面向对象分析和设计简介（《UML和模式应用》读书笔记）

分析和设计这两个术语经常出现在一起，人们也很常常混淆二者的含义，其他它们是完全不同的概念。分析是对需求（或问题）的调查研究。设计是已经定义的问题，构造一个逻辑上的解决方案。分析让我们知道面临着什么问题，设计告诉我们要如何去解决。这样看来，分析在设计之前，设计在分析之后。实际上人们对问题和解的认识是不断细化和深入的，因此在工作中往往是分析、设计、分析、设计不断循环，直到问题和解足够的“好”。什么是“好”呢？就是得到涉众的一致认可。面向对象分析和设计就是使用面向对象这个工具进行分析和设计。对象这个词在分析和设计阶段具有不同的含义。在分析阶段，对象是业务领域内的概念。在设计阶段，对象指软件对象，如模块、组件、类等。面向对象分析就是从使用者的视角出发，发现和描述业务领域内的概念，建立一个业务模型。面向对象分析的的主要工作内容是编写用例，并通过用例发现和建立领域模型。面向对象设计将业务领域概念映射为可以编码实现的软件对象。主要的工作包括分配软件对象职责、确定软件对象协作方式和详细设计软件类。在使用面向对象这个工具时，熟练地为对象分配职责是一项非常重要的能力。

为了展示面向对象分析和设计的工具和方法，我们来看一个简单的例子。

示例：骰子游戏。

玩家掷2个骰子，如果总点数为7则玩家获得胜利，否则输掉游戏。我们先从定义用例开始。用例（use case）是用户使用系统（或解决方案）的场景和情节。

我们先从定义用例开始。用例（use case）是用户使用系统（或解决方案）的场景和情节。下面我们用这个骰子游戏来展示如何面向对象分析和设计。在这个例子里，我们把工作分为定义用例、定义领域模型、分配对象职责并绘制交互图和定义设计类图4个步骤。定义用例和领域模型属于分析阶段，分配对象职责并绘制交互图和设计类图是设计阶段。第一个步骤是定义用例。用例描述了使用者（利益相关者）和软件交互的场景。用例告诉我们，使用者是如何使用软件达成业务目标的。用例是捕获需求和记录需求的重要工具。下面是掷骰子游戏的一个用例：

用例1：玩家请求掷骰子。系统展示结果。如果总点数是7则玩家胜，否则玩家输。

第二个步骤是定义领域模型。这个步骤需要从用例中提取概念、属性和关联，并抽象成领域模型（domain model）。在掷骰子游戏中有3个概念，分别是玩家、骰子、游戏。三者的关联是游戏包含一个玩家和两个骰子。玩家有名字，骰子有点数，这些都是属性。这一步骤完成后，我们得到了一个领域模型，标志着面向对象分析工作结束。

下一个步骤是分配对象职责并绘制交互图。从这里我们开始进入设计阶段。前面提到过，设计阶段讨论的对象主要指软件对象。这一步骤我们主要关注如何将概念、关联以及交互映射成软件对象。通常一个概念（领域对象）对应一个软件对象，但这不是绝对的。这个步骤不会关注某个类的具体细节，而是考察各个类在软件中如何协作。下面描述了游戏中各个概念的职责和概念之间的交互：

玩家：玩游戏 
游戏：掷骰子1 
游戏：获得骰子1点数 
游戏：掷骰子1 
游戏：获得骰子2点数 
游戏：判断并展示结果

使用UML可以更直观的展示概念和交互，比如下面的时序图

image.png

可能你已经注意到，这里的描述和领域模型稍有不同。在领域模型中，“掷骰子”行为是“玩家”所拥有的。这是因为在设计阶段必须考虑方案的实施（编码），不能简单的将领域对象直接映射为软件对象。软件设计可以从真实世界中获得灵感，但绝不是对真实世界的简单模拟。

最后一个步骤是，定义设计类图。在这里对具体的类进行详细设计，以指导后续的编码工作。

类：DiceGame
属性：die1 类型：Die
属性：die2 类型：Die
行为：play()

类：Die
属性：faceValue 类型：int
行为：getFaceValue(): int
行为：roll()

至此分析和设计工作告于段落。这里再说一点，分析和设计工作的产出物可以使用任何形式来展示。这里之所以选择UML，是因为UML具有直观形象、应用广泛、提供多层次视角等优点。

一个成功的软件必须是贴合用户实际需求的。面向对象分析和设计可以帮助开发团队做到这一点，面向对象分析和设计产出的软件模型更接近领域模型。领域驱动设计是另一种提高软件价值的开发方法，在这里不做讨论。