第7章 面向?qū)ο蠓治?1

第7章面向?qū)ο蠓治?.1面向?qū)ο蠓治龇椒?/p>

7.1.1面向?qū)ο蠓治鲞^(guò)程面向?qū)ο蟮姆治鲋饕杂美Ｐ蜑榛A(chǔ)。開(kāi)發(fā)人員在收集到的原始需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建用例模型從而得到系統(tǒng)的需求。進(jìn)而再通過(guò)對(duì)用例模型的完善，使得需求得到改善。所謂用例是指系統(tǒng)中的一個(gè)功能單元，可以描述為參與者與系統(tǒng)之間的一次交互。用例常被用來(lái)收集用戶的需求。首先要找到系統(tǒng)的操作者，即用例的參與者。參與者是在系統(tǒng)之外，透過(guò)系統(tǒng)邊界與系統(tǒng)進(jìn)行有意義交互的任何事物。可以把參與者執(zhí)行的每一個(gè)系統(tǒng)功能都看作一個(gè)用例。可以說(shuō)，用例描述了系統(tǒng)的功能，涉及系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能目標(biāo)而關(guān)聯(lián)的參與者、對(duì)象和行為。確定了系統(tǒng)的所有用例之后，就可以開(kāi)始識(shí)別目標(biāo)系統(tǒng)中的對(duì)象和類了。把具有相似屬性和操作的對(duì)象定義為一個(gè)類。7.1面向?qū)ο蠓治龇椒?/p>

邊界類示意圖控制類示意圖實(shí)體類示意圖目標(biāo)系統(tǒng)的類可以劃分為邊界類、控制類和實(shí)體類。邊界類代表了系統(tǒng)及其操參與者的邊界，描述參與者與系統(tǒng)之間的交互。它更加關(guān)注系統(tǒng)的職責(zé)，而不是實(shí)現(xiàn)職責(zé)的具體細(xì)節(jié)。通常，界面控制類、系統(tǒng)和設(shè)備接口類都屬于邊界類?？刂祁惔砹讼到y(tǒng)的邏輯控制，描述一個(gè)用例所具有的事件流的控制行為，實(shí)現(xiàn)對(duì)用例行為的封裝。通常，可以為每個(gè)用例定義一個(gè)控制類。實(shí)體類描述了系統(tǒng)中必須存儲(chǔ)的信息及相關(guān)的行為，通常對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中的事物。7.1面向?qū)ο蠓治龇椒?/p>

確定了系統(tǒng)的類和對(duì)象之后，就可以分析類之間的關(guān)系了。對(duì)象或類之間的關(guān)系有依賴、關(guān)聯(lián)、聚合、組合、泛化和實(shí)現(xiàn)。依賴關(guān)系是“非結(jié)構(gòu)化”的和短暫的關(guān)系，表明某個(gè)對(duì)象會(huì)影響另外一個(gè)對(duì)象的行為或服務(wù)。關(guān)聯(lián)關(guān)系是“結(jié)構(gòu)化”的關(guān)系，描述對(duì)象之間的連接。聚合關(guān)系和組合關(guān)系是特殊的關(guān)聯(lián)關(guān)系，它們強(qiáng)調(diào)整體和部分之間的從屬性，組合是聚合的一種形式，組合關(guān)系對(duì)應(yīng)的整體和部分具有很強(qiáng)的歸屬關(guān)系和一致的生命期。比如，計(jì)算機(jī)和顯示器就屬于聚合關(guān)系。泛化關(guān)系與類間的繼承類似。實(shí)現(xiàn)關(guān)系是針對(duì)類與接口的關(guān)系。7.1面向?qū)ο蠓治龇椒?/p>

明確了對(duì)象、類和類之間的層次關(guān)系之后，需要進(jìn)一步識(shí)別出對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)交互行為，即系統(tǒng)響應(yīng)外部事件或操作的工作過(guò)程。一般采用順序圖將用例和分析的對(duì)象聯(lián)系在一起，描述用例的行為是如何在對(duì)象之間分布的。也可以采用協(xié)作圖、狀態(tài)圖或活動(dòng)圖。

最后，需要將需求分析的結(jié)果用多種模型圖表示出來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)審。由于分析的過(guò)程是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，合理的分析模型需要多次迭代才能得到。7.1面向?qū)ο蠓治龇椒?/p>

7.1面向?qū)ο蠓治龇椒?/p>

7.1.2面向?qū)ο蠓治鲈瓌t1．定義有實(shí)際意義的對(duì)象2．模型的描述要規(guī)范、準(zhǔn)確3．共享性4．封裝性7.2面向?qū)ο蠼?/p>

在面向?qū)ο蟮姆治鲋?，通常需要建?種形式的模型，它們分別是描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)象模型，描述系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模型，以及描述系統(tǒng)功能的功能模型。這3種模型都涉及數(shù)據(jù)、控制、操作等共同的概念，只不過(guò)每種模型描述的側(cè)重點(diǎn)不同。一個(gè)典型的軟件系統(tǒng)通常包括的內(nèi)容為：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）。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

7.2.1建立對(duì)象模型復(fù)雜問(wèn)題（大型系統(tǒng)）的對(duì)象模型通常由下述5個(gè)層次組成：主題層（也稱為范疇層）、類與對(duì)象層、結(jié)構(gòu)層、屬性層和服務(wù)層，如圖所示。上述5個(gè)層次對(duì)應(yīng)著在面向?qū)ο蠓治鲞^(guò)程中建立對(duì)象模型的5項(xiàng)主要活動(dòng)：劃分主題；找出類與對(duì)象；識(shí)別結(jié)構(gòu)；定義屬性；定義服務(wù)。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

1.劃分主題A．主題主題是把一組具有較強(qiáng)聯(lián)系的類組織在一起而得到的類的集合。主題的劃分有以下兩種方式。自底向上。先建立對(duì)象類，然后把對(duì)象類中關(guān)系較密切的類組織為一個(gè)主題。如果主題數(shù)量仍然很多，則可進(jìn)一步將聯(lián)系較強(qiáng)的小主題組織為大主題，直到系統(tǒng)中最上層主題數(shù)不超過(guò)7個(gè)。這種方式適合于小型系統(tǒng)或中型系統(tǒng)。自頂向下。先分析系統(tǒng)，確定幾個(gè)大的主題，每個(gè)主題相當(dāng)于一個(gè)子系統(tǒng)。將這些子系統(tǒng)再分別進(jìn)行面向?qū)ο蠓治觯⒏鱾€(gè)子系統(tǒng)中的對(duì)象類。最終可將各個(gè)子系統(tǒng)合并為一個(gè)大的子系統(tǒng)。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

B．主題圖上述的主題劃分的最終結(jié)果能夠形成一個(gè)完整的對(duì)象類圖和一個(gè)主題圖。主題圖一般有如下3種表示方式。展開(kāi)方式將關(guān)系較密切的對(duì)象類畫(huà)在一個(gè)框內(nèi)，框的每個(gè)角標(biāo)上主題號(hào)，框內(nèi)是詳細(xì)的對(duì)象類圖，標(biāo)出每個(gè)類的屬性和服務(wù)以及類之間的詳細(xì)關(guān)系，這就是主題圖的展開(kāi)方式。壓縮方式將每個(gè)主題號(hào)及主題名分別寫(xiě)在一個(gè)框內(nèi)，這就是主題圖的壓縮方式。半展開(kāi)方式。將每個(gè)框內(nèi)主題號(hào)、主題名及該主題中所含的對(duì)象類全部列出，這就是主題圖的半展開(kāi)方式。主題圖的壓縮方式是為了表明系統(tǒng)的總體情況，而主題圖的展開(kāi)方式是為了表明系統(tǒng)的詳細(xì)情況。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

2.確定類與對(duì)象建立對(duì)象模型首先要確定對(duì)象、類，然后分析對(duì)象、類之間的相互關(guān)系。對(duì)象類之間的關(guān)系可分為關(guān)聯(lián)、依賴、泛化和實(shí)現(xiàn)等關(guān)系。對(duì)象模型用類符號(hào)、類實(shí)例符號(hào)、類的關(guān)聯(lián)關(guān)系、繼承關(guān)系等表示。有些對(duì)象具有主動(dòng)服務(wù)功能，稱為主動(dòng)對(duì)象。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

3.確定屬性屬性的確定既與問(wèn)題域有關(guān)，也和目標(biāo)系統(tǒng)的任務(wù)有關(guān)。標(biāo)識(shí)屬性的啟發(fā)性準(zhǔn)則如下：1)每個(gè)對(duì)象至少需包含一個(gè)屬性。2)屬性取值必需適合對(duì)象類的所有實(shí)例。3)出現(xiàn)在泛化關(guān)系中的對(duì)象所繼承的屬性必須與泛化關(guān)系一致。4)系統(tǒng)的所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)必須定義為屬性。5)對(duì)象的導(dǎo)出屬性應(yīng)當(dāng)略去。6)在分析階段，如果某屬性描述了對(duì)象的外部不可見(jiàn)狀態(tài)，應(yīng)將該屬性從分析模型中刪去。通用的屬性應(yīng)放在泛化結(jié)構(gòu)中較高層的類中，特殊的屬性應(yīng)放在較低層的類中。實(shí)體關(guān)系圖中的實(shí)體可能對(duì)應(yīng)于某一對(duì)象。這樣，實(shí)體的屬性就會(huì)簡(jiǎn)單地成為對(duì)象的屬性。如果實(shí)體（如學(xué)校）不只對(duì)應(yīng)于一類對(duì)象，那么這個(gè)實(shí)體的屬性必須分配到分析模型的不同類的對(duì)象之中。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

4.確定服務(wù)“對(duì)象”是由描述其屬性的數(shù)據(jù)以及可以對(duì)這些數(shù)據(jù)施加的操作（即方法或服務(wù)），封裝在一起構(gòu)成的獨(dú)立單元。因此，為建立完整的對(duì)象模型，既要確定類中應(yīng)該定義的屬性，又要確定類中應(yīng)該定義的服務(wù)。但是，需要等到建立了動(dòng)態(tài)模型和功能模型之后，才能最終確定類中應(yīng)有的服務(wù)，因?yàn)檫@兩個(gè)模型更明確地描述了每個(gè)類中應(yīng)該提供哪些服務(wù)。實(shí)際上，在確定類中應(yīng)有的服務(wù)時(shí)，既要考慮該類實(shí)體的常規(guī)行為，又要考慮在本系統(tǒng)中特殊需要的服務(wù)。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

7.2.2建立動(dòng)態(tài)模型對(duì)象模型建立后，就需考察對(duì)象和關(guān)系的動(dòng)態(tài)變化情況。動(dòng)態(tài)模型描述對(duì)象和關(guān)系的狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)事件、對(duì)象的服務(wù)（行為）。(1)狀態(tài)狀態(tài)是對(duì)象在其生命周期中的某個(gè)特定階段所處的某種情形，它是對(duì)影響對(duì)象行為的屬性值的一種抽象。狀態(tài)規(guī)定了對(duì)象對(duì)事件的響應(yīng)方式。對(duì)象對(duì)事件的響應(yīng)，既可以是做一個(gè)（或一系列）的動(dòng)作，也可以僅僅改變對(duì)象本身的狀態(tài)，還可以是既改變狀態(tài)又做動(dòng)作。(2)事件事件是引起對(duì)象狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信息，它是在某個(gè)特定時(shí)刻所發(fā)生的事情，它是對(duì)引起對(duì)象從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的現(xiàn)實(shí)世界中的抽象。事件沒(méi)有持續(xù)時(shí)間，是瞬間完成的。(3)服務(wù)服務(wù)（行為）是指對(duì)象達(dá)到某種狀態(tài)時(shí)所做的一系列處理操作。這些操作是需要消耗時(shí)間的。建立動(dòng)態(tài)模型首先要編寫(xiě)腳本，從腳本中提取事件，然后畫(huà)出UML的順序圖（也稱事件跟蹤圖），最后畫(huà)出對(duì)象的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

1.編寫(xiě)腳本在建立動(dòng)態(tài)模型過(guò)程中，腳本是系統(tǒng)執(zhí)行某個(gè)功能的一系列事件，腳本描述用戶（或其他外部設(shè)備）與目標(biāo)系統(tǒng)之間的一個(gè)或多個(gè)典型的交互過(guò)程，以便對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的行為有更具體的認(rèn)識(shí)。腳本通常起始于一個(gè)系統(tǒng)外部的輸人事件，結(jié)束于一個(gè)系統(tǒng)外部的輸出事件，它可以包括發(fā)生在這個(gè)期間的系統(tǒng)所有的內(nèi)部事件（包括正常情況腳本和異常情況腳本）。編寫(xiě)腳本的目的是保證不遺漏系統(tǒng)功能中重要的交互步驟，有助于確保整個(gè)交互過(guò)程的正確性和清晰性。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

例如，下面陳述的是客戶在ATM機(jī)上取款的腳本。（1）客戶將卡插入ATM機(jī)，開(kāi)始用例。（2）ATM顯示歡迎消息并提示客戶輸入密碼。（3）客戶輸入密碼。（4）ATM確認(rèn)密碼有效。如果無(wú)效則執(zhí)行子事件流a。如果與主機(jī)聯(lián)接有問(wèn)題，則執(zhí)行異常事件流e。（5）ATM提供以下選項(xiàng)：存錢(qián)、取錢(qián)、查詢。（6）用戶選擇取錢(qián)選項(xiàng)。（7）ATM提示輸入所取金額。（8）用戶輸入所取金額。（9）ATM確定該賬戶是否有足夠的金額。如果余額不夠，則執(zhí)行子事件流b，如果與主機(jī)聯(lián)接有問(wèn)題，則執(zhí)行異常事件流e。（10

）ATM從客戶賬戶中減去所取金額。（11）ATM向客戶提供要取的錢(qián)。（12）ATM打印清單。（13）ATM退出客戶的卡，用例結(jié)束。子事件流a：a1．

提示用戶輸入無(wú)效密碼，請(qǐng)求再次輸入；a2．如果三次輸入無(wú)效密碼，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，退出客戶銀行卡。子事件流b：b1．提示用戶余額不夠。b2．返回（5），等待客戶重新選擇。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

2.設(shè)計(jì)用戶界面大多數(shù)交互行為都可以分為應(yīng)用邏輯和用戶界面兩部分。通常，系統(tǒng)分析員首先集中精力考慮系統(tǒng)的信息流和控制流，而不是首先考慮用戶界面。實(shí)際上，采用不同界面（例如，命令行或圖形用戶界面），可以實(shí)現(xiàn)同樣的程序邏輯。應(yīng)用邏輯是內(nèi)在的、本質(zhì)的內(nèi)容，用戶界面是外在的表現(xiàn)形式。動(dòng)態(tài)模型著重表示應(yīng)用系統(tǒng)的控制邏輯。但是，用戶界面的美觀、方便、易學(xué)及效率，是用戶使用系統(tǒng)時(shí)首先感受到的。用戶界面的美觀與否往往對(duì)用戶是否喜歡、是否接受一個(gè)系統(tǒng)起很重要的作用。在分析階段不能忽略用戶界面的設(shè)計(jì)，在這個(gè)階段用戶界面的細(xì)節(jié)并不太重要，重要的是在這種界面下的信息交換方式。應(yīng)該快速建立用戶界面原型，供用戶試用與評(píng)價(jià)。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

畫(huà)UML順序圖或活動(dòng)圖完整、正確的腳本為建立動(dòng)態(tài)模型奠定了必要的基礎(chǔ)。但是，用自然語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的腳本往往不夠簡(jiǎn)明，而且有時(shí)在閱讀時(shí)會(huì)有二義性。為了有助于建立動(dòng)態(tài)模型，通常在畫(huà)狀態(tài)圖之前先畫(huà)出事件跟蹤圖。UML順序圖（也稱為事件跟蹤圖）中，一條豎線代表應(yīng)用領(lǐng)域中的一個(gè)類，每個(gè)事件用一條水平的箭頭線表示，箭頭方向從事件的發(fā)送對(duì)象指向接受對(duì)象，時(shí)間從上向下遞增。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

4.畫(huà)狀態(tài)圖如果對(duì)象的屬性值不相同時(shí)，對(duì)象的行為規(guī)則有所不同，我們稱對(duì)象處于不同的狀態(tài)。由于對(duì)象在不同狀態(tài)下呈現(xiàn)不同的行為方式，所以應(yīng)分析對(duì)象的狀態(tài)，才可正確地認(rèn)識(shí)對(duì)象的行為并定義它的服務(wù)。例如，通信系統(tǒng)中的電話對(duì)象，就有電話閑置、撥通中、忙音、通話、斷線、超時(shí)等狀態(tài)。這里可以專門(mén)定義一個(gè)“狀態(tài)”屬性。該屬性有之前介紹的幾種屬性值，每一個(gè)屬性值就是一種狀態(tài)。有了狀態(tài)圖，就可“執(zhí)行”狀態(tài)圖，以便檢驗(yàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的正確性和協(xié)調(diào)一致性。執(zhí)行方法是從任意一個(gè)狀態(tài)開(kāi)始，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)事件時(shí)，引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換，到達(dá)另一狀態(tài)，在狀態(tài)人口處執(zhí)行相關(guān)的行為，在另一事件出現(xiàn)之前，這個(gè)狀態(tài)應(yīng)該不發(fā)生變化。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

7.2.3建立功能模型功能模型表明了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系，以及有關(guān)的數(shù)據(jù)處理功能，它由一組數(shù)據(jù)流圖組成。數(shù)據(jù)流圖中的處理對(duì)應(yīng)于狀態(tài)圖中的活動(dòng)或動(dòng)作，數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng)于對(duì)象圖中的對(duì)象或?qū)傩浴＝⒐δ苣Ｐ偷牟襟E如下（1）確定輸入和輸出值（2）畫(huà)數(shù)據(jù)流圖（3）定義服務(wù)7.2面向?qū)ο蠼?/p>

1．確定輸入和輸出值數(shù)據(jù)流圖中的輸入和輸出值是系統(tǒng)與外部之間進(jìn)行交互的事件的參數(shù)。2．畫(huà)數(shù)據(jù)流圖功能模型可用多張數(shù)據(jù)流圖等來(lái)表示。在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，?shù)據(jù)源往往是主動(dòng)對(duì)象，它通過(guò)生成或使用數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)終點(diǎn)接收數(shù)據(jù)的輸出流。數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是被動(dòng)對(duì)象，本身不產(chǎn)生任何操作，只響應(yīng)存儲(chǔ)和訪問(wèn)數(shù)據(jù)的要求。輸入箭頭表示增加、更改或刪除所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，輸出箭頭表示從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中查找信息。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

3．定義服務(wù)類的服務(wù)與對(duì)象模型中的屬性和關(guān)聯(lián)的查詢有關(guān)，與動(dòng)態(tài)模型中的事件有關(guān)，與功能模型的處理有關(guān)。通過(guò)分析，把這些服務(wù)添加到對(duì)象模型中去。類的服務(wù)有以下4種：(1)對(duì)象模型中的服務(wù)來(lái)自對(duì)象模型的服務(wù)具有讀和寫(xiě)屬性值。(2)從事件導(dǎo)出的服務(wù)狀態(tài)圖中發(fā)往對(duì)象的事件也就是該對(duì)象接收到的消息，因此該對(duì)象必須有由消息選擇符指定的操作，這個(gè)操作修改對(duì)象狀態(tài)（即屬性值）并啟動(dòng)相應(yīng)的服務(wù)?？梢钥闯?，所啟動(dòng)的這些服務(wù)通常就是接受事件的對(duì)象在相應(yīng)狀態(tài)的行為。7.2面向?qū)ο蠼?/p>

(3)自狀態(tài)