面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論(new)

第九章面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述9.2面向?qū)ο蟮母拍?.3面向?qū)ο蠼?.4對(duì)象模型9.5動(dòng)態(tài)模型9.6功能模型9.73種模型之間的關(guān)系9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述--傳統(tǒng)的軟件工程方法學(xué)應(yīng)用于大型軟件產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)，似乎很少取得成功。--源于20世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言Simula-67(類和對(duì)象的概念)，逐步形成了面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)。到了20世紀(jì)90年代，面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)已經(jīng)成為人們?cè)陂_(kāi)發(fā)軟件時(shí)首選的范型。9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的要點(diǎn)9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述對(duì)象？（面向?qū)ο笳Z(yǔ)言）在問(wèn)題空間中，對(duì)象是……

現(xiàn)實(shí)世界中存在的實(shí)體應(yīng)用所關(guān)心的抽象概念、規(guī)則、事件、或者具有明確邊界和意義的具體事物在解空間(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))中，對(duì)象是……

問(wèn)題空間中的對(duì)象在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示封裝(encapsulation)了數(shù)據(jù)和行為的通信單位9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述與傳統(tǒng)方法相反，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N以數(shù)據(jù)或信息為主線，把數(shù)據(jù)和處理相結(jié)合的方法。面向?qū)ο蠓椒ò褜?duì)象作為由數(shù)據(jù)及可以施加在這些數(shù)據(jù)上的操作所構(gòu)成的統(tǒng)一體。對(duì)象與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)有本質(zhì)區(qū)別，它不是被動(dòng)地等待外界對(duì)它施加操作，相反，它是進(jìn)行處理的主體。9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N新的思維方法，它是把程序看作是相互協(xié)作而又彼此獨(dú)立的對(duì)象的集合。這樣就減小了語(yǔ)義斷層:系統(tǒng)中解空間對(duì)象可以直接模擬問(wèn)題空間的對(duì)象，解空間與問(wèn)題空間的結(jié)構(gòu)十分一致。9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述面向?qū)ο蠓椒ň哂邢率?個(gè)要點(diǎn)：認(rèn)為客觀世界是由各種對(duì)象組成的，任何事物都是對(duì)象，復(fù)雜的對(duì)象可以由比較簡(jiǎn)單的對(duì)象以某種方式組合而成。因此，面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)是由對(duì)象組成的。把所有對(duì)象都劃分成各種對(duì)象類，每個(gè)對(duì)象類都定義了一組數(shù)據(jù)和一組方法。數(shù)據(jù)用于表示其靜態(tài)屬性，是其狀態(tài)信息。方法是允許施加于該類對(duì)象上的操作，是該類所有對(duì)象共享的，并不需要為每個(gè)對(duì)象都復(fù)制操作的代碼。

9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述面向?qū)ο蠓椒ň哂邢率?個(gè)要點(diǎn)（續(xù)）：(3)按照子類(派生類)與父類(基類)的關(guān)系，把若干個(gè)對(duì)象類組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(類等級(jí))。下層的派生類具有和上層的基類相同的特性,即繼承(inheritance)。但是，如果在派生類中對(duì)某些特性又做了重新描述，則在派生類中的這些特性將以新描述為準(zhǔn)，低層的特性將屏蔽高層的同名特性

(4)對(duì)象彼此之間僅能通過(guò)傳遞消息互相聯(lián)系。一切局部于該對(duì)象的私有信息，都被封裝在該對(duì)象類的定義中，就好像裝在一個(gè)不透明的黑盒子中一樣，在外界是看不見(jiàn)的，更不能直接使用，這就是“封裝性”。9.1面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)概述面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)可以用下列方程來(lái)概括：OO=objects +classes +inheritance +communicationwithmessages面向?qū)ο缶褪羌仁褂脤?duì)象又使用類和繼承等機(jī)制，而且對(duì)象之間僅能通過(guò)傳遞消息實(shí)現(xiàn)彼此通信。也可以說(shuō)，只有同時(shí)使用對(duì)象、類、繼承和消息的方法，才是真正面向?qū)ο蟮姆椒ā?.2面向?qū)ο蟮母拍顚?duì)象類類間關(guān)系消息與事件多態(tài)性9.2面向?qū)ο蟮母拍顚?duì)象在解空間(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))中，對(duì)象的非嚴(yán)格記法：<對(duì)象>::=<接口，數(shù)據(jù)，行為>9.2面向?qū)ο蟮母拍顚?duì)象的基本特征每個(gè)對(duì)象均有自己的惟一標(biāo)識(shí)，從而區(qū)別于其他對(duì)象。對(duì)象之間通過(guò)消息進(jìn)行通信。對(duì)象總是處于一定的狀態(tài)。對(duì)象有若干種行為。對(duì)象的行為分為三類：創(chuàng)建新對(duì)象、與其他對(duì)象通信、改變自身狀態(tài)。對(duì)象的狀態(tài)只能被自身的行為所改變。9.2面向?qū)ο蟮母拍铑愒趩?wèn)題空間中……類代表著具有類似性質(zhì)的一組對(duì)象類中的每一個(gè)對(duì)象即為類的不同實(shí)例(instance)在解空間(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))中……類是對(duì)一組對(duì)象的抽象，集中了該組對(duì)象的共同特性。在構(gòu)造軟件時(shí)，類實(shí)際上是具有特定功能的模塊，其代碼由該種所有對(duì)象所共享。類vs.對(duì)象：靜vs.動(dòng)。9.2面向?qū)ο蟮母拍铑惖膬煞N圖形記法：9.2面向?qū)ο蟮母拍顚?duì)象狀態(tài)：張三，30歲，計(jì)算機(jī)系，講師，1000元行為：提職稱，調(diào)工資類(教師)屬性：姓名，年齡，系別，職稱，工資操作：提職稱，調(diào)工資方法(指操作的具體代碼實(shí)現(xiàn))實(shí)際上，類是創(chuàng)建對(duì)象的模板！9.2面向?qū)ο蟮母拍铑愰g關(guān)系繼承

(inheritance)聚合(aggregation)關(guān)聯(lián)(relationship)9.2面向?qū)ο蟮母拍罾^承的含義繼承是一種“求同存異”的高度抽象方式相關(guān)術(shù)語(yǔ)超類(super-class)/父類(parentclass)/祖先類(ancestorclass)子類(sub-class)/后裔類(descendantclass)一般化(generalization)具體化(specialization)9.2面向?qū)ο蟮母拍罾^承的分類單繼承多繼承多繼承使類層次復(fù)雜化多繼承容易產(chǎn)生配置控制方面的潛在問(wèn)題繼承的圖形記法9.2面向?qū)ο蟮母拍钜话慊⒕唧w化、繼承等術(shù)語(yǔ)均是復(fù)用思想的體現(xiàn)一般化和具體化是對(duì)同一個(gè)類間關(guān)系的不同角度審視父類是子類的一般化(從父類角度出發(fā))子類是父類的具體化(從子類角度出發(fā))繼承強(qiáng)調(diào)一般化/具體化關(guān)系中共享屬性和操作的機(jī)制9.2面向?qū)ο蟮母拍罹酆系暮x聚合表示“部分——整體”關(guān)系9.2面向?qū)ο蟮母拍罹酆系膱D形記法9.2面向?qū)ο蟮母拍铌P(guān)聯(lián)的含義對(duì)象實(shí)例之間的物理或概念聯(lián)結(jié)被稱為鏈關(guān)聯(lián)是對(duì)一組語(yǔ)義與結(jié)構(gòu)相似的鏈的抽象鏈?zhǔn)顷P(guān)聯(lián)的實(shí)例關(guān)聯(lián)vs.鏈：類vs.對(duì)象（a）二元關(guān)聯(lián)人員公司雇用二元關(guān)聯(lián)的例（人員）張濤（公司）通大雇用鏈的例子（b）三元關(guān)聯(lián)項(xiàng)目語(yǔ)言◆人三元關(guān)聯(lián)的例(項(xiàng)目)CAD系統(tǒng)(語(yǔ)言)C++◆(人)李波鏈的例子9.2面向?qū)ο蟮母拍钕⒑褪录╩essage)

消息是對(duì)象之間進(jìn)行通信的構(gòu)造或結(jié)構(gòu)消息分為請(qǐng)求消息和完成消息兩種(由消息模式描述)消息模式：發(fā)送對(duì)象、接收對(duì)象、內(nèi)容9.2面向?qū)ο蟮母拍钕⑴c對(duì)象一個(gè)對(duì)象能接收不同形式不同內(nèi)容的多個(gè)消息。相同形式的消息可以送往不同的對(duì)象。對(duì)于相同形式的消息，不同對(duì)象可以有不同的解釋，可以作出不同的反映。消息與方法對(duì)象接收到有效消息后，總會(huì)以某種行為做出適當(dāng)反映。期間，對(duì)象行為復(fù)用了類操作的代碼實(shí)現(xiàn)(即類方法)。在某種程度上，消息與方法可視為同義詞。但是，必須牢記：消息與代碼無(wú)關(guān)，而方法是操作的代碼實(shí)現(xiàn)。9.2面向?qū)ο蟮母拍疃鄳B(tài)性（polymorphism）--含義同一個(gè)操作可以是多個(gè)不同類的行為。不同對(duì)象接收到同一個(gè)消息后，可產(chǎn)生完全不同的反映。同一個(gè)消息可調(diào)用不同的方法。--意義允許每個(gè)對(duì)象以自己最合適的方式去響應(yīng)共同的消息，從而增強(qiáng)軟件的靈活性和可復(fù)用性。9.2面向?qū)ο蟮母拍疃鄳B(tài)性的示例游戲中每個(gè)對(duì)象被雙擊點(diǎn)擊就回答我是誰(shuí)。戰(zhàn)斗單位傘兵大炮偵察兵戰(zhàn)士武器飛機(jī)9.3面向?qū)ο蠼＝?wèn)題模型是人們理解表達(dá)問(wèn)題的方法之一。模型是對(duì)事物作出的一種抽象，是對(duì)事物的一種形式化的描述。模型常由專門(mén)的語(yǔ)言(一組圖示符號(hào)和規(guī)則)來(lái)描述.面向?qū)ο蠼＞褪歉鶕?jù)面向?qū)ο笥^點(diǎn)(模擬人類習(xí)慣的思維方式)建立問(wèn)題的解模式.面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)能將此模式在計(jì)算機(jī)上實(shí)施.9.3面向?qū)ο蠼Ｃ嫦驅(qū)ο蠓椒ㄐ枰?種形式的模型: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)模型描述系統(tǒng)功能的功能模型在不同的應(yīng)用問(wèn)題中，這3種模型的相對(duì)重要程度會(huì)有所不同，對(duì)象模型始終都是最重要、最基本、最核心的。典型的軟件系統(tǒng)組合了上述3方面內(nèi)容：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)。本課程介紹UML作為描述這些模型的語(yǔ)言.9.3面向?qū)ο蠼ML(UnifiedModelingLanguage)產(chǎn)生于90年代中期。它不僅統(tǒng)一了Booch、OMT和OOSE方法中的概念和表示法，而且對(duì)其作了進(jìn)一步擴(kuò)展，最終成為在面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的、并被大眾所接受的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言。1、UML概述UML的發(fā)展歷程（下圖）UML是一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言，可以對(duì)任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模。UML不是一個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，也不是一個(gè)方法，但允許任何一種開(kāi)發(fā)過(guò)程和面向?qū)ο蠓椒ㄊ褂盟＝y(tǒng)一建模語(yǔ)言UML9.3面向?qū)ο蠼?lt;documents>UML2.0<documents>UML1.2<documents>UML1.1<documents>UML1.0<documents>UML0.9<documents>UnifiedMethod0.8<documents>UML1.3<documents>UML1.41995文檔版類1996精華相關(guān)1997年1月最初提交給OMG1997年9月最后提交給OMG19981999

2000年(計(jì)劃的較小修訂)

2001年計(jì)劃的重要修訂文字上的修改沒(méi)有顯著的技術(shù)變化(1)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

UML統(tǒng)一了Booch、OMT和OOSE等方法中的基本概念，已成為OMG的正式標(biāo)準(zhǔn)，提供了標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο蟮哪Ｐ驮氐亩x和表示。

(2)面向?qū)ο?/p>

UML還吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域中其他流派的長(zhǎng)處。UML符號(hào)表示考慮了各種方法的圖形表示,刪掉了大量易引起混亂的、多余的和極少使用的符號(hào),也添加了一些新符號(hào)。

(3)可視化、表示能力強(qiáng)

系統(tǒng)的邏輯模型或?qū)崿F(xiàn)模型都能用UML模型清晰的表示，可用于復(fù)雜軟件系統(tǒng)的建模。

(4)獨(dú)立于過(guò)程

UML是系統(tǒng)建模語(yǔ)言，獨(dú)立于開(kāi)發(fā)過(guò)程。

(5)易掌握、易用

由于UML的概念明確，建模表示法簡(jiǎn)潔明了，圖形結(jié)構(gòu)清晰，易于掌握使用。面向?qū)ο蠼?.3面向?qū)ο蠼?duì)象模型表示靜態(tài)的、結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)”性質(zhì)。它是對(duì)模擬客觀世界實(shí)體的對(duì)象以及對(duì)象彼此間的關(guān)系的映射，描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。用UML表達(dá)的對(duì)象模型由類圖(類和類間關(guān)系)構(gòu)成.9.4對(duì)象模型類圖描述類及類與類之間的靜態(tài)關(guān)系。類圖是一種靜態(tài)模型，它是創(chuàng)建其他UML圖的基礎(chǔ)。一個(gè)系統(tǒng)可以由多張類圖來(lái)描述。1.定義類UML中類的圖形符號(hào)為長(zhǎng)方形，用兩條橫線把長(zhǎng)方形分成上、中、下3個(gè)區(qū)域（下面兩個(gè)區(qū)域可省略），3個(gè)區(qū)域分別放類的名字、屬性和服務(wù)，如圖9.5所示。9.4.1類圖的基本符號(hào)圖9.5表示類的圖9.4.1類圖的基本符號(hào)為類命名時(shí)應(yīng)該遵守以下幾條準(zhǔn)則：(1)使用標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)。

例如，“交通信號(hào)燈”比“信號(hào)單元”這個(gè)名字好，“傳送帶”比“零件傳送設(shè)備”好。(2)使用具有確切含義的名詞。例如，“庫(kù)房”比“房屋”或“存物場(chǎng)所”更確切。(3)必要時(shí)用名詞短語(yǔ)作名字。例如，“最小的領(lǐng)土單元”、“儲(chǔ)藏室”、“公司員

工”等都是比較恰當(dāng)?shù)拿?。總之，名字?yīng)該是富于描述性的、簡(jiǎn)潔的而且無(wú)二義性的。9.4.1類圖的基本符號(hào)2.定義屬性UML描述屬性的語(yǔ)法格式如下：[可見(jiàn)性]屬性名：類型名=初值{性質(zhì)串}——屬性的[可見(jiàn)性]：公有的(public)（+）、私有的(private)（-）保護(hù)的(protected)（#）注意:沒(méi)有默認(rèn)的可見(jiàn)性。——類型名表示該屬性的數(shù)據(jù)類型，它可以是基本數(shù)據(jù)類型，也可以是用戶自定義的類型。——{性質(zhì)串}明確地列出該屬性所有可能的取值，也可以說(shuō)明屬性的其他性質(zhì)。e.g.“+婚否：布爾=假{真，假}”9.4.1類圖的基本符號(hào)2.定義屬性UML描述屬性的語(yǔ)法格式如下：[可見(jiàn)性]屬性名：類型名=初值{性質(zhì)串}——類的屬性中還可以有一種能被該類所有對(duì)象共享的屬性，稱為類的作用域?qū)傩?，也稱為類變量。C++語(yǔ)言中靜態(tài)數(shù)據(jù)成員就是這樣的屬性，在類圖中表示為帶下劃線的屬性。例如：發(fā)貨單類的類變量“貨單數(shù)”：

-貨單數(shù)：Integer9.4.1類圖的基本符號(hào)3.定義服務(wù)服務(wù)也就是操作，UML描述操作的語(yǔ)法格式如下：可見(jiàn)性操作名（參數(shù)表）：返回值類型{性質(zhì)串}參數(shù)表是用逗號(hào)分隔的形式參數(shù)的序列。描述一個(gè)參數(shù)的語(yǔ)法如下：參數(shù)名：類型名=默認(rèn)值當(dāng)操作的調(diào)用者未提供實(shí)在參數(shù)時(shí)使用默認(rèn)值。與屬性類似，在類中也可定義類作用域操作：這種操作只能存取本類的類作用域?qū)傩?。?set_counters(a:Integer=0,b:Integer):Integer{-1,0}”類與類之間通常有關(guān)聯(lián)、泛化（繼承）、依賴和細(xì)化等4種關(guān)系。1.關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)表示兩個(gè)類的對(duì)象之間存在某種語(yǔ)義上的聯(lián)系。例如，作家使用計(jì)算機(jī)，我們就認(rèn)為在作家和計(jì)算機(jī)之間存在某種語(yǔ)義連接，因此，在類圖中應(yīng)該在作家類和計(jì)算機(jī)類之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（1）普通關(guān)聯(lián)普通關(guān)聯(lián)是最常見(jiàn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，只要在類與類之間存在連接關(guān)系就可以用普通關(guān)聯(lián)表示。普通關(guān)聯(lián)的圖示符號(hào)是連接兩個(gè)類之間的直線，如圖所示。通常，關(guān)聯(lián)是雙向的，可在一個(gè)方向上為關(guān)聯(lián)起一個(gè)名字，在另一個(gè)方向上起另一個(gè)名字（也可不起名字）。為避免混淆，在名字前面（或后面）加一個(gè)表示關(guān)聯(lián)方向的黑三角。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)在表示關(guān)聯(lián)的直線兩端可以寫(xiě)上重?cái)?shù)（multiplicity），它表示該類有多少個(gè)對(duì)象與對(duì)方的一個(gè)對(duì)象連接。重?cái)?shù)的表示方法通常有：0…1 表示0到1個(gè)對(duì)象0…*或* 表示0到多個(gè)對(duì)象1+或1…* 表示1到多個(gè)對(duì)象1…15 表示1到15個(gè)對(duì)象3 表示3個(gè)對(duì)象如果圖中未明確標(biāo)出關(guān)聯(lián)的重?cái)?shù)，則默認(rèn)重?cái)?shù)是1。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（2）關(guān)聯(lián)的角色在任何關(guān)聯(lián)中都會(huì)涉及到參與此關(guān)聯(lián)的對(duì)象所扮演的角色（即起的作用），在某些情況下顯式標(biāo)明角色名有助于別人理解類圖。例如，下圖是一個(gè)遞歸關(guān)聯(lián)（即一個(gè)類與它本身有關(guān)聯(lián)關(guān)系）。一個(gè)人與另一個(gè)人結(jié)婚，必然一個(gè)人扮演丈夫的角色，另一個(gè)人扮演妻子的角色。如果沒(méi)有顯式標(biāo)出角色名，則意味著用類名作為角色名。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（3）限定關(guān)聯(lián)限定關(guān)聯(lián)通常用在一對(duì)多或多對(duì)多的關(guān)聯(lián)關(guān)系中，可以把模型中的重?cái)?shù)從一對(duì)多變成一對(duì)一，或從多對(duì)多簡(jiǎn)化成多對(duì)一。在類圖中把限定詞放在關(guān)聯(lián)關(guān)系末端的一個(gè)小方框內(nèi)。例如，某操作系統(tǒng)中一個(gè)目錄下有許多文件，一個(gè)文件僅屬于一個(gè)目錄，在一個(gè)目錄內(nèi)文件名確定了惟一一個(gè)文件。圖利用限定詞“文件名”表示了目錄與文件之間的關(guān)系，可見(jiàn)，利用限定詞把一對(duì)多關(guān)系簡(jiǎn)化成了一對(duì)一關(guān)系。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（4）關(guān)聯(lián)類為了說(shuō)明關(guān)聯(lián)的性質(zhì)可能需要一些附加信息?？梢砸胍粋€(gè)關(guān)聯(lián)類來(lái)記錄這些信息。關(guān)聯(lián)中的每個(gè)連接與關(guān)聯(lián)類的一個(gè)對(duì)象相聯(lián)系。關(guān)聯(lián)類通過(guò)一條虛線與關(guān)聯(lián)連接。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)2.聚集聚集也稱為聚合，是關(guān)聯(lián)的特例。聚集表示類與類之間的關(guān)系是整體與部分的關(guān)系。在陳述需求時(shí)使用的“包含”、“組成”、“分為……部分”等字句，往往意味著存在聚集關(guān)系。有兩種特殊的聚集關(guān)系，分別是共享聚集和組合聚集。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（1）共享聚集如果在聚集關(guān)系中處于部分方的對(duì)象可同時(shí)參與多個(gè)處于整體方對(duì)象的構(gòu)成，則該聚集稱為共享聚集。例如，一個(gè)課題組包含許多成員，每個(gè)成員又可以是另一個(gè)課題組的成員，則課題組和成員之間是共享聚集關(guān)系，一般聚集和共享聚集的圖示符號(hào)，都是在表示關(guān)聯(lián)關(guān)系的直線末端緊挨著整體類的地方畫(huà)一個(gè)空心菱形。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（2）組合聚集如果部分類完全隸屬于整體類，部分與整體共存，整體不存在了部分也會(huì)隨之消失（或失去存在價(jià)值了），則該聚集稱為組合聚集（簡(jiǎn)稱為組成）。例如，在屏幕上打開(kāi)一個(gè)窗口，它就由文本框、列表框、按鈕和菜單組成，一旦關(guān)閉了窗口，各個(gè)組成部分也同時(shí)消失，窗口和它的組成部分之間存在著組合聚集關(guān)系。圖9.11是窗口的組成，組成關(guān)系用實(shí)心菱形表示。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)圖9.11組合聚集示例9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)3.泛化UML中的泛化關(guān)系就是通常所說(shuō)的繼承關(guān)系，它是通用元素和具體元素之間的一種分類關(guān)系。具體元素完全擁有通用元素的信息，并且還可以附加一些其他信息。在UML中，用一端為空心三角形的連線表示泛化關(guān)系，三角形的頂角緊挨著通用元素。注意，泛化針對(duì)類型而不針對(duì)實(shí)例，一個(gè)類可以繼承另一個(gè)類，但一個(gè)對(duì)象不能繼承另一個(gè)對(duì)象。實(shí)際上，泛化關(guān)系指出在類與類之間存在“一般-特殊”關(guān)系。泛化可進(jìn)一步劃分成普通泛化和受限泛化。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（1）普通泛化普通泛化與節(jié)中講過(guò)的繼承基本相同，對(duì)普通泛化的概念此處不再贅述。需要特別說(shuō)明的是，沒(méi)有具體對(duì)象的類稱為抽象類。抽象類通常作為父類，用于描述其他類（子類）的公共屬性和行為。圖示抽象類時(shí)，在類名下方附加一個(gè)標(biāo)記值{abstract}。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)圖9.12抽象類示例9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)圖下方的兩個(gè)折角矩形是模型元素“筆記”的符號(hào)，其中的文字是注釋，分別說(shuō)明兩個(gè)子類的操作drive的功能。圖9.13復(fù)雜類圖示例9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（2）受限泛化給泛化關(guān)系附加約束條件，以進(jìn)一步說(shuō)明該泛化關(guān)系的使用方法或擴(kuò)充方法，這樣的泛化關(guān)系稱為受限泛化。預(yù)定義的約束有4種：多重、不相交、完全和不完全。多重繼承指的是，一個(gè)子類可以同時(shí)多次繼承同一個(gè)上層基類。例如圖9.14中的水陸兩用類繼承了兩次交通工具類。不相交繼承（與多重繼承相反），即一個(gè)子類不能多次繼承同一個(gè)基類（這樣的基類相當(dāng)于C++語(yǔ)言中的虛基類）。如果圖中沒(méi)有指定{多重}約束，則是不相交繼承，一般的繼承都是不相交繼承。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)圖9.14多重繼承示例9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)完全繼承指的是父類的所有子類都已在類圖中窮舉出來(lái)了，圖示符號(hào)是指定{完全}約束。不完全繼承與完全繼承恰好相反，父類的子類并沒(méi)有都窮舉出來(lái)，隨著對(duì)問(wèn)題理解的深入，可不斷補(bǔ)充和維護(hù)，這為日后系統(tǒng)的擴(kuò)充和維護(hù)帶來(lái)很大方便。不完全繼承是一般情況下默認(rèn)的繼承關(guān)系。{完全}人女人男人性別9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)4.依賴和細(xì)化（1）依賴關(guān)系依賴關(guān)系描述兩個(gè)模型元素（類、用例等）之間的語(yǔ)義連接關(guān)系：其中一個(gè)模型元素是獨(dú)立的，另一個(gè)模型元素依賴于獨(dú)立的模型元素，如果獨(dú)立的模型元素改變了，將影響依賴于它的模型元素。在UML的類圖中，用帶箭頭的虛線連接有依賴關(guān)系的兩個(gè)類，箭頭指向獨(dú)立的類。在虛線上可以帶一個(gè)版類標(biāo)簽，具體說(shuō)明依賴的種類，例如，圖9.15表示一個(gè)友元依賴關(guān)系，該關(guān)系使得B類的操作可以使用A類中私有的或保護(hù)的成員。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)（2）細(xì)化關(guān)系當(dāng)對(duì)同一個(gè)事物在不同抽象層次上描述時(shí)，這些描述之間具有細(xì)化關(guān)系。假設(shè)兩個(gè)模型元素A和B描述同一個(gè)事物，它們的區(qū)別是抽象層次不同，如果B是在A的基礎(chǔ)上的更詳細(xì)的描述，則稱B細(xì)化了A，或稱A細(xì)化成了B。細(xì)化的圖示符號(hào)為由元素B指向元素A的、一端為空心三角形的虛線（注意，不是實(shí)線），如圖9.16所示。細(xì)化用來(lái)協(xié)調(diào)不同階段模型之間的關(guān)系，表示各個(gè)開(kāi)發(fā)階段不同抽象層次的模型之間的相關(guān)性，常常用于跟蹤模型的演變。9.4.2表示關(guān)系的符號(hào)靜態(tài)模型展示了待開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征。而動(dòng)態(tài)模型用于描述系統(tǒng)的過(guò)程和行為。動(dòng)態(tài)模型描述與操作時(shí)間和順序有關(guān)的系統(tǒng)特征、影響更改的事件、事件的序列、事件的環(huán)境以及事件的組織。借助時(shí)序圖、狀態(tài)圖和活動(dòng)圖，可以描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。動(dòng)態(tài)模型的每個(gè)圖均有助于理解系統(tǒng)的行為特征。對(duì)于開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)建模具有明確性、可視性和簡(jiǎn)易性的特點(diǎn)。9.5動(dòng)態(tài)模型UML提供的狀態(tài)圖來(lái)描繪對(duì)象或者系統(tǒng)的狀態(tài)、觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件以及對(duì)象的行為（對(duì)事件的響應(yīng)）。在描述對(duì)象協(xié)作方面，UML還提供的交互圖（時(shí)序圖）、活動(dòng)圖等。9.5動(dòng)態(tài)模型狀態(tài)圖序列圖活動(dòng)圖軟件開(kāi)發(fā)的第一步工作是什么？結(jié)構(gòu)化方法對(duì)系統(tǒng)功能描述的主要工具是什么？假如你是系統(tǒng)的一名普通用戶，你最關(guān)心的是什么？9.6功能模型UML提供的用例圖是進(jìn)行需求分析和建立功能模型的強(qiáng)有力工具。（面向?qū)ο蠓椒?用例模型描述的是外部行為者(actor）所理解的系統(tǒng)功能。（從用戶的角度來(lái)看待系統(tǒng)）9.6功能模型9.6.1用例圖一幅用例圖包含的模型元素有系統(tǒng)、行為者、用例及用例之間的關(guān)系。1.系統(tǒng)系統(tǒng)被看作是一個(gè)提供用例的黑盒子。代表系統(tǒng)的方框的邊線表示系統(tǒng)的邊界，用于劃定系統(tǒng)的功能范圍，定義了系統(tǒng)所具有的功能。描述該系統(tǒng)功能的用例置于方框內(nèi)，代表外部實(shí)體的行為者置于方框外。9.6.1用例圖9.6.1用例圖2.用例一個(gè)用例是可以被行為者感受到的、系統(tǒng)的一個(gè)完整的功能。在UML中把用例定義成系統(tǒng)完成的一系列動(dòng)作，動(dòng)作的結(jié)果能被特定的行為者察覺(jué)到。用例通過(guò)關(guān)聯(lián)與行為者連接，關(guān)聯(lián)指出一個(gè)用例與哪些行為者交互，這種交互是雙向的。9.6.1用例圖用例特征：（1）用例代表某些用戶可見(jiàn)的功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的用戶目標(biāo)；（2）用例總是被行為者啟動(dòng)的，并向行為者提供可識(shí)別的值；（3）用例必須是完整的。用例的實(shí)例是系統(tǒng)的一種實(shí)際使用方法，通常把用例的實(shí)例稱為腳本。9.6.1用例圖腳本是系統(tǒng)的一次具體執(zhí)行過(guò)程。例如，在自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)中，張三投入硬幣購(gòu)買(mǎi)礦泉水，系統(tǒng)收到錢(qián)后把礦泉水送出來(lái)，上述過(guò)程就是一個(gè)腳本；李四投幣買(mǎi)可樂(lè)，但是可樂(lè)已賣(mài)完了，于是系統(tǒng)給出提示信息并把錢(qián)退還給李四，這個(gè)過(guò)程是另一個(gè)腳本。9.6.1用例圖3.行為者行為者是指與系統(tǒng)交互的人或其他系統(tǒng)，它代表外部實(shí)體。使用用例并且與系統(tǒng)交互的任何人或物都是行為者。行為者代表一種角色，而不是某個(gè)具體的人或物。事實(shí)上，一個(gè)具體的人可以充當(dāng)多種不同角色。9.6.1用例圖4.用例之間的關(guān)系UML用例之間主要有擴(kuò)展和使用兩種關(guān)系，它們是泛化關(guān)系的兩種不同形式。（1）擴(kuò)展關(guān)系向一個(gè)用例中添加一些動(dòng)作后構(gòu)成了另一個(gè)用例，這兩個(gè)用例之間的關(guān)系就是擴(kuò)展關(guān)系，后者繼承前者的一些行為。例如，在自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)中，“售貨”是一個(gè)基本的用例，如果顧客購(gòu)買(mǎi)罐裝飲料，售貨功能完成得很順利，但是，如果顧客要購(gòu)買(mǎi)用紙杯裝的散裝飲料，則不能執(zhí)行該用例提供的常規(guī)動(dòng)作，而要做些改動(dòng)。9.6.1用例圖我們可以修改售貨用例，使之既能提供售罐裝飲料的常規(guī)動(dòng)作又能提供售散裝飲料的非常規(guī)動(dòng)作。圖9.17中把常規(guī)動(dòng)作放在“售貨”用例中，而把非常規(guī)動(dòng)作放置于“售散裝飲料”用例中，這兩個(gè)用例之間的關(guān)系就是擴(kuò)展關(guān)系。在用例圖中，用例之間的擴(kuò)展關(guān)系圖示為《擴(kuò)展》的泛化關(guān)系。9.6.1用例圖9.6.1用例圖（2）使用關(guān)系當(dāng)一個(gè)用例使用另一個(gè)用例時(shí)，這兩個(gè)用例之間就構(gòu)成了使用關(guān)系。如果在若干個(gè)用例中有某些相同的動(dòng)作，則可以把這些相同的動(dòng)作提取出來(lái)單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)用例（稱為抽象用例）。這樣，當(dāng)某個(gè)用例使用該抽象用例時(shí)，就好像這個(gè)用例包含了抽象用例中的所有動(dòng)作。在用例圖中，用例之間的使用關(guān)系用《使用》的泛化關(guān)系表示，如圖9.17所示。9.6.1用例圖請(qǐng)注意擴(kuò)展與使用之間的異同：這兩種關(guān)系都意味著從幾個(gè)用例中抽取那些公共的行為并放入一個(gè)單獨(dú)的用例中。而這個(gè)用例被其他用例使用或擴(kuò)展，但是，使用和擴(kuò)展的目的是不同的。通常在描述一般行為的變化時(shí)采用擴(kuò)展關(guān)系；在兩個(gè)或多個(gè)用例中出現(xiàn)重復(fù)描述又想避免這種重復(fù)時(shí)，可以采用使用關(guān)系。9.6.2用例建模獲取用例是需求分析階段的主要工作之一，而且是首先要做的工作。大部分用例將在項(xiàng)目的需求分析階段產(chǎn)生，并且隨著開(kāi)發(fā)工作的深入還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多用例，這些新發(fā)現(xiàn)的用例都應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)已有的用例集中。用例集中的每個(gè)用例都是對(duì)系統(tǒng)的一個(gè)潛在的需求。9.6.2用例建模一個(gè)用例模型由若干幅用例圖組成。創(chuàng)建用例模型的工作包括：定義系統(tǒng)，尋找行為者和用例，描述用例，定義用例之間的關(guān)系，確認(rèn)模型。其中，尋找行為者和用例是關(guān)鍵。1.尋找行為者為獲取用例首先要找出系統(tǒng)的行為者，可以通過(guò)請(qǐng)系統(tǒng)的用戶回答一些問(wèn)題的辦法來(lái)發(fā)現(xiàn)行為者。下述問(wèn)題有助于發(fā)現(xiàn)行為者：誰(shuí)將使用系統(tǒng)的主要功能（主行為者）？誰(shuí)需要借助系統(tǒng)的支持來(lái)完成日常工作？誰(shuí)來(lái)維護(hù)和管理系統(tǒng)（副行為者）？系統(tǒng)控制哪些硬件設(shè)備？9.6.2用例建模系統(tǒng)需要與哪些其他系統(tǒng)交互？哪些人或系統(tǒng)對(duì)本系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果（值）感興趣？2.尋找用例一旦找到了行為者，就可以通過(guò)請(qǐng)每個(gè)行為者回答下述問(wèn)題來(lái)獲取用例：行為者需要系統(tǒng)提供哪些功能？行為者自身需要做什么？行為者是否需要讀取、創(chuàng)建、刪除、修改或存儲(chǔ)系統(tǒng)中的某類信息？系統(tǒng)中發(fā)生的事件需要通知行為者嗎？行為者需要通知系統(tǒng)某些事情嗎？從功能觀點(diǎn)看，這些事件能做什么？9.6.2用例建模行為者的日常工作是否因?yàn)橄到y(tǒng)的新功能而被簡(jiǎn)化或提高了效率？還有一些不是針對(duì)具體行為者而是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題，也能幫助建模者發(fā)現(xiàn)用例，例如：系統(tǒng)需要哪些輸入輸出？輸入來(lái)自何處？輸出到哪里去？當(dāng)前使用的系統(tǒng)（可能是人工系統(tǒng)）存在的主要問(wèn)題是什么？注意，最后這兩個(gè)問(wèn)題并不意味著沒(méi)有行為者也可以有用例，只是在獲取用例時(shí)還不知道行為者是誰(shuí)。事實(shí)上，一個(gè)用例必須至少與一個(gè)行為者相關(guān)聯(lián)。補(bǔ)充材料面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)所建立的3種模型，分別從3個(gè)不同側(cè)面描述了所要開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。功能模型指明了系統(tǒng)應(yīng)該“做什么”；動(dòng)態(tài)模型明確規(guī)定了什么時(shí)候(即在何種狀態(tài)下接受了什么事件的觸發(fā))做；對(duì)象模型則定義了做事情的實(shí)體。我們依靠對(duì)象模型完成3種模型的集成。下面扼要地?cái)⑹?種模型之間的關(guān)系。9.73種模型之間的關(guān)系（1）針對(duì)每個(gè)類建立的動(dòng)態(tài)模型(狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖)，描述了類實(shí)例的生命周期或運(yùn)行周期。（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，事件引發(fā)行為，行為可改變狀態(tài)并產(chǎn)生事件，這些行為在數(shù)據(jù)流圖中被映射成處理，在用例圖中被映射成用例，它們同時(shí)與類圖中的服務(wù)相對(duì)應(yīng)。行為者與系統(tǒng)的交互常為事件。（3）功能模型中的處理（或用例）對(duì)應(yīng)于對(duì)象模型中的類所提供的服務(wù)。復(fù)雜的處理（或用例）對(duì)應(yīng)于復(fù)雜對(duì)象提供的服務(wù)，簡(jiǎn)單的處理（或用例）對(duì)應(yīng)于更基本的對(duì)象提供的服務(wù)。一個(gè)處理（或用例）可對(duì)應(yīng)多個(gè)服務(wù)，一個(gè)服務(wù)可對(duì)應(yīng)多個(gè)處理（或用例）。（4）數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及數(shù)據(jù)的源點(diǎn)/終點(diǎn)，通常是對(duì)象模型中的對(duì)象。（5）數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)流，往往是對(duì)象模型中對(duì)象的屬性值，也可能是整個(gè)對(duì)象。（6）用例圖中的行為者，可能是對(duì)象模型中的對(duì)象。（7）功能模型中的處理（或用例）可能產(chǎn)生動(dòng)態(tài)模型中的事件。（8）對(duì)象模型描述了數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)源點(diǎn)/終點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。與人類習(xí)慣的思維方法和現(xiàn)實(shí)更接近穩(wěn)定性好可重用性好較易開(kāi)發(fā)大型軟件產(chǎn)品可維護(hù)性好面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的優(yōu)點(diǎn)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)所遵循的基本原則面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的5大優(yōu)點(diǎn)需要建立哪3個(gè)模型及其目的，這些模型的定義類圖的構(gòu)造和理解用例圖的構(gòu)造和理解三種模型之間的關(guān)系小結(jié)課堂作業(yè)P2291、2、3、4、5面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)所遵循的基本原則課外作業(yè)P256第4題

功能模型每5到6人構(gòu)成一個(gè)小組，共同討論完成，使用PowerPoint文檔提交。每組安排一個(gè)人進(jìn)行講解，其他小組人員進(jìn)行提問(wèn)。注意：功能模型使用用例圖。UML提供的用例圖是進(jìn)行需求分析和建立功能模型的強(qiáng)有力工具。（面向?qū)ο蠓椒?用例模型描述的是外部行為者(actor）所理解的系統(tǒng)功能。（從用戶的角度來(lái)看待系統(tǒng)）9.6功能模型9.6.1用例圖一幅用例圖包含的模型元素有系統(tǒng)、行為者、用例及用例之間的關(guān)系。1.系統(tǒng)系統(tǒng)被看作是一個(gè)提供用例的黑盒子。代表系統(tǒng)的方框的邊線表示系統(tǒng)的邊界，用于劃定系統(tǒng)的功能范圍，定義了系統(tǒng)所具有的功能。描述該系統(tǒng)功能的用例置于方框內(nèi)，代表外部實(shí)體的行為者置于方框外。9.6.1用例圖9.6.1用例圖2.用例一個(gè)用例是可以被行為者感受到的、系統(tǒng)的一個(gè)完整的功能。在UML中把用例定義成系統(tǒng)完成的一系列動(dòng)作，動(dòng)作的結(jié)果能被特定的行為者察覺(jué)到。用例通過(guò)關(guān)聯(lián)與行為者連接，關(guān)聯(lián)指出一個(gè)用例與哪些行為者交互，這種交互是雙向的。9.6.1用例圖用例特征：（1）用例代表某些用戶可見(jiàn)的功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的用戶目標(biāo)；（2）用例總是被行為者啟動(dòng)的，并向行為者提供可識(shí)別的值；（3）用例必須是完整的。用例的實(shí)例是系統(tǒng)的一種實(shí)際使用方法，通常把用例的實(shí)例稱為腳本。9.6.1用例圖腳本是系統(tǒng)的一次具體執(zhí)行過(guò)程。例如，在自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)中，張三投入硬幣購(gòu)買(mǎi)礦泉水，系統(tǒng)收到錢(qián)后把礦泉水送出來(lái)，上述過(guò)程就是一個(gè)腳本；李四投幣買(mǎi)可樂(lè)，但是可樂(lè)已賣(mài)完了，于是系統(tǒng)給出提示信息并把錢(qián)退還給李四，這個(gè)過(guò)程是另一個(gè)腳本。9.6.1用例圖3.行為者行為者是指與系統(tǒng)交互的人或其他系統(tǒng)，它代表外部實(shí)體。使用用例并且與系統(tǒng)交互的任何人或物都是行為者。行為者代表一種角色，而不是某個(gè)具體的人或物。事實(shí)上，一個(gè)具體的人可以充當(dāng)多種不同角色。9.6.1用例圖4.用例之間的關(guān)系UML用例之間主要有擴(kuò)展和使用