1、学习目标,掌握面向对象分析的基本过程，能够根据需求陈述进行建模， 掌握建立对象模型的方法。,第10章 面向对象分析,分析的过程都是提取系统需求的过程。分析工作主要包括三项内容，这就是理解、表达和验证。需求分析过程是系统分析员与用户及领域专家反复交流和多次修正的过程。也就是说，理解和验证的过程通常交替进行，反复迭代，而且往往要利用原型系统作为辅助工具。面向对象分析的关键，是识别出问题域内的对象，并分析它们相互间的关系，最终建立起问题域的简洁、精确、可理解的正确模型。,第10章 面向对象分析,10.1 面向对象分析的基本过程 10.1.1 概述,面向对象分析，就是抽取和整理用户需求并建立问题域精确
2、模型的过程。 从分析陈述用户需求的文件开始。 系统分析员应该深入理解用户需求，抽象出目标系统的本质属性，并用模型准确地表示出来。 系统分析员必须认真向领域专家学习。 应该仔细研究以前针对相同的或类似的问题域进行面向对象分析所得到的结果。,1012 三个子模型与五个层次,面向对象建模得到的模型包含对象的三个要素，即静态结构(对象模型)，交互次序(动态模型)和数据变换(功能模型)。 复杂问题(大型系统)的对象模型由下述五个层次组成：类与对象层、结构层、属性层和服务层、主题层。 面向对象分析大体上按照下列顺序进行： 寻找类与对象，识别结构，识别主题，定义属性，建立动态模型，建立功能模型，定义服务。,
3、10.2 需求陈述 10.2.1 书写要点,需求陈述的内容包括： 问题范围， 功能需求，性能需求， 应用环境及假设条件等。总之，需求陈述应该阐明“做什么”而不是“怎样做”。 下面陈述对ATM系统的需求：,某银行拟开发一个自动取款机系统，它是一个由自动取款机、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成的网络系统。ATM和中央计算机由总行投资购买。总行拥有多台ATM，分别设在全市各主要街道上。分行负责提供分行计算机和柜员终端。柜员终端设在分行营业厅及分行下属的各个储蓄所内。该系统的软件开发成本由各个分行分摊。银行柜员使用柜员终端处理储户提交的储蓄事务。储户可以用现金或支票向自己拥有的某个账户内存款或开新
4、账户。储户也可以从自己的账户中取款。通常，一个储户可能拥有多个账户。柜员负责把储户提交的存款或取款事务输进柜员终端，接收储户交来的现金或支票，或付给储户现金。柜员终端与相应的分行计算机通信，分行计算机具体处理针对某个账户的事务并且维护账户。,对ATM系统的需求陈述：,拥有银行账户的储户有权申请领取现金兑换卡。使用现金兑换卡可以通过ATM访问自己的账户。目前仅限于用现金兑换卡在ATM上提取现金(即取款)，或查询有关自己账户的信息(例如，某个指定账户上的余额)。将来可能还要求使用ATM办理转账、存款等事务。所谓现金兑换卡就是一张特制的磁卡，上面有分行代码和卡号。分行代码唯一标识总行下属的分行，卡号
5、确定了这张卡可以访问哪些账户。通常，一张卡可以访问储户的若干个账户，但是不一定能访问这个储户的全部账户。每张现金兑换卡仅属于一个储户所有，但是，同一张卡可能有多个副本，因此，必须考虑同时在若干台ATM上使用同样的现金兑换卡的可能性。也就是说，系统应该能够处理并发的访问。,对ATM系统的需求陈述：,当用户把现金兑换卡插入ATM之后，ATM就与用户交互，以获取有关这次事务的信息，并与中央计算机交换关于事务的信息。首先，ATM要求用户输入密码，接下来ATM把从这张卡上读到的信息以及用户输入的密码传给中央计算机，请求中央计算机核对这些信息并处理这次事务。中央计算机根据卡上的分行代码确定这次事务与分行的
6、对应关系，并且委托相应的分行计算机验证用户密码。如果用户输入的密码是正确的，ATM就要求用户选择事务类型(取款、查询等)。当用户选择取款时，ATM请求用户输入取款额。最后，ATM从现金出口吐出现金，并且打印出账单交给用户。,对ATM系统的需求陈述：,103 建立对象模型,对象模型通常有五个层次。典型的工作步骤是: 首先确定对象类和关联(因为它们影响系统整体结构和解决问题的方法)，对于大型复杂问题还要进一步划分出若干个主题； 然后给类和关联增添属性，以进一步描述它们接下来利用适当的继承关系进一步合并和组织类。 而对类中操作的最后确定，则需等到建立了动态模型和功能模型之后，因为这两个子模型更准确地
7、描述了对类中提供的服务的需求。,10.3.1 确定类与对象具体地说，大多数客观事物可分为下述五类： (1)可感知的物理实体，例如，飞机、汽车、书、房屋等等。(2)人或组织的角色，例如，医生、教师、雇主、雇员、计算机系、财务处等等。(3)应该记忆的事件，例如，飞行、演出、访问、交通事故等等。(4)两个或多个对象的相互作用，通常具有交易或接触的性质，例如，购买、纳税、结婚等等。(5)需要说明的概念，例如，政策、保险政策、版权法等等。,ATM系统的需求陈述,某银行拟开发一个自动取款机系统，它是一个由自动取款机、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成的网络系统。 ATM和中央计算机由总行投资购买。总行拥
8、有多台ATM，分别设在全市各主要街道上。,ATM系统的需求陈述,分行负责提供分行计算机和柜员终端。 柜员终端设在分行营业厅及分行下属的各个储蓄所内。 该系统的软件开发成本由各个分行分摊。,ATM系统的需求陈述,银行柜员使用柜员终端处理储户提交的储蓄事务。 储户可以用现金或支票向自己拥有的某个账户内存款或开新账户。储户也可以从自己的账户中取款。 通常，一个储户可能拥有多个账户。,ATM系统的需求陈述,柜员负责把储户提交的存款或取款事务输进柜员终端，接收储户交来的现金或支票，或付给储户现金。 柜员终端与相应的分行计算机通信，分行计算机具体处理针对某个账户的事务并且维护账户。,ATM系统的需求陈述,
9、拥有银行账户的储户有权申请领取现金兑换卡。 使用现金兑换卡可以通过ATM访问自己的账户。 目前仅限于用现金兑换卡在ATM上提取现金（即取款），或查询有关自己账户的信息（例如，某个指定账户上的余额）。,ATM系统的需求陈述,将来可能还要求使用ATM办理转账、存款等事务。 所谓现金兑换卡就是一张特制的磁卡，上面有分行代码和卡号。 分行代码唯一标识总行下属的一个分行，卡号确定了这张卡可以访问哪些账户。,ATM系统的需求陈述,通常，一张卡可以访问储户的若干个账户，但是不一定能访问这个储户的全部账户。 每张现金兑换卡仅属于一个储户所有，但是，同一张卡可能有多个副本，因此，必须考虑同时在若干台ATM上使用
10、同样的现金兑换卡的可能性。,ATM系统的需求陈述,也就是说，系统应该能够处理并发的访问。 当用户把现金兑换卡插入ATM之后，ATM就与用户交互，以获取有关这次事务的信息，并与中央计算机交换关于事务的信息。,ATM系统的需求陈述,首先，ATM要求用户输入密码，接下来ATM把从这张卡上读到的信息以及用户输入的密码传给中央计算机，请求中央计算机核对这些信息并处理这次事务。 中央计算机根据卡上的分行代码确定这次事务与分行的对应关系，并且委托相应的分行计算机验证用户密码。,ATM系统的需求陈述,如果用户输入的密码是正确的，ATM就要求用户选择事务类型（取款、查询等）。 当用户选择取款时，ATM请求用户输
11、入取款额。 最后，ATM从现金出口吐出现金，并且打印出账单交给用户。,类与对象的初步候选者,银行 自动取款机(ATM) 系统 中央计算机 分行计算机 柜员终端 网络 总行 市 街道 分行 营业厅 储蓄所 软件 成本 柜员 储户 现金 支票 账户 事务 现金兑换卡 余额 磁卡 分行代码 卡号 副本 访问 用户 信息 密码 类型 取款额 账单。,通常，在需求陈述中不会一个不漏地写出问题域中所有有关的类与对象； 分析员应该根据领域知识或常识进一步把隐含的类与对象提取出来。 例如，在ATM系统的需求陈述中没写的“通信链路”和“事务日志”，。,筛选出正确的类与对象,筛选时主要依据下列标准，删除不正确或不
12、必要的类与对象： 冗余 无关 笼统 属性 操作 实现,冗余,如果两个类表达了同样的信息，则应该保留在此问题域中最富于描述力的名称。 ATM系统有34个候选的类，其中储户与用户，现金兑换卡与磁卡及副本分别描述了相同的二类信息； 因此，应该去掉“用户”、“磁卡”、“副本”等冗余的类，仅保留“储户”和“现金兑换卡”这两个类。,冗余,银行 自动取款机(ATM) 系统 中央计算机 分行计算机 柜员终端 网络 总行 市 街道 分行 营业厅 储蓄所 软件 成本 柜员 储户 现金 支票 账户 事务 现金兑换卡 余额 分行代码 卡号 访问 信息 密码 类型 取款额 账单 用户 磁卡 副本,无关,仅需要把与本问题
13、密切相关的类与对象放进目标系统中。 ATM系统并不处理分摊软件开发成本的问题，而且ATM和柜员终端放置的地点与本软件的关系也不大。 因此，应该去掉候选类“成本”、“市”、“街道”、“营业厅”和“储蓄所”。,无关,银行 自动取款机(ATM) 系统 中央计算机 分行计算机 柜员终端 网络 总行 分行 软件 柜员 储户 现金 支票 账户 事务 现金兑换卡 余额 分行代码 卡号 访问 信息 密码 类型 取款额 账单。 成本 市 街道 营业厅 储蓄所,笼统,把笼统的或模糊的类去掉。 以ATM系统为例，“银行”实际指总行或分行，“访问”在这里实际指事务，“信息”的具体内容在需求陈述中随后就指明了。此外还有
14、一些笼统含糊的名词。 总之，在本例中应该去掉“银行”、“网络”、“系统”、“软件”、“信息”、“访问”等候选类。,笼统,自动取款机(ATM) 中央计算机 分行计算机 柜员终端 总行 分行 柜员 储户 现金 支票 账户 事务 现金兑换卡 余额 分行代码 卡号 密码 类型 取款额 账单。 银行 网络 系统 软件 信息 访问,属性,有些名词实际上描述的是其他对象的属性，应该把这些名词从候选类与对象中去掉。 当然，如果某个性质具有很强的独立性，则应把它作为类而不是作为属性。 在ATM系统的例子中，“现金”、“支票”、“取款额”、“账单”、“余额”、“分行代码”、“卡号”、“密码”、“类型”等，实际上都
15、应该作为属性对待。,属性,自动取款机(ATM) 中央计算机 分行计算机 柜员终端 总行 分行 柜员 储户 账户 事务 现金兑换卡 现金 支票 取款额 账单 余额 分行代码 卡号 密码 类型,操作,一些既可作为名词，又可作为动词的词，应该慎重考虑它们在本问题中的含义，以便正确地决定把它们作为类还是作为类中定义的操作。 但是，本身具有属性需独立存在的操作，应该作为类与对象。,操作,例如，谈到电话时通常把“拨号”当作动词，当构造电话模型时确实应该把它作为一个操作，而不是一个类。 但是，在开发电话的自动记账系统时，“拨号”需要有自己的属性（如日期、时间、受话地点等），因此应该把它作为一个类。,实现,应
16、该去掉仅和实现有关的候选类与对象。 在设计和实现阶段，这些类与对象可能是重要的，但在分析阶段过早地考虑它们反而会分散我们的注意力。 在ATM系统的例子中，“事务日志”无非是对一系列事务的记录，它的确切表示方式是面向对象设计的议题；“通信链路”在逻辑上是一种联系，在系统实现时它是关联链的物理实现。 总之，应该暂时去掉“事务日志”和“通信链路”这两个类，在设计或实现时再考虑它们。,筛选出正确的类与对象,在ATM系统的例子中，经过初步筛选，剩下下列类与对象： 自动取款机(ATM) 中央计算机 分行计算机 柜员终端 总行 分行 柜员 储户 账户 事务 现金兑换卡,两个或多个对象之间的相互依赖、相互作用
17、的关系就是关联。 分析确定关联，能促使分析员考虑问题域的边缘情况，有助于发现那些尚未被发现的类与对象。 初步确定关联 大多数关联可以通过直接提取需求陈述中的动词词组而得出。 分析需求陈述，能发现一些在陈述中隐含的关联。 分析员应该与用户及领域专家讨论问题域实体间的相互依赖、相互作用关系，根据领域知识再进一步补充一些关联。,10.3.2 确定关联,直接提取动词短语得出的关联,总行由各个分行组成。 分行保管账户。 总行拥有中央计算机。 系统维护事务日志。 系统提供必要的安全性。 储户拥有现金兑换卡。 根据问题域知识得出的关联 现金兑换卡访问账户。 分行雇用柜员。,需求陈述中隐含的关联,筛选,经初步
18、分析得出的关联只能作为候选的关联，还需经过进一步筛选，以去掉不正确的或不必要的关联。 筛选时主要根据下述标准删除候选的关联： 已删去的类之间的关联 与问题无关或应在实现阶段考虑的关联 瞬时事件 三元关联 派生关联,已删去的类之间的关联,如果在分析确定类与对象的过程中已经删掉了某个候选类，则与这个类有关的关联也应该删去，或用其他类重新表达这个关联。 以ATM系统为例，由于已经删去了系统、网络、市、街道、成本、软件、事务日志、现金、营业厅、储蓄所、账单等候选类，因此，与这些类有关的下列八个关联也应该删去： ATM、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成网络。 ATM设在主要街道上。 柜员终端设在分行
19、营业厅及储蓄所内。 分行分摊软件开发成本。 ATM吐出现金。 ATM打印账单。 系统维护事务日志。 系统提供必要的安全性。,与问题无关的或应在实现阶段考虑的关联,应该把处在本问题域之外的关联或与实现密切相关的关联删去。 例如，在ATM系统的例子中，“系统处理并发的访问”并没有标明对象之间的新关联，它只不过提醒我们在实现阶段需要使用实现并发访问的算法，以处理并发事务。,瞬时事件,关联应该描述问题域的静态结构，而不应该是一个瞬时事件。 以ATM系统为例，“ATM读现金兑换卡”描述了ATM与用户交互周期中的一个动作，它并不是ATM与现金兑换卡之间的固有关系，因此应该删去。 类似地，还应该删去“ATM
20、与用户交互”这个候选的关联。,三元关联,三个或三个以上对象之间的关联，大多可以分解为二元关联或用词组描述成限定的关联。 “柜员输入针对账户的事务”可以分解成：“柜员输入事务” 和 “事务修改账户” “分行计算机处理针对账户的事务” 可以分解成：“分行保管账户” 和 “事务修改账户” “ATM与中央计算机交换关于事务的信息” 可以分解成： “ATM与中央计算机通信”和“ATM上输入事务”,派生关联,应该去掉那些可以用其他关联定义的冗余关联。 例如，在ATM系统的例子中，“总行拥有多台ATM”实质上是“总行拥有中央计算机”和“ATM与中央计算机通信”这两个关联组合的结果。 而“分行计算机维护账户”
21、的实际含义是，“分行保管账户”和“事务修改账户”。,进一步完善筛选后的关联, 正名：分行提供分行计算机和柜员终端= 分行拥有分行计算机 + 分行拥有柜员终端, 分解：适当分解前面确定的class-&-objects ,使其适用于不同的关联事务 = 远程事务 + 柜员事务,补充 柜员输入柜员事务 在ATM上输入远程事务 柜员事务输进柜员终端 远程事务由现金兑换卡授权,标明阶数（可能经常变动，不要花太多时间）,处理后的关联,总行由各个分行组成。 总行拥有中央计算机。 中央计算机与分行通信。 ATM与中央计算机通信。 分行拥有分行计算机 分行拥有柜员终端。 柜员终端与分行计算机通信。 分行雇用柜员。
22、 柜员输入柜员事务。 柜员事务输入柜员终端。 柜员事务修改账户。 分行保管账户。 储户拥有账户。 储户拥有现金兑换卡。 远程事务由现金兑换卡授权。 在ATM上输入远程事务。 远程事务修改账户。 现金兑换卡访问账户。,10.3.3 划分主题,按问题域而不是用功能分解方法来确定主题。 按照使不同主题内的对象相互间依赖和交互最少的原则来确定主题。,10.3.4 确定属性,属性是对象的性质，藉助于属性我们能对类与对象和结构有更深入更具体的认识。 注意，在分析阶段不要用属性来表示对象间的关系，使用关联能够表示两个对象间的任何关系，而且把关系表示得更清晰、更醒目。,1分析,通常，在需求陈述中用名词词组表示
23、属性，例如，“汽车的颜色”或“光标的位置”。 不可能在需求陈述中找到所有属性，分析员还必须藉助于领域知识和常识才能分析得出需要的属性。 属性的确定既与问题域有关，也和目标系统的任务有关。 应该仅考虑与具体应用直接相关的属性，不要考虑那些超出所要解决的问题范围的属性。 应该首先找出最重要的属性，以后再逐渐把其余属性增添进去。 在分析阶段不要考虑那些纯粹用于实现的属性。,2选择,认真考察经初步分析而确定下来的那些属性，从中删掉不正确的或不必要的属性。 通常有以下几种常见情况： 误把对象当作属性 误把关联类的属性作为一般对象属性 把限定误当成属性 误把内部状态当成了属性 过于细化 存在不一致的属性,
24、10.3.5 识别继承关系,一般说来，可以使用两种方式建立继承（即归纳）关系： 自底向上：抽象出现有类的共同性质泛化出父类，这个过程实质上模拟了人类归纳思维过程。 例如，在ATM系统中，“远程事务”和“柜员事务”是类似的（它们都“修改”帐户），可以泛化出父类“事务”；类似地，可以从“ATM”和“柜员终端”（它们都“输入”事务）泛化出父类“输入站”。 自顶向下：把现有类细化成更具体的子类，这模拟了人类的演绎思维过程。 从应用域中常常能明显看出应该做的自顶向下的具体化工作。例如，带有形容词修饰的名词词组往往暗示了一些具体类。但是，在分析阶段应该避免过度细化。,10.3.6 反复修改,分解“现金兑换
25、卡”类 实际上，“现金兑换卡”有两个相对独立的功能。 鉴别储户使用ATM的权限的卡：“卡权限”。 ATM获得分行代码和卡号等数据的数据载体：“现金兑换卡”。 “卡权限”类标志储户访问账户的权限，“现金兑换卡”类是含有分行代码和卡号的数据载体。 多张“现金兑换卡”可能对应着相同的“卡权限” “事务”由“更新”组成 通常，一个事务包含对账户的若干次更新，这里所说的更新，指的是对账户所做的一个动作（取款、存款或查询）。 “更新”虽然代表一个动作，但是它有自己的属性（类型、金额等），应该独立存在，因此应该把它作为类&对象。 “事务”和“更新”之间是组合关系。,把“分行”与“分行计算机”合并 区分“分行”与“分行计算机”，对于分析这个系统来说，并没有多大意义，为简单起见，应该把它们合并。 类似地，应该合并“总行”和“中央计算机”。,分析就是提取系统需求并建立问题域精确模型的过程，它包括理解、表达和验证等3项主要工作内容。面向对象分析的关键工作，是分析、确定问题域中的对象及对象间的关系，并建立起问题域的对象模型。大型、复杂系统的对象模型通常由下述5个层次组成：主题层、类与对象层、结构层、属性层和服务层。它们对应着在建立对象模型的过程中所应完成的5项工作。,小结,作业,教材P220，10.1、，10.2,
