面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)類圖設(shè)計(jì)

系統(tǒng)規(guī)劃部面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)_類圖設(shè)計(jì)2023/2/61主要內(nèi)容類相關(guān)的基本概念使用UML的類圖設(shè)計(jì)類圖設(shè)計(jì)的一些問題分析繼承關(guān)系的分析對(duì)象持久化－與E-R模型的映射類設(shè)計(jì)相關(guān)的一些設(shè)計(jì)模式類圖設(shè)計(jì)應(yīng)用－信息模型建模過程及方法2023/2/62類相關(guān)的基本概念迎接挑戰(zhàn)，共創(chuàng)成功！2023/2/63對(duì)象和類對(duì)象（Object）：對(duì)象是指某個(gè)事物，大多對(duì)應(yīng)于真實(shí)世界中的某個(gè)客觀實(shí)體；但有些對(duì)象在真實(shí)世界中沒有直接的對(duì)應(yīng)物，是人們對(duì)某個(gè)事物的一種抽象描述。對(duì)象的基本特征可以歸納為對(duì)象的屬性和行為兩類。類（Class）：類是指對(duì)一組具有相同特征的對(duì)象的抽象描述；任何對(duì)象都是某個(gè)類的實(shí)例。2023/2/64例:客戶類的表示客戶姓名單位電話Email客戶姓名單位電話Email客戶付款(金額)客戶付款(金額)2023/2/65類圖和對(duì)象圖類圖描述系統(tǒng)中的類及其相互之間的各種關(guān)系，反映了系統(tǒng)中包含的各種對(duì)象的類型以及對(duì)象間的各種靜態(tài)關(guān)系，主要是：關(guān)聯(lián)和子類型。類圖也可描述類的屬性和行為以及對(duì)模型中各種成分的約束。對(duì)象圖是類圖的實(shí)例，描述系統(tǒng)中各種對(duì)象(類的實(shí)例)以及對(duì)象之間的各種靜態(tài)關(guān)系。2023/2/66使用UML的類圖設(shè)計(jì)迎接挑戰(zhàn)，共創(chuàng)成功！2023/2/67使用UML的類圖設(shè)計(jì)類設(shè)計(jì)的相關(guān)UML元素類屬性操作接口關(guān)聯(lián)聚合繼承（泛化）包的使用2023/2/68類實(shí)體名稱實(shí)體方法可見性實(shí)體屬性類是對(duì)同一種類型的對(duì)象的抽象表示2023/2/69屬性UML規(guī)定其語(yǔ)法為：可見性名稱:類型=缺省值{約束特性}描述屬性的元素可見性：表示該屬性對(duì)類外的元素是否可見。常用的有公有、受保護(hù)和私有三種。名稱：屬性的名稱，是一個(gè)字符串。類型：定義屬性的種類(基本數(shù)據(jù)類型或用戶自定義的類型)。缺省值：屬性的初始值。約束特性：描述對(duì)屬性的約束。2023/2/610操作UML規(guī)定其語(yǔ)法為可見性名稱(參數(shù)表):返回類型表達(dá)式{約束特性}描述操作的元素可見性：“+”表示公有操作，“#”表示受保護(hù)的操作，“-”表示私有操作。名稱：操作的名稱，是一個(gè)字符串。參數(shù)表：其語(yǔ)法與屬性的參數(shù)相同，參數(shù)個(gè)數(shù)是任意的。返回類型表達(dá)式(可選項(xiàng))：依賴于語(yǔ)言的描述。約束特性：用以描述對(duì)此操作的約束。2023/2/611可見性對(duì)“Public”、Private”和“Protected”等三個(gè)可見性標(biāo)識(shí)符的含義，各種語(yǔ)言都有它自己的規(guī)定。UML的定義是：+(Public)：公有成員在程序的任何位置都是可見的，系統(tǒng)中的任何對(duì)象都可以使用它。-(Private)：私有成員僅可以由定義它的類使用。#(Protected)：受保護(hù)的成員僅可以由定義它的類和該類的子類中的對(duì)象使用。2023/2/612接口接口和類不同：一個(gè)類可以有它形態(tài)的真實(shí)實(shí)例，然而一個(gè)接口必須至少有一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)它。2023/2/613關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)用于描述類之間的關(guān)系每個(gè)關(guān)聯(lián)有兩個(gè)角色。例如，對(duì)于客戶和訂單之間的關(guān)聯(lián)是：客戶和訂單。關(guān)聯(lián)名稱關(guān)聯(lián)基數(shù)(Cardinality)關(guān)聯(lián)基數(shù)(Cardinality)關(guān)聯(lián)實(shí)體，描述關(guān)聯(lián)的屬性、方法2023/2/614關(guān)聯(lián)的分類雙向關(guān)聯(lián)單向關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)類聚合基本聚合組合聚合自關(guān)聯(lián)（反射關(guān)聯(lián)）2023/2/615雙向關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)是兩個(gè)類間的聯(lián)接。在Rose中關(guān)聯(lián)總是被假定是雙向的；這意味著，兩個(gè)類彼此知道它們間的聯(lián)系，除非你限定一些其它類型的關(guān)聯(lián)。2023/2/616單向關(guān)聯(lián)在一個(gè)單向關(guān)聯(lián)中，兩個(gè)類是相關(guān)的，但是只有一個(gè)類知道這種聯(lián)系的存在。下圖顯示單向關(guān)聯(lián)的透支財(cái)務(wù)報(bào)告的一個(gè)實(shí)例。2023/2/617關(guān)聯(lián)類在關(guān)聯(lián)建模中，在一些情況下，需要包括其它類，因?yàn)樗岁P(guān)于關(guān)聯(lián)的有價(jià)值的信息。對(duì)于這種情況，需要使用關(guān)聯(lián)類來(lái)綁定你的基本關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)類和一般類一樣表示。不同的是，主類和關(guān)聯(lián)類之間用一條相交的點(diǎn)線連接。2023/2/618自關(guān)聯(lián)類自身的關(guān)聯(lián)，當(dāng)一個(gè)類關(guān)聯(lián)到它本身時(shí)，這并不意味著類的實(shí)例與它本身相關(guān)，而是類的一個(gè)實(shí)例與類的另一個(gè)實(shí)例相關(guān)。2023/2/619聚合聚合是一種特別類型的關(guān)聯(lián)，用于描述“總體到局部”的關(guān)系。聚合分為兩種類型：基本聚合、組合聚合基本聚合在基本聚合關(guān)系中，部分類的生命周期獨(dú)立于整體類的生命周期。組合聚合在組合聚合關(guān)系中，部分類的生命周期依賴于整體類的生命周期。2023/2/620繼承在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的概念，繼承，指的是一個(gè)類（子類）繼承另外的一個(gè)類（超類）的屬性和方法，并增加它自己的屬性和方法，或者覆蓋父類的屬性和方法類名BankAccount和withdrawal操作使用斜體。這表示，BankAccount類是一個(gè)抽象類，而withdrawal方法是抽象的操作。換句話說(shuō)，BankAccount類使用withdrawal規(guī)定抽象操作，并且CheckingAccount和SavingsAccount兩個(gè)子類都分別地執(zhí)行它們各自版本的操作。然而，超類（父類）不一定要是抽象類。標(biāo)準(zhǔn)類作為超類是正常的。2023/2/621泛化（Generalization)泛化(Generalization):抽象化特化(Specialization):實(shí)例化繼承(Inheritance):泛化關(guān)系的一種實(shí)現(xiàn)機(jī)制2023/2/622繼承與泛化繼承是實(shí)現(xiàn)泛化的一種機(jī)制。在這種機(jī)制中，超類的任何一個(gè)子類都須具有其超類的所有行為：不僅要求其操作界面在文法上一致，而且要求其行為在語(yǔ)義上一致。當(dāng)子類中的一個(gè)操作重載其超類中相應(yīng)的操作時(shí)，必須確保它提供與超類中的操作相同的服務(wù)(內(nèi)容可以更多或更具體)。如沒有證明子類的行為是否與父類相同，就試圖用繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)新類中的行為，當(dāng)兩者不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致難以預(yù)測(cè)的錯(cuò)誤。2023/2/623包的引入大系統(tǒng)將問題復(fù)雜化。“攻克”復(fù)雜問題的經(jīng)典方法是“分而治之”。結(jié)構(gòu)化方法采用功能分解來(lái)解決這個(gè)問題，但傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法將過程與數(shù)據(jù)分離。面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決這個(gè)問題的基本思路是將許多類集合成一個(gè)高內(nèi)聚、低耦合的類的集合。UML把這種分組機(jī)制稱為包。不僅類可以運(yùn)用包的機(jī)制，任何模型元素都可運(yùn)用包的機(jī)制。2023/2/624類關(guān)系中的依賴性UML指導(dǎo)將類組成包的原則是依賴性：設(shè)有兩個(gè)元素X、Y，如果修改(語(yǔ)法的或語(yǔ)義的)元素X的定義引起對(duì)元素Y的定義的修改，則稱元素Y依賴于元素X。類之間的依賴關(guān)系：CinheritsfromRAvariableinCisofclassRAmethodofCreceivesanargumentofclassRAmethodofCsendsamessagethatreturnsanargumentofclassRAmethodofChasalocalvariableofclassRCisa“friend”ofR2023/2/625包圖關(guān)系中的依賴性包圖顯示類的包以及這些包之間的依賴關(guān)系。它們都是類圖中的元素，因此包圖是另一種類圖。如果兩個(gè)包中的任意兩個(gè)類之間存在依賴關(guān)系，則這兩個(gè)包之間存在依賴關(guān)系。但包的依賴是不傳遞的。如圖示，訂單獲取應(yīng)用包屏蔽了訂單包的變化對(duì)訂單獲取界面包的影響。2023/2/626類圖設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議在項(xiàng)目初始階段，不要使用所有的符號(hào)，應(yīng)從簡(jiǎn)單的概念開始。不同的開發(fā)階段應(yīng)用不同的觀點(diǎn)畫類圖：分析階段用概念層類圖；設(shè)計(jì)階段用設(shè)計(jì)層類圖。不要為每個(gè)事物都畫一個(gè)模型，應(yīng)把精力放在關(guān)鍵的領(lǐng)域，畫幾張較為關(guān)鍵的圖，經(jīng)常使用，不斷更新。使用類圖的最大危險(xiǎn)是過早地陷入實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，應(yīng)將重點(diǎn)放在概念層。2023/2/627類圖設(shè)計(jì)的一些問題分析迎接挑戰(zhàn)，共創(chuàng)成功！2023/2/628內(nèi)容提要使用繼承的一些問題分析對(duì)象的持久化，向E-R模型的映射2023/2/629使用繼承的一些問題分析許多人將繼承視為面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中最好的或最有力的方法因此在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中，會(huì)盡量多的使用繼承來(lái)解決問題這會(huì)導(dǎo)致：繼承關(guān)系的不恰當(dāng)使用子類不恰當(dāng)?shù)墨@取父類的行為類的層次結(jié)構(gòu)不靈活(Awkwardorrigid)難于維護(hù)下面列舉一些沒有正確使用繼承關(guān)系的例子2023/2/630繼承的問題分析1不正確的繼承關(guān)系將繼承改為關(guān)聯(lián)2023/2/631繼承的問題分析22023/2/632一個(gè)相似的例子2023/2/633問題在我們的應(yīng)用中，房間是一個(gè)立方體我們需要記錄每個(gè)房間的長(zhǎng)、寬、高在我們的類庫(kù)中已經(jīng)有‘CUBOID’類設(shè)計(jì)為：CUBOID繼承的問題分析32023/2/634一種可行的設(shè)計(jì)

一種更為通用的設(shè)計(jì)繼承的問題分析3續(xù)2023/2/635繼承的問題分析42023/2/636對(duì)象模型向ER模型的映射對(duì)于實(shí)體類，一般會(huì)選擇關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)做數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，因此會(huì)涉及對(duì)象模型如何向E-R模型轉(zhuǎn)換的問題：簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射繼承關(guān)系的映射聚合關(guān)系的映射2023/2/637簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射2023/2/638繼承關(guān)系的映射2023/2/639三種方案的進(jìn)一步分析三種方案優(yōu)缺點(diǎn)的進(jìn)一步分析：如果行數(shù)有限，那么優(yōu)先考慮將應(yīng)用程序與將來(lái)可能的改變隔離開來(lái)，提供一個(gè)更為健壯的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。因此方案1可能是最靈活的，但這個(gè)方案的性能是最差的（它涉及到許多連接）。如果超類中屬性數(shù)目與子類的數(shù)目相比較小，那么方案3可能是最謹(jǐn)慎的選擇。它可以提供比方案1更好的性能，以后擴(kuò)展模型時(shí)添加更多的類也較為容易。如果子類中的數(shù)據(jù)量較少，那么方案2是最好的。該方案提供了最佳的性能，但其靈活性最差。2023/2/640聚合關(guān)系的映射在類圖中，聚合關(guān)系表示的是兩個(gè)類之間的整體與部分之間的關(guān)系。從本質(zhì)上講，聚合關(guān)系是類之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，在向E-R模型轉(zhuǎn)換時(shí)，與簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射規(guī)則相同。按照一對(duì)多的關(guān)系映射為E-R模型2023/2/641類設(shè)計(jì)相關(guān)的設(shè)計(jì)模式迎接挑戰(zhàn)，共創(chuàng)成功！2023/2/642類設(shè)計(jì)相關(guān)的設(shè)計(jì)模式模式是對(duì)特定環(huán)境下經(jīng)常出現(xiàn)的有代表性的問題的通用核心解決方案，并且該方案可以被多次使用；設(shè)計(jì)模式可以幫助復(fù)用和溝通，可以提高信息模型的質(zhì)量，使模型的結(jié)構(gòu)更為合理，具有良好的適應(yīng)能力，能夠可以提供可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)；在信息模型中使用的設(shè)計(jì)模式主要有：實(shí)體-實(shí)體規(guī)格分離模式角色對(duì)象模式模板模式合成模式實(shí)體屬性規(guī)格/實(shí)體屬性模式實(shí)體/實(shí)體狀態(tài)分離模式2023/2/643實(shí)體－實(shí)體規(guī)格分離模式將實(shí)體的不變的、相對(duì)固定的特性和行為與其可變的特性、行為分開定義。通過規(guī)格的定義，將通用的規(guī)則、屬性分離出來(lái)單獨(dú)定義，形成實(shí)體的模板。記錄某一類實(shí)體的通用屬性記錄某一實(shí)體的屬性2023/2/644模板模式將具有相同分類或特點(diǎn)的類中通用的屬性、方法抽象出來(lái)，形成抽象類作為父類，子類繼承和擴(kuò)展父類的屬性、方法。在面向?qū)ο蟮慕Ｖ?，抽象層次是非常重要的關(guān)于繼承模板模式是基于繼承的復(fù)用技術(shù)采用繼承的復(fù)用技術(shù)要比采用委托的復(fù)用技術(shù)耦合程度要高，使用繼承關(guān)系要謹(jǐn)慎2023/2/645模板模式的應(yīng)用將子類與其它類的關(guān)聯(lián)關(guān)系中具有通用性的關(guān)聯(lián)抽象到父類與其它類的關(guān)聯(lián)，使實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系更具有通用型和擴(kuò)展性2023/2/646角色對(duì)象模式問題的引出：一些業(yè)務(wù)實(shí)體，需要扮演多個(gè)角色，如某個(gè)人可以是企業(yè)的客戶，同時(shí)又是企業(yè)的員工；某個(gè)公司可以是企業(yè)的客戶，同時(shí)也是企業(yè)的代銷商，也可以是企業(yè)的提供商，如何對(duì)這些關(guān)系進(jìn)行建模，在信息模型中，采用實(shí)體、實(shí)體角色（角色對(duì)象）分離的模式來(lái)解決：實(shí)體是相對(duì)固定的，實(shí)體扮演的角色是可以獨(dú)立與實(shí)體靈活的變化和擴(kuò)展2023/2/647角色對(duì)象模式的應(yīng)用將與系統(tǒng)相關(guān)的個(gè)人、組織抽象成參與者，將參與者所扮演的角色用參與者角色表示，具體類型的角色使用子類來(lái)表示。2023/2/648合成模式合成模式又稱為部分－整體模式。合成模式將對(duì)象組織到樹結(jié)構(gòu)中，可以用來(lái)描述整體與部分的關(guān)系。合成模式可以使客戶端將原子元素與復(fù)合元素同等看待。合成模式有安全式和透明式兩種。透明式的合成模式將原子元素與復(fù)合元素完全同等看待，定義同樣的接口，缺點(diǎn)是不夠安全；安全式的合成模式是將原子元素與復(fù)合元素區(qū)別對(duì)待，可以有不同的接口，缺點(diǎn)是不夠透明。2023/2/649合成模式的應(yīng)用變更服務(wù)規(guī)格是服務(wù)規(guī)格的一種，如新裝、改名、過戶等。可以是原子的，也可以是組合的，但是通過服務(wù)規(guī)格將他們同等處理。2023/2/650實(shí)體屬性規(guī)格/實(shí)體屬性模式問題的引出：有些業(yè)務(wù)實(shí)體，如通信服務(wù)，不同的通信服務(wù)可以