面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)初步

面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)初步2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTINGWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKU目錄CATALOGUE面向?qū)ο蠡靖拍蠲嫦驅(qū)ο蠓治鲞^(guò)程面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式簡(jiǎn)介UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言基礎(chǔ)實(shí)踐案例：簡(jiǎn)單系統(tǒng)面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)面向?qū)ο蠡靖拍頟ART01對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體在計(jì)算機(jī)世界中的抽象表示，它包含了描述實(shí)體的屬性和行為。類是具有相同屬性和行為的對(duì)象的集合，它定義了創(chuàng)建對(duì)象的模板或藍(lán)圖。對(duì)象與類封裝與繼承封裝是將對(duì)象的屬性和行為封裝在一起，形成一個(gè)獨(dú)立的單元，對(duì)外隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只提供必要的接口與外部交互。繼承是一種使已有的類無(wú)需改變就能復(fù)用的手段，它允許在已有類的基礎(chǔ)上創(chuàng)建新類，新類可以繼承已有類的屬性和行為，并可以添加新的屬性和行為。多態(tài)性消息傳遞機(jī)制消息傳遞機(jī)制：是面向?qū)ο缶幊讨袑?shí)現(xiàn)對(duì)象之間交互的一種方式。通過(guò)發(fā)送消息來(lái)請(qǐng)求對(duì)象執(zhí)行某個(gè)操作或返回某個(gè)值。消息傳遞機(jī)制使得對(duì)象之間能夠相互通信和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯。面向?qū)ο蠓治鲞^(guò)程PART02需求獲取與整理010203對(duì)需求進(jìn)行分類和整理，形成需求文檔確定系統(tǒng)范圍和邊界與用戶交流，明確系統(tǒng)需求識(shí)別對(duì)象和類，定義類的屬性和方法構(gòu)建類圖，描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)確定類之間的關(guān)系，如繼承、關(guān)聯(lián)、聚合等建立對(duì)象模型識(shí)別對(duì)象之間的交互和消息傳遞使用時(shí)序圖描述對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)行為使用狀態(tài)圖描述對(duì)象的狀態(tài)變化和響應(yīng)事件010203建立動(dòng)態(tài)模型建立功能模型01識(shí)別系統(tǒng)的功能和服務(wù)02使用用例圖描述系統(tǒng)的功能需求構(gòu)建功能模型，描述系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)和流程03面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則PART03123一個(gè)類只應(yīng)該有一個(gè)引起變化的原因。每一個(gè)職責(zé)都是變化的一個(gè)軸線，如果一個(gè)類有一個(gè)以上的職責(zé)，這些職責(zé)就耦合在了一起。當(dāng)需求變化時(shí)，眾多職責(zé)耦合在一起，會(huì)影響復(fù)用性。單一職責(zé)原則軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。在軟件的生命周期內(nèi)，因?yàn)樽兓⑸?jí)和維護(hù)等原因需要對(duì)軟件原有代碼進(jìn)行修改時(shí)，可能會(huì)將錯(cuò)誤引入原本已經(jīng)經(jīng)過(guò)測(cè)試的舊代碼中，破壞軟件系統(tǒng)中其他部分與舊代碼之間的設(shè)計(jì)。當(dāng)軟件需要變化時(shí)，盡量通過(guò)擴(kuò)展軟件實(shí)體的行為來(lái)實(shí)現(xiàn)變化，而不是通過(guò)修改已有的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)變化。開閉原則里氏替換原則子類型必須能夠替換掉它們的父類型。一個(gè)軟件實(shí)體如果使用的是一個(gè)父類的話，那么一定適用于其子類，而且它察覺(jué)不出父類對(duì)象和子類對(duì)象的區(qū)別。在軟件中將一個(gè)基類對(duì)象替換成它的子類對(duì)象，程序?qū)⒉粫?huì)產(chǎn)生任何錯(cuò)誤和異常，反過(guò)來(lái)則不成立。010203高層模塊不應(yīng)該依賴低層模塊，它們都應(yīng)該依賴抽象。抽象不應(yīng)該依賴細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴抽象。針對(duì)接口編程，不要針對(duì)實(shí)現(xiàn)編程。依賴倒置原則面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式簡(jiǎn)介PART0401將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的表示。建造者模式（Builder）02用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并且通過(guò)拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。原型模式（Prototype）03保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問(wèn)它的全局訪問(wèn)點(diǎn)。單例模式（Singleton）創(chuàng)建型模式適配器模式（Adapter）將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個(gè)接口。適配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類可以一起工作。橋接模式（Bridge）將抽象部分與實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立地變化。組合模式（Composite）將對(duì)象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。組合模式使得用戶對(duì)單個(gè)對(duì)象和復(fù)合對(duì)象的使用具有一致性。結(jié)構(gòu)型模式行為型模式定義對(duì)象間的一種一對(duì)多的依賴關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有依賴于它的對(duì)象都得到通知并被自動(dòng)更新。策略模式（Strategy）定義一系列的算法，把它們一個(gè)個(gè)封裝起來(lái)，并且使它們可相互替換。本模式使得算法可獨(dú)立于使用它的客戶而變化。狀態(tài)模式（State）允許一個(gè)對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)改變它的行為。對(duì)象看起來(lái)似乎修改了它的類。觀察者模式（Observer）UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言基礎(chǔ)PART05用于描述系統(tǒng)中的類、類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及類之間的關(guān)系。主要元素包括類、接口、屬性、操作等。是類圖的實(shí)例，顯示類圖中所描述的類的對(duì)象實(shí)例及其關(guān)系。對(duì)象圖用于表示在某一時(shí)刻系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。類圖與對(duì)象圖對(duì)象圖類圖顯示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系，強(qiáng)調(diào)對(duì)象之間消息發(fā)送的順序。順序圖可以表示用例的行為順序，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)用例行為時(shí)，其中的每條消息對(duì)應(yīng)一個(gè)類操作或狀態(tài)機(jī)中引起轉(zhuǎn)換的觸發(fā)事件。順序圖描述對(duì)象間的協(xié)作關(guān)系，協(xié)作圖跟順序圖相似，顯示對(duì)象間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系。除顯示信息交換外，協(xié)作圖還顯示對(duì)象以及它們之間的關(guān)系。協(xié)作圖順序圖與協(xié)作圖狀態(tài)圖描述類的對(duì)象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。通常，狀態(tài)圖是對(duì)類圖的補(bǔ)充?；顒?dòng)圖顯示系統(tǒng)中從一個(gè)活動(dòng)到另一個(gè)活動(dòng)的流程?；顒?dòng)圖用于表示在系統(tǒng)中進(jìn)行的各種活動(dòng)的流程，包括活動(dòng)的順序、分支、循環(huán)、同步等。狀態(tài)圖與活動(dòng)圖從用戶角度描述系統(tǒng)功能，并指出各功能的操作者。用例圖是系統(tǒng)功能的藍(lán)圖，用于捕獲系統(tǒng)、子系統(tǒng)和類的功能需求。用例圖顯示系統(tǒng)的物理部署情況，包括處理器、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等元素的配置和連接情況。部署圖用于表示系統(tǒng)的物理架構(gòu)，描述系統(tǒng)如何部署到硬件環(huán)境上。部署圖用例圖與部署圖實(shí)踐案例：簡(jiǎn)單系統(tǒng)面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)PART06案例名稱簡(jiǎn)單圖書館管理系統(tǒng)背景描述該系統(tǒng)用于管理一個(gè)小型圖書館的圖書、讀者和借閱記錄等信息，提供基本的圖書借閱、歸還和查詢功能。案例背景介紹識(shí)別對(duì)象在圖書館管理系統(tǒng)中，可以識(shí)別出圖書、讀者、借閱記錄等對(duì)象。定義類根據(jù)識(shí)別出的對(duì)象，可以定義相應(yīng)的類，如Book類、Reader類、BorrowRecord類等。確定屬性每個(gè)類都有自己的屬性，如Book類有書名、作者、出版日期等屬性；Reader類有讀者姓名、借書證號(hào)等屬性；BorrowRecord類有借閱日期、歸還日期等屬性。定義方法每個(gè)類都有自己的方法，如Book類有添加圖書、查詢圖書等方法；Reader類有添加讀者、查詢讀者等方法；BorrowRecord類有借閱圖書、歸還圖書等方法。01020304面向?qū)ο蠓治鲞^(guò)程展示使用UML類圖描述系統(tǒng)中的類、屬性和方法，以及它們之間的關(guān)系。設(shè)計(jì)類圖使用UML時(shí)序圖或協(xié)作圖描述系統(tǒng)中對(duì)象之間的交互過(guò)程，如借閱圖書的流程。設(shè)計(jì)交互圖設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)圖書、讀者和借閱記錄等信息。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面，提供用戶操作界面和數(shù)據(jù)顯示界面。界面設(shè)計(jì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)過(guò)程展示通過(guò)面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)，可以將復(fù)雜系統(tǒng)分解為簡(jiǎn)單的對(duì)象和類，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的難度。在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注重類的封裝性、繼承性和多態(tài)性等特性的運(yùn)用，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。在實(shí)踐案例中，可以進(jìn)一步探討如何運(yùn)用面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒ㄟM(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。在