软件工程之面向对象分析与设计

文章链接:https://codemouse.online/archives/2020-05-15124035

面向对象的基本概念

• 对象：一组属性以及这组属性上专用操作封装体。
• 消息：对象间通信手段，通过发送消息请求服务。
• 继承：基于层次关系不同类共享数据和操作机制。
• 分类：一组具有相同属性和相同操作的对象集合。
• 多态：不同对象对同一个操作产生不一样的结果。
• 动态绑定：不是编译之前就把对象和类绑定在一起，编译的时候对象和类才会产生一定的联系。

面向对象的分析与设计过程

面向对象分析步骤

1. 获取客户的系统需求
2. 以需求选择类和对象
3. 定义类的结构和层次
4. 建造对象—关系模型
5. 建造对象—行为模型
6. 用用况/场景来复审分析模型

面向对象设计步骤

1. 系统设计
2. 对象设计
3. 消息设计
4. 复审

系统设计

1. 将分析模型划分成子系统
2. 标识问题本身的并发性，并为子系统分配处理器
3. 任务管理设计
4. 数据管理设计
5. 资源管理设计
6. 人机界面设计
7. 子系统间的通信

UML概述

UML发展

• 1994年开始研究统一的方法
• 1996年UML0.9
• 1995年Jacobson加盟
• 1997年UML1.0
• 2004年UML2.0

模型元素

视图与图

• 内部结构图：内部结构图展示了类的分解，给出了组成一个结构化类元的相互连接的部分、端口和连接器。
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• 协作图：协作图展示了协作的定义，是一种合成的结构图。协作是为了完成某一目的而一起工作的一组对象间的上下文关系。
  

用况建模

• 概念：用况建模是用于描述一个系统应该做什么的建模技术。用用况图来描述。
• 作用：用况图展示了各类外部执行者与系统所提供的用况之间的连接。
• 联系：一个用况是系统所提供的一个功能的描述，执行者与用况的连接表示该执行者使用了那个用况。

用况建模步骤

1. 定义系统：获取用户的需求，明确系统的组织型态。
2. 确定执行者：确定系统有哪些种类的用户。
3. 确定用况：系统有哪些功能。
4. 描述用况：描述系统里功能是怎么样的，怎么去运作的。
5. 定义用况间的关系：功能与功能之间的联系。
6. 确认模型：对整个模型的确认。

用况图

确定执行者

• 执行者：指与系统交互的人或其它系统，代表一种角色，而不是具体的某个人 。
• 主执行者：使用系统的主要功能 。
• 副执行者：处理系统的辅助功能 。
• 主动执行者：开始一个用况 。
• 被动执行者：从不开始用况，只是参与一个或多个用况 。

确定用况

1. 用况的特征

   • 用况总是被执行者启动的，执行者必须直接或间接地指示系统去执行用况
   • 用况向执行者提供的值必须可识别
   • 用况是完整的，一个用况必须是一个完整的描述
   • 用况是一个类，而不是实例，用况的实例称为场景

2. 用况的描述：通常用正文来描述或活动图来描述。

   • 用况的目的
   • 用况是如何启动的
   • 执行者和用况之间的消息流
   • 用况中可供选择的流
   • 如何通过给执行者一个值来结束用况

3. 用况的详细描述

   • 前置条件和后置条件：表示用况开始和结束的条件
   • 事件流(flow of events)：事件流是一系列陈述句，它是从执行者的角度，列出用况各个步骤用况描述中可以包含条件、分支和循环。

描述用况

用况名称：订购货物
参与的执行者：客户、客户代表
前置条件：一个合法的客户已经登录到这个系统
事件流：

1. 当客户选择订购货物时，用况开始
2. 客户输入他的姓名和地址
3. 当客户输入产品代码
   a. 系统给出产品描述和价格
   b. 系统往客户订单中添加该物品的价格
   循环结束
4. 客户输入信用卡支付信息
5. 客户选择提交
6. 系统检验输入的信息，保存订单，向记账系统转发支付信息
7. 支付确认后，订单已确认，返回给客户一个订单ID，用况结束
   后置条件：如果订单没有被取消，它将保存在系统中，并做上标记
   其他需求

如果在订购货物用况中，客户可以在提交订单前随时取消订单，其可选路径如下：

• 在选择提交前的任何时候，客户都可以选择cancel。这次订购没有被保存，用况结束。
• 在基本路径第6步，如果有任何不正确的信息，系统提示客户去修改这些信息。
• 在基本路径第7步，如果支付没有被确认，系统将提示客户改正支付信息或者取消。

事件流

• 基本路径：是运转正常时的路径，是没有分支和选择的简单陈述句。
• 可选路径：不同于基本路径而允许不同的事件序列的路径。

用况关系

描述用况

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用况实例

  一个简化的银行储蓄账户管理系统，该系统可在银行的柜台上对客户办理活期储蓄业务。
系统的需求陈述如下：
  客户可以通过银行职员进行开户、存款、取款、转账、注销账户等活动。
  其中转账分为银行内转账和银行间转账。
  系统管理员负责系统的账户管理及业务报表的生成。

1. 识别执行者
   客户
   银行职员（客户代理）：银行工作人员，代表客户进行储蓄业务的操作
   银行职员（管理人员）：银行工作人员，根据客户的储蓄业务更新账户
   管理员：银行计算机的管理人员，负责账户的管理和业务报表的生成

2. 确定用况
   

3. 描述用况

• 开户用况
  用况名称：开户
  参与的执行者：银行职员（客户代理），客户
  前置条件：一个合法的银行职员（客户代理）已登录到该系统
  事件流：
  1.当选择开户功能时用况开始
  2.输入客户信息（姓名、地址、身份证号等）
  3.从账户管理系统获取新的账号
  4.请客户输入密码
  5.请客户再次输入密码
  6.如果两次密码不一致则回到第4步，否则继续
  7.在账户库中添加新账户
  8.打印存折，用况结束
  后置条件：在账户库中增加了一个新账户，得到一张新存折

• 取款用况
  用况名称：取款
  参与的执行者：银行职员（客户代理），客户
  前置条件：一个合法的银行职员（客户代理）已登录到该系统
  事件流：
  1.当选择取款功能时用况开始。
  2.当输入客户信息(姓名、账号等)后
  a)如果客户信息与账户不一致，显示错误信息，可以重新输入或结束用况。
  b)如果该账户被冻结(如因挂失而冻结)，显示冻结信息并结束用况。
  3.输入并校验密码。
  4.输入取款金额，如果该账户的余款小于取款金额，显示错误信息，要求重新输入。
  5.打印取款单，交客户签字。
  6.建立取款事件记录，更新账户信息。
  7.打印存折，用况结束 。
  可选路径:
  1.在第5步客户签字之前的任何时刻，客户可以取消本次取款，用况结束。
  2.第3步校验密码时，如发现密码不一致，则重新输入密码，或用况结束。
  后置条件:如果取款成功，客户账户中的余额被更新(减少)，否则余额不变。

静态建模

建模构图组件

关联

• 二元关联：二元关联表示为在两个类之间用一条直线连接，直线上可写上关联名。
  

• 多元关联：三个或三个以上的类之间可以互相关联 。
  

• 受限关联：用于一对多或多对多的关联。限定符用来区分关联“多”端的对象集合，它指明了在关联“多”端的某个特殊对象。
  

• 聚集和组合
聚集表示整体一部分关系的一种关联，它的“部分”对象可以是任意“整体”对象的一部分。
  
  组合关联具有强的物主身份，即“整体”对象拥有“部分”对象，“部分”对象生存在“整体”对象中。
  

• 关联类：UML中可以把关联定义成类，该关联的每个链都是这个类的实例
  

• 导航性（navigability）
  

• 符号说明
  

泛化

实现

实现关系将一个模型元素（如类）连接到另一个模型元素（如接口），后者（如接口）是行为的规约，而不是结构，前者（如类）必须至少支持（通过继承或直接声明）后者的所有操作。可以认为前者是后者的实现。

依赖

依赖指出两个或多个模型元素之间语义上的关系。它表示被依赖元素的变化会要求或指示依赖元素的改变。

约束

派生

动态建模

状态机图组件

状态迁移

引起状态迁移的原因通常有两种：

1. 当标在迁移箭头上的事件出现时会引起状态迁移
2. 当状态机图中相应的迁移上未指明事件时，表示当位于迁移箭头源头的状态中的内部动作全部执行完后，该状态迁移被自动触发。

状态机图

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正交状态

正交状态：多个状态并发进行的状态。

复杂迁移

复杂迁移：多个状态都满足的情况下才触发。

活动图

• 活动图用来描述完成一个操作所需要的活动，或者是一个用况实例的活动。
• 与状态机图不同的是，活动图中动作状态之间的迁移不是靠事件触发的，当动作状态中的活动完成时迁移就被触发。
• 活动图可以描述用况
  

用活动图画出 取款的操作：

物理体系结构建模

• 系统的体系结构用来描述系统各部分的结构、接口以及它们用于通信的机制。
• 物理体系结构涉及系统的详细描述，它显示了硬件的结构，并展示了对进程、程序、构件等软件在运行时的物理分配。

构件图

部署图