面向?qū)ο蠹夹g(shù)基礎(chǔ)篇

面向?qū)ο蠹夹g(shù)基礎(chǔ)篇第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二課程特點(diǎn)面向?qū)ο笫且环N全新的思考方式該課程以概念為基礎(chǔ),為主線注重建模和視圖提供統(tǒng)一建模語言UML2第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二課程簡介面向?qū)ο蠹夹g(shù)概述面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)

面向?qū)ο蟮脑O(shè)計

需求與用況技術(shù)面向?qū)ο蟮姆治?/p>

面向?qū)ο蟮木幊?/p>

面向?qū)ο蟮臏y試UML建模統(tǒng)一建模語言UML3第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二深入理解面向?qū)ο蟮母拍?掌握面向?qū)ο蟮慕＿^程;掌握建模語言UML；設(shè)計健壯的、可擴(kuò)展的、可復(fù)用的、可維護(hù)的軟件系統(tǒng)。課程目的4第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.單詞背誦系統(tǒng)2.企業(yè)人事管理系統(tǒng)3.教學(xué)管理系統(tǒng)4.基于圖像的試卷識別系統(tǒng)5.網(wǎng)上售書平臺6.公寓管理系統(tǒng)7.桌面搜索引擎8.學(xué)生成績綜合分析系統(tǒng)實(shí)踐作業(yè)

分析和設(shè)計下列問題之一,并寫出文檔。

5第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二9.城市停車管理系統(tǒng)10.超市銷售管理系統(tǒng)11.醫(yī)藥超市管理系統(tǒng)12.幼兒預(yù)防管理系統(tǒng)13.教學(xué)網(wǎng)站學(xué)生管理系統(tǒng)14.高校智能排課管理系統(tǒng)15.基于搜索引擎的網(wǎng)絡(luò)圖片爬蟲系統(tǒng)16.自選（先提交老師審題?。?shí)踐作業(yè)6第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二正文內(nèi)容:

1.需求分析—文字描述

(1)功能性需求—關(guān)于系統(tǒng)做什么的描述；

(2)非功能性需求—關(guān)于系統(tǒng)約束的描述；(性能、可靠性、環(huán)境等)

(3)

用例的文字描述#用例名稱；#用例的簡要說明：該用例的作用；

如,買車票用例供客戶瀏覽客戶航班信息、查詢和用信用卡買票面向?qū)ο笪臋n內(nèi)容7第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二

#前提條件：用例開始前必須滿足的條件,可能是另一個己執(zhí)行的用例,或用戶具有運(yùn)行當(dāng)前使用用例權(quán)限；

#主流事件和其他事件流：從用戶角度關(guān)注做什么,事件流描述執(zhí)行用例；#事后條件(也可缺省)：用例結(jié)束后執(zhí)行的動作。

如,一個用例結(jié)束后,必須運(yùn)行另一個用例。

2.

需求分析建模

(1)領(lǐng)域模型—可用活動圖描述

(2)定義系統(tǒng)的外部行為usecase圖

參與者、用例、邊界、參與者與用例通信

面向?qū)ο笪臋n內(nèi)容8第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二3.建立包圖，用用例進(jìn)行分組4.建立初始類圖：確定屬性和關(guān)聯(lián),常規(guī)操作

5.建立動態(tài)模型：確定類中的復(fù)雜操作

6.建立完整的類圖

7.建立組件和展開圖——面向?qū)ο蟮脑O(shè)計

8.進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲設(shè)計

9.進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)計

10.寫出偽碼11.結(jié)論12.參考文獻(xiàn)

(打印，裝訂好，學(xué)期末提交)

面向?qū)ο笪臋n內(nèi)容9第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二第一部分：基礎(chǔ)篇10第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二什么是面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蠓椒ǖ男纬擅嫦驅(qū)ο蠓椒ǖ母拍蠲嫦驅(qū)ο筌浖_發(fā)特點(diǎn)面向?qū)ο筌浖_發(fā)模型第1章面向?qū)ο蠹夹g(shù)概述11第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.1什么是面向?qū)ο髲某绦蛟O(shè)計方法的角度看，面向?qū)ο笫且环N新的程序設(shè)計范型(Paradigm)，其基本思想是使用對象、類、繼承、封裝、聚合、關(guān)聯(lián)、消息、多態(tài)性等基本概念來進(jìn)行程序設(shè)計。自20世紀(jì)80年代以來，面向?qū)ο蠓椒ㄒ焉钊氲接嬎銠C(jī)軟件領(lǐng)域的幾乎所有分支。它不僅是一些具體的軟件開發(fā)技術(shù)與策略，而且是一整套關(guān)于如何看待軟件系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)系，用什么觀點(diǎn)來研究問題并進(jìn)行問題求解，以及如何進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)造的軟件方法學(xué)。從這個意義上講：面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N運(yùn)用對象、類、繼承、封裝、聚合、關(guān)聯(lián)、消息、多態(tài)性等概念來構(gòu)造系統(tǒng)的軟件開發(fā)方法。12第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二面向?qū)ο蠓椒ǖ幕舅枷耄阂?、從現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的事物出發(fā)來構(gòu)造系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)直接以問題域（現(xiàn)實(shí)世界）中的事物為中心來思考問題、認(rèn)識問題，并根據(jù)這些事物的本質(zhì)特征，把它們抽象為系統(tǒng)中的對象，作為系統(tǒng)的基本構(gòu)成單位。這可以使系統(tǒng)直接映射問題域，保持問題域中事物及其相互關(guān)系的本來面貌。二、充分運(yùn)用人類日常的思維方法強(qiáng)調(diào)運(yùn)用人類在日常的邏輯思維中經(jīng)常采用的思想方法與原則，例如抽象、分類、繼承、聚合、封裝、關(guān)聯(lián)等等。這使得軟件開發(fā)者能更有效地思考問題，并以其他人也能看得懂的方式把自己的認(rèn)識表達(dá)出來。13第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二用類和對象作為系統(tǒng)的基本構(gòu)成單位。對象對應(yīng)問題域中的事物，其屬性和操作刻畫了事物的靜態(tài)特征和動態(tài)特征，它們之間的繼承關(guān)系、聚合關(guān)系、關(guān)聯(lián)和消息如實(shí)地表達(dá)了問題域中事物之間實(shí)際存在的各種關(guān)系。因此，無論系統(tǒng)的構(gòu)成成分，還是通過這些成分之間的關(guān)系而體現(xiàn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，都可直接地映射問題域。面向?qū)ο蠓椒ǖ闹饕攸c(diǎn)：14第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.2面向?qū)ο蠓椒ǖ男纬绍浖_發(fā)：對事物的認(rèn)識和描述，從認(rèn)識論看面向?qū)ο蠓椒ǖ男纬伞?5第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.2.1傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法的問題模型階段性

模型的順序性以功能為主的方法，功能易變

模塊的封裝性、可重用性差，接口易變沒有很好解決軟件開發(fā)中的兩個經(jīng)典問題16第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二大峽谷北端大峽谷南端數(shù)據(jù)模型處理模型科羅拉多河傳統(tǒng)方法，數(shù)據(jù)和功能各自描述系統(tǒng)的一部分，兩種模型表示角度不同，若合起來，對一致性、精確性難以驗(yàn)證。

OO的對象模型解決了此問題。兩個經(jīng)典問題:問題“1”

圖1-1經(jīng)典問題“1”

17第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二兩個經(jīng)典問題:問題“2”

分析模型設(shè)計模型大峽谷北端科羅拉多河大峽谷南端傳統(tǒng)方法，分析和設(shè)計兩個階段描述工具不同，需要轉(zhuǎn)換，重新建立模型，向程序員解釋編程要求。

OO方法的設(shè)計是對OOA的擴(kuò)展。圖1-2經(jīng)典問題“2”

18第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言面向?qū)ο蟮脑O(shè)計面向?qū)ο蟮姆治?/p>

面向?qū)ο蟮陌l(fā)展過程1.2.2面向?qū)ο蠓椒ǖ挠蓙斫鉀Q問題的過程圖1-3面向?qū)ο蠓椒ǖ陌l(fā)展19第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二

Simula(DahlandNygaad)—模擬現(xiàn)實(shí)世界對象的行為。

60年代末，挪威奧斯陸大學(xué)和挪威計算中心研制的創(chuàng)建了第一個OO系統(tǒng)。

Ada(G.Booch)—具有對象的特征，是一個基于對象的語言。

70年代，G.Booch在研究Ada軟件開發(fā)中，提出了OO思想，創(chuàng)建了Ada的程序包。Smalltalk(美國XeroxParc研究中心A.Key研制)72年，推出Smalltalk72---有對象的概念;76年，推出Smalltalk76---有類的概念;

81年，推出Smalltalk80和環(huán)境---全面體現(xiàn)了OO程序設(shè)計語言的特征。1.2.2面向?qū)ο蠓椒ǖ挠蓙?0第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二Objective-C(Cox1986，CoxandNovobilski1991)。

支持多態(tài)、信息隱敝。C++

(

1980，貝爾實(shí)驗(yàn)室的BjarneStrousrup)

支持抽象、繼承、自動引用、動態(tài)綁定、操作符重載等,但維護(hù)困難。Eiffel(Myeer1990)

有斷言，解決正確性、健壯性、可移植性、效率等。Java(Sun公司JamesGosling1990)

在SunWorld95年會上公布。Java=C++-復(fù)雜性和奇異性+安全性和可移植性。211.2.2面向?qū)ο蠓椒ǖ挠蓙淼诙豁?，共五十一頁，編輯?023年，星期二1.3面向?qū)ο蠓椒ǖ母拍蠲嫦驅(qū)ο蟾拍畹奶岢?

使描述問題的問題空間和解決問題的方法空間一致(概念上、處理行為上一致)

按問題領(lǐng)域的基本事物實(shí)現(xiàn)自然分割按人們思維方式建立問題域模型演繹思維(從一般到特殊)

歸納思維(從特殊到一般)為此，必須建立直接表現(xiàn)組成問題域的事物，及這些事物間相互聯(lián)系的概念，建立適應(yīng)人們一般思維方式的描述范式。Coad和Yourdon給出了面向?qū)ο蟮亩x：面向?qū)ο?對象+類+繼承+通信

22第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二問題空間的對象:現(xiàn)實(shí)世界中任何實(shí)際存在的事物都是對象(

是對實(shí)體概念的一種描述)。物理實(shí)體軟件實(shí)體概念實(shí)體1.3.1對象(Object)圖1-4對象23第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二對象是一個具有封裝了的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作的實(shí)體，這個實(shí)體有一個標(biāo)識它的名字，對外通過相應(yīng)的接口，提供相應(yīng)的服務(wù)。計算機(jī)程序中的對象是具有三個特征的實(shí)體:標(biāo)識、狀態(tài)、行為。方法空間的對象:

是對某個事物的抽象描述。Object::=(OID,DS,OS,MI)1.3.1對象（Object）24第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二對象特征

(對象的屬性和行為)

屬性

Atribute

描述對象“靜態(tài)”(結(jié)構(gòu))特征的一個數(shù)據(jù)項(xiàng)；屬性是對象知道的事情；描述對象的當(dāng)前狀態(tài)。

操作Operation描述對象“動態(tài)”(行為)特征的一個操作序列；操作是調(diào)用對象執(zhí)行的轉(zhuǎn)換或查詢的規(guī)格說明；有可能改變對象的狀態(tài)；操作是方法的抽象說明。說明對象在什么條件下是可行的。方法Method對象完成的事情。是操作的實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行操作的函數(shù)或過程。是實(shí)現(xiàn)類的行為的過程抽象。規(guī)格25第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二思考:

屬性完全相同的兩個事物,是否是同一個對象?舉例。

兩個教師姓名和職稱都相同,但它們卻是兩個不同的對象。所有的對象都是獨(dú)立的實(shí)體,都有其唯一的標(biāo)識。對象之間的區(qū)別是由它們固有的存在性所決定的,而與它們的特征是否相同無關(guān)。

26第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二

類是具有相同屬性和服務(wù)的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提供了統(tǒng)一的抽象描述。1.3.2類（Class）(1)類的定義Class::=（ID,ATT,OPE,ITF,INH）其中ID類名，ATT屬性集，OPE操作集，ITF接口消息集，INH類的繼承性集。(2)類和對象類可以是對象，但對象不是類；類是對象的抽象描述;對象是類的實(shí)例；實(shí)例：Instance具有身份和值的獨(dú)立實(shí)體27第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二概念層的類RectangleheightwidthgetArearesizeRectangleheight:intwidth:intgetArea():intresize(int,int)Rectangleheightwidth對象實(shí)例p:Rectangleheight=10width=20q:Rectangleheight=15width=25(3)類的描述幾種情況說明層的類實(shí)現(xiàn)層的類281.3.2類（Class）第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二例如繪圖中的點(diǎn)類：

x:inty:int

move()getX()getY()setX()setY()Point用Java定義點(diǎn)類：

ClassPoint{

intnx;//點(diǎn)的x坐標(biāo)

intny;//點(diǎn)的y坐標(biāo)

intnColor;//顏色值

voidmove(intx,inty);//

將當(dāng)前點(diǎn)移到×、y處

intgetX();//獲當(dāng)前點(diǎn)X坐標(biāo)

intgetY();//獲當(dāng)前點(diǎn)Y坐標(biāo)

intsetX();

intsetY();

}

Pointmypoint;//點(diǎn)類的一個對象

291.3.2類（Class）第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二類是一個支持繼承的抽象數(shù)據(jù)類型；(4)類的作用類是創(chuàng)建(實(shí)例化)對象的模板，類是對對象的抽象；

類類似一張表，表內(nèi)描述了數(shù)據(jù)和操作的封裝體。類是一個命名空間,為類的泛化聲明建立作用域；301.3.2類（Class）第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二表示兩個類之間是“isa”

，“islike”或“iskindof”關(guān)系。1.3.3繼承（Inheritance）superclasssubclass繼承使兩個以上的類共享相同的屬性和/或相同方法。繼承提高了復(fù)用性。繼承的各個類可形成層次結(jié)構(gòu)。繼承集中的屬性，只能聲明一次。操作可以被多次聲明，只要聲明相同。31第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.3.4消息（Message）消息包括的信息消息的發(fā)出者消息的接收者

要求的服務(wù)輸入的信息輸出(回答)的信息協(xié)議對象間通信要遵守條件

消息是一個對象向另一個對象發(fā)出的服務(wù)請求（操作的請求、執(zhí)行方法的請求），要求系統(tǒng)的某個

對象完成它指定的操作。32第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二為不同的目的建立不同層次上的抽象，并將不同層次上的同一概念的兩種元素聯(lián)系起來的依賴關(guān)系，一個元素比另一個元素更詳細(xì)。1.3.5抽象（Abstraction）

抽象是確定一個事物的本質(zhì)特征的行為，使這個事物與其他事物區(qū)分開。抽象是自底向上的對幾組事物觀察，找出事物的共性，把具有共性的事物劃分成一類。33第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二抽象類abstractclass

抽象類是不能被直接實(shí)例化的類，即它沒有直接的實(shí)例。對象是對問題域中某些事物的抽象；類是對對象的一個抽象；1.3.5抽象（Abstraction）

34第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二具體類

letterBody:StringCursor:IntegerGetNextSentence():StringRestCursor()EncryptedLetterEncoding:CodeKeygetNextSentence():String圖1-5具體超類產(chǎn)生模糊性1.3.5抽象（Abstraction）

35第三十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二抽象類

圖1-6抽象超類避免模糊性Letter<<abstract>>Body:StringCursor:IntegergetNextSentence():StringRestCursor()EncryptedLetterEncoding:CodeKeygetNextSentence():StringNonEncryptedLettergetNextSentence():String1.3.5抽象（Abstraction）

36第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.3.6封裝（Encapsulation）將數(shù)據(jù)(屬性)和方法(服務(wù))結(jié)合成一個獨(dú)立的系統(tǒng)單位。隱藏了對象的內(nèi)部細(xì)節(jié)：信息隱蔽(informationhiding)有一個清晰的邊界有確定的接口（即協(xié)議）受保護(hù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)封裝性的條件

售報亭報刊名稱報刊定價銷售總額(錢租)報刊零售款貨清點(diǎn)圖1-7售報亭對象37第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二封裝的意義表達(dá)事物的靜態(tài)特征和動態(tài)特征(是事物不可分割的兩個側(cè)面)。封裝性使我們只要注意該對象對外呈現(xiàn)什么行為(做什么)，而不關(guān)心內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)(怎么做)?？梢员苊馔獠咳肭?提高軟件的可維護(hù)性、可修改性。描述系統(tǒng)中的功能是如何劃分的。38第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.3.7多態(tài)性（Polymorphism）在面向?qū)ο笾?多態(tài)性使得同一個屬性或服務(wù)在一般類及其各個特殊類中具有不同的語義。說明多態(tài)性表示了對象屬于多個類的能力。

抽象操作是多態(tài)的，抽象操作可以在不同的類中按不同方式執(zhí)行。

多態(tài)性增加了OO的靈活性，減少冗余信息,提高可重用性，可擴(kuò)展性。39第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二在OO語言中，多態(tài)性的實(shí)現(xiàn)與下列概念有關(guān)：同樣的操作可用于一個類型及其子類型。在子類中，對繼承類的屬性或服務(wù)進(jìn)行重新定義?！獎討B(tài)綁定

(dynamicbinding)程序在運(yùn)行時，根據(jù)對象接受的消息，動態(tài)地確定要連到哪一段代碼上。程序設(shè)計中，運(yùn)行期決定對象和分配存儲能力為動態(tài)綁定。

——參數(shù)多態(tài)(parametric)參數(shù)多態(tài)是指一個可參數(shù)化的類模板中包含的操作所涉及的類型必須用類型參數(shù)實(shí)例化?！鄳B(tài)

(inclusion)40第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二多態(tài)性顯著提高了軟件的可重用性和可擴(kuò)充性。用戶可以發(fā)送一個通用的消息，而實(shí)現(xiàn)時的細(xì)節(jié)則由接收對象自行決定，這樣同一消息可以調(diào)用不同的方法，增加了系統(tǒng)的靈活性。經(jīng)理Pay()推銷員Pay()技工Pay()銷售部經(jīng)理Pay()雇員Pay()41包含多態(tài)（inclusion）第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二Shape類圖1-8畫圖系統(tǒng)中類的繼承關(guān)系各種圖形具有共同的屬性和操作:顏色、線型、旋轉(zhuǎn)、移動。但在不同圖形中對Draw的描繪雖然不同,外界都可以采用以下方式調(diào)用:

Shape

LineTriangleSquareRectangleDraw()Shape*aShape;

Line*aLine;

aLine=newLine;

aShape=oLine;

aShape->draw();//

調(diào)用的是類Line的方法。為外界調(diào)用提供統(tǒng)一的接口,使對圖形擴(kuò)充成為可能。42第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.3.8永久對象（Persistentobject）就是對象的生存期可以超越程序的執(zhí)行時間而長期存在的對象43第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.4面向?qū)ο筌浖_發(fā)特點(diǎn)1.4.1面向?qū)ο笈c面向過程方法的區(qū)別1.4.2面向?qū)ο笈c面向過程分析與設(shè)計的區(qū)別1.4.3面向?qū)ο笈c面向過程程序的區(qū)別44第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二1.4.1面向?qū)ο笈c面向過程方法的區(qū)別45

(1)

面向過程方法是開發(fā)人員按計算機(jī)的結(jié)構(gòu)去思考問

題。

(2)

面向過程方法是開發(fā)人員在問題空間和解空間進(jìn)行

對應(yīng)。

面向?qū)ο蠓椒ㄊ且詫ο?事物)代表求解問題的中心環(huán)節(jié),是按解決問題的方式去思考問題。

面向?qū)ο蟮姆椒?是現(xiàn)實(shí)的問題空間與軟件系統(tǒng)的解空間的近似和直接模擬,使人們對復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)識過程和程序的實(shí)現(xiàn)過程盡可能一致。

第四十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期二

(3)

面向過程方法以函數(shù)過程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為中心建模,用計算機(jī)的術(shù)語描述問題。

面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ菍η蠼鈫栴}本身建