第 1 章(C)- 面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)初步2011(2h)

1、第一章 從過(guò)程抽象到數(shù)據(jù)抽象1.3 面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì) 主要內(nèi)容面向?qū)ο蠼?duì)象模型UML建模技術(shù)面向?qū)ο蠓治雒嫦驅(qū)ο笤O(shè)計(jì)面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)1.3.1 面向?qū)ο蠼?在創(chuàng)建系統(tǒng)之前必須對(duì)問(wèn)題有一個(gè)透徹的了解。為了更好的理解問(wèn)題和描述問(wèn)題，人們常常采用“建立問(wèn)題模型”技術(shù)。如：建造一座大廈（圖紙），拍電影（劇本） 模型由一組圖示符號(hào)和組織這些符號(hào)的規(guī)則組成，利用它們來(lái)定義和描述問(wèn)題域中的術(shù)語(yǔ)和概念。 模型是一種思考工具，利用這種工具可以把知識(shí)規(guī)范地?zé)o歧義地表示出來(lái)。1. 建模的目的： (1)模型幫助我們將系統(tǒng)可視化,可以更好地理解系統(tǒng)。 (2)模型可以讓我們直觀、詳細(xì)描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為,并利用它和同

2、事容易溝通。 (3)模型提供了指導(dǎo)我們創(chuàng)建系統(tǒng)的模板,我們可以用它為使用系統(tǒng)的人提供幫助。（4）模型對(duì)我們所做的決策進(jìn)行文檔化。系統(tǒng)越大越需要建立問(wèn)題模型。為了開(kāi)發(fā)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)分析員應(yīng)該抽象出目標(biāo)系統(tǒng)的特性，使用精確的表示方法構(gòu)造系統(tǒng)的模型，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中逐漸把和實(shí)現(xiàn)有關(guān)的細(xì)節(jié)加進(jìn)模型中，直至最終用程序?qū)崿F(xiàn)模型。2.建立問(wèn)題模型方法從算法的角度建立問(wèn)題模型:所有的問(wèn)題都用過(guò)程/函數(shù)作為主要構(gòu)造塊面向?qū)ο蟮慕?所有的問(wèn)題都用對(duì)象/類作為主要構(gòu)造塊面向?qū)ο蟮慕５姆椒ê芏?Rumbaugh-OMTBooch Yourdon - OOA&DJacobson - OOSEMartin - O

3、OD每種方法都有自己的建模內(nèi)容和圖形化工具。目前最好最流行的圖形化工具是UML。UML的軟件：Rational Rose; Visio OMT建模OMT是著名的對(duì)象模型化技術(shù)OMT。OMT認(rèn)為用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_(kāi)發(fā)軟件，通常需要建立三種形式的模型，它們分別是：1.描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)象模型(基本、核心)2.描述系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模型3.描述系統(tǒng)功能的功能模型這三個(gè)模型從3個(gè)不同但又密切相關(guān)的角度模擬目標(biāo)系統(tǒng)。一個(gè)典型的軟件系統(tǒng)組合了上述三方面內(nèi)容：它使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（對(duì)象模型），執(zhí)行操作（動(dòng)態(tài)模型），并且完成數(shù)據(jù)值的變化（功能模型）。分析：對(duì)象模型是三個(gè)模型中最關(guān)鍵的一個(gè)模型。它的作用是描述系統(tǒng)的靜態(tài)

4、結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成系統(tǒng)的類和對(duì)象，它們的屬性和操作，及它們之間的關(guān)系。（定義“對(duì)誰(shuí)做”）動(dòng)態(tài)模型著重于系統(tǒng)的控制邏輯。要想對(duì)一個(gè)系統(tǒng)了解得比較清楚，還應(yīng)當(dāng)考察在任何時(shí)刻對(duì)象及其關(guān)系的改變。系統(tǒng)的這些涉及時(shí)序和改變狀況用動(dòng)態(tài)模型來(lái)描述。（定義“何時(shí)做”）功能模型著重于系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳送和處理。功能模型表明，通過(guò)計(jì)算，從輸入數(shù)據(jù)能得到什么樣的輸出數(shù)據(jù)，不考慮參加計(jì)算的數(shù)據(jù)按什么時(shí)序執(zhí)行。（定義“做什么”）最核心的模型-對(duì)象模型 面向?qū)ο蠓椒◤?qiáng)調(diào)圍繞對(duì)象而不是圍繞功能來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)。對(duì)于大系統(tǒng)：3個(gè)模型必不可少.對(duì)于小系統(tǒng)：對(duì)象模型必不可少。對(duì)象模型是上述三種模型中最重要、最基本、最核心的模型。 對(duì)象模型表

5、示靜態(tài)的、結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)”性質(zhì)。它是對(duì)模擬客觀世界實(shí)體的對(duì)象以及對(duì)象彼此間的關(guān)系的映射，描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。 OMT對(duì)象模型化技術(shù)把分析時(shí)收集的信息構(gòu)造在三類模型中，即對(duì)象模型、動(dòng)態(tài)模型和功能模型。動(dòng)態(tài)模型對(duì)象模型功能模型 這個(gè)模型化的過(guò)程是一個(gè)迭代過(guò)程。通過(guò)不斷更新、細(xì)化，直到切合系統(tǒng)的真正需求為止。 為了建立系統(tǒng)模型，需要定義一組圖形符號(hào)，并且規(guī)定一組組織這些符號(hào)以表示特定語(yǔ)義的規(guī)則。如對(duì)象模型，需要包含下列符號(hào)：表示類的符號(hào)（應(yīng)該既能表示屬性又能表示服務(wù)）；表示對(duì)象（類實(shí)例）的符號(hào)；表示繼承關(guān)系的符號(hào)；表示類和（或）對(duì)象 間其他關(guān)系的符號(hào)。統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）為建立系統(tǒng)模型提供

6、了一個(gè)圖形化的表示手段UML建模技術(shù)1. UML（Unified Modeling Language， 統(tǒng)一建模語(yǔ)言） UML是軟件和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言。它主要以圖形的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)。 UML是在多種面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)方法相互融合的基礎(chǔ)上形成的，是一種專用于系統(tǒng)建模的語(yǔ)言。它為開(kāi)發(fā)人員與客戶之間，以及開(kāi)發(fā)人員之間的溝通與理解架起了“橋梁”。2.UML系統(tǒng)視圖UML 是用來(lái)描述模型的，它用模型來(lái)描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、或靜態(tài)特征、以及行為或動(dòng)態(tài)特征它從不同的視角為系統(tǒng)的架構(gòu)建模，形成系統(tǒng)的不同視圖（view）每一種UML 的視圖都是由一個(gè)或多個(gè)圖（diagram ）組成的，一個(gè)圖就是系統(tǒng)架

7、構(gòu)在某個(gè)側(cè)面的表示，它與其它圖是一致的，所有的圖一起組成了系統(tǒng)的完整視圖。UML 提供了九種不同的圖描述系統(tǒng)模型?？梢苑殖蓛纱箢悾阂活愂庆o態(tài)圖。包括用例圖、類圖、對(duì)象圖、組件圖、配置圖另一類是動(dòng)態(tài)圖。包括序列圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖和活動(dòng)圖UML圖(preview)1) 用例圖2) 時(shí)序圖：打印3) 時(shí)序圖：打電話4) 協(xié)同圖：打印5) 狀態(tài)圖：電梯6) 封包7) 活動(dòng)圖：磁盤8) 構(gòu)件分布圖9) 構(gòu)件圖的組合10) 配置圖：主機(jī)與外圍設(shè)備11）類圖類圖用于表示類的存在和類與類之間的相互關(guān)系，是從系統(tǒng)構(gòu)成的角度來(lái)描述正在開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。類的表示：類的名稱屬性屬性 :數(shù)據(jù)類型屬性 :數(shù)據(jù)類型 = 初值操作

8、操作(參數(shù)表):結(jié)果類型類圖12）對(duì)象圖類圖表示類和類與類之間的關(guān)系，對(duì)象圖則表示在某一時(shí)刻這些類的具體實(shí)例和這些實(shí)例之間的具體連接關(guān)系。由于對(duì)象是類的實(shí)例，所以UML 對(duì)象圖中的概念與類圖中的概念完全一致。對(duì)象圖可以看作類圖的示例，幫助人們理解一個(gè)比較復(fù)雜的類圖。對(duì)象圖也可用于顯示類圖中的對(duì)象在某一點(diǎn)的連接關(guān)系。對(duì)象的圖示方式與類的圖示方式幾乎是一樣的，主要差別在于對(duì)象的名字下面要加下劃線。對(duì)象名有下列三種表示格式：13）關(guān)系類圖由類和它們之間的關(guān)系，組成類與類之間通常有四種關(guān)系：泛化關(guān)系（Generalization）關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）聚合關(guān)系（Aggregation）合成

9、關(guān)系（Composition）依賴關(guān)系（Dependency）其中，聚合關(guān)系（Aggregation），合成關(guān)系（Composition）屬于關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）。泛化關(guān)系表現(xiàn)為繼承或?qū)崿F(xiàn)關(guān)系(is a)，關(guān)聯(lián)關(guān)系表現(xiàn)為變量(has a )，依賴關(guān)系表現(xiàn)為函數(shù)中的參數(shù)(use a)。泛化關(guān)系：表示為類與類之間的繼承關(guān)系，接口與接口之間的繼承，類對(duì)接口的實(shí)現(xiàn)關(guān)系。表示方法： 用一個(gè)空心箭頭實(shí)線，箭頭指向父類。或空心箭頭虛線，如果父類是接口。關(guān)聯(lián)關(guān)系：類與類之間的聯(lián)接，它使一個(gè)類知道另一個(gè)類的屬性和方法。表示方法：用 實(shí)線箭頭， 箭頭指向被使用的類。在示范代碼中，Employee可以

10、有0個(gè)或更多的TimeCard對(duì)象。但是，每個(gè)TimeCard只從屬于單獨(dú)一個(gè)Employee。聚合關(guān)系：是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，是強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。聚合關(guān)系是整體和個(gè)體的關(guān)系。關(guān)聯(lián)關(guān)系的兩個(gè)類處于同一層次上，啊聚合關(guān)系兩個(gè)類處于不同的層次，一個(gè)是整體，一個(gè)是部分。表示方法：空心菱形實(shí)線箭頭，箭頭指向部分。合成關(guān)系：是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，是比聚合關(guān)系強(qiáng)的關(guān)系。它要求普通的聚合關(guān)系中代表整體的對(duì)象負(fù)責(zé)代表部分的對(duì)象的生命周期，合成關(guān)系不能共享。表示方法：實(shí)心菱形實(shí)線箭頭，Employee和TimeCard的關(guān)系或許更適合表示成“合成”，而不是表示成“關(guān)聯(lián)”。 依賴關(guān)系：是類與類之間的連接，表示一個(gè)類依賴于另一

11、個(gè)類的定義。例如如果A依賴于B，則B體現(xiàn)為局部變量，方法的參數(shù)、或靜態(tài)方法的調(diào)用。表示方法：虛線箭頭UML開(kāi)發(fā)工具IBM Rational RoseMicrosoft Visio-UML 模型圖Borland TogetherJude (Java and UML Developers Environment)，一個(gè)小巧實(shí)用的UML建模軟件，是一個(gè)中日合作采用XP開(kāi)發(fā)方式純JAVA開(kāi)發(fā)的軟件，也可以說(shuō)是半個(gè)國(guó)產(chǎn)軟件EclipseUMLRoseStarUML：一款開(kāi)放源碼的UML開(kāi)發(fā)工具，是由韓國(guó)公司主導(dǎo)開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品。1.3.2 面向?qū)ο蠓治?OOA)1. 基本內(nèi)涵 面向?qū)ο蟮姆治鼍褪沁\(yùn)用面向?qū)?/p>

12、象方法進(jìn)行系統(tǒng)分析，抽取和整理用戶需求并建立問(wèn)題域精確模型的過(guò)程。 它強(qiáng)調(diào)運(yùn)用面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行分析，用面向?qū)ο蟮母拍詈捅硎痉ū磉_(dá)、分析結(jié)果。2. 基本任務(wù)OOA分析工作主要包含3項(xiàng)內(nèi)容：理解用戶需求；表達(dá)用戶需求；驗(yàn)證用戶需求。3. 基本步驟 面向?qū)ο蠓治龉ぷ鞔篌w上按照下列順序進(jìn)行：第一步，尋找類&對(duì)象；第二步，確定對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)；第三步，定義對(duì)象的屬性；第四步，定義對(duì)象的服務(wù)。 事實(shí)上，分析工作不可能嚴(yán)格地按照預(yù)定順序進(jìn)行，系統(tǒng)的模型往往需要反復(fù)構(gòu)造多遍才能建成。 通常，先構(gòu)造出模型的子集，然后再逐漸擴(kuò)充，直到完全、充分地理解整個(gè)問(wèn)題，才能最終把模型建立起來(lái)。1) 確定類&對(duì)象步驟：找出侯選

13、的類&對(duì)象。 對(duì)象是對(duì)問(wèn)題域中有意義的事物的抽象，它們既可能是物理實(shí)體，也可能是抽象概念。 通常，將需求陳述中的名詞 或名詞短語(yǔ)作為類&對(duì)象的候選者。篩選出正確的類&對(duì)象。 找出候選的類&對(duì)象之后，還應(yīng)該嚴(yán)格考察每個(gè)候選者，從中去掉不正確的或不必要的。 刪除的依據(jù)如下：冗余的：兩個(gè)類名表示了相同的信息，應(yīng)該保留較全面的類&對(duì)象。無(wú)關(guān)的：與目標(biāo)系統(tǒng)無(wú)關(guān)的類&對(duì)象?；\統(tǒng)的：用精確的代替模糊、籠統(tǒng)的類&對(duì)象。無(wú)關(guān)的屬性：去掉類&對(duì)象中無(wú)關(guān)的屬性。操作：通常用動(dòng)詞定義類中的操作。實(shí)現(xiàn)：在系統(tǒng)分析階段應(yīng)該少考慮或不考慮怎樣實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)。2) 確定關(guān)聯(lián)在需求陳述中使用的描述性動(dòng)詞或動(dòng)詞詞組，通常表示關(guān)聯(lián)關(guān)

14、系。因此，在初步確定關(guān)聯(lián)時(shí)，大多數(shù)關(guān)聯(lián)可以通過(guò)直接提取需求陳述中的動(dòng)詞詞組而得出。分析員還應(yīng)該與用戶及領(lǐng)域?qū)＜矣懻搯?wèn)題域?qū)嶓w間的相互依賴、相互作用關(guān)系，根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)再進(jìn)一步補(bǔ)充一些關(guān)聯(lián)。最后，還需對(duì)初步確定的關(guān)聯(lián)進(jìn)行進(jìn)一步篩選，以去掉不正確的或不必要的關(guān)聯(lián)。三個(gè)或三個(gè)以上對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)，大多可以分解為二元關(guān)聯(lián)。3) 確定屬性 分析并確定每個(gè)對(duì)象有哪些特性。確定屬性的過(guò)程包括分析和選擇兩個(gè)步驟。通常，在需求陳述中用名詞詞組表示屬性。應(yīng)該僅考慮與具體應(yīng)用直接相關(guān)的屬性，不必考慮那些超出所要解決的問(wèn)題范圍的屬性。4) 確定服務(wù)分析并確定每個(gè)對(duì)象有哪些對(duì)屬性的操作。在確定類中應(yīng)該有的服務(wù)時(shí)，既要考慮該

15、類實(shí)體的常規(guī)行為，又要考慮為完成本系統(tǒng)功能所需要提供的服務(wù)。5) 識(shí)別繼承關(guān)系 確定了類中應(yīng)該定義的屬性和服務(wù)之后，就可以利用繼承機(jī)制共享公共性質(zhì)，并對(duì)系統(tǒng)中的類加以層次化組織。 一般說(shuō)來(lái)，可以使用兩種方式建立繼承關(guān)系： 自底向上：抽象出現(xiàn)有類的共同性質(zhì)泛化出父類，這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)上模擬了人類歸納思維過(guò)程。自頂向下：把現(xiàn)有類細(xì)化成更具體的子類，這模似了人類的演繹思維過(guò)程。 關(guān)系層特征層對(duì)象層基本模型(類圖)交互圖主題圖詳 細(xì) 說(shuō) 明給出所有與問(wèn)題域和系統(tǒng)責(zé)任有關(guān)的對(duì)象，用對(duì)象類表示定義每個(gè)對(duì)象類的屬性與服務(wù)通過(guò)結(jié)構(gòu)與連接描述對(duì)象之間的關(guān)系對(duì)模型中的所有元素進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明對(duì)關(guān)系密切的類打包，幫助理解類

16、圖一幅交互圖表現(xiàn)完成某一項(xiàng)特定功能的一組對(duì)象之間的詳細(xì)交互。每一項(xiàng)功能用一個(gè) use case描述OOA模型（based on UML）:1.3.3 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)(OOD) 面向?qū)ο蠓治鍪翘崛『驼碛脩粜枨?，并建立?wèn)題域精確模型的過(guò)程。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)則是把分析階段得到的需求轉(zhuǎn)變成符合成本和質(zhì)量要求的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案的過(guò)程。 從面向?qū)ο蠓治龅矫嫦驅(qū)ο笤O(shè)計(jì)，是一個(gè)逐漸擴(kuò)充模型的過(guò)程。或者說(shuō)，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)就是用面向?qū)ο笥^點(diǎn)建立求解域模型的過(guò)程。1. 發(fā)展過(guò)程_I1) 早期的OOD（80年代至90年代初）1982 年G. Booch發(fā)表“Object-Oriented Design” ，首次稱“面向?qū)ο蟮脑O(shè)

17、計(jì)”。1986 年發(fā)表“Object-Oriented Development”，較完整地闡述了OOD思想。 兩個(gè)術(shù)語(yǔ)都用OOD作為縮寫，內(nèi)容上也沒(méi)有根本區(qū)別。 1983年R. J. Abbott提出正文分析方法，用規(guī)范的英語(yǔ)描述對(duì)一個(gè)問(wèn)題的解釋，然后從描述中提取對(duì)象及其特征。例：名詞對(duì)象，動(dòng)詞操作。被后來(lái)的許多OOD方法所采用。1. 發(fā)展過(guò)程_II1986年后，相繼出現(xiàn)了一批（早期的）OOD方法。如：Booch86Object-Oriented Development（面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)）GOODGeneral Object-Oriented Development（通用面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)）HOOD

18、Hierarchical Object-Oriented Design（層次式面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)）OOSDObject-Oriented Structured Design（面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）1. 發(fā)展過(guò)程_III2) 現(xiàn)今的OOD（90年代以后）特點(diǎn)：以面向?qū)ο蟮姆治鰹榛A(chǔ)，一般不依賴結(jié)構(gòu)化分析。與相應(yīng)的OOA方法共同構(gòu)成一種OOA&D方法體系。OOA和OOD采用一致的概念與原則，但屬于軟件生命周期的不同階段，有不同的目標(biāo)及策略。較全面地體現(xiàn)面向?qū)ο蠓椒ǖ母拍钆c原則。大多數(shù)方法獨(dú)立于編程語(yǔ)言，通過(guò)面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)所得到的系統(tǒng)模型可以由不同的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。2. 定義 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（OOD）

19、就在是OOA模型基礎(chǔ)上運(yùn)用面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目標(biāo)是產(chǎn)生一個(gè)符合具體實(shí)現(xiàn)條件的OOD模型。OOD與OOA、OOP關(guān)系： OOD是OO軟件工程中承前啟后的中間環(huán)節(jié)往前OOA（全部用OO概念建模）往后OOP（用OOPL支持的OO概念編程） OOD使用與OOA和OOP一致的概念建立完整的、可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型。OOA與OOD的目標(biāo)、內(nèi)容OOA主要內(nèi)容是研究問(wèn)題域和用戶需求，運(yùn)用面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)和原則發(fā)現(xiàn)問(wèn)題域中與系統(tǒng)責(zé)任有關(guān)的對(duì)象，以及對(duì)象的特征和相互關(guān)系。目標(biāo)是建立一個(gè)直接映射問(wèn)題域，符合用戶需求的OOA模型。OOD主要內(nèi)容是以O(shè)OA模型為基礎(chǔ)，按照實(shí)現(xiàn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)決策，包括全局性的決策和局

20、部細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)。目標(biāo)是產(chǎn)生一個(gè)滿足用戶需求，并且完全可實(shí)現(xiàn)的OOD模型。全局性設(shè)計(jì)決策：體系結(jié)構(gòu)、分布方案、并發(fā)控制、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)管理等。OOD方法應(yīng)支持用戶以O(shè)O概念表達(dá)對(duì)這些問(wèn)題的設(shè)計(jì)。局部細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)：對(duì)每個(gè)對(duì)象類的每個(gè)屬性和每個(gè)服務(wù)給出詳細(xì)的定義。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 通常，一個(gè)實(shí)用的軟件系統(tǒng)在邏輯上由問(wèn)題域子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、任務(wù)管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)等四大部分組成。針對(duì)上述四個(gè)部分，在OOD中進(jìn)行以下四個(gè)相應(yīng)的活動(dòng)：設(shè)計(jì)問(wèn)題域部分；設(shè)計(jì)人機(jī)交互部分的；設(shè)計(jì)任務(wù)管理部分；設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理部分。4. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則_I模塊化 面向?qū)ο筌浖_(kāi)發(fā)模式，很自然的支持了把系統(tǒng)分解成模塊的設(shè)計(jì)原則：對(duì)象就

21、是模塊。抽象 面向?qū)ο蠓椒ú粌H支持過(guò)程抽象，而且支持?jǐn)?shù)據(jù)抽象。類實(shí)際上是一種抽象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型。信息隱藏 在面向?qū)ο蠓椒ㄖ校畔㈦[藏通過(guò)對(duì)象的封裝性實(shí)現(xiàn)：類結(jié)構(gòu)分離了接口與實(shí)現(xiàn)，從而支持了信息隱藏。弱耦合 在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，耦合主要指不同?duì)象之間相互關(guān)聯(lián)的緊密程度。 一般說(shuō)來(lái)，對(duì)象之間的耦合可分為以下兩類：交互耦合：對(duì)象之間的耦合通過(guò)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)，則這種耦合就是交互耦合。繼承耦合：繼承是一般化類與特殊類之間耦合的一種形式。 在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量降低交互耦合的程度，提高繼承耦合程度。4. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則_II 為使交互耦合盡可能松散，應(yīng)該遵守下述準(zhǔn)則：1) 盡量降低消息連接的復(fù)雜程度。即減少消息中包含

22、的參數(shù)個(gè)數(shù)，降低參數(shù)的復(fù)雜程度。2) 減少對(duì)象發(fā)送/接收的消息數(shù)。4. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則_III5) 強(qiáng)內(nèi)聚 在OOD中存在以下3種內(nèi)聚：服務(wù)內(nèi)聚：一個(gè)服務(wù)應(yīng)該完成一個(gè)且僅完成一個(gè)功能。類內(nèi)聚：一個(gè)類應(yīng)該只有一個(gè)用途。一般特殊內(nèi)聚：設(shè)計(jì)出的一般特殊結(jié)構(gòu)應(yīng)該是對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域知識(shí)的正確抽取，應(yīng)該符合多數(shù)人的概念。 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該力求做到高內(nèi)聚。4. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則_IV可重用 重用有兩方面的含義：一是盡量使用已有的類（包括開(kāi)發(fā)環(huán)境提供的類庫(kù)，以及以往開(kāi)發(fā)類似系統(tǒng)時(shí)創(chuàng)建的類）；二是如果確實(shí)需要?jiǎng)?chuàng)建新類，則在設(shè)計(jì)這些新類的協(xié)議時(shí)，應(yīng)該考慮將來(lái)的重復(fù)使用性。OOD模型從兩個(gè)側(cè)面來(lái)描述人機(jī)交互部分?jǐn)?shù)據(jù)接口部分控制接口部分問(wèn)題

23、域部分從一個(gè)側(cè)面觀察OOD模型包括：一個(gè)核心部分+幾個(gè)外圍部分交 互 圖主 題 圖類 圖詳 細(xì) 說(shuō) 明從另一側(cè)面觀察OOD模型采用OOA的概念及 模型組織方式1.3.3 面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)1. 基本任務(wù)把面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的結(jié)果翻譯成用某種面 向?qū)ο蟪绦蛘Z(yǔ)言書寫的面向?qū)ο蟪绦?。測(cè)試和調(diào)試編寫出的面向?qū)ο蟪绦颉?程序的質(zhì)量主要由設(shè)計(jì)的質(zhì)量決定，應(yīng)該將大量的時(shí)間花在系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)上，但是所選用的程序語(yǔ)言的特點(diǎn)對(duì)程序質(zhì)量也有重要影響。2. 面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言可以分為兩類：純面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。例如：Java，C#，Smalltalk, Eiffel等?；旌闲兔嫦?qū)ο笳Z(yǔ)言（即在過(guò)程語(yǔ)言的基礎(chǔ)上增加面向?qū)ο髾C(jī)

24、制）例如：C+。選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言或工具的原則計(jì)算模式：C/S或B/S運(yùn)行平臺(tái)：PC/嵌入式系統(tǒng)/SmartDevice/otherOS平臺(tái)：Windows/Linux/嵌入式OS/other時(shí)間、空間需求可參考的資源語(yǔ)言或工具的功能、類庫(kù)、配置、發(fā)布語(yǔ)言或工具未來(lái)的發(fā)展前景開(kāi)發(fā)人員的基礎(chǔ)項(xiàng)目的未來(lái)前景等等 一個(gè)面向?qū)ο蟮腃+程序?qū)嵗?. 需求陳述（一個(gè)簡(jiǎn)單圖形程序的需求）： 在顯示器熒光屏上圓心坐標(biāo)為（100，100）的位置上，畫一個(gè)半徑為40的圓，在圓心坐標(biāo)為（200，300）的位置上，畫一個(gè)半徑為20的圓，在圓心坐標(biāo)為（400，150）的位置上，畫一條弧，弧的起始角度為30，結(jié)束角度為12

25、0，半徑為50。2. 面向?qū)ο蠓治龃_定對(duì)象 使用“語(yǔ)法分析”方法，在需求陳述中包含的名詞或名詞短語(yǔ)是對(duì)象的候選者，它們有下列一些： 顯示器熒光屏，圓心坐標(biāo)，位置，半徑，圓，弧，起始角度，結(jié)束角度。分析：“顯示器熒光屏”是一種輸出設(shè)備，是運(yùn)行程序的物質(zhì)基礎(chǔ)（硬件平臺(tái)），應(yīng)該從候選對(duì)象中刪去?！皥A心坐標(biāo)”和“半徑”實(shí)質(zhì)上是圓和弧的基本屬性，并不需要獨(dú)立存在，因此也應(yīng)該從候選者中刪去。“位置”實(shí)際上是指圓心的位置，也就是圓心坐標(biāo)，沒(méi)必要重復(fù)列出。“起始角度”和“結(jié)束角度”實(shí)質(zhì)上是弧的屬性，也應(yīng)該從候選者中刪去。結(jié)論： 最后得出的是圓(Circle)和弧(Arc)兩類對(duì)象。圓的兩個(gè)基本屬性是圓心坐標(biāo)和

26、半徑?；〉幕緦傩杂袌A心坐標(biāo)，半徑，起始角度和結(jié)束角度。分析： 由于不可能在需求陳述中找到所有屬性，還必須借助領(lǐng)域知識(shí)和常識(shí)，才能分析得出所需要的全部屬性。因此，圓和弧都應(yīng)該再增加一個(gè)屬性可見(jiàn)性。 確定屬性 確定服務(wù) 在分析階段可以認(rèn)為，每個(gè)屬性都是可以訪問(wèn)的。所謂可以訪問(wèn)是指提供了訪問(wèn)對(duì)象屬性的對(duì)外接口。（由對(duì)象主動(dòng)地向外界提供服務(wù)）分析： 由這個(gè)程序應(yīng)完成的功能可知，圓和弧都應(yīng)該提供在熒光屏上“畫自己”的服務(wù)。相應(yīng)地也應(yīng)該提供“隱藏自己”這樣一個(gè)服務(wù)。 結(jié)論： 圓和弧分別有各自的屬性和服務(wù)，如下圖所示。圓心坐標(biāo)半徑可見(jiàn)性讀/寫圓心坐標(biāo)讀/寫半徑讀/寫可見(jiàn)性顯示隱藏圓圓心坐標(biāo)半徑起始角度結(jié)束

27、角度可見(jiàn)性讀/寫圓心坐標(biāo)讀/寫半徑讀/寫起始角度讀/寫結(jié)束角度讀/寫可見(jiàn)性顯示隱藏弧3. 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)_I建立類等級(jí) 面向?qū)ο蟪绦虻囊粋€(gè)突出優(yōu)點(diǎn)來(lái)源于繼承性。應(yīng)該盡量抽取出相似類的公共屬性和公共服務(wù)，以建立這些相似類的父類，并在類等級(jí)的適當(dāng)層次中正確地定義各個(gè)屬性和服務(wù)。簡(jiǎn)單圖形程序的對(duì)象模型如下圖（為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖中沒(méi)有列出讀寫屬性值的常規(guī)服務(wù)）。位置坐標(biāo)點(diǎn)可見(jiàn)性顯示隱藏圓半徑顯示隱藏弧起始角度結(jié)束角度顯示隱藏3. 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)_II定義屬性 所謂定義屬性就是要確定每個(gè)屬性的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要確定每個(gè)屬性的訪問(wèn)權(quán)限（通常被定義在保護(hù)部分或私有部分）。定義服務(wù) 實(shí)現(xiàn)“顯示”服務(wù)的算法概

28、括來(lái)說(shuō)就是，把“可見(jiàn)性”屬性設(shè)置為true，然后調(diào)用相應(yīng)的庫(kù)函數(shù)用當(dāng)前的前景顏色畫出所要的圖形。4. 面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)_I圓類的定義class Circle :public Point protected: int Radius； public: Circle (int InitX,int InitY,int InitRadius)； void Show( )； void Hide( )； int GetRadius( )；Circle:Circle(int InitX,int InitY, int InitRadius):Point(InitX,InitY)Radius = InitRadius

29、；void Circle:Show()Visible = true；circle(X,Y,Radius)；4. 面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)_II4. 面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)_IIIvoid Circle:Hide()int TempColor；TempColor = getcolor()；setcolor(getbkcolor()；Visible = false；circle(X,Y,Radius)；setcolor(Tempcolor)；int Circle:GetRadius()return Radius； 5. 小結(jié) 用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法，解決一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)際工程的基本步驟如下：1) 面向?qū)ο蠓治觯?通過(guò)對(duì)用戶

30、需求的分析，合理地提取問(wèn)題域中所涉及到類-&-對(duì)象。包括：這些類-&-對(duì)象中應(yīng)該包括哪些屬性和方法。2) 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)： 對(duì)分析中得到的準(zhǔn)確結(jié)果，設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)程序的方案。包括：建立類之間的繼承關(guān)系：根據(jù)對(duì)系統(tǒng)中共性和個(gè)性的劃分建立類等級(jí)即類之間的繼承關(guān)系（提取公共的屬性和服務(wù)以建立父類）定義屬性：確定屬性的數(shù)據(jù)類型及訪問(wèn)權(quán)限。定義服務(wù)：確定實(shí)現(xiàn)服務(wù)的準(zhǔn)確算法以及清晰的接口。3)面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)：選擇一種合適的編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)。1.3.4 Form C - C+C+是C語(yǔ)言的超集，增加了面向?qū)ο蟛糠?，是OOP的第一個(gè)大眾化版本。C+語(yǔ)言具有下列主要特點(diǎn)： C+完全兼容C。大多數(shù)的C語(yǔ)言代碼略作修

31、改或不修改就可在C+的集成環(huán)境下運(yùn)行。 C+作為一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。 用C+設(shè)計(jì)的程序擴(kuò)充性強(qiáng)。C+在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言方面獲得主導(dǎo)地位，很大程度上是由于它繼承了C語(yǔ)言的主要特征，再加上它加強(qiáng)了數(shù)據(jù)類型的檢查機(jī)制，引入了類的概念等。從C+的名字可以看出它是C的超集。C+既可用于面向過(guò)程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，又可用于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，是一種功能強(qiáng)大的混合型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。1 C+程序的基本框架/ This is a simple C+ program.#include using namespace std;int main()coutThis is a simple C+ progr

32、am.endl; return 0;2 C+數(shù)據(jù)類型 C+的基本數(shù)據(jù)類型有整型（int）、字符型（char）、浮點(diǎn)型（float、double）、布爾型（bool）、空類型（void）等類型。void為無(wú)值型 : void show(); int show (void)C+的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型是由基本數(shù)據(jù)類型構(gòu)造而成的。C+語(yǔ)言中的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型有：數(shù)組、指針、枚舉、引用、結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合、類。2.1指針變量的指針就是變量的地址。存放變量地址的變量是指針變量，用來(lái)指向另一個(gè)變量。為了表示指針變量和它所指向的變量之間的聯(lián)系，在程序中用“*”符號(hào)表示“指向”。符號(hào)“*”稱為指針運(yùn)算符。定義指針變量的一般形式為

33、：基類型 * 指針變量名例如：int *i_pointer；float *f_pointer；在使用指針之前，一定要先使指針有明確的指向。那么，怎樣使一個(gè)指針變量指向另一個(gè)變量呢?可以使用如下的賦值語(yǔ)句。例如：int * i_pointer1，* i_pointer2；int i，j；i_pointer1=&i；i_pointer2=&j；其中，“&”是地址運(yùn)算符，&i就是取變量i在內(nèi)存中的地址。指針變量的引用在定義了指針變量并明確了它的指向后，就可以使用指針變量了。利用指針變量，提供了一種對(duì)變量的間接訪問(wèn)形式。對(duì)指針變量的引用形式為：*指針變量其含義是指針變量所指向的值。指針變量作函數(shù)的參數(shù)

34、函數(shù)的參數(shù)不僅可以是整型、實(shí)型、字符型等數(shù)據(jù)，還可以是指針類型。它的作用是將個(gè)變量的地址傳送到另一個(gè)函數(shù)中。由于被調(diào)用函數(shù)中獲得了所傳遞變量的地址，因此在該地址空間的數(shù)據(jù)當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束后被物理地保留下來(lái)。2.2引用引用是C+語(yǔ)言中對(duì)一個(gè)變量或常量標(biāo)識(shí)符起的別名。例如，已經(jīng)定義了一個(gè)變量val，然后再建立一個(gè)對(duì)這個(gè)變量的引用rval，就為變量val起了一個(gè)別名，val和rval就是指的同一個(gè)變量，它們的使用方式也完全一樣。說(shuō)明一個(gè)引用的方式如下：int val； / 定義vaL是整型變量int &rval= val； /聲明rvaL是val的引用說(shuō)明一個(gè)引用時(shí)，在引用標(biāo)識(shí)符的前面加上“&”，后面

35、跟上它所引用的標(biāo)識(shí)符的名字。當(dāng)編譯程序看到時(shí)，就不為其后面的標(biāo)識(shí)符分配內(nèi)存空間，而只是簡(jiǎn)單地將它所引用的那個(gè)標(biāo)識(shí)符所具有的內(nèi)存空間賦給它。 引用的作用:1-引用作函數(shù)參數(shù)引用在一般場(chǎng)合是沒(méi)有什么用途的，單純?yōu)橐粋€(gè)變量取個(gè)別名也沒(méi)有什么意義。引用最大的用途是作為函數(shù)的參數(shù)或返回值類型，從而擴(kuò)充函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)的功能。我們知道，引用是它所引用的變量的一個(gè)別名，它們實(shí)際上是同一回事。因此，當(dāng)函數(shù)的形參是引用類型時(shí)，它實(shí)際上是對(duì)實(shí)參所代表的變量的引用，它自己不具有獨(dú)立的內(nèi)存空間。這種實(shí)參傳遞給形參的方式稱為按引用傳遞。例6-16 利用“引用形參”實(shí)現(xiàn)兩個(gè)變量的值的互換2-引用返回值返回引用值的函數(shù)在一般情

36、形下并不多見(jiàn)，但是如果需要讓函數(shù)調(diào)用作為左值時(shí)，就需要將函數(shù)返回值設(shè)計(jì)為是引用類型。函數(shù)的返回值為引用類型表示該函數(shù)的返回值是一個(gè)內(nèi)存變量的別名?？梢詫⒑瘮?shù)調(diào)用作為一個(gè)變量來(lái)使用，可以為其賦值。例6-18 定義了一個(gè)求兩個(gè)數(shù)中最小值的函數(shù)，函數(shù)的參數(shù)是兩個(gè)整型變量返回值是對(duì)這兩個(gè)數(shù)中值較小的那個(gè)變量的引用。2.3常變量(const變量)C+中使用const修飾符來(lái)定義常量。const可以與指針一起使用，它們的組合情況較復(fù)雜，可歸納為三種：指向常量的指針、常指針和指向常量的常指針。1指向常量的指針指向常量的指針是指一個(gè)指向常量的指針變量。在指針定義語(yǔ)句的類型前加const修飾符，表示指向的對(duì)象是

37、常量。例如： const char *namechen； / 聲明指向常量的指針這個(gè)語(yǔ)句的含義為：聲明一個(gè)名為name的指針變量，它指向一個(gè)字符型常量，初始化name為指向字符串“chen”。2常指針常指針是指把指針本身是聲明為常量，而不是將它指向的對(duì)象聲明為常量。在指針定義語(yǔ)句的指針名前加const修飾符，表示指針本身是常量。例如： char * const name=chen； / 常指針這個(gè)語(yǔ)句的含義為：聲明一個(gè)名為name的指針常量，該指針是指向字符型數(shù)據(jù)的常指針，用字符串常量“chen”的地址初始化該常指針。3指向常量的常指針指向常量的常指針是指這個(gè)指針本身不能改變，它所指向的值也不

38、能改變。要聲明個(gè)指向常量的常指針，二者都要聲明為const，并且必須在定義時(shí)進(jìn)行初始化。例如： const char * const namechen； /指向常量的常指針這個(gè)語(yǔ)句的含義是：聲明了一個(gè)名為name的指針常量，它是一個(gè)指向字符型常量的常指針，用字符串常量chen的地址初始化該指針。 2.4定義變量初值定義變量的一般形式為：變量類型 變量名表列；變量賦初值C+語(yǔ)言允許在定義變量的同時(shí)使變量初始化。如：int a=1； / 指定 a為整型變量，初值為 1float pi=3.1415； / 指定 pi為單精度浮點(diǎn)型變量，初值為 3.1415也可以使被定義的變量的一部分賦初值。如int

39、 a，b，c1； / 表示指定a、b、c為整型變量，只對(duì)c初始化，c的初值為1如果對(duì)幾個(gè)變量賦予同一個(gè)初值，不能寫成int a=b=c=1； 而應(yīng)寫成int a=1，b=1，c=1；可在程序中隨意定義變量char *name(“Smith”)for(int i(0); i6; i+);2.5 C+的運(yùn)算符new 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配delete 回收new分配的內(nèi)存動(dòng)態(tài):域作用符: 對(duì)數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)的限定3. c+中的new/delete取代 malloc/free new/delete有什么好處？malloc/free只是對(duì)內(nèi)存進(jìn)行分配和釋放； new/delete還負(fù)責(zé)完成了創(chuàng)建和銷毀對(duì)象的任

40、務(wù)。另外，new的安全性要高一些，因?yàn)閚ew返回的就是一個(gè)所創(chuàng)建的對(duì)象的指針，對(duì)于malloc來(lái)說(shuō)返回的則是void*，還要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換,這是一個(gè)危險(xiǎn)的漏洞。最后，我們可以對(duì)new/delete重載，使內(nèi)存分配按照我們的意愿進(jìn)行，這樣更具有靈活性，malloc則不行。new的使用:type * p = new typetype * p = new type(初值)type * p = new type數(shù)組大小int *p=new int;int *p=new int(50);int *p=new int10;std:string *stringPtr1 = new std:string;

41、std:string *stringPtr2 = new std:string100; delete的使用:delete stringPtr1; / 刪除一個(gè)對(duì)象 delete stringPtr2; / 刪除一個(gè)對(duì)象數(shù)組NOTEnew創(chuàng)建的內(nèi)存空間必須由delete回收new創(chuàng)建內(nèi)存空間不成功返回NULL指針(0)int *p=new int10;if (p=0) cout “Run out of memory”c+標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)與Namespace C+標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)很大：在C+標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的規(guī)格說(shuō)明占了密密麻麻300多頁(yè)，這還不包括標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)，后者只是 作為參考包含在C+庫(kù)中。C+庫(kù)并非提供了一切（

42、很明顯的是，沒(méi)有提供并發(fā)和圖形用戶接口的支持），但確實(shí)提供了很多。幾乎任何事你都可以求助于它。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)組織因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)庫(kù)中東西如此之多，你所選擇的類名或函數(shù)名就很有可能和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的某個(gè)名字相同。為了避免這種情況所造成的名字沖突，實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的一切都被放在名字空間std中。 具體組織情況：1-文件名稱：早期C+標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)放在，等頭文件中后來(lái)的C+標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)引入namespace：為包裝在std的那部分標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)創(chuàng)建新的頭文件名。生成新頭文件的方法僅僅是將現(xiàn)有C+頭文件名中的 .h 去掉。所以變成了，變成了，等等。對(duì)于C頭文件，采用同樣的方法，但在每個(gè)名字前還要添加一個(gè)c。所以C的變成了，變成了，等等。實(shí)際來(lái)說(shuō)，下面是C+頭文件的現(xiàn)狀： 舊的C+頭文件名如將會(huì)繼續(xù)被支持，盡管它們不在官方標(biāo)準(zhǔn)中。這些頭文件的內(nèi)容不在名字空間std中。 新的C+頭文件如包含的基本功能和對(duì)應(yīng)的舊頭文件相同，但頭文件的內(nèi)容在名字空間std中。（在標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中，庫(kù)中有些部分的細(xì)節(jié)被修改了，所以舊頭文件和新頭文件中的實(shí)體不一定完全對(duì)應(yīng)。） 標(biāo)準(zhǔn)C頭文件如繼續(xù)被支持。頭文件的內(nèi)容不在std中。 具有