1、第八章 面向对象方法学引论(Object - Oriented Methodology),1传统方法学的缺点1、瀑布模型的缺点：僵化瀑布模型要求：生命周期各阶段间遵守严格的顺序。 实际情况是：软件开发往往在反复实践中完成。瀑布模型要求：预先定义并“冻结”软件需求。 实际情况是：某些系统的需求是一个逐渐明确的过程，且预先定义的需求到软件完成时可能已经过时。,00:55,2,1传统方法学的缺点,本质上是功能分解，以实现功能的过程为中心， 而用户的需求变化主要是针对功能的。 这就使基于过程的设计不易被理解； 且功能变化往往引起结构变化较大，稳定性不好。系统有明确的边界定义，且系统结构依赖于系统边界的
2、定义. 这样的系统不易扩充和修改。数据与操作分开处理，可能造成软构件对具体应用环境的依赖. 可重用性(reusability)较差.,2、SA - SD - SP (结构分析、设计、程序)技术的缺点：,00:55,3,2. 软件工程的新途径,1、快速原型法(Prototyping) 适用于用户驱动的系统（即需求模糊或随时间变化的系统）,Prototype,Feedback,Modification,00:55,4,2. 软件工程的新途径, 抛弃原型法(throw - away prototype) 1 : 建立原型系统，评价目标系统的某个特性，以便更正确地确定需求. 2 : 使用完之后，抛弃掉
3、原型系统，然后再重建目标系统.本质上是瀑布模型。, 演化原型法(evolutionary prototype)螺旋模型(the spiral model) : Boehm (1988),00:55,5,00:55,6, 渐增模型(the incremental model) : Gilb (1988) The waterfall model is still followed , but for each separate increment .,2. 软件工程的新途径,注：演化原型法与传统方法最大的不同，在于它是一种高度迭代的动态方法，系统的初始版本很早就交付用户试用。,00:55,7,杭
4、州,北 京,Message,Send by method,对象Object,Object,= 数据Attribute,Attributes: location; employee; ,+ 操作Method,Methods: send; sell; ,注意：Object内部的attributes不允许外部用户直接改动，只有当它提供了相应的服务method时，用户才能通过发送message来提请它执行。,我想把邮局搬到我家门口，多加几个邮递员，24小时都开门,对不起，本邮局不提供此类服务,唉，那就先送束花吧 Post_office.Send (request, payment),2. 软件工程的新
5、途径,2、面向对象方法学(OOM)例：,00:55,8,2. 软件工程的新途径, 特点：尽可能模拟人类习惯的思维方式，即问题域与求解域在结构上尽可能一致。 与传统方法相反，OOM以数据或信息为主线，把数据和处理结合构成统一体 对象。 程序不再是一系列工作在数据上的函数集合，而是相互协作又彼此独立的对象的集合。, OOM的四要素：,对象(object)：世界由对象组成。(软件也由对象组成), 类 (class) ：对象可划分为类；单个对象可视为某一类的实例 (instance)。,00:55,9,2. 软件工程的新途径,例: class Post_office private : loc_typ
6、e location ; emp_type employee ; public : void send (req_type request, money_type payment); void sell (int goods, money_type payment) ; ;,main ( ) Post_office My_PO ; req_type My_request ; money_type My_payment ; My_PO.Send ( My_request, My_payment) ; ,00:55,10,2. 软件工程的新途径, 继承(inheritance)： 类可分层，下层子
7、类与上层父类有相同特征，称为继承。, 消息(message)： 对象间只能通过发送消息进行联系. 外界不能处理对象的内部数据，只能通过消息请求它进行处理（如果它提供相应消息的话）。,00:55,11,2. 软件工程的新途径,OOM：以object 为核心，强调对现实概念的模拟而不强调算法。 “面向对象方法学的基本原则，是按照人们习惯的思维方式建立问题域的模型，开发出尽可能直观、自然地表现求解方法的软件系统”。 Class：由特殊到一般的归纳(induction) Inheritance：由一般到特殊的演绎(deduction),OOM = Object+Class+Inheritance+Co
8、mmunication with messages, OOM的优点：, 传统方法：面向过程设计，以计算为核心; 数据与操作分离，不易理解。,00:55,12,2. 软件工程的新途径,OOM：以object模拟实体，需求变化不会引起结构的整体变化，因为实体相对稳定，故系统也相应稳定。, 传统方法：结构依赖于功能，不稳定。, 传统方法：通过建立标准函数库来重用软构件。但标准函数缺少必要的“柔性”，难以适应不同场合的不同需要。,OOM：一个class所有的实例(instances)都可重用它的代码； 由继承性(inheritance) 派生出的新的 class 可重用其父类的代码，并且可以修改、扩充
9、而不影响其父类的使用。,00:55,13,稳定性好：软件功能需求的变化不牵动全局，只需局部修改；Class 独立性强：只要修改不涉及class的对外接口，则内部修改完全不影响外部调用；继承性(Inheritance)和多态性(polymorphism)使其很容易被修改和扩充；容易理解；,2. 软件工程的新途径, 传统方法：可维护性是最令人头痛的问题。 OOM：从以下几方面改善了可维护性 , 容易测试、调试。,00:55,14,2. 软件工程的新途径,注：OOM并不是减少了开发时间，而是通过提高可重用性、可维护性，进行扩充和修改的容易程度等，从长远角度改进了软件的质量。 OOM与Prototyp
10、ing结合使用效果更好。,00:55,15,3、适于采用上述三种开发模型的软件的特点,2. 软件工程的新途径, 瀑布模型(Waterfall) 需求稳定少变化 对环境较熟悉（低风险） 用户很少参与开发 面向过程编程, 螺旋模型(Spiral) 需求可能在开发早期有变化 对环境较熟悉（中风险） 用户不同程度地参与整个过程 OOP,00:55,16, 渐增模型(Incremental) 需求随时可能变化 对环境不熟悉（高风险） 用户完全参与开发 OOP,2. 软件工程的新途径,SA-SD-SP与Waterfall model 有本质上的密切联系；OOP可用于任何模型。OOM的工作重点在分析阶段，确
11、定objects，此外，生命周期的各阶段可以“无缝”连接。,00:55,17,f1,f2,f3,fi,fn,fi(X),S,gi(X,S),S,输出,输出,3.基本概念,1、对象Object : = ID + Method + Attribute + Message,00:55,18,3.基本概念,特点： 以数据为中心，不设与数据无关的操作； Object主动处理而不 被动地等待被处理，外部只能通过message请求操作； 具有黑盒性：外部操作时，无须知道该object内部的数据结构及算法； 具有并行性：不同object各自独立地处理自身数据，彼此间仅通过传递message完成通信； 模块独立
12、性好：内聚强（ ）、耦合松（ ）,00:55,19,3、实例(Instance)：某个class描述的具体对象；4、消息(Message) Message : = object_ID. method_ID (parameter(s)；5、方法(Method): object能做的操作，亦称为service 、responsibility, 在 class 中须定义相应的代码；6、属性(Attribute) ：object 的固有数据；,3.基本概念,7、继承性(Inheritance)：子类自动共享父类的 attributes 和methods ，而不必重复定义。,2、类(Class)：具有相
13、同数据和相同操作的一组对象(抽象)；,00:55,20,3.基本概念,例：,00:55,21,特点： 若杭州人的 methods中有与中国人的同名，则李士执行该 method 时以杭州人为准，不执行中国人中定义的同名 method。,3.基本概念,讲官话，这叫做“低层性质override高层性质”讲土话，这叫做“县官不如现管”, 传递性(transitivity)：AB、BC AC 一个 class 继承了上层全部 classes 的一切性质。, 一个子类只 有 一 个父类称为单 继 承 (single inheritance), 一个子类可有多个父类称为多重继承（multiple inher
14、itance).,00:55,22,注意：multiple inheritance 在定义中应避免二义性(ambiguity)，即二个父类中定义重名，但各具不同性质。,3.基本概念,例：,CardDeck,GraphicalObject,GraphicalDeck,Method:Draw := take a card from a deck,Method:Draw := displaya graphical object,Method:Draw := ?,例：,00:55,23, 修改与扩充可以很容易地通过派生子类来完成。,3.基本概念,8、多态性(Polymorphism)： 不同层次的 c
15、lasses 可共享一个method名，但按各自的方式来实现这种 method。,C+ 中定义了虚函数(virtual function)来实现这一功能。即一个method有多个版本，运行时才决定执行哪一个。故亦称为动态联编(dynamic binding)或滞后联编(late binding),00:55,24,double avg (const double a , int size) ;double avg (const int a , int size) ;double avg (const double a , int size) ; double sum = 0.0 ; for (
16、 int i = 0; i size; +i ) sum += ai ; return ( sum / size ) ; double avg (const int a , int size) ; int sum = 0 ; for ( int i = 0; i size; +i ) sum += ai ; return ( (double) sum / size ) ; main() int k3 = 1, 2, 3 ; double x3 = 1.1, 2.2, 3.3 ; cout avg(k, 3) “ int average n” ; cout avg(x, 3) “ double
17、average n” ;,3.基本概念,9、重载 (Overloading), Function (or parameter) overloading :不同函数共用一个名字，而调用参数的特征不同。例：,00:55,25, Operator overloading : 同一运算符 (operator)作用于不同类型的操作数 (operand) 上面。,3.基本概念,在编译(compile)阶段就决定了使用类型及执行代码，故意亦称为静态联编 (static binding)或先前联编 (early binding) 。,00:55,26,4. Object Modeling Technique
18、(OMT),建立三种模型： 描述系统数据结构的对象模型(object model). 描述系统控制结构的动态模型(dynamic model). 描述系统功能的功能模型(function model).,1、Object Model：描述系统的静态结构 图形符号有：,表示属于该类的对象,00:55,27,4. OMT,00:55,28,Correlative relation关联: 是object间的关系,一对多,链属性,1+,文件名,限 定,发送消息以调用,关于对象模型与ER模型间的对应关系，请参看教材 p.200 图9.12-13。,4. OMT,多对多,00:55,29,4. OMT,三
19、要素： 事件 (event)：引发 object 状态改变的控制信息（瞬时）。 状态(status):即 object 的 attributes 所处的情形（可持续）。 行为(action): Object 要达到某种 status 所做的操作（耗时）。,2、Dynamic Model：表示系统瞬时的控制性质。,表示方法：,注：当描述循环运行过程时，通常不关心是怎样启动的。,00:55,30,4. OMT,例：电话的 状态图,00:55,31,4. OMT,3、Function Model：表明系统应该做什么。表示方法：数据流图（DFD）,4、三者关系,FM：做什么 What,DM：何时做 W
20、hen,OM：操作的实体How,00:55,32,OM,DM,FM,Object,DM,Action,Process,Method,Data storage,Data flow,Attribute,Event, 对每个object (class) 建立DM;, Action对应DFD中的 process 以及OM中的 method;, FM中的 process 对应OM中的method;, FM中的数据存储及数据的源/终点对应OM中的 object;, FM中的数据流对应OM中的attribute，或是整个 object;, FM中的 process 产生DM中的 event;,OM描述了FM中的动作对象、数据存储及数据流的结构。,建立顺序,4. OMT,
