1、第九章 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：某些系统的需求的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。,还记得那个倒霉的开发了近二十年的IRS系统吗？,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
2、边界定义，且系统结构依赖于系统边界的定义，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 技术的缺点：,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,2. 软件工程的新途径, 抛弃原型法(throw - away prototype)Brooks (1975) : “Do it twice.” Version 1 : a trial to verify
3、 requirements , and to get enough feedback. Version 2 : produced following a waterfall model., 演化原型法(evolutionary prototype) 螺旋模型(the spiral model) : Boehm (1988),Risk analy-sis,Prototype 1,Simulations, models, benchmarks,Requirements plan, life-cycle plan,Concept of operation,Prototype 2,Risk analy
4、sis,Software requirements,Requirements validation,Develop-ment plan,Risk analysis,Prototype 3,Software product design,Design validation and verification,Integration and test plan,Risk analysis,Operational prototype,Detailed design,Unit test,Code,Integration and test,Acceptance test,Implementation,Pl
5、an next phases,Develop, verify next-level product,Determine objectives, alternatives, constrains,Evaluate alternatives, identify, resolve risks,Cumulative cost,Progress through steps,The spiral model,2. 软件工程的新途径, 渐增模型(the incremental model) : Gilb (1988)The waterfall model is still followed , but fo
6、r 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。,杭 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
7、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. 软件工程的新途径,2、面向对象方法学(OOM) 例：,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。这时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。, 类 (class) ：对象可划分为类；单个对象可视为某
8、一类的实例 (instance)。,2. 软件工程的新途径,例: class Post_office private :loc_type 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
9、_payment) ;,2. 软件工程的新途径, 继承(inheritance)：类可分层，下层子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）。,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(deducti
10、on),OOM = Object+Class+Inheritance+Communication 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。,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 instances 都可重用它的代码；由 inheritance 派生出的新的 class
11、可重用其父类的代码，并且可以修改、扩充而不影响其父类的使用。,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； 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 ,有这一条就什么都好办了！, 容易测试、调试。,这一点还可商榷,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
12、软件的质量。OOM与Prototyping结合使用效果好。,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, 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, 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, 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由可用于任何模型。OOM的工作重点在分析阶段，确定objects，此外，生命周期的各阶段可
13、以“无缝”连接。,f1,f2,f3,fi,fn,fi(X),S,gi(X,S),S,输出,输出,3.基本概念,1、Object : = ID + Method + Attribute + Message,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； 模块独立性好：内聚强（ ）、耦合松（ ）,3、Instance：某个class描述的具体对
14、象； 4、Message: = object_ID. method_ID (parameter(s)； 5、Method: object能做的操作，亦称为service 、responsibility, 在 class 中须定义相应的代码； 6、Attribute ：object 的固有数据；,3.基本概念,7、Inheritance：子类自动共享父类的attributes 和methods ，而不必重复定义。,2、Class：具有相同数据和相同操作的一组对象；,3.基本概念,例：,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
15、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 inheritance).,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,Graphical
16、Object,GraphicalDeck,Method: Draw := takea card froma deck,Method: Draw := display a graphical object,Method: Draw := ?,例：, 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、Polymorphism： 不同层次的 classes 可共享一个method名，但按各自的方式来实现这种 method。,Which form do you need, master?,Aladdins Genie,C+ 中定义了虚函数(virtual function)来实现这一功能。
17、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),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 ( int i = 0; i size; +i )sum += ai ;return ( sum / size ) ;double avg (const int a ,
18、 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 average n” ; ,3.基本概念,9、Overloading, Function (or parameter) overloading : 不同函数共用一个名字，而调用参数的特征
19、不同。 例：, 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) 。,4. Object Modeling Technique (OMT) Rambaugh et al (1991),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(functi
20、on 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,4. OMT,Correlative relation: 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,4. OMT,三要素： 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（
21、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。,4. OMT,例：电话的 状态图,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 When,OM：操作的实体How,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,
