第3周：面向对象方法与UML的历史与发展（邵维忠教授主讲）

面向对象技术高级课程

教材 :邵维忠、杨芙清《面向对象的分析与设计》，清华大学出版社  2013.01出版

一、不同的分析与设计方法

（一）、功能分解法（function decomposition）：以系统需要提供的功能为中心来组织系统。

1. 首先定义各种功能，然后把功能分解为子功能。
2. 对较大的子功能进一步分解，截止到可给出明确的定义。
3. 设计功能/子功能所需要的数据结构
4. 定义功能./子功能之间的接口

• 作为一种早期的建模方法，没有明确地区分分析与设计

• 优缺点：

1. 直接地反映用户的需求，工作容易开始。
2. 不能直接地映射问题域，很难检验结果正确性。
3. 对需求变化的适应能力差。
4. 局部的错误和修改很容易产生全局性影响。

（二）、结构化方法

• 结构化分析（SA），又称数据流法，得到的分析模型是数据流图（DFD），主要模型元素是数据流、加工、文件及端点，外加处理说明和数据字典。
• 结构化设计（SD），与功能分解法基本相同，分为概要设设计和详细设计。
• 优缺点：

1. 强调研究问题域，并有严格的法则。
2. 间接映射问题域，不直接映射问题。
3. 分析与设计的概念不一致，从分析到设计的过渡比较困难。
4. 数据流和加工的数量太多，引起分析文档膨胀。

（三）、信息建模法

• 由实体-关系法（E-R方法）发展而来，核心是实体和关系，都可以带有属性。
• 后来把实体叫做对象，并使用了类型和子类型对实体进行抽象描述。

• 信息建模法已很接近面向对象方法，但有以下差别：

1. 强调重点是信息建模和状态建模，而不是对象建模。
2. 实体中只有属性没有操作。
3. 只有属性的继承，不支持操作的继承。
4. 没有采用消息通讯。

（四）、面向对象方法。

• 面向对象的分析（OOA）、面向对象的设计（OOD）。
• 运用对象、类、继承、封装、聚合、关联、消息、多态性等概念来构造系统。

1. 完整地刻画了问题域中事物。
2. 如实地表达了问题域中事物之间的各种关系。
3. 使系统的复杂性得到控制。

• 不同的建模方法体现于：

1. 从不同的概念出发来认识问题域。
2. 用不同的概念进行系统构造。
3. 系统对现实世界的映射方式不同。

五、OOA与OOD及OO方法的优点
（一）、什么是OOA——面向对象分析

• 基本任务：运用面向对象的概念对问题域进行分析，将问题域中的系统责任有关的事物抽象为系统中的对象，定义这些对象的属性与操作，以及它们之间的各种关系。
• 最终目标：建立一个满足用户需求、直接映射问题域的OOA模型。

（二）、什么是OOD

• 定义：就是在OOA模型基础上运用面向对象方法进行系统设计，目标是产生一个符合具体实现条件的OOD模型。
• 早期（80年代末期）的OOD特点：

1. 不基于OOA，大多数基于结构化分析
2. 是OO编程方法的延伸，多与编程语言有关，受Ada影响大
3. 不是纯OO，对某些概念（继承）缺少支持，有一些非OO概念（数据流、包、模块）
4. 不只针对软件生存周期的设计阶段，D有时指Design，有时指Development，涉及一些分析问题，但不彻底。

• 早期OOD可看作今OOA&D方法的雏形
• 现今（90年代以后）OOD特点：

1. 以面向对象的分析为基础，不依赖结构化分析
2. 与OOA方法共同构成OOA&D方法体系，但属于软件生存周期的不同阶段。
3. 较全面地体现面向对象方法的概念与原则
4. 大多数方法独立于编程语言，其模型可以通过不同编程语言实现。

（三）、OO方法的优点

• 软件建模面临的挑战

1. 问题域和系统责任复杂性日益增长，系统越来越庞大
2. 交流问题，领域多样性使软件工程中的交流问题比其他工程更为突出，很容易隐藏下许多错误
3. 需要的不断变化，用户因素、竞争因素、经费因素
4. 软件复用的要求，复用级别提高——分析与设计结果复用。要求在多个系统中复用

• 面向对象方法的优势

1. 对问题域和系统责任的复杂性具有较强的处理能力
2. 提供了便于各类相关人员交流的共同语言
3. 对需求变化具有较强的适应性
4. 为实现分析与设计级别的软件复用提供了有力的支持
5. 贯穿软件生存周期全过程的一致性：概念、词汇、原则及表示法。保持到设计、编程、测试等阶段，对软件周期的开发、维护及管理都具有重要意义。

六、不同流派的OO方法
方法的异同体现于：概念、表示法、系统模型、开发过程、可用性、技术支持等
（一）、Booch方法

• 6种模型图：

• 基本图：必不可少

1. 类图、对象图——对于分析和设计
2. 模块图、进程图——只用于设计

• 补充图：必要时使用

1. 状态转移图、交互图

• 过程

1. 宏过程——概念化、分析、设计、演化、维护
2. 微过程——说明类和对象的接口和实现、识别类和对象、识别类和对象的语义、识别类和对象的关系。

• 特点：思想活跃，开拓与创新。可操作性不强，类图与对象图并存。

（二）、Coad/Yourdon方法

• OOA模型分为5个层次

1. 主题层
2. 类及对象层
3. 结构层
4. 属性层
5. 服务层

• OOD模型的4个部分

人机交互（HIC）

1. 问题域（PDC）——
2. 任务管理（TMC）
3. 数据管理（DMC）

• 特点：概念简练、过程清晰。强调概念的一致性，过程指导不够具体。

（三）、Jacobso方法（OOSE）

• 提出use case（用况）的概念来描述用户需求
• 三种对象：实体对象、界面对象、控制对象
• 三维分析模型、四维设计模型——信息、行为、表示+实现环境。
• 三大过程——分析过程、构造过程、测试过程（如图）

• 特点：

1. 通过用况描述用户需求
2. 用交互图描述对象之间的交互
3. 用况驱动的观点言之有过

（四）、Rumbaugh方法（OMT）

• 三个模型：功能模型、对象模型、动态模型
• 过程：

1. 分析（面向对象）
2. 系统设计（传统方法）
3. 对象设计（面向对象）
4. 实现

• 特点：

1. 概念严谨，阐述清楚
2. 过程具体，可操作性强
3. 包含了许多非OO的内容
4. 提出若干扩充概念，偏于复杂