管理信息系統(tǒng)課件第10章-面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計

*管理信息系統(tǒng)

ManagementInformationSystem

青島科技大學(xué)MIS課程組*第10章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計*本章學(xué)習(xí)目的掌握面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計的基本理論與主要概念掌握UML及其常用圖：用例圖、類圖、順序圖熟悉設(shè)計模式的概念和S.O.L.I.D基本原則掌握MVC系統(tǒng)設(shè)計模式，熟悉常用的技術(shù)和框架原理第10章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計*本章典型英文詞匯面向?qū)ο驩bjectOriented（OO)模型驅(qū)動開發(fā)ModelDrivenDevelopment（MDD）面向?qū)ο蠓治鯫bjectOrientedAnalysis（OOA）面向?qū)ο笤O(shè)計ObjectOrientedDesign（OOD）面向?qū)ο缶幊蘋bjectOrientedProgram（OOP）類Class對象Object關(guān)系Relation封裝Encapsulation繼承Inheritance多態(tài)Polymorphism統(tǒng)一建模語言UnifiedModelingLanguage（UML）對象關(guān)系映射Object/RelationalMapper（ORM）*第10章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計

面向?qū)ο罄砟?0.1類與對象10.2面向?qū)ο筇卣?0.31.4統(tǒng)一建模語言（UML）10.4設(shè)計模式10.5*面向?qū)ο罄砟畈捎妹嫦驅(qū)ο蠹夹g(shù)開發(fā)信息系統(tǒng)，其核心強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為中心描述系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)相對于功能而言，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，因此采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計出的系統(tǒng)模型往往能較好地映射現(xiàn)實(shí)域模型。面向?qū)ο蠹夹g(shù)引入的對象、類、繼承、多態(tài)、動態(tài)等重要概念，也為提高軟件可重用性和降低軟件開發(fā)復(fù)雜性提供了有效途徑?？傊?，由于面向?qū)ο蠹夹g(shù)所具有的易于維護(hù)、可擴(kuò)展性、代碼重用等種種優(yōu)點(diǎn)，它逐漸成為當(dāng)前系統(tǒng)分析與設(shè)計的主流技術(shù)。10.1面向?qū)ο罄砟?從系統(tǒng)的功能入手，將系統(tǒng)按照工程標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格規(guī)范分解為若干功能模塊，然后以這些模塊為中心，采用模塊化、自頂向下、逐步求精設(shè)計過程開發(fā)成型，系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)模塊功能的函數(shù)和過程的集合。從系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)和針對數(shù)據(jù)的操作（即對象）入手，按照現(xiàn)實(shí)世界的人類思維將問題域分解為對象以及對象和對象之間的關(guān)系，通過對象的屬性和行為設(shè)計開發(fā)成型，系統(tǒng)實(shí)際所關(guān)注的是執(zhí)行操作的對象和對象之間的交互協(xié)作關(guān)系。面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)開發(fā)策略10.1.1從結(jié)構(gòu)化分析設(shè)計到面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)開發(fā)策略*結(jié)構(gòu)化方法面向?qū)ο蠓椒ā堂嫦驅(qū)ο蠓椒▌t是用符合人類認(rèn)識世界的思維方式來分析、解決問題，為需求分析人員提供系統(tǒng)構(gòu)成視點(diǎn)、靜態(tài)結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)和動態(tài)結(jié)構(gòu)視點(diǎn)，可以對軟件開發(fā)過程所有階段進(jìn)行綜合考慮；支持全面的問題分析和描述，建造起完整、清晰的需求模型，使軟件生存期各階段O結(jié)構(gòu)化方法主要存在三方面問題：軟件重用性差；軟件可維護(hù)性差；開發(fā)出的軟件不能滿足用戶的動態(tài)需要。10.1.1從結(jié)構(gòu)化分析設(shè)計到面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計*10.1.2模型驅(qū)動開發(fā)（MDD）需求三者相互關(guān)聯(lián)，貫穿開發(fā)生命周期的各個階段，有機(jī)地推動開發(fā)過程向前發(fā)展。模型測試*（1）個體特征分析（2）靜態(tài)分析（3）動態(tài)分析面向?qū)ο蠓治?0.1.3面向?qū)ο蠓治觯∣OA）與面向?qū)ο笤O(shè)計（OOD）IT行業(yè)神話戈登.摩爾“做什么”*（1）問題域部分的設(shè)計，即對OOA結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)和精化，并將其由問題域轉(zhuǎn)化到解域。面向?qū)ο笤O(shè)計（OOD）（2）人機(jī)交互與應(yīng)用控制部分的設(shè)計10.1.3面向?qū)ο蠓治觯∣OA）與面向?qū)ο笤O(shè)計（OOD）*OOP的起源可追溯到1967年的Simula-67語言，該語言引入了數(shù)據(jù)抽象和類的概念，用于仿真實(shí)際問題。第一個真正意義上的面向?qū)ο笳Z言是80年代初產(chǎn)生的Smalltalk，該語言規(guī)定一切都是對象，程序設(shè)計以盡可能自動化的單元來進(jìn)行，并且有了圖形設(shè)計界面的雛形。Smalltalk語言的廣泛使用掀起了一場“面向?qū)ο筮\(yùn)動”，隨之誕生了ObjectiveC、C++、VB、Java和C#等語言。面向?qū)ο缶幊痰漠a(chǎn)生與發(fā)展10.1.4面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)明者邁特.卡夫*第10章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計

信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施10.1類與對象10.2面向?qū)ο筇卣?0.31.4統(tǒng)一建模語言（UML）10.4設(shè)計模式10.5*

對象對象是存在于時間和空間中的具體實(shí)體

類

共同點(diǎn)類僅代表一種抽象，即一個對象的本質(zhì)。類是一組對象，它們擁有共同的結(jié)構(gòu)、共同的行為和共同的語義。10.2類與對象我們使用面向?qū)ο蟮姆椒▉矸治龊驮O(shè)計復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，基本構(gòu)建塊是類和對象。*類（class）：對象（object）：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。類也稱作對象類，類是用來創(chuàng)造對象的模板。對象是一些屬性及專用服務(wù)的封裝體，它是問題空間中一些事物的抽象。指向?qū)ο蟀l(fā)出的服務(wù)請求，包括擴(kuò)：提供服務(wù)的對象標(biāo)識、服務(wù)類型、輸入信息和回答信息。成員：類和對象的成員包括名詞特征和動詞行為兩種，其名詞性的特征的正規(guī)稱謂是成員變量、成員字段或成員屬性；其動詞性的行為的正規(guī)稱謂是成員函數(shù)、成員方法或成員行為。

10.2.1基本概念消息：*事件：對象（object）：事件驅(qū)動編程是一種編程范式，這里程序的執(zhí)行流由外部事件來決定。OO方法論中的關(guān)系（relation）關(guān)注的是類之間和對象之間的聯(lián)系。如果把繼承（泛化）的關(guān)系看做縱向關(guān)系，則對象之間的關(guān)系就是橫向關(guān)系，橫向關(guān)系較為微妙，有兩大種：關(guān)聯(lián)關(guān)系、依賴關(guān)系。關(guān)聯(lián)關(guān)系的深化是聚合關(guān)系，聚合關(guān)系又包括兩種：共享關(guān)系和復(fù)合關(guān)系。

10.2.1基本概念*1.入2.理3.出構(gòu)造方法名必須與類名相同，包括大小寫都要相同。對構(gòu)造方法不聲明返回類型。構(gòu)造方法也不能隨便被修飾。在多數(shù)情況下，初始化一個對象的最終步驟是去調(diào)用這個對象的構(gòu)造方法。為了與一般方法相區(qū)別，構(gòu)造方法應(yīng)滿足以下語法規(guī)則：10.2.2延伸概念1.構(gòu)造方法*2.實(shí)例與靜態(tài)3.重載與重寫4.接口與抽象類類的成員有兩種：一種是被static關(guān)鍵字修飾的成員，叫類成員或靜態(tài)成員。另一種是沒有被static關(guān)鍵字修飾的成員，叫實(shí)例成員或?qū)ο蟪蓡T。靜態(tài)成員和實(shí)例成員的區(qū)別在于：類的靜態(tài)成員在內(nèi)存中只存一份。重寫Overriding是父類與子類之間多態(tài)性的一種表現(xiàn)，重載Overloading是一個類中多態(tài)性的一種表現(xiàn)。從使用者的角度出發(fā)，整個軟件系統(tǒng)就是一個服務(wù)提供者。

10.2.2延伸概念*第10章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計

信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施10.1類與對象10.2

面向?qū)ο筇卣?0.31.4統(tǒng)一建模語言（UML）10.4設(shè)計模式10.5*封裝：就是把一些屬性和方法封裝到一個類里。繼承：就如子類繼承父類的一些屬性和方法。多態(tài)：就如一個父類有多個不同特色的子類。面向?qū)ο蟮娜筇卣?0.3面向?qū)ο筇卣?10.3.1封裝A封裝（encapsulation）是面向?qū)ο缶幊陶Z言用于加強(qiáng)信息隱藏的重要機(jī)制，封裝即隱藏了對象的屬性和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，僅對外公開接口，控制在對象中屬性和方法的讀寫訪問級別。封裝使對象與對象之間產(chǎn)生了區(qū)別，構(gòu)成封裝的基本單位其實(shí)就是類。BCD一是便于使用者正確、方便地理解和使用系統(tǒng)，防止使用者錯誤修改系統(tǒng)的屬性。二是有助于建立各個系統(tǒng)之間的松藕合關(guān)系，提高系統(tǒng)的獨(dú)立性。三是提高軟件的可重用性，每個系統(tǒng)都是一個相對獨(dú)立的整體，可以在多種環(huán)境中得到重用。四是降低了構(gòu)建大型系統(tǒng)的風(fēng)險，即使整個系統(tǒng)不成功，個別的獨(dú)立子系統(tǒng)有可能依然是有價值的。優(yōu)點(diǎn)：*10.3.2繼承

繼承（inheritance）是OO的關(guān)鍵特征之一，它是指特殊類的對象擁有其一般類的全部屬性和服務(wù)繼承帶來的最大好處是代碼重用，只要沒有特別的訪問權(quán)限控制，擴(kuò)充類可以任意使用基類中已定義好的屬性和方法。從每個對象都是服務(wù)提供者的角度來理解，子類會提供和父類相同的服務(wù)。繼承與擴(kuò)展同時提高了系統(tǒng)的可重用性和擴(kuò)展性。繼承與擴(kuò)展導(dǎo)致面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)領(lǐng)域中架構(gòu)類軟件系統(tǒng)的發(fā)展。*重寫或覆蓋（override），即擴(kuò)充類對基類的方法進(jìn)行重寫，或?qū)崿F(xiàn)類對接口的方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)多態(tài)在成員方法的層面實(shí)現(xiàn)方式一重載（overload），即在一個類中定義多個名稱相同、參數(shù)類型不同的方法多態(tài)在成員方法的層面實(shí)現(xiàn)方式二10.3.3多態(tài)多態(tài)（polymorphism）是指相同的操作（函數(shù)或方法）可作用于多種類型的對象并獲得不同的結(jié)果。*第10章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計

信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施10.1類與對象10.2面向?qū)ο筇卣?0.31.4

統(tǒng)一建模語言（UML）10.4設(shè)計模式10.5*UML是統(tǒng)一建模語言（UnifiedModelingLanguage）的簡拼UML是使用面向?qū)ο蟾拍钸M(jìn)行系統(tǒng)建模的一組表示法UML是面向?qū)ο蠼ｎI(lǐng)域的主導(dǎo)性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。10.4

統(tǒng)一建模語言（UML）*1994年～1995年當(dāng)時GradyBooch、JimRumbaugh和IvarJacobson三人將各自開創(chuàng)的、且當(dāng)時比較流行的建模技術(shù)——Booch、OMT（ObjectModelingTechnique）和OOSE（Object-OrientedSoftwareEngineering）進(jìn)行了合并，這就是UML的雛形1997年，UML作為國際建模語言和表示法的候選標(biāo)準(zhǔn)被OMG（ObjectManagementGroup，對象管理組，一個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織）采納，并獲得了工業(yè)界的普遍認(rèn)同。許多軟件開發(fā)組織和CASE（Computer-AidedSoftwareEngineering，計算機(jī)輔助軟件工程）工具的開發(fā)贊助商都采納了UML，UML迅速發(fā)展為廣大開發(fā)人員、專業(yè)圖書作者以及CASE工具商使用的世界標(biāo)準(zhǔn)。

UML的發(fā)展以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)明者邁特.卡夫10.4.1UML基礎(chǔ)*10.4.1UML基礎(chǔ)當(dāng)然，并不是所有的圖都經(jīng)常會被用到，常用的圖主要是3種：用例圖、類圖、順序圖。*用例圖（UseCaseDiagram）屬于行為圖類，是UML最常用的模型圖之一，圖自身通俗易懂，用例圖主要站在外部觀察者的角度描述系統(tǒng)的原理。解決的問題是“系統(tǒng)是什么”而不是“系統(tǒng)如何開發(fā)”用例圖與系統(tǒng)描述的情境（scenario）密切相關(guān)。用例（UseCase）用于描述情境中一項任務(wù)的概況，在UML中使用橢圓符號表示。用例圖（UseCaseDiagram）10.4.2用例圖10.4.2用例圖

*

如圖所示，是一張圖書館運(yùn)作用例圖*類圖（ClassDiagram）通過顯示類及類與類之間的關(guān)系給出系統(tǒng)的概況。類圖顯示了系統(tǒng)的靜態(tài)特征，它能夠顯示出類與類之間的關(guān)聯(lián)，但不能顯示出關(guān)聯(lián)的互動特征。類圖在類圖中，類用矩形表示，該矩形包括三部分：上部是類名，中部是類具有的屬性（attribute），下部是類具有的操作（operation）。抽象類的類名用斜體。10.4.3類圖*主要體現(xiàn)為兩個類的實(shí)例之間的關(guān)系一種特殊的關(guān)聯(lián)，主要用于表示一個類屬于一個集合的關(guān)系主要體現(xiàn)類或接口的繼承或?qū)崿F(xiàn)關(guān)系關(guān)聯(lián)泛化聚合類與類之間的關(guān)系主要有三種：10.4.3類圖*每個關(guān)聯(lián)都有兩端，每端都有一個角色名（rolename）用于說明關(guān)聯(lián)的性質(zhì)。關(guān)聯(lián)的每一端還要帶有多重值（multiplicity），表示關(guān)聯(lián)一端的實(shí)例對應(yīng)另一端實(shí)例的可能數(shù)量。關(guān)聯(lián)還能夠帶有導(dǎo)向箭頭，箭頭指向哪一端，表明哪端要被遍歷（traverse）或查詢（query）關(guān)聯(lián)10.4.3類圖*10.4.4順序圖優(yōu)點(diǎn)畫法在順序圖中，每一條垂直的虛線代表一條生命線，表示對象可以存活的時間；每一條帶箭頭的橫線代表一個消息調(diào)用；在對象生命線上的每一個矩形長條代表一條消息的往返持續(xù)期，處于該期間的對象稱為激活（activation）類圖、包圖和對象圖都屬于僅描述系統(tǒng)靜態(tài)特征的結(jié)構(gòu)圖類，他們無法反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)時的特征，交互圖類則可以做到這一點(diǎn)，他們主要描述對象之間的交互關(guān)系。*第10章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計

信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施10.1類與對象10.2面向?qū)ο筇卣?0.31.4統(tǒng)一建模語言（UML）10.4

設(shè)計模式10.5*設(shè)計模式雖然是在面向?qū)ο蠹夹g(shù)基礎(chǔ)上誕生的，但其應(yīng)用面卻不局限于此，結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言同樣能夠很好的使用設(shè)計模式。1977年1992年建筑大師克里斯托弗·亞歷山大(ChristopherAlexander)憑借其“模式三步曲”—《建筑的永恒之道》、《建筑模式語言》和《俄勒岡實(shí)驗》—構(gòu)筑了完整而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹澳Ｊ秸Z言”理論體系。詹姆斯·科普林在《高級C++——編程風(fēng)格和習(xí)慣》一書中最早將“模式”的概念引入了軟件工程領(lǐng)域?？咸亍へ惪藙t是最早倡導(dǎo)在軟件界學(xué)習(xí)克里斯托弗·亞歷山大及其工作成果的先驅(qū)之一。1995年艾里奇·伽馬、理查德·赫爾姆、拉爾夫·約翰遜、約翰·維利賽德四人合作編撰了著名的《設(shè)計模式——可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》，該書奠定了面向?qū)ο箢I(lǐng)域里設(shè)計模式理論的基礎(chǔ)，討論了23種基本設(shè)計模式的結(jié)構(gòu)和使用方法。10.5.1設(shè)計模式簡介現(xiàn)在人們己經(jīng)針對不同的平臺、不同的開發(fā)環(huán)境、不同的應(yīng)用領(lǐng)域、不同的軟件規(guī)模總結(jié)出了許多行之有效的模式*模式就是人們根據(jù)以往的經(jīng)驗總結(jié)出來的，可以重復(fù)使用的設(shè)計方案。實(shí)踐是學(xué)習(xí)設(shè)計模式的必經(jīng)階段，只有經(jīng)過實(shí)踐，我們才能悟出設(shè)計模式的主旨和內(nèi)涵，發(fā)現(xiàn)隱藏在設(shè)計模式背后的面向?qū)ο笤O(shè)計原則和設(shè)計理念。。到底什么是模式呢？以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)明者邁特.卡夫10.5.1設(shè)計模式簡介*開閉原則里氏替換原則接口隔離原則依賴反轉(zhuǎn)原則

“軟件組件應(yīng)該對擴(kuò)展開放，但對修改關(guān)閉”。

“衍生類可以完全替換其基類”。

“客戶端不應(yīng)該被強(qiáng)迫去實(shí)現(xiàn)其不需要使用的方法”。

“依賴抽象，而不是依賴具體”。10.5.2設(shè)計模式5大原則（S.O.L.I.D）單一責(zé)任原則

“一個類有且僅有一個職責(zé)”。*利于組件重用，MVC的各層都可獨(dú)立成一個能用的組件，供以后的項目使用。優(yōu)點(diǎn)有利于項目分工，MVC模式把系統(tǒng)按層劃分開發(fā)，網(wǎng)頁設(shè)計人員專門進(jìn)行開發(fā)視圖層，對業(yè)務(wù)熟悉的開發(fā)人員開發(fā)模型層，其他開發(fā)人員則可選擇開發(fā)控制層。三層各施其職，互不干涉，便于系統(tǒng)維護(hù)，哪一層的需求發(fā)生了變化，只需要更改相應(yīng)層中的代碼即可。10.5.4模型-視圖-控制器（MVC）MVC模式的目的：實(shí)現(xiàn)多用戶并發(fā)處理系統(tǒng)（比如網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)，ERP等大型管理信息系統(tǒng)都屬于此范疇）的職能分工。*需求分析階段：分析和設(shè)計階段：實(shí)現(xiàn)階段：需求分析階段用戶模型視圖（用例）用來描述用戶需求。靜態(tài)結(jié)構(gòu)視圖和行為模型視圖用來描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為。測試階段：UML各類模型可自動轉(zhuǎn)換為基于面向?qū)ο笳Z言的代碼。UML模型亦可作為軟件測試的依據(jù)。為了徹底掌握上述UML各圖的使用原理，還需要進(jìn)一步明確下述面向?qū)ο笤O(shè)計概念。10.5.5設(shè)計類UML適用于系統(tǒng)開發(fā)過程中從需求分析到實(shí)施、測試和更新的各個階段*1.包和命名空間2.類的屬性和方法類是構(gòu)成面向?qū)ο笙到y(tǒng)的基本組成，但是對于擁有上百個類的大型系統(tǒng)而言，還需要更高一層組織方式對類進(jìn)行更有條理的管理——包（package）。包與命名空間（namespace）是對等的兩個概念（一般，在Java里被稱為包，而在.Net里被稱為命名空間）。類（class）是封裝數(shù)據(jù)的基本單位，是一組具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相同操作的對象的集合，用來定義對象可執(zhí)行的操作（如方法（method）、屬性（attribute）等）。

10.5.5設(shè)計類為了徹底掌握上述UML各圖的使用原理，還需要進(jìn)一步明確下述面向?qū)ο笤O(shè)計概念：*3.接口和類4.界面原型接口（interface）與類（class），從廣義層面上，二者是一回事，接口是一種特別的類；而從狹義層面上，二者是不一樣的，類是對某類事物的抽象，而接口則是對某類行為或功能的抽象。界面，專業(yè)稱作用戶接口（UserInterface，UI），從廣義