nèi)部概念建模，主要由類以及類之間的相互關(guān)系組成，在靜態(tài)視圖中不描述依賴于時間的系統(tǒng)行為。靜態(tài)視圖用類圖來展示。

24、設(shè)計視圖設(shè)計視圖對應(yīng)用自身的設(shè)計結(jié)構(gòu)建模，例如，將設(shè)計結(jié)構(gòu)擴展成：結(jié)構(gòu)化類元，為實現(xiàn)功能所需的協(xié)作和良定義接口的構(gòu)件的組裝。設(shè)計視圖由內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、協(xié)作圖和構(gòu)件圖實現(xiàn)。8/3/202248軟件工程用況視圖用況視圖對被稱為執(zhí)行者的外部代理（他與特定視點的主題交互）所感受到的主題（如系統(tǒng)）功能建模。用況視圖的意圖是列出系統(tǒng)中的用況和執(zhí)行者，并顯示哪個執(zhí)行者參與了哪個用況的執(zhí)行。用況的行為用動態(tài)視圖，特別是交互視圖來表示。用況視圖用用況圖來展示。8/3/202249軟件工程狀態(tài)機視圖狀態(tài)機視圖對一個類的對象的可能生命歷程建模。一個狀態(tài)機包括用遷移連接的狀態(tài)，每個狀態(tài)對一個對象在其生命期中滿足某種條件的

25、一個時間段建模。當一個事件發(fā)生時，它會導(dǎo)致觸發(fā)對象的一個狀態(tài)向另一個新狀態(tài)的遷移，附加在遷移上的動作或活動也同時被執(zhí)行。狀態(tài)機視圖用狀態(tài)機圖來展示。8/3/202250軟件工程活動視圖活動展示了包含在執(zhí)行計算或工作流中的計算活動的控制流。一個動作是一個基本的計算步，一個活動結(jié)點是一組動作或子活動，一個活動可描述順序的和并發(fā)的計算。活動視圖用活動圖來展示。交互視圖交互視圖描述系統(tǒng)各部分中消息交換的順序。交互視圖提供了系統(tǒng)中行為的整體視圖，也就是說，它展示了多個對象間交叉的控制流。交互視圖用順序圖和通信圖來展示。8/3/202251軟件工程部署視圖部署視圖描述了運行時結(jié)點上制品的分布。制品是一個物

26、理實現(xiàn)單元，如一個文件，它也可以表示一或多個構(gòu)件的實現(xiàn)（一種表現(xiàn)形式）。結(jié)點是運行時表示計算資源的物理對象，如，計算機、設(shè)備或內(nèi)存。部署視圖允許對分配的結(jié)果和資源分配進行評估。部署視圖用部署圖來展示。8/3/202252軟件工程模型管理視圖模型管理視圖對模型自身的組織建模。一個模型由一組保存模型元素（如類、狀態(tài)機、用況）的包組成。包還可以包含其它的包，因此，一個模型從一個間接包含所有模型內(nèi)容的根包（root package）開始。包是操縱模型內(nèi)容的單元，還是訪問控制和配置控制的單元。每個模型元素可以被一個包或另一個元素擁有。模型管理信息通常展示在包圖中，它是類圖的變種。8/3/202253軟件

27、工程剖面（profile）UML是用一個元模型（metamodel）定義的，元模型是指描述建模語言自身的模型。通常元模型的改變是復(fù)雜的，也是危險的。剖面機制允許在不修改基礎(chǔ)元模型的前提下對UML作有限的變化。UML包含三個主要的可擴展結(jié)構(gòu)：約束（constraints）、版型（stereotypes）和標簽值（tagged values）。約束是以自然語言或特定形式語言的正文表示的語義條件或限制，約束寫在花括號中（），如value0，or。版型是在基于現(xiàn)有各類模型元素的外形中定義模型元素的新類型，它本質(zhì)上是一種新元類（metaclass）。版型可以擴展語義，但不能擴展原元模型類的結(jié)構(gòu)。用標記版

28、型，如signal。標簽值是貼在任何模型元素上的被命名的信息片。下圖給出了版型和標簽值的應(yīng)用實例。8/3/202254軟件工程版型和標簽值authorshipSchedulingtagged valuesauthorshipauthor=“Frank Martin”due=Dec.31,20098/3/202255軟件工程 類圖 類圖展示了系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，即類與類之間的相互聯(lián)系。類之間有多種聯(lián)系方式，如關(guān)聯(lián)（相互連接）、依賴（一個類依賴或使用另一個類）、泛化（一個類是另一個類的特殊情況）等。可以把若干個相關(guān)的類包裝在一起作為一個單元（包）,相當于一個子系統(tǒng)。一個系統(tǒng)可以有多張類圖，一個類也

29、可以出現(xiàn)在幾張類圖中。 對象圖 對象圖是類圖的實例，它展示了系統(tǒng)執(zhí)行在某一時間點上的一個可能的快照。對象圖使用與類圖相同的符號，只是在對象名下面加上下劃線，同時它還顯示了對象間的所有實例鏈接（link）關(guān)系。 8/3/202256軟件工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖展示了類的分解，給出了組成一個結(jié)構(gòu)化類元的相互連接的部分、端口和連接器。手冊：演出手冊數(shù)據(jù)庫：演出數(shù)據(jù)庫售票員：售票員售票處售票內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8/3/202257軟件工程協(xié)作圖協(xié)作圖展示了協(xié)作的定義，是一種合成的結(jié)構(gòu)圖。協(xié)作是為了完成某一目的而一起工作的一組對象間的上下文關(guān)系。 劇院售票* 1售票亭：售票亭：售票處1 *終端：售票終端協(xié)作圖8/

30、3/202258軟件工程構(gòu)件圖構(gòu)件圖展示了系統(tǒng)中的構(gòu)件（即來自應(yīng)用的軟件單元），構(gòu)件間通過接口的連接，以及構(gòu)件之間的依賴關(guān)系。構(gòu)件是一種結(jié)構(gòu)化類元，可以用內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖來定義它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。8/3/202259軟件工程用況圖用況圖展示了各類外部執(zhí)行者與系統(tǒng)所提供的用況之間的連接。一個用況是系統(tǒng)所提供的一個功能（也可以說是系統(tǒng)提供的某一特定用法）的描述，執(zhí)行者是指那些可能使用這些用況的人或外部系統(tǒng)，執(zhí)行者與用況的連接表示該執(zhí)行者使用了那個用況。用況圖給出了用戶所感受到的系統(tǒng)行為，但不描述系統(tǒng)如何實現(xiàn)該功能。用況通常用普通正文描述，也可以用活動圖來描述。8/3/202260軟件工程狀態(tài)機圖狀態(tài)機圖通常是

31、對類描述的補充，它說明該類的對象所有可能的狀態(tài)以及哪些事件將導(dǎo)致狀態(tài)的改變。一個事件可以是另一個對象向它發(fā)送的一條消息，或者是滿足了某些條件。狀態(tài)的改變稱為遷移（transition）。一個狀態(tài)遷移還可以有與之相關(guān)的動作，該動作指出狀態(tài)遷移時應(yīng)做什么。并不是所有的類都要畫狀態(tài)機圖，有些類有一些意義明確的狀態(tài)，并且其行為受不同的狀態(tài)所影響和改變，這些類才需要畫狀態(tài)機圖。 8/3/202261軟件工程活動圖活動圖展示了連續(xù)的活動流?；顒訄D通常用來描述完成一個操作所需要的活動。當然它還能用于描述其它活動流，如描述用況?；顒訄D由動作狀態(tài)組成，它包含完成一個動作的活動的規(guī)約(即規(guī)格說明)。當一個動作完成

32、時，將離開該動作狀態(tài)?；顒訄D中的動作部分還可包括消息發(fā)送和接收的規(guī)約。8/3/202262軟件工程順序圖順序圖展示了幾個對象之間的動態(tài)交互關(guān)系。它主要是用來顯示對象之間發(fā)送消息的順序，它還顯示了對象之間的交互，即系統(tǒng)執(zhí)行的某一特定點所發(fā)生的事。 通信圖通信圖用幾何排列來表示交互作用中的角色，它顯示了有協(xié)作關(guān)系的復(fù)合結(jié)構(gòu)組成部分或角色范圍內(nèi)的交互。它明確地顯示元素之間的協(xié)作關(guān)系，而不顯示作為獨立維的時間，消息的順序和并發(fā)線程必須由順序號確定。 8/3/202263軟件工程部署圖部署圖展示了運行時處理結(jié)點和在結(jié)點上生存的制品的配置。結(jié)點是運行時的計算資源，制品是物理實體，如構(gòu)件、文件。部署圖中顯示

33、部署在結(jié)點上的制品和它們之間的關(guān)系，以及結(jié)點之間的連接和通信方式。8/3/202264軟件工程包圖包圖是由包和它們間的關(guān)系組成的結(jié)構(gòu)圖模型是在某一視點給定的精度上對系統(tǒng)的完整描述，一個系統(tǒng)可以從不同的視點（如分析模型、設(shè)計模型）存在多個模型。一個模型可看作一個特定類型的包，通常僅顯示包就足夠了（不必顯示包內(nèi)部的細節(jié)）。下圖給出了劇院系統(tǒng)所細分成的包以及它們之間的依賴關(guān)系。8/3/202265軟件工程售票處計劃廣告時間表客戶記錄票記錄運作售票工資單計算購買包圖8/3/202266軟件工程內(nèi)容摘要面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計過程UML概述用況建模靜態(tài)建模動態(tài)建模物理體系結(jié)構(gòu)建模8/3/2

34、02267軟件工程用況建模 用況建模是用于描述一個系統(tǒng)應(yīng)該做什么的建模技術(shù)，用況建模不僅用于新系統(tǒng)的需求獲取，還可用于已有系統(tǒng)的升級。用況模型用用況圖來描述。 用況圖展示了各類外部執(zhí)行者與系統(tǒng)所提供的用況之間的連接。一個用況是系統(tǒng)所提供的一個功能（也可以說是系統(tǒng)提供的某一特定用法）的描述，執(zhí)行者是指那些可能使用這些用況的人或外部系統(tǒng)，執(zhí)行者與用況的連接表示該執(zhí)行者使用了那個用況。用況圖給出了用戶所感受到的系統(tǒng)行為，但不描述系統(tǒng)如何實現(xiàn)該功能。用況通常用普通正文描述，也可以用活動圖來描述。8/3/202268軟件工程 任何一個涉及到系統(tǒng)功能活動的人都會用到用況模型。 客戶：用況模型指明了系統(tǒng)的功

35、能，描述了系統(tǒng)能如何使用。用況建模時客戶的積極參與是十分重要的。 開發(fā)者：用況模型幫助他們理解系統(tǒng)要做什么，同時為以后的其它模型建模、結(jié)構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)等提供依據(jù)。 集成測試和系統(tǒng)測試人員：根據(jù)用況來測試系統(tǒng)，以驗證系統(tǒng)是否完成了用況指定的功能。 8/3/202269軟件工程用況建模步驟創(chuàng)建用況模型的步驟包括：1定義系統(tǒng)2確定執(zhí)行者3確定用況4描述用況5定義用況間的關(guān)系，6確認模型8/3/202270軟件工程用況模型由用況圖組成，用況圖展示了執(zhí)行者、用況以及它們之間的關(guān)系。用況通常用正文形式來描述。一個用況模型可由若干幅用況圖組成。一幅用況圖包含的模型元素有系統(tǒng)、執(zhí)行者、用況，以及表示它們間的不同

36、關(guān)系，如關(guān)聯(lián)、擴展、包含、泛化等。8/3/202271軟件工程用況圖電話訂購系統(tǒng)用況圖Telephone CatalogCustomerSalespersonnShipping ClerksupervisorestablishcreditFill orderArrangePaymentSupplyCustomerDataorderproductArrangeCreditPaycashplaceorderRequestCatalogincludeincludeincludeextendcheckstatus8/3/202272軟件工程一. 確定執(zhí)行者執(zhí)行者是指與系統(tǒng)交互的人或其它系統(tǒng)執(zhí)行者代表一

37、種角色，而不是具體的某個人 執(zhí)行者可分成主執(zhí)行者和副執(zhí)行者：主執(zhí)行者使用系統(tǒng)的主要功能 例如，保險系統(tǒng)中主執(zhí)行者處理保險的注冊和管理 副執(zhí)行者處理系統(tǒng)的輔助功能 例如，管理數(shù)據(jù)庫、通信、備份以及其它管理等系統(tǒng)維護8/3/202273軟件工程執(zhí)行者還可分為主動執(zhí)行者和被動執(zhí)行者：主動執(zhí)行者開始一個用況被動執(zhí)行者從不開始用況，只是參與一個或多個用況8/3/202274軟件工程我們可以通過回答下列問題來確定執(zhí)行者：誰使用系統(tǒng)的主要功能（主執(zhí)行者）？誰需要從系統(tǒng)中得到對他們?nèi)粘９ぷ鞯闹С?？誰需要維護、管理和維持系統(tǒng)的日常運行（副執(zhí)行者）？系統(tǒng)需要控制哪些硬件設(shè)備？系統(tǒng)需要與哪些其它系統(tǒng)交互？哪些人或哪

38、些系統(tǒng)對系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果（值）感興趣？8/3/202275軟件工程確定用況1. 用況的特征用況總是被執(zhí)行者啟動的（initiated），執(zhí)行者必須直接或間接地指示系統(tǒng)去執(zhí)行用況用況向執(zhí)行者提供值，這些值必須是可識別的用況是完整的，一個用況必須是一個完整的描述 用況是一個類，而不是實例，用況的實例稱為場景（scenario）8/3/202276軟件工程2. 尋找用況可以通過讓每個執(zhí)行者回答以下問題來尋找用況：執(zhí)行者需要系統(tǒng)提供哪些功能？執(zhí)行者需要做什么？執(zhí)行者是否需要讀、創(chuàng)建、刪除、修改或儲存系統(tǒng)中的某類信息？執(zhí)行者是否要被系統(tǒng)中的事件提醒，或者執(zhí)行者是否要提醒系統(tǒng)中某些事情？從功能觀點看，這些事

39、件表示什么？執(zhí)行者的日常工作是否因為系統(tǒng)的新功能（尤其是目前尚未自動化的功能）而被簡化或提高了效率？8/3/202277軟件工程另外還有一些不是目前的執(zhí)行者回答的問題：系統(tǒng)需要哪些輸入/輸出？誰從系統(tǒng)獲取信息？誰為系統(tǒng)提供信息？與當前系統(tǒng)（可能是人工系統(tǒng)而不是自動化系統(tǒng)）的實現(xiàn)有關(guān)的主要問題是什么？ 對同一個項目，不同的開發(fā)者選取的用況數(shù)是不一樣的。例如一個10個人年規(guī)模的項目，有人選取了20個用況，而在一個類似的項目中，有人選用了100個用況。 似乎20個太少，而100個太多，希望在項目規(guī)模和用況數(shù)之間保持均衡。 8/3/202278軟件工程3. 用況的描述 用況通常用正文（text）來描述

40、,也可用活動圖來描述 。 用況的正文描述應(yīng)包括以下內(nèi)容：用況的目的：用況的最終目的是什么？它試圖達到什么？用況是如何啟動（initiate）的：哪個執(zhí)行者在什么情況下啟動用況的執(zhí)行？執(zhí)行者和用況之間的消息流：用況與執(zhí)行者之間交換什么消息或事件來通知對方改變或恢復(fù)信息？描述系統(tǒng)與執(zhí)行者之間的主消息流是什么？以及系統(tǒng)中哪些實體被使用或修改？8/3/202279軟件工程用況中可供選擇的流：用況中的活動可根據(jù)條件或異常（exception）有選擇地執(zhí)行。如何通過給執(zhí)行者一個值來結(jié)束用況：描述何時可認為用況已結(jié)束.8/3/202280軟件工程執(zhí)行者的簡要描述 如客戶：向公司訂購商品的人 客戶代表：公司處

41、理客戶請求的雇員 庫存系統(tǒng)：記錄公司庫存的軟件用況的簡要描述 如訂購貨物：客戶創(chuàng)建一個新的請求商品的訂單，并為那些商品付費 取消訂單：客戶取消一個已經(jīng)存在的訂單8/3/202281軟件工程 用況的詳細描述前置條件和后置條件前置條件和后置條件表示用況開始和結(jié)束的條件事件流（flow of events）事件流是一系列陳述句，它是從執(zhí)行者的角度看，列出用況的各個步驟用況描述中可以包含條件、分支和循環(huán)。例如：訂購貨物用況的描述如下8/3/202282軟件工程用況名稱：訂購貨物參與的執(zhí)行者：客戶、客戶代表前置條件：一個合法的客戶已經(jīng)登錄到這個系統(tǒng)事件流：當客戶選擇訂購貨物時，用況開始客戶輸入他的姓名和

42、地址如果客戶只輸入郵編，系統(tǒng)將給出州和城市名當客戶輸入產(chǎn)品代碼a. 系統(tǒng)給出產(chǎn)品描述和價格b. 系統(tǒng)往客戶訂單中添加該物品的價格 循環(huán)結(jié)束5. 客戶輸入信用卡支付信息8/3/202283軟件工程6. 客戶選擇提交7. 系統(tǒng)檢驗輸入的信息，把該訂單作為未完成的交易保存，同時向記賬系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)支付信息。如果客戶提交的信息不正確，系統(tǒng)將提示客戶修改。8. 當支付確認后，訂單就被標記上已經(jīng)確認，同時返回給客戶一個訂單ID，用況也就結(jié)束了。如果支付沒有被確認，系統(tǒng)將提示客戶改正支付信息或者取消。如果客戶選擇修改信息，就回到第5步；如果選擇取消，用況結(jié)束。后置條件：如果訂單沒有被取消，它將保存在系統(tǒng)中，并做上

43、標記8/3/202284軟件工程其他需求在用況中還可描述一些特殊的需求，這些需求常常是非功能性需求，如可用性、安全性、可維護性、負載、性能、自動防故障、數(shù)據(jù)需求等。如訂購貨物用況的其他需求：前置條件：（略）事件流： （略）特殊需求： 系統(tǒng)必須在一秒內(nèi)響應(yīng)客戶的輸入后置條件： （略）8/3/202285軟件工程事件流可分為兩部分：基本路徑 基本路徑是運轉(zhuǎn)正常時的路徑，是一系列沒有分支和選擇的簡單陳述句可選路徑 可選路徑是指不同于基本路徑而允許不同的事件序列的路徑。 對于明顯有可能隨時發(fā)生的事情來說，可選路徑非常有效。8/3/202286軟件工程如訂購貨物用況的基本路徑：事件流：基本路徑當客戶選擇

44、訂購貨物時，用況開始客戶輸入他的姓名和地址當客戶輸入產(chǎn)品代碼時a. 系統(tǒng)給出產(chǎn)品描述和價格b. 系統(tǒng)往客戶訂單中添加該物品的價格 循環(huán)結(jié)束4. 客戶輸入信用卡支付信息5. 客戶選擇提交6. 系統(tǒng)檢驗輸入的信息，把該訂單作為未完成的交易保存，同時向記賬系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)支付信息7. 當支付確認后，訂單就被標記上已經(jīng)確認，同時返回給客戶一個訂單ID，用況結(jié)束8/3/202287軟件工程 如果在訂購貨物用況中，客戶可以在提交訂單前隨時取消訂單，其可選路徑如下：可選路徑：在選擇提交前的任何時候，客戶都可以選擇cancel。這次訂購沒有被保存，用況結(jié)束。在基本路徑第6步，如果有任何不正確的信息，系統(tǒng)提示客戶去修改

45、這些信息。在基本路徑第7步，如果支付沒有被確認，系統(tǒng)將提示客戶改正支付信息或者取消。如果客戶選擇修改信息，就回到基本路徑第4步；如果選擇取消，用況結(jié)束。8/3/202288軟件工程確定用況之間的關(guān)系關(guān)系說明記號關(guān)聯(lián)執(zhí)行者與他所參與的一個用況之間的通信路徑 擴展擴展的用況到基本用況的一種關(guān)系，它指出擴展的用況所定義的行為如何插入到基本用況所定義的行為中。擴展的用況通過模塊化方式增量地修改基本用況 extend8/3/202289軟件工程關(guān)系說明記號包含從基本用況到另一個用況（稱為包含用況，inclusion use case）的一種關(guān)系，它指出包含用況定義的行為被包含在基本用況所定義的行為中?；?/p>

46、本用況能看到包含用況，并依賴于執(zhí)行包含用況后的結(jié)果，但兩者相互間不能訪問其它屬性 用況泛化一個一般用況與一個更特殊的用況之間的關(guān)系，特殊用況可繼承一般用況的特征 include8/3/202290軟件工程實例本實例實現(xiàn)一個簡化了的銀行儲蓄賬戶管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在銀行的柜臺上對客戶辦理活期儲蓄業(yè)務(wù)。系統(tǒng)的需求陳述如下：一個客戶可以在多個銀行中開設(shè)賬戶，一個客戶也可在同一銀行中開設(shè)多個不同的賬戶?？蛻艨梢酝ㄟ^銀行職員進行開戶、存款、取款、轉(zhuǎn)賬、注銷賬戶等活動。其中轉(zhuǎn)賬指客戶將自己的某個賬戶上的錢款轉(zhuǎn)入同一銀行的不同賬戶（稱為銀行內(nèi)轉(zhuǎn)賬）或轉(zhuǎn)入不同銀行的賬戶（稱為銀行間轉(zhuǎn)賬）。系統(tǒng)管理員負責系統(tǒng)的賬

47、戶管理及業(yè)務(wù)報表的生成。8/3/202291軟件工程識別執(zhí)行者客戶：到銀行辦理儲蓄業(yè)務(wù)的人，負責輸入密碼銀行職員（客戶代理）：銀行工作人員，代表客戶進行儲蓄業(yè)務(wù)的操作銀行職員（管理人員）：銀行工作人員，根據(jù)客戶的儲蓄業(yè)務(wù)更新賬戶管理員：銀行計算機的管理人員，負責賬戶的管理和業(yè)務(wù)報表的生成8/3/202292軟件工程識別用況從系統(tǒng)的需求陳述可知，銀行職員（客戶代理）需要系統(tǒng)提供開戶、存款、取款、轉(zhuǎn)賬、注銷賬戶等功能，這些功能都包含了校驗密碼的功能。系統(tǒng)管理員需要系統(tǒng)提供賬戶管理和報表生成功能。銀行職員（管理人員）則參與了賬戶管理中的更新賬戶的功能。此外，轉(zhuǎn)賬功能可分為銀行內(nèi)轉(zhuǎn)賬和銀行間轉(zhuǎn)賬，我們

48、可將它們設(shè)計成三個用況，其中銀行內(nèi)轉(zhuǎn)賬用況和銀行間轉(zhuǎn)賬用況都繼承了基本轉(zhuǎn)賬用況。據(jù)此分析，得到該系統(tǒng)的用況圖如下圖所示。8/3/202293軟件工程銀行儲蓄賬戶管理系統(tǒng)包含包含包含銀行職員（用戶代理）賬戶管理銀行間轉(zhuǎn)賬開戶取款銀行內(nèi)轉(zhuǎn)賬注銷存款校驗密碼轉(zhuǎn)賬報表生成其它銀行賬戶管理系統(tǒng)客戶系統(tǒng)管理員銀行職員（管理人員）8/3/202294軟件工程開戶用況描述用況名稱：開戶參與的執(zhí)行者：銀行職員（客戶代理），客戶前置條件：一個合法的銀行職員（客戶代理）已登錄到該系統(tǒng)事件流：1.當選擇開戶功能時用況開始2.輸入客戶信息（姓名、地址、身份證號等）3.從賬戶管理系統(tǒng)獲取新的賬號4.請客戶輸入密碼5.請客

49、戶再次輸入密碼6.如果兩次密碼不一致則回到第4步，否則繼續(xù)7.在賬戶庫中添加新賬戶8.打印存折，用況結(jié)束后置條件：在賬戶庫中增加了一個新賬戶，得到一張新存折 8/3/202295軟件工程取款用況描述用況名稱：取款參與的執(zhí)行者：銀行職員（客戶代理）前置條件：一個合法的銀行職員（客戶代理）已登錄到該系統(tǒng)事件流：基本路徑：1.當選擇取款功能時用況開始2.當輸入客戶信息（姓名、賬號等）后 a）如果客戶信息與賬戶不一致，顯示錯誤信息，可以重新輸入或結(jié)束用況 b）如果該賬戶被凍結(jié)（如因掛失而凍結(jié)），顯示凍結(jié)信息并結(jié)束用況3.輸入并校驗密碼8/3/202296軟件工程4.輸入取款金額，如果該賬戶的余款小于取

50、款金額，顯示錯誤信息，要求重新輸入5.打印取款單，交客戶簽字6.建立取款事件記錄，更新賬戶信息7. 打印存折，用況結(jié)束可選路徑：1.在第5步客戶簽字之前的任何時刻，客戶可以取消本次取款，用況結(jié)束2.第3步校驗密碼時，如發(fā)現(xiàn)密碼不一致，則重新輸入密碼，或用況結(jié)束后置條件：如果取款成功，客戶賬戶中的余額被更新（減少），否則余額不變。8/3/202297軟件工程描述取款用況的活動圖客戶不確認客戶確認余額取款額未凍結(jié)不一致一致選擇重新輸入選擇結(jié)束凍結(jié)余額取款額打印取款單輸入客戶信息顯示錯誤信息建立取款記錄更新賬戶信息打印存折顯示錯誤信息輸入取款金額輸入并校驗密碼顯示凍結(jié)信息8/3/202298軟件工程

51、內(nèi)容摘要面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計過程UML概述用況建模靜態(tài)建模動態(tài)建模物理體系結(jié)構(gòu)建模8/3/202299軟件工程靜態(tài)建模（類和對象建模） 類和對象模型的基本模型元素有類、對象以及它們之間的關(guān)系。系統(tǒng)中的類和對象模型描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，在UML中用類圖和對象圖來表示。 8/3/2022100軟件工程類圖由系統(tǒng)中使用的類以及它們之間的關(guān)系組成。類之間的關(guān)系有關(guān)聯(lián)、依賴、泛化、實現(xiàn)等。類圖是一種靜態(tài)模型，它是其它圖的基礎(chǔ)。一個系統(tǒng)可以有多張類圖，一個類也可出現(xiàn)在幾張類圖中。對象圖是類圖的一個實例，它描述某一時刻類圖中類的特定實例以及這些實例之間的特定鏈接。對象圖使用了與類圖相同的符

52、號，只是在對象名下附加下劃線，對象名后可接以冒號和類名，即 object-name:class-name 8/3/2022101軟件工程 對象名 ：類名屬性名 = 值操作類名屬性名 ：類型操作聚集組合關(guān)聯(lián)泛化依賴實現(xiàn)8/3/2022102軟件工程類圖和對象圖實例xL3對象圖L4P2lineX1:realY1:realX2:realY2:realpointX: realY: realL1: lineX1=10Y1=10X2= -10Y2= -10L2: lineL3: lineX1=10Y1= 5X2= -10Y2= -5L4: lineX1=9Y1=5X2=9Y2=3X1= -10Y1=10X

53、2=10Y2= -10P1:pointX = 0Y = 0P2:pointX=9Y=4。5P1L1yL2類圖相交2.*0.*8/3/2022103軟件工程確定類1. 標識類 這里介紹一種類責任協(xié)作者（classresponsibilitycollaborator，簡稱CRC）技術(shù)。CRC實際上是一組表示類的索引卡片，每張卡片分成三部分，它們分別描述類名、類的責任和類的協(xié)作者。類名： 協(xié)作者： 責任： 8/3/2022104軟件工程(1) 標識潛在的對象類 通常陳述中的名詞或名詞短語是可能的潛在對象，它們以不同的形式展示出來，如：1)外部實體（如，其它系統(tǒng)、設(shè)備、人員），他們生產(chǎn)或消費計算機系統(tǒng)

54、所使用的信息；2)物件（如，報告、顯示、信函、信號），它們是問題信息域的一部分；3)發(fā)生的事情或事件（如，性能改變或完成一組機器人移動動作），它們出現(xiàn)在系統(tǒng)運行的環(huán)境中；8/3/2022105軟件工程4)角色（如：管理者、工程師、銷售員），他們由與系統(tǒng)交互的人扮演；5)組織單位（如：部門、小組、小隊），他們與一個應(yīng)用有關(guān)；6)場所（如：制造場所、裝載碼頭），它們建立問題和系統(tǒng)所有功能的環(huán)境；7)構(gòu)造物（如，四輪交通工具、計算機），它們定義一類對象，或者定義對象的相關(guān)類。8/3/2022106軟件工程回答下列問題來識別潛在對象：是否有要儲存、轉(zhuǎn)換、分析或處理的信息？是否有外部系統(tǒng)？是否有模式（p

55、attern）、類庫和構(gòu)件等？是否有系統(tǒng)必須處理的設(shè)備？是否有組織部分（organizational parts）? 業(yè)務(wù)中的執(zhí)行者扮演什么角色？這些角色可以看作類，如客戶、操作員等。 8/3/2022107軟件工程（2）篩選對象類，確定最終對象類我們可以用以下選擇特征來確定最終的對象：1)保留的信息：僅當必須記住有關(guān)潛在對象的信息，系統(tǒng)才能運作時，則該潛在對象在分析階段是有用的；2)需要的服務(wù)：潛在對象必須擁有一組可標識的操作，它們可以按某種方式修改對象屬性的值；3)多個屬性：在分析階段，關(guān)注點應(yīng)該是“較大的”信息（僅具有單個屬性的對象在設(shè)計時可能有用，但在分析階段，最好把它表示為另一對象的

56、屬性）；8/3/2022108軟件工程4)公共屬性：可以為潛在的對象定義一組屬性，這些屬性適用于該類的所有實例；5)公共操作：可以為潛在的對象定義一組操作，這些操作適用于該類的所有實例；6) 必要的需求：出現(xiàn)在問題空間中的外部實體以及對系統(tǒng)的任何解決方案的實施都是必要的生產(chǎn)或消費信息，它們幾乎總是定義為需求模型中的類。 8/3/2022109軟件工程 對象和類還可以按以下特征進行分類：1)確切性（tangibility）：類表示了確切的事物（如，鍵盤或傳感器），還是表示了抽象的信息（如，預(yù)期的輸出）？2)包含性（inclusiveness）：類是原子的（即不包含任何其它類），還是聚合的（至少包

57、含一個嵌套的對象）？3)順序性（sequentiality）：類是并發(fā)的（即，擁有自己的控制線程），還是順序的（被外部的資源控制）？8/3/2022110軟件工程4)持久性（persistence）：類是短暫的（即，它在程序運行期間被創(chuàng)建和刪除）、臨時的（它在程序運行期間被創(chuàng)建，在程序終止時被刪除）、還是永久的（它存放在數(shù)據(jù)庫中）？ 永久對象（persistent object）：其生存周期可以超越程序的執(zhí)行時間而長期存在的對象。5)完整性（integrity）：類是易被侵害的（即，它不防衛(wèi)其資源受外界的影響），還是受保護的（該類強制控制對其資源的訪問）。 基于上述分類，CRC卡的內(nèi)容可以擴充

58、，以包含類的類型和特征。8/3/2022111軟件工程類的類型：（如：設(shè)備，角色，場所，） 類的特征：（如：確切的，原子的，并發(fā)的，） 協(xié)作者： 責任： 類名： CRC卡8/3/2022112軟件工程2. 標識責任 責任是與類相關(guān)的屬性和操作，簡單地說，責任是類所知道的或要做的任何事情。 （1）標識屬性 屬性表示類的穩(wěn)定特征，即為了完成客戶規(guī)定的目標所必須保存的類的信息，一般可以從問題陳述中提取出或通過對類的理解而辨識出屬性。分析員可以再次研究問題陳述，選擇那些應(yīng)屬于該對象的內(nèi)容，同時對每個對象回答下列問題：“在當前的問題范圍內(nèi)，什么數(shù)據(jù)項（復(fù)合的和/或基本的）完整地定義了該對象？” 8/3/

59、2022113軟件工程（2） 定義操作 操作定義了對象的行為并以某種方式修改對象的屬性值。操作可以通過對系統(tǒng)的過程敘述的分析提取出來，通常敘述中的動詞可作為候選的操作。類所選擇的每個操作展示了類的某種行為。操作大體可分為三類：以某種方式操縱數(shù)據(jù)的操作（如，增加、刪除、重新格式化、選擇）；完成某種計算的操作；為控制事件的發(fā)生而監(jiān)控對象的操作。 8/3/2022114軟件工程 3. 標識協(xié)作者 一個類可以用它自己的操作去操縱它自己的屬性，從而完成某一特定的責任，一個類也可和其它類協(xié)作來完成某個責任。如果一個對象為了完成某個責任需要向其它對象發(fā)送消息，則我們說該對象和另一對象協(xié)作。協(xié)作實際上標識了類

60、間的關(guān)系。 為了幫助標識協(xié)作者，可以檢索類間的類屬關(guān)系。如果兩個類具有整體與部分關(guān)系（一個對象是另一個對象的一部分），或者一個類必須從另一個類獲取信息，或者一個類依賴于（depends-upon）另一個類，則它們間往往有協(xié)作關(guān)系。 8/3/2022115軟件工程4. 復(fù)審CRC卡 在填好所有CRC卡后，應(yīng)對它進行復(fù)審。復(fù)審應(yīng)由客戶和軟件分析員參加，復(fù)審方法如下：1)參加復(fù)審的人，每人拿CRC卡片的一個子集。注意，有協(xié)作關(guān)系的卡片要分開，即，沒有一個人持有兩張有協(xié)作關(guān)系的卡片。2)將所有用況/場景分類。3) 復(fù)審負責人仔細閱讀用況，當讀到一個命名的對象時，將令牌（token）傳送給持有對應(yīng)類的卡