《軟件工程導(dǎo)論class13面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《軟件工程導(dǎo)論class13面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論（41頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,軟件工程導(dǎo)論第,13,課,第,9,章 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論,發(fā)展概述,面向?qū)ο蟛⒎鞘且粋€(gè)新的概念，實(shí)際上它已有,30,多年的歷史。尋其根源可追溯到,60,年代的挪威，當(dāng)時(shí)挪威計(jì)算中心的,Kristen Nygaard,和,Ole-Johan Dahl,開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)作,Simula67,的語(yǔ)言。,Simula67,首次引入了類(lèi)、協(xié)同程序和子類(lèi)的概念，這很象今天的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。,,7

2、0,年代中期，,Xerox Palo Alto,研究中心的研究人員設(shè)計(jì)了,Smalltalk,語(yǔ)言，該語(yǔ)言的每個(gè)元素都被當(dāng)作一個(gè)對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)，其程序設(shè)計(jì)環(huán)境及相關(guān)的各個(gè)方面都是面向?qū)ο蟮摹?,但是，面向?qū)ο蟮耐茝V很慢。例如：,Samlltalk,的成果直到,1981,年,8,月因,Byte,雜志的介紹才為外界所知，許多軟件開(kāi)發(fā)人員了解,Samlltalk,時(shí)，都把它看作是一個(gè)窗口系統(tǒng)，而不是程序設(shè)計(jì)技術(shù)的一次革命。,,80,年代，,C,成為很受歡迎的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它不僅可用在微機(jī)上，還可用在多種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和環(huán)境中。,80,年代早期，,AT&T,貝爾實(shí)驗(yàn)室的,Bjarne Stroustrup,把

3、,C,語(yǔ)言擴(kuò)展為支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的,C++,。在,C++,中，程序員可以在其熟悉的語(yǔ)言環(huán)境下學(xué)習(xí)掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)，而不必去探究一種新的語(yǔ)言和環(huán)境。,,自,90,年代以來(lái)，軟件與硬件之間的差距至少有兩代處理器之多，并且這種差距還在增大。當(dāng)軟件系統(tǒng)變得更加復(fù)雜時(shí)，常規(guī)軟件工具、技術(shù)和概念已不足以應(yīng)付，從而使軟件開(kāi)發(fā)者陷入了困境。但面向?qū)ο蟮姆椒軌蚩刂栖浖膹?fù)雜性，從而促進(jìn)了面向?qū)ο蟮陌l(fā)展，掀起了一股“面向?qū)ο蟆睙帷?9.1.1,面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的要點(diǎn),OOM,的出發(fā)點(diǎn)和基本原則：,,盡可能,模擬人類(lèi)習(xí)慣的思維方式,，使描述問(wèn)題的,問(wèn)題空間,與實(shí)現(xiàn)解法的,解空間,在結(jié)構(gòu)上盡可能,一致,

4、。,,面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N以,數(shù)據(jù)和信息,為主線(xiàn)，把數(shù)據(jù)和處理相結(jié)合的方法：,,面向?qū)ο蠓椒?把對(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,9.1.1,面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的要點(diǎn),解空間與問(wèn)題空間的,“,語(yǔ)義斷層,”,,對(duì)象,,解空間對(duì)象和問(wèn)題空間對(duì)象,,解空間對(duì)象的呆板,,問(wèn)題空間對(duì)象,具有,靜態(tài)屬性,又具有,動(dòng)態(tài)行為,,OOM,的,4,個(gè)要素,(1),對(duì)象,(object),：世界由對(duì)象組成。,,(2),類(lèi),(class),：具有相同屬性和操作的對(duì)象可劃分為類(lèi)； 單個(gè)對(duì)象可視為某一類(lèi)的實(shí)例,(instance),,(3),繼承,(inheritance),：類(lèi)可分層下層子類(lèi)與上層父類(lèi)

5、有相同特征，稱(chēng)為繼承,,(4),消息,(message),：對(duì)象間只能通過(guò)發(fā)送消息進(jìn)行聯(lián)系， 外界不能處理對(duì)象的內(nèi)部數(shù)據(jù)，只能通過(guò)消息,,基于對(duì)象（,objects,－,based,）方法,,使用對(duì)象,-,消息,,基于類(lèi)（,class-based,）方法,,使用類(lèi),-,對(duì)象,-,消息,,面向?qū)ο螅?objects-based,）方法,,使用類(lèi),-,對(duì)象,-,消息,-,繼承,,9.1.2,面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的優(yōu)點(diǎn),與人類(lèi)習(xí)慣的思維方式一致,,穩(wěn)定性好,,可重用性好,,可維護(hù)性好,,注意,：,OOM,并不是減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間，而是通過(guò)提高可重用性、可維護(hù)性，進(jìn)行擴(kuò)充和修改的容易程度等，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度改進(jìn)了軟件

6、的質(zhì)量。,,1,與人類(lèi)習(xí)慣的思維方式一致,傳統(tǒng)方法,：面向過(guò)程設(shè)計(jì)，以計(jì)算為核心，數(shù)據(jù)與操作分離，不易理解。,,②,OOM,：以,object,為核心，,,基本原理,：使用現(xiàn)實(shí)世界的概念抽象地思考問(wèn)題從而自然地解決問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)對(duì)現(xiàn)實(shí)概念的模擬而不強(qiáng)調(diào)算法。,,面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的,基本原則,，是按照人們習(xí)慣的思維方式建立問(wèn)題域的模型，開(kāi)發(fā)出盡可 能直觀、自然地表現(xiàn)求解方法的軟件系統(tǒng)。,,Class,：由特殊到一般的歸納,(induction),,Inheritance,：由一般到特殊的演繹,(deduction),,2,穩(wěn)定性好,傳統(tǒng)方法：結(jié)構(gòu)依賴(lài)于功能，不穩(wěn)定。,,,OOM,：以,object,模

7、擬實(shí)體，以對(duì)象間的聯(lián)系刻畫(huà)實(shí)體間的聯(lián)系。需求變化不會(huì)引起結(jié)構(gòu)的整體變化，只需做一些局部修改。因?yàn)閷?shí)體相對(duì)穩(wěn)定，故系統(tǒng)也相應(yīng)穩(wěn)定。,,,,3,可重用性好,傳統(tǒng)方法：通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)來(lái)重用軟構(gòu)件。但標(biāo) 準(zhǔn)函數(shù)缺少必要的,“,柔性,”,，難以適應(yīng)不同場(chǎng)合的不同需要。,,OOM,：封裝性，信息隱蔽，獨(dú)立性,,靈活性：一個(gè),class,所有的,instances,都可重用它的代碼；由派生出的新的,class,可重用其父類(lèi)的代碼，并且可以修改、擴(kuò)充而不影響其父類(lèi)的使用。,4,較易開(kāi)發(fā)大型軟件產(chǎn)品,構(gòu)成軟件系統(tǒng)的每個(gè)對(duì)象就象一個(gè)微型程序，有自己的數(shù)據(jù)、操作、功能、用途。把一個(gè)大型軟件產(chǎn)品分解成一系列本質(zhì)上

8、相互獨(dú)立的小產(chǎn)品處理，降低了技術(shù)難度。,,便于管理,5,可維護(hù)性好,傳統(tǒng)方法：可維護(hù)性是最令人頭痛的問(wèn)題。,,OOM,：從以下幾方面改善了可維護(hù)性,,(1),穩(wěn)定性好,：需求的變化不牽動(dòng)全局，只需局部修改；,,(2),容易修改,：,Class,獨(dú)立性強(qiáng)：只要修改不涉及,class,的對(duì)外接口，則內(nèi)部修改完全不影響外部調(diào)用；,,繼承,(Inheritance),和多態(tài)性,(polymorphism),使其易被修改和擴(kuò)充；,,(3),容易理解、容易測(cè)試、調(diào)試,5,可維護(hù)性好,(3),容易理解,,符合人的思維習(xí)慣，軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與問(wèn)題空間的結(jié)構(gòu)基本一致，便于理解,,派生類(lèi)只要理解新生部分，理解量少,,

9、(4),容易測(cè)試、調(diào)試,,調(diào)試只對(duì)新派生類(lèi)進(jìn)行，類(lèi)獨(dú)立性強(qiáng)，只對(duì)類(lèi)內(nèi)部進(jìn)行調(diào)試，比較容易。,,9.2,面向?qū)ο蟮母拍?9.2.1,對(duì)象,,在應(yīng)用領(lǐng)域中,有意義的、與所要解決的問(wèn)題有關(guān)系的,任何事物,都可以作為對(duì)象，,對(duì)象既可以是具體的物理實(shí)體的抽象，也可以是人為的 概念，或者是任何有明確邊界和意義的東西。,,例如，一名職工、一家公司、一個(gè)窗口、一座圖書(shū)館、一本圖書(shū)、貸款、借款等等，都可以作為一個(gè)對(duì)象。,9.2.1,對(duì)象,由于客觀世界中的實(shí)體通常都具有靜態(tài)的屬性，又具有動(dòng)態(tài)的行為,,面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)中,的對(duì)象是,由描述該對(duì)象屬性數(shù)據(jù)以及可以對(duì)這些數(shù)據(jù)施加的所有操作封裝在一起的統(tǒng)一體。,,從形式化角

10、度看：,,對(duì)象,::=,,其中：,ID,是對(duì)象的標(biāo)識(shí)或名字，,MS,是對(duì)象中的數(shù)據(jù)集合，,DS,是對(duì)象中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，,MI,是對(duì)象受理的消息名集合。,,1,對(duì)象的形象表示,對(duì)象很像錄音機(jī),,,2,對(duì)象的定義,從不同的角度給對(duì)象不同的定義,,定義,1,：對(duì)象是具有相同狀態(tài)的一組操作的集合。,,定義,2,：對(duì)象是對(duì)問(wèn)題域中某個(gè)東西的抽象，這種抽象反映了系統(tǒng)保存有關(guān)這個(gè)東西的信息或與它交互的 能力,,,定義,3,：對(duì)象,::=,，依次表示名字操作集合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 對(duì)外接口,,,,3,對(duì)象特點(diǎn),①,以數(shù)據(jù)為中心,，不設(shè)與數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的操作；,,②,Object,主動(dòng)處理而不被動(dòng)地等待被處理，外部只能通過(guò),me

11、ssage,請(qǐng)求操作；,,③,具有封裝性,：外部操作時(shí)，無(wú)須知道該,object,內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法；,,④,具有并行性,：不同,object,各自獨(dú)立地處理自身數(shù)據(jù)，彼此間僅通過(guò)傳遞,message,完成通信；,,⑤,模塊獨(dú)立性好,：內(nèi)聚強(qiáng)、耦合松,,,,,其他概念,1,類(lèi),：是對(duì)具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組相似對(duì)象的定義。 例 人、圓,,是對(duì)象的抽象，是一種對(duì)象模型,,2,,實(shí)例,：是由某個(gè)特定的類(lèi)所描述的一個(gè)具體對(duì)象。,,類(lèi)是建立對(duì)象時(shí)使用的模板，用這個(gè)模板建立的一個(gè)具體對(duì)象，就是類(lèi)的實(shí)例。,,對(duì)象既可以是一個(gè)具體的對(duì)象，也可以泛指一般的對(duì)象；而實(shí)例只能是一個(gè)具體的對(duì)象,。,,,,,3

12、,消息,：是要求某個(gè)對(duì)象執(zhí)行在定義它的那個(gè)類(lèi)中所定義的某個(gè)操作的規(guī)格說(shuō)明。由,3,部分組成：接受消息的對(duì)象、消息選擇符,(,名,),、零個(gè)和多個(gè)變?cè)?,4,方法,：是對(duì)象所能執(zhí)行的操作；即類(lèi)中所定義的服務(wù)。方法描述了對(duì)象執(zhí)行操作的算法，響應(yīng)消息的方法。,,5,,屬性,：是類(lèi)中所定義的數(shù)據(jù)，是對(duì)客觀實(shí)體所具有的性質(zhì)的抽象,,,,,6,封裝,：是把某個(gè)事務(wù)包起來(lái)，使外界不知道該事物的具體內(nèi)容。,,封裝的條件：,,(1),有一個(gè)清晰的邊界,,(2),有確定的接口。接口就是對(duì)象可以接受的消息。,,(3),受保護(hù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn),繼承繼繼承繼7 繼承,,繼承是子類(lèi)自動(dòng)地共享基類(lèi)中定義的數(shù)

13、據(jù)和方法的機(jī)制，其特性是：一個(gè)類(lèi)的上層可以有父類(lèi)，下層可以有子類(lèi)。,,繼承具有傳遞性，如果類(lèi),C,繼承類(lèi),B,，類(lèi),B,繼承類(lèi),A,，則類(lèi),C,繼承類(lèi),A,。,,當(dāng)類(lèi)等級(jí)為樹(shù)形結(jié)構(gòu)時(shí)，類(lèi)的繼承是單繼承；當(dāng)允許一個(gè)類(lèi)有多個(gè)父親時(shí)，類(lèi)的繼承是多重繼承。,,,,繼承性的優(yōu)點(diǎn),,共享程序代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，大大減少程序中的冗余信息，提高軟件的可重用性。,,便于軟件修改維護(hù)。當(dāng)需要擴(kuò)充原有的功能時(shí)，派生類(lèi)的方法可以調(diào)用其基類(lèi)的方法，并在此基礎(chǔ)上增加必要的程序代碼；當(dāng)需要完全改變?cè)械乃惴〞r(shí)，可以在派生類(lèi)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)與基類(lèi)方法同名而算法不同的方法；當(dāng)需要增加新的功能時(shí)，可以在派生類(lèi)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的方法。,,“站在

14、巨人的肩頭上”。用戶(hù)在開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)時(shí)不必從零開(kāi)始，可以繼承原有相似功能或者從類(lèi)庫(kù)中選取需要的類(lèi)，再派生新類(lèi)。,,8 多態(tài)性,,多態(tài)性是指,子類(lèi)對(duì)象可以像父類(lèi)對(duì)象,那樣使用，同樣的消息既可以發(fā)送給父類(lèi)對(duì)象也可以發(fā)送給子類(lèi)對(duì)象,。,,在,C++,語(yǔ)言中，多態(tài)性是通過(guò)虛函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。虛函數(shù)機(jī)制使得程序員能在一個(gè)類(lèi)等級(jí)中使用相同函數(shù)的 多個(gè)不同版本，稱(chēng)為,動(dòng)態(tài)聯(lián)遍,，也叫滯后聯(lián)編。,,多態(tài)性機(jī)制不僅增加了面向?qū)ο筌浖撵`活性，進(jìn)一 步減少了信息冗余，而且顯著提高了軟件可重用性和 可擴(kuò)充性。,,,,,,9 重載,,函數(shù)重載是指在同一作用域內(nèi)的若干個(gè)參數(shù)特征不同 的函數(shù)可以使用相同的函數(shù)名字,,運(yùn)算符重載是

15、指同一個(gè)運(yùn)算符可以施加與不同類(lèi)型的 操作數(shù)上面，當(dāng)參數(shù)類(lèi)型不同或被操作數(shù)的類(lèi)型不同 時(shí)，實(shí)現(xiàn)函數(shù)的算法或運(yùn)算符的語(yǔ)義是不相同的,,在,C++,語(yǔ)言中函數(shù)重載是通過(guò)靜態(tài)聯(lián)編（也叫先前聯(lián)編）實(shí)現(xiàn)的，也就是在編譯時(shí)根據(jù)函數(shù)變?cè)膫€(gè)數(shù)和 類(lèi)型，決定到底使用函數(shù)的哪個(gè)實(shí)現(xiàn)代碼；對(duì)于重載 的運(yùn)算符，同樣是在編譯時(shí)根據(jù)被操作數(shù)的類(lèi)型，決 定使用該運(yùn)算符的哪種語(yǔ)義,,,,,,,,9.3,面向?qū)ο蠼?為了更好地理解問(wèn)題，采用建立模型的方法,,模型是為了理解事物而對(duì)事物作的一種抽象，是對(duì)事物的一種無(wú)歧義的書(shū)面描述。,,模型是一種,把知識(shí)規(guī)范地表示出來(lái)的,工具,，,,用面向?qū)ο蟮姆椒ń⒛Ｐ?,9.3,面向?qū)ο蠼?/p>

16、模,用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_(kāi)發(fā)軟件，通常要建立,3,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,,一個(gè)典型的軟件系統(tǒng)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），并完成數(shù)據(jù)值的,變化,（功能模型）,,,,9.4,對(duì)象模型,關(guān)于建模語(yǔ)言,,模型通常由一組,圖示符號(hào),和組成這些符號(hào)的,規(guī)則,組成， 定義和描述問(wèn)題域的術(shù)語(yǔ)和概念,,為建立模型，需要用適當(dāng)?shù)?語(yǔ)言,來(lái)表達(dá)模型,,建模語(yǔ)言由,記號(hào),（即模型中使用的符號(hào)）和使用這些記號(hào)的,規(guī)則,（語(yǔ)法、語(yǔ)義）組成,,,,,,,,,,9.4.1,類(lèi)圖的基本符號(hào),類(lèi)圖描述類(lèi)、類(lèi)與類(lèi)

17、之間的,靜態(tài)關(guān)系,，是一種靜態(tài)模型，是創(chuàng)建其他,UML,圖的基礎(chǔ),,? 一個(gè)系統(tǒng)由多張類(lèi)圖來(lái)描述，一個(gè)類(lèi)也可以出現(xiàn)在幾張類(lèi)圖中,,,,,,,,1,定義類(lèi),UML,中類(lèi)的圖形符號(hào)為長(zhǎng)方形，用兩條橫線(xiàn)把長(zhǎng)方形分成上、中、下,3,個(gè)區(qū)域（下面兩個(gè)區(qū)域可以省略）,,為類(lèi)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),,(2),使用具有確切含義的名詞,,(3),必要時(shí)用名詞短語(yǔ)作為名字,,,,,,,,2,定義屬性,UML,描述屬性的語(yǔ)法如下：,,可見(jiàn)性 屬性名：類(lèi)型名,=,初值,{,性質(zhì)串,},,屬性的可見(jiàn)性（即可訪問(wèn)性）通常有下述,3,種：,,–,公有的（,public,） （,+,）,

18、,–,私有的（,private,） （,-,）,,–,保護(hù)的（,protected,）（,#,）,,類(lèi)型名表示該屬性的數(shù)據(jù)類(lèi)型，它可以是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，也可以是用戶(hù)自定義的類(lèi)型,,用花括號(hào)括起來(lái)的性質(zhì)串明列出該屬性所有可能的取值,,例：,-,管理員：,String,＝,“,未定”,,3,定義服務(wù),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(lèi)型,{,性質(zhì)串,},,操作可見(jiàn)性的定義方法與屬性相同。,,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(lèi)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)，該參數(shù)就使用默認(rèn)值。,,9.4.2,表示關(guān)系

19、的符號(hào),類(lèi)與類(lèi)之間通常有,關(guān)聯(lián)、泛化（繼承）、依賴(lài),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(lèi)的對(duì)象之間存在某種語(yǔ)義上的聯(lián)系,,,,,,9.4.2,表示關(guān)系的符號(hào),普通關(guān)聯(lián)：,,最常見(jiàn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，只要在類(lèi)與類(lèi)之間存在連接關(guān)系就可以用普通關(guān)聯(lián)表示。,,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(lèi)圖中應(yīng)該在作家類(lèi)和計(jì)算機(jī)類(lèi)之間建立關(guān) 聯(lián)關(guān)系,,,,,,,,,黑三角表示關(guān)聯(lián)方向,,,(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， 在某些情況下,顯式標(biāo)明角色,名有助于別人理解類(lèi)圖,,例：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(lèi)名作為角色名。,,,,