软件工程之面向对象分析与设计

大耗子 2020年05月15日 214次浏览

文章链接:https://codemouse.online/archives/2020-05-15124035

面向对象的基本概念

  • 对象:一组属性以及这组属性上专用操作封装体。
  • 消息:对象间通信手段,通过发送消息请求服务。
  • 继承:基于层次关系不同类共享数据和操作机制。
  • 分类:一组具有相同属性和相同操作的对象集合。
  • 多态:不同对象对同一个操作产生不一样的结果。
  • 动态绑定:不是编译之前就把对象和类绑定在一起,编译的时候对象和类才会产生一定的联系。

面向对象的分析与设计过程

面向对象分析步骤

  1. 获取客户的系统需求
  2. 以需求选择类和对象
  3. 定义类的结构和层次
  4. 建造对象—关系模型
  5. 建造对象—行为模型
  6. 用用况/场景来复审分析模型

面向对象设计步骤

  1. 系统设计
  2. 对象设计
  3. 消息设计
  4. 复审

系统设计

  1. 将分析模型划分成子系统
  2. 标识问题本身的并发性,并为子系统分配处理器
  3. 任务管理设计
  4. 数据管理设计
  5. 资源管理设计
  6. 人机界面设计
  7. 子系统间的通信

UML概述

UML发展

  • 1994年开始研究统一的方法
  • 1996年UML0.9
  • 1995年Jacobson加盟
  • 1997年UML1.0
  • 2004年UML2.0

模型元素

模型元素

视图与图

视图与图

  • 内部结构图:内部结构图展示了类的分解,给出了组成一个结构化类元的相互连接的部分、端口和连接器。
    内部结构图展示
  • 协作图:协作图展示了协作的定义,是一种合成的结构图。协作是为了完成某一目的而一起工作的一组对象间的上下文关系。
    协作图展示

用况建模

  • 概念:用况建模是用于描述一个系统应该做什么的建模技术。用用况图来描述。
  • 作用:用况图展示了各类外部执行者与系统所提供的用况之间的连接。
  • 联系:一个用况是系统所提供的一个功能的描述,执行者与用况的连接表示该执行者使用了那个用况。

用况建模步骤

  1. 定义系统:获取用户的需求,明确系统的组织型态。
  2. 确定执行者:确定系统有哪些种类的用户。
  3. 确定用况:系统有哪些功能。
  4. 描述用况:描述系统里功能是怎么样的,怎么去运作的。
  5. 定义用况间的关系:功能与功能之间的联系。
  6. 确认模型:对整个模型的确认。

用况图

用况图

确定执行者

  • 执行者:指与系统交互的人或其它系统,代表一种角色,而不是具体的某个人 。
  • 主执行者:使用系统的主要功能 。
  • 副执行者:处理系统的辅助功能 。
  • 主动执行者:开始一个用况 。
  • 被动执行者:从不开始用况,只是参与一个或多个用况 。

确定用况

  1. 用况的特征

    • 用况总是被执行者启动的,执行者必须直接或间接地指示系统去执行用况
    • 用况向执行者提供的值必须可识别
    • 用况是完整的,一个用况必须是一个完整的描述
    • 用况是一个类,而不是实例,用况的实例称为场景
  2. 用况的描述:通常用正文来描述或活动图来描述。

    • 用况的目的
    • 用况是如何启动的
    • 执行者和用况之间的消息流
    • 用况中可供选择的流
    • 如何通过给执行者一个值来结束用况
  3. 用况的详细描述

    • 前置条件和后置条件:表示用况开始和结束的条件
    • 事件流(flow of events):事件流是一系列陈述句,它是从执行者的角度,列出用况各个步骤用况描述中可以包含条件、分支和循环。

描述用况

用况名称:订购货物
参与的执行者:客户、客户代表
前置条件:一个合法的客户已经登录到这个系统
事件流

  1. 当客户选择订购货物时,用况开始
  2. 客户输入他的姓名和地址
  3. 当客户输入产品代码
    a. 系统给出产品描述和价格
    b. 系统往客户订单中添加该物品的价格
    循环结束
  4. 客户输入信用卡支付信息
  5. 客户选择提交
  6. 系统检验输入的信息,保存订单,向记账系统转发支付信息
  7. 支付确认后,订单已确认,返回给客户一个订单ID,用况结束
    后置条件:如果订单没有被取消,它将保存在系统中,并做上标记
    其他需求

如果在订购货物用况中,客户可以在提交订单前随时取消订单,其可选路径如下:

  • 在选择提交前的任何时候,客户都可以选择cancel。这次订购没有被保存,用况结束。
  • 在基本路径第6步,如果有任何不正确的信息,系统提示客户去修改这些信息。
  • 在基本路径第7步,如果支付没有被确认,系统将提示客户改正支付信息或者取消。

事件流

  • 基本路径:是运转正常时的路径,是没有分支和选择的简单陈述句。
  • 可选路径:不同于基本路径而允许不同的事件序列的路径。

用况关系

用况关系

描述用况

描述用况

用况实例

  一个简化的银行储蓄账户管理系统,该系统可在银行的柜台上对客户办理活期储蓄业务。
系统的需求陈述如下:
  客户可以通过银行职员进行开户、存款、取款、转账、注销账户等活动。
  其中转账分为银行内转账和银行间转账。
  系统管理员负责系统的账户管理及业务报表的生成。
  1. 识别执行者
    客户
    银行职员(客户代理):银行工作人员,代表客户进行储蓄业务的操作
    银行职员(管理人员):银行工作人员,根据客户的储蓄业务更新账户
    管理员:银行计算机的管理人员,负责账户的管理和业务报表的生成

  2. 确定用况
    确定用况

  3. 描述用况

  • 开户用况
    用况名称:开户
    参与的执行者:银行职员(客户代理),客户
    前置条件:一个合法的银行职员(客户代理)已登录到该系统
    事件流
    1.当选择开户功能时用况开始
    2.输入客户信息(姓名、地址、身份证号等)
    3.从账户管理系统获取新的账号
    4.请客户输入密码
    5.请客户再次输入密码
    6.如果两次密码不一致则回到第4步,否则继续
    7.在账户库中添加新账户
    8.打印存折,用况结束
    后置条件:在账户库中增加了一个新账户,得到一张新存折

  • 取款用况
    用况名称:取款
    参与的执行者:银行职员(客户代理),客户
    前置条件:一个合法的银行职员(客户代理)已登录到该系统
    事件流
    1.当选择取款功能时用况开始。
    2.当输入客户信息(姓名、账号等)后
    a)如果客户信息与账户不一致,显示错误信息,可以重新输入或结束用况。
    b)如果该账户被冻结(如因挂失而冻结),显示冻结信息并结束用况。
    3.输入并校验密码。
    4.输入取款金额,如果该账户的余款小于取款金额,显示错误信息,要求重新输入。
    5.打印取款单,交客户签字。
    6.建立取款事件记录,更新账户信息。
    7.打印存折,用况结束 。
    可选路径:
    1.在第5步客户签字之前的任何时刻,客户可以取消本次取款,用况结束。
    2.第3步校验密码时,如发现密码不一致,则重新输入密码,或用况结束。
    后置条件:如果取款成功,客户账户中的余额被更新(减少),否则余额不变。

静态建模

建模构图组件

建模构图组件

关联

  • 二元关联:二元关联表示为在两个类之间用一条直线连接,直线上可写上关联名。
    二元关联

  • 多元关联:三个或三个以上的类之间可以互相关联 。
    多元关联

  • 受限关联:用于一对多或多对多的关联。限定符用来区分关联“多”端的对象集合,它指明了在关联“多”端的某个特殊对象。
    受限关联

  • 聚集和组合
    聚集表示整体一部分关系的一种关联,它的“部分”对象可以是任意“整体”对象的一部分。
    聚集
    组合关联具有强的物主身份,即“整体”对象拥有“部分”对象,“部分”对象生存在“整体”对象中。
    组合

  • 关联类:UML中可以把关联定义成类,该关联的每个链都是这个类的实例
    关联类

  • 导航性(navigability)
    导航性

  • 符号说明
    符号说明

泛化

泛化

实现

实现关系将一个模型元素(如类)连接到另一个模型元素(如接口),后者(如接口)是行为的规约,而不是结构,前者(如类)必须至少支持(通过继承或直接声明)后者的所有操作。可以认为前者是后者的实现。

依赖

依赖指出两个或多个模型元素之间语义上的关系。它表示被依赖元素的变化会要求或指示依赖元素的改变。
依赖

约束

约束

派生

派生

动态建模

动态建模

状态机图组件

状态机图组件

状态迁移

引起状态迁移的原因通常有两种:

  1. 当标在迁移箭头上的事件出现时会引起状态迁移
  2. 当状态机图中相应的迁移上未指明事件时,表示当位于迁移箭头源头的状态中的内部动作全部执行完后,该状态迁移被自动触发。

状态机图

状态机图

正交状态

正交状态:多个状态并发进行的状态。

正交状态

复杂迁移

复杂迁移:多个状态都满足的情况下才触发。

复杂迁移

活动图

  • 活动图用来描述完成一个操作所需要的活动,或者是一个用况实例的活动。
  • 与状态机图不同的是,活动图中动作状态之间的迁移不是靠事件触发的,当动作状态中的活动完成时迁移就被触发。
  • 活动图可以描述用况
    活动图描述用况

用活动图画出 取款的操作:
取款活动图

物理体系结构建模

  • 系统的体系结构用来描述系统各部分的结构、接口以及它们用于通信的机制。
  • 物理体系结构涉及系统的详细描述,它显示了硬件的结构,并展示了对进程、程序、构件等软件在运行时的物理分配。

构件图

构件图

部署图

部署图