面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程第1頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程2主要內(nèi)容1.1面向過(guò)程與面向?qū)ο蟮姆椒ㄕ摫容^1.1.1關(guān)于系統(tǒng)建模方法1.1.2關(guān)于程序設(shè)計(jì)方法1.1.3面向過(guò)程方法的優(yōu)勢(shì)1.1.4面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?yōu)勢(shì)1.1.5結(jié)合面向過(guò)程與面向?qū)ο蠓椒ǖ膽?yīng)用優(yōu)勢(shì)1.1.6歷史反思1.2面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本原則1.3面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本要素1.3.1封裝性1.3.2繼承性1.3.3多態(tài)性1.3.4面向?qū)ο蟾拍詈托g(shù)語(yǔ)總結(jié)1.4面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)體系1.4.1面向?qū)ο罂蚣芟萝浖_(kāi)發(fā)的生命周期1.4.2面向?qū)ο笙嚓P(guān)技術(shù)的基本概念1.4.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的重要性1.4.4面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的重要性1.4.5Java的地位第2頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.1面向過(guò)程與面向?qū)ο蟮?/p>

方法論比較第3頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程4系統(tǒng)建模方法軟件危機(jī)與系統(tǒng)建模方法的發(fā)展兩種流行的建模方法：面向過(guò)程建模方法面向?qū)ο蠼７椒ǖ?頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程5面向過(guò)程的建模方法和建模語(yǔ)言始于20世紀(jì)70年代的結(jié)構(gòu)化分析設(shè)計(jì)（StructuredAnalysisandDesign,SAD）方法。把一個(gè)系統(tǒng)看作是功能的集合，可以進(jìn)行分解。用數(shù)據(jù)流圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。IDEF（ICAMDEFinitionmethod）圖形化建模語(yǔ)言是面向過(guò)程建模技術(shù)的代表。第5頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程6IDEF的基本表示法盒子代表活動(dòng)，連到盒子上的箭頭表示由活動(dòng)產(chǎn)生的、或活動(dòng)所需要的信息或真實(shí)對(duì)象。盒子左邊及上方進(jìn)入的箭頭表示為完成此活動(dòng)所需要的數(shù)據(jù)，控制說(shuō)明了控制變換的條件或環(huán)境，或者說(shuō)是約束；右邊離開(kāi)盒子的箭頭表示執(zhí)行活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；下方的箭頭作為執(zhí)行的機(jī)制，可以是執(zhí)行活動(dòng)的人或設(shè)備。箭頭限制了盒子間的關(guān)系，而不是表示活動(dòng)的順序。第6頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程7面向?qū)ο蟮慕７椒ㄅc建模語(yǔ)言發(fā)源于20世紀(jì)60年代，Simula語(yǔ)言中引入了類（Class）的概念；但真正的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是Smalltalk語(yǔ)言奠定基礎(chǔ)的，“面向?qū)ο蟆币辉~也是Smalltalk首先采用的；C++的問(wèn)世促進(jìn)面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展，也使之成為標(biāo)準(zhǔn)化的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。20世紀(jì)90年代初，Booch、Jocobson、Rumbaugh一起開(kāi)發(fā)了統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UnifiedModelingLanguage,UML)。UML可以用于確定、展示和記錄軟件系統(tǒng)，UML中的圖形標(biāo)記尤其適用于面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)。第7頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程8UML的基本表示法UML有一套復(fù)雜的標(biāo)記法，這里只給出對(duì)類的基本表示，就是在一個(gè)矩形框中可以詳細(xì)描述類（抽象類、接口、對(duì)象實(shí)例等）的名稱、屬性和操作。第8頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程9面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)方法從程序設(shè)計(jì)范型（Paradigm，指設(shè)計(jì)程序的規(guī)范、模型和風(fēng)格）看：

程序=過(guò)程（定義）+（過(guò)程）調(diào)用。從程序語(yǔ)言角度出發(fā)，依靠各種循環(huán)、函數(shù)調(diào)用、參數(shù)傳遞維護(hù)程序。重視程序流程，不在乎數(shù)據(jù)的傳遞方式，只要程序能運(yùn)行就可以了。第9頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程10面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)子程序（過(guò)程）的抽象級(jí)別（函數(shù)）太低，難以重用。需要花相當(dāng)多的成本維護(hù)程序與程序之間的關(guān)聯(lián)性。數(shù)據(jù)和操作相分離，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，這種變化將波及程序的很多部分甚至遍及整個(gè)程序，往往變量和參數(shù)傳來(lái)傳去，傳到最后根本就不知道這個(gè)變量的作用何在，故程序的復(fù)雜性很難控制。已不適宜描述復(fù)雜的數(shù)據(jù)對(duì)象。第10頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程11面向?qū)ο筌浖_(kāi)發(fā)方法面向?qū)ο蟪绦虻幕驹貫閷?duì)象（Object）。程序結(jié)構(gòu)一般由類的定義和類的使用兩部分組成。程序中的一切操作都是通過(guò)向?qū)ο蟀l(fā)送相應(yīng)的消息來(lái)實(shí)現(xiàn)：對(duì)象接收到消息后，啟動(dòng)有關(guān)的方法完成相應(yīng)的操作。從面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)范型看：

程序=對(duì)象+消息。第11頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程12面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)直觀性可增加程序的模塊性（Modularity）可提高程序的可復(fù)用性（Reusability）增加可擴(kuò)展性（Extendibility）可改善程序的可維護(hù)性（Maintainability），減少維護(hù)負(fù)荷可控制程序的復(fù)雜性可改進(jìn)質(zhì)量，降低成本第12頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程13面向?qū)ο蠹夹g(shù)的缺點(diǎn)與困難面向?qū)ο笮枰耆淖兠總€(gè)人的思想以及開(kāi)發(fā)文化面向?qū)ο蟛粌H僅是編程面向?qū)ο笮枰P(guān)注于需求、分析和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員必須和用戶緊密合作面向?qū)ο蟮脑S多優(yōu)點(diǎn)要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間才能顯示出來(lái)面向?qū)ο蠹夹g(shù)不能保證你能構(gòu)建出正確的系統(tǒng)第13頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程14討論面向過(guò)程方法的優(yōu)勢(shì)面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?yōu)勢(shì)結(jié)合面向過(guò)程與面向?qū)ο蠓椒ǖ膽?yīng)用優(yōu)勢(shì)歷史反思第14頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.2面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本原則第15頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程16OO（ObjectOrientation）四原則抽象（Abstraction）封裝（Encapsulation）模塊化（Modularity）分層（Hierarchy）第16頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程17問(wèn)題域的合理抽象實(shí)體抽象一個(gè)對(duì)象表示一個(gè)問(wèn)題域的實(shí)體的有用模型。動(dòng)作抽象一個(gè)對(duì)象提供一個(gè)通用化的操作集，它們的執(zhí)行是相似或有關(guān)聯(lián)的功能。子系統(tǒng)抽象一個(gè)對(duì)象是一組對(duì)象和操作的集合，它們是一個(gè)大系統(tǒng)的特定組成部分。對(duì)象設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵就是抽象類型必須符合人們對(duì)該客觀事物的認(rèn)識(shí)習(xí)慣，這就要求設(shè)計(jì)人員對(duì)問(wèn)題域應(yīng)該有深入的理解，并且具有較強(qiáng)的綜合分析能力，而達(dá)到這一步往往是有難度的。第17頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.3面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本要素第18頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程19寫字課老師：強(qiáng)調(diào)“飛鳳家”

——遙遠(yuǎn)的記憶，仍耳熟能詳…面向?qū)ο罄蠋煟簭?qiáng)調(diào)“PIE”

——多態(tài)（Polymorphism）

——繼承（Inheritance）

——封裝（Encapsulation）

“寫好飛鳳家”對(duì)于學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮膯⑹?/p>

第19頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程20封裝性外界要改變一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)，也就是對(duì)它所包含的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，只能向該對(duì)象發(fā)出請(qǐng)求消息，然后由該對(duì)象的對(duì)應(yīng)方法來(lái)改變其自身的狀態(tài)。是一種典型的“黑箱”機(jī)制。有利于代碼復(fù)用和信息隱藏。第20頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程21信息隱藏（Informationhiding）如果一個(gè)類想獲取另一個(gè)類的信息，必須先征得同意，而不是直接拿來(lái)就用；意味著類模塊中除了向外界提供的接口以外，還有大量不為外界所知的用以支持這些接口實(shí)現(xiàn)的屬性和方法。第21頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程22繼承性繼承是在類、子類以及對(duì)象之間自動(dòng)地共享屬性和方法的一種機(jī)制。繼承具有傳遞性，即如果有類C繼承B，B（間接）繼承A，則C（間接）繼承A。一個(gè)類實(shí)際上繼承了層次結(jié)構(gòu)中在其上面的所有類的全部描述。第22頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程23繼承性保證類可合理層次化第23頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程24多態(tài)性同一個(gè)方法名的操作不僅僅定義一種行為，因此有比較強(qiáng)的表達(dá)能力和更多的用途。多態(tài)形式：

參數(shù)多態(tài)（即重載，Overload）

包含多態(tài)（即覆蓋，Override）多態(tài)為描述客觀事物提供了極大的能動(dòng)性。第24頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程25不同人對(duì)play()請(qǐng)求的響應(yīng)第25頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程26面向?qū)ο蟾拍詈托g(shù)語(yǔ)abstractclass（抽象類）對(duì)象不能從中實(shí)例化的類abstraction（抽象）某項(xiàng)目（如類或操作）的基本特征aggregation（聚合）表示兩個(gè)類或組件之間是“ispartof”關(guān)系aggregationhierarchy（聚合層次）通過(guò)聚合聯(lián)系的一組類association（關(guān)聯(lián)）對(duì)象和其它對(duì)象發(fā)生聯(lián)系attribute（屬性）類知道的東西（數(shù)據(jù)/信息）cardinality（基數(shù)）表示概念“多少”？class（類）相似對(duì)象的軟件抽象，創(chuàng)建對(duì)象的模板cohesion（內(nèi)聚）封裝單元（例如組件或類）的相關(guān)程度collaboration（協(xié)作）類協(xié)作來(lái)完成它們的職責(zé)第26頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程27面向?qū)ο蟾拍詈托g(shù)語(yǔ)（續(xù)）component（組件）可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)、分發(fā)以及與其它組件一起構(gòu)建較大單元的內(nèi)聚功能單元composition（組合）更強(qiáng)類型的聚合，其中“整體”完全負(fù)責(zé)它的各組成部分，每“部分”對(duì)象僅和一個(gè)“整體”對(duì)象相聯(lián)系concreteclass（具體類）可以進(jìn)行對(duì)象實(shí)例化的類coupling（耦合）兩個(gè)項(xiàng)目的依賴程度encapsulation（封裝）把相關(guān)的概念（例如類或組件）歸組到一個(gè)項(xiàng)目informationhiding（信息隱藏）限制外部對(duì)屬性的訪問(wèn)inheritance（繼承）表示“isa”、“islike”或“iskindof”關(guān)系inheritancehierarchy（繼承層次）通過(guò)繼承相聯(lián)系的一組類instance（實(shí)例）對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例第27頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程28面向?qū)ο蟾拍詈托g(shù)語(yǔ)（續(xù)）instantiate（實(shí)例化）從類中實(shí)例化對(duì)象interface（接口）定義內(nèi)聚行為集的一個(gè)或多個(gè)操作特征標(biāo)記的集合message（消息）消息是信息請(qǐng)求或執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作的請(qǐng)求messaging（消息傳遞）為了協(xié)作，類互相發(fā)送與接收消息method（方法）類完成的事情（與結(jié)構(gòu)化編程中的函數(shù)相似）multipleinheritance（多重繼承）類直接從一個(gè)以上的類繼承object（對(duì)象）一個(gè)人、地址、物品、事件、概念、屏幕顯示或者報(bào)表objectspace（對(duì)象空間）主存，加上網(wǎng)絡(luò)上所有可供使用的存儲(chǔ)空間optionality（可選性）表示概念“你想要嗎？”override（覆蓋）有時(shí)在子類中你需要覆蓋（重定義）屬性與方法第28頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程29面向?qū)ο蟾拍詈托g(shù)語(yǔ)（續(xù)）pattern（模式）考慮到相關(guān)因素時(shí)通用問(wèn)題的可復(fù)用方案persistence（持久性）對(duì)象怎樣永久被保存的問(wèn)題persistentobject（持久對(duì)象）一個(gè)保存到永久存儲(chǔ)的對(duì)象polymorphism（多態(tài)）以不同方式響應(yīng)同一消息的不同對(duì)象，使對(duì)象可以不必知道相互的類型而交互singleinheritance（單一繼承）一個(gè)類直接從唯一一個(gè)類繼承stereotype（原型）表示一種建模元素的通用用法subclass（子類）如果類B繼承自類A，我們說(shuō)B是A的子類superclass（父類）如果類B繼承自類A，我們說(shuō)A是B的父類transitoryobject（臨時(shí)對(duì)象）一個(gè)沒(méi)有被保存到永久存儲(chǔ)的對(duì)象第29頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.4面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)體系第30頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程31面向?qū)ο罂蚣芟萝浖_(kāi)發(fā)的生命周期

第31頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2023/5/8Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程32OO框架下軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程

業(yè)務(wù)模型需求模型分析模型設(shè)計(jì)模型實(shí)現(xiàn)模型測(cè)試模型關(guān)鍵UML元素業(yè)務(wù)流程（用例）、業(yè)務(wù)域?qū)ο笙到y(tǒng)、角色、用例、交互業(yè)務(wù)包/類/對(duì)象/消息軟硬件配置、包/類/對(duì)象/消息組件、節(jié)點(diǎn)、編碼測(cè)試計(jì)劃和測(cè)試案例關(guān)鍵問(wèn)題業(yè)務(wù)建模系統(tǒng)黑箱建模不含實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的問(wèn)題域業(yè)務(wù)元素建模面向特定實(shí)現(xiàn)（如軟硬件配置）分析圖及其說(shuō)明書更改分布式環(huán)境物理元素建模以及按需求編碼單元（類/操作）測(cè)試、集成系統(tǒng)測(cè)試目標(biāo)（元素之間的低耦合高聚合）足夠的業(yè)務(wù)或企業(yè)信息足夠的用例/方案信息以及遞增/迭代計(jì)劃滿足需求的最簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)/問(wèn)題域模型