java課件chapter 7 面向?qū)ο蟮膸讉€(gè)基本原則

Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)shelly200607@126.comUML類圖簡(jiǎn)介面向抽象原則開-閉原則多用組合少用繼承原則高內(nèi)聚-低耦合原則主要內(nèi)容7.1UML類圖簡(jiǎn)介UML（UnifiedModelingLanguage）類圖（ClassDiagram）屬于結(jié)構(gòu)圖，常被用于描述一個(gè)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。類圖是由若干類關(guān)聯(lián)在一起，反映系統(tǒng)或者子系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的靜態(tài)圖。類圖的建模貫穿工程的分析和設(shè)計(jì)階段的始終，通常從用戶能夠理解的類開始建模，最終往往成為只有開發(fā)小組才能夠完全理解的類。類圖由如下元素組成：類(Class)：是具有共同結(jié)構(gòu)特征、行為特征、聯(lián)系和語(yǔ)義的對(duì)象集合的抽象形式。關(guān)聯(lián)（Association）：它表示類與類之間的關(guān)系。在類的UML圖中，使用一個(gè)長(zhǎng)方形描述一個(gè)類的主要構(gòu)成，將長(zhǎng)方形垂直地分為三層?！舻?層是名字層◆第2層是變量層，也稱屬性層，列出類的成員變量及類型，格式是“變量名字：類型”?！舻?層是方法層，也稱操作層，列出類的方法及返回類型，格式是“方法名字（參數(shù)列表）：類型”。7.1.1類的UML圖在類圖中，根據(jù)建模的不同景象，類圖標(biāo)中不一定列出全部的內(nèi)容。如在建立分析模型或設(shè)計(jì)模型時(shí)，甚至可以只列出類名，在圖中著重表達(dá)的是類與類之間的聯(lián)系；在建立實(shí)現(xiàn)模型時(shí)，則應(yīng)當(dāng)在類圖標(biāo)中詳細(xì)給出類的屬性和方法等細(xì)節(jié)。1.屬性

屬性（Attribute）在UML類圖標(biāo)的矩形框中用文字串說(shuō)明，如下圖所示。

可視性（Visibility）標(biāo)記表示：

+ 公共＃ 保護(hù)-私用可視性也可以用以下關(guān)鍵字表示：public（公共）、protected（保護(hù)）、private（私用）。若可視性標(biāo)記為“+”或“public”，則為公共屬性，可以被外部對(duì)象訪問(wèn)。若可視性標(biāo)記為“#’或“protected”，則為保護(hù)屬性，可以被本類或子類的對(duì)象訪問(wèn)。若可視性標(biāo)記為“-”或“private”，則為私用屬性，不可以被外部對(duì)象訪問(wèn)，只能為本類的對(duì)象使用?？梢曅钥梢匀笔?，表示該屬性不可視。Student類

屬性類型表示：冒號(hào)“：”后跟屬性值的數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)類型的表示依賴于實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言，如有的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言規(guī)定浮點(diǎn)數(shù)用保留字“Float”表示，有的則規(guī)定用保留字“Real”表示。Student類數(shù)據(jù)類型可以是任何用戶需要的內(nèi)容，包括：來(lái)自程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言如VisualBasic、C＋＋、C＃和Java的任何標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型。一個(gè)已經(jīng)定義的類。接口定義語(yǔ)言（InterfaceDefinitionLanguage，IDL）中的數(shù)據(jù)類型列表中的數(shù)據(jù)類型。讀者在自己的系統(tǒng)建模中能夠使用的其他類型。屬性初始值設(shè)置：可以通過(guò)在屬性名稱和數(shù)據(jù)類型之后添加等于號(hào)（＝）來(lái)為屬性指定默認(rèn)值，如下圖所示。屬性多重性：多重性為可選項(xiàng)，它表達(dá)該類的每個(gè)實(shí)例的屬性值的個(gè)數(shù)。可以像應(yīng)用于類之間的關(guān)系中那樣把多重性應(yīng)用于屬性。例如，Student類具有屬性Grades。不希望該屬性只包含單個(gè)值，而是希望它包含該學(xué)生的所有成績(jī)，可以是任意多個(gè)。派生的屬性：另一種可以為屬性提供的信息是派生值，它可以使用數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)或者將要在應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)的其他商務(wù)邏輯。要想指出一個(gè)屬性是派生的，需要在屬性名之前添加一個(gè)前斜線（／），并且要附加一個(gè)注釋，其中包含了派生屬性值的指令，如下圖所示。2.操作(方法)

操作（Operation）表示類能夠提供的功能服務(wù)。它在UML類矩形框中用文字串說(shuō)明，如下圖所示。操作名指示類可提供的功能服務(wù)，它后跟圓括號(hào)中的參數(shù)列表是可選項(xiàng)，即一個(gè)操作可以有參數(shù)，也可以沒(méi)有參數(shù)。參數(shù)列表由逗號(hào)分隔的操作的形式參數(shù)組成，其格式為：

參數(shù)名：類型=缺省值，…Student類返回列表是返回給調(diào)用者的單個(gè)變量值，它可以表示該操作程序運(yùn)行的一個(gè)成功標(biāo)志或者計(jì)算的值。7.1.2接口（Interface）表示接口的UML圖使用一個(gè)長(zhǎng)方形描述一個(gè)接口的主要構(gòu)成，將長(zhǎng)方形垂直地分為三層?！繇敳康?層是名字層，用<<interface>>修飾名字。◆第2層是常量層，列出接口中的常量及類型，格式是“常量名字：類型”。

◆第3層是方法層，也稱操作層，列出接口中的方法及返回類型，格式是“方法名字（參數(shù)列表）：類型”。

類的關(guān)系類之間可以建立四種關(guān)系：泛化、關(guān)聯(lián)、依賴和實(shí)現(xiàn)。其標(biāo)記如下圖所示。如果一個(gè)類是另一個(gè)類的子類，那么UML通過(guò)使用一個(gè)實(shí)線連接兩個(gè)類的UML圖來(lái)表示二者之間的繼承關(guān)系。如果A類中成員變量是用B類（接口）來(lái)聲明的變量，那么A和B的關(guān)系是關(guān)聯(lián)關(guān)系，稱A關(guān)聯(lián)于B。實(shí)現(xiàn)關(guān)系如果A類中某個(gè)方法的參數(shù)用B類（接口）來(lái)聲明的變量或某個(gè)方法返回的數(shù)據(jù)類型是B類型的，那么A和B的關(guān)系是依賴關(guān)系，稱A依賴于B。如果一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口，那么類和接口的關(guān)系是實(shí)現(xiàn)關(guān)系，稱類實(shí)現(xiàn)接口7.1.7注釋（Annotation）UML使用注釋為類圖提供附加的說(shuō)明。UML在一個(gè)帶卷角的長(zhǎng)方形中顯示給出的注釋，并使用虛線將這個(gè)帶卷角的長(zhǎng)方形和所它所注釋的實(shí)體連接起來(lái)。

1）關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系是指類之間的語(yǔ)義聯(lián)系。關(guān)聯(lián)可以具有如下特性：關(guān)聯(lián)名稱角色名稱多重性導(dǎo)航性多個(gè)類可以關(guān)聯(lián)到同一個(gè)類多重性：

多重性（mutiplicity）用來(lái)指示一個(gè)類的多少對(duì)象與另一個(gè)類的一個(gè)對(duì)象相關(guān)?？梢栽陬愱P(guān)系的任何一端添加多重性，來(lái)指示出多重性，如下圖所示。多重性是一個(gè)數(shù)值或者數(shù)值范圍，用來(lái)指示一個(gè)類的幾個(gè)對(duì)象與另一個(gè)類的一個(gè)對(duì)象相關(guān)。如下圖所示。關(guān)聯(lián)的多重性角色

類關(guān)系還可以通過(guò)添加角色來(lái)進(jìn)一步豐富。在類圖中使用角色可以幫助讀者理解第一個(gè)類對(duì)于第二個(gè)類的作用。角色與多重性顯示在相同的位置，在指示類之間關(guān)系線的上面或者下面，如下圖所示。下圖顯示了player類和Team類在關(guān)聯(lián)中分別扮演兩個(gè)角色。關(guān)聯(lián)的限定關(guān)聯(lián)的限定

類的關(guān)聯(lián)還可以通過(guò)限定條件來(lái)明確類之間的關(guān)系。如下圖所示。類的自反關(guān)聯(lián)自反關(guān)聯(lián)：

類具有到自身的關(guān)聯(lián)，稱為自反關(guān)聯(lián)。2聚集聚集也稱為聚合，是關(guān)聯(lián)的特例。聚集表示一類對(duì)象與另一類對(duì)象之間的關(guān)系，是整體與部分的關(guān)系。在陳述需求時(shí)使用的“包含”、“組成”、“分為……部分”等字句，往往意味著存在聚集關(guān)系。除了一般的聚集關(guān)系之外，還有兩種特殊的聚集關(guān)系，分別稱為共享聚集和復(fù)合聚集。圖9.10共享聚集示例①共享聚集如果在聚集關(guān)系中處于部分方的對(duì)象可以同時(shí)參與多個(gè)處于整體方對(duì)象的構(gòu)成，則該聚集稱為共享聚集。①共享聚集②組合聚集如果部分類對(duì)象完全隸屬于整體類對(duì)象，部分與整體共存，整體不存在了部分也會(huì)隨之消失（或失去存在價(jià)值了），則該聚集稱為組合聚集。②組合聚集練習(xí)：建模聚合關(guān)聯(lián)和組合關(guān)聯(lián)在這個(gè)練習(xí)中，將會(huì)使用目前為止學(xué)習(xí)到的所有類型的關(guān)系來(lái)創(chuàng)建一個(gè)類圖，這些關(guān)系包括普通關(guān)聯(lián)、泛化、聚合和組合。讀者將會(huì)綜合運(yùn)用自己的知識(shí)從需求構(gòu)造一個(gè)類圖。下面是一個(gè)制造商和維修店使用的存貨清單系統(tǒng)的需求列表，從這些信息構(gòu)造一個(gè)類圖：存貨由兩個(gè)部分組成（零件和產(chǎn)品）。產(chǎn)品由兩個(gè)或者更多零件組成，系統(tǒng)可以擁有無(wú)限多個(gè)零件和產(chǎn)品。存貨中的部分零件包括調(diào)速輪、輪齒和加力燃燒室。一名倉(cāng)庫(kù)保管員維護(hù)貨存。一名裝配工組裝產(chǎn)品，一名維修員維修產(chǎn)品。完成的產(chǎn)品包括1-3個(gè)標(biāo)簽：Manufacturer標(biāo)簽指示產(chǎn)品已經(jīng)完成；Repair標(biāo)簽指示產(chǎn)品已經(jīng)檢修過(guò)；FCC標(biāo)簽指示產(chǎn)品中包含加力燃燒室。練習(xí)設(shè)計(jì)一組幾何對(duì)象類圖。組中父類為“幾何單項(xiàng)”，由之衍生“線”、“圓”、“方”，“橢圓”、“多邊形”、“點(diǎn)”等類。幾何單項(xiàng)多邊形圓矩形橢圓線點(diǎn)幾何單項(xiàng)多邊形圓矩形橢圓線點(diǎn)11..*{有序}7.2面向抽象原則7.2.1抽象類和接口抽象（abstract）類具有如下特點(diǎn)：◆抽象類中可以有abstract方法，也可以有非abstract方法?！舫橄箢惒荒苡胣ew運(yùn)算符創(chuàng)建對(duì)象?！羧绻粋€(gè)非抽象類是某個(gè)抽象類的子類，那么它必須重寫父類的abstract方法?！舫橄箢惵暶鞯膶?duì)象做上轉(zhuǎn)型對(duì)象。A.java,B.java,Application.java

publicabstractclassA{publicabstractintadd(intx,inty);}publicclassBextendsA{publicintadd(intx,inty){returnx+y;}}publicclassApplication{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Aa;a=newB();//a是B類對(duì)象的上轉(zhuǎn)型對(duì)象intm=a.add(3,2);//a調(diào)用子類B重寫的add()方法System.out.println(m);//輸出結(jié)果為5}}接口（interface）具有如下特點(diǎn)：◆接口中只可以有public權(quán)限的abstract方法，不能有非abstract方法?！艚涌谟深惾?shí)現(xiàn)，即一個(gè)類如果實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，那么它必須重寫接口中的abstract方法?！艚涌诨卣{(diào)。Com.java,ComImp.java,Application.java

publicinterfaceCom{publicabstractintsub(intx,inty);}classComImpimplementsCom{publicintsub(intx,inty){returnx-y;}}publicclassApplication{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Comcom;com=newComImp();//com變量存放ComImp類的對(duì)象的引用

intm=com.sub(8,2);//com回調(diào)ComImp類實(shí)現(xiàn)的接口方法System.out.println(m);//輸出結(jié)果為6}}7.2.2面向抽象所謂面向抽象編程，是指當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)類時(shí)，不讓該類面向具體的類，而是面向抽象類或接口，即所設(shè)計(jì)類中的重要數(shù)據(jù)是抽象類或接口聲明的變量，而不是具體類聲明的變量。

◆

Circle.java,Pillar.java

publicclassCircle{doubler;Circle(doubler){this.r=r;}publicdoublegetArea(){return(3.14*r*r);}}publicclassPillar{

Circlebottom;doubleheight;Pillar(Circlebottom,doubleheight){this.bottom=bottom;this.height=height;}publicdoublegetVolume(){returnbottom.getArea()*height;//bottom可以調(diào)用子類重寫的getArea方法}}面向抽象重新設(shè)計(jì)Pillar類。首先編寫一個(gè)抽象類Geometry(或接口)，其中定義兩個(gè)一個(gè)抽象的getAre()方法。publicabstractclassGeometry{//如果使用接口需用interface來(lái)定義Geometry。publicabstractdoublegetArea();}接著重新設(shè)計(jì)Pillar類以及Circle和Rectangle類。publicclassPillar{

Geometrybottom;//bottom是抽象類Geometry聲明的變量doubleheight;Pillar(Geometrybottom,doubleheight){this.bottom=bottom;this.height=height;}publicdoublegetVolume(){returnbottom.getArea()*height;//bottom可以調(diào)用子類重寫的getArea方法}}publicclassCircleextendsGeometry{doubler;Circle(doubler){this.r=r;}publicdoublegetArea(){return(3.14*r*r);}}publicclassRectangleextendsGeometry{doublea,b;Lader(doublea,doubleb){this.a=a;this.b=b;}publicdoublegetArea(){returna*b;}}publicclassApplication{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Pillarpillar;Geometrybottom;bottom=newRectangle(12,22,100);pillar=newPillar(bottom,58);

//pillar是具有矩形底的柱體System.out.println("矩形底的柱體