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第5章：类图与对象图,王传栋 南京邮电大学计算机学院,Chd.Wang，E-Mail：C,2,类图,类图 是最广泛的一种模型，描述系统的结构 表述类、协作、接口及其关系 类图元素 类、接口、协作、关系、注释、约束等 关系连接类、协作与接口 注释对类和接口进行说明 约束对类和接口进行约束,Chd.Wang，E-Mail：C,3,类,类（Class） 具有相似结构、行为和关系的一组对象的描述 组成 名称：类的唯一标识 属性：描述类的静态特征 操作：说明类所提供的服务 职责：定义类的责任和义务 约束：指明类满足的规则 符号,Chd.Wang，E-Mail：C,4,类的属性和操作,属性 可见性属性名:类型多重性次序=初始值特性 可见性：可访问性 多重性：属性值个数格式 次序：属性值顺序 特性：属性约束 操作 可见性操作名(参数列表):返回类型特性,Chd.Wang，E-Mail：C,5,类之间的关系,关联（association） 泛化（generalization） 实现（realization） 依赖（dependence）,Chd.Wang，E-Mail：C,6,关联（association）,关联属性 名称：动词或动词短语 角色：名词或名词短语，类的关联职责 多重性：类关联的对象数 约束/依赖： 导航性： 表示源对象可以访问目标对象 限定符,Chd.Wang，E-Mail：C,7,关联（association）,关联类型 双向关联 单向关联 聚合关联 弱的整体与部分关系 组合关联 强的整体与部分关系 关联类 自反关联 派生关联 限定关联,Chd.Wang，E-Mail：C,8,泛化（generalization）,一般元素与特殊元素的关系 目的 子类继承、共享父类的属性和操作 可以使子类的实例用于任何父类被 声明使用的地方，实现多态 继承 父类的公共(public)和保 护（protected）特性被 子类继承,Chd.Wang，E-Mail：C,9,泛化（generalization）,多态 每个子类的实现方法各不相 同，但外界的调用是一样的 例如： Shape *myShape; Line *myLine myLine = new Line; myShape = myLine； myShape.draw();,Chd.Wang，E-Mail：C,10,实现（realization）,一个元素完成另外一个元素的操作功能 例如：接口类及其实现 接口没有属性，方法只声明不实现，由实现类具体定义方法的实现部分,Chd.Wang，E-Mail：C,11,依赖（dependence）,模型元素之间语义上的关系 一个元素（b）的改变会影响另外一个元素（a），则存在依赖关系“a依赖于b” 关联、实现和泛化在本质 上都是依赖关系 分类 使用依赖：使用(use) 、调用(call) 、参数(parameter) 、发送(send) 、实例化(instantiate) 抽象依赖：跟踪(trace) 、精华(refine) 、派生(derive) 授权依赖：访问(access) 、导入(import) 、友元(friend) 绑定依赖：绑定(bind),Chd.Wang，E-Mail：C,12,类的种类,抽象类 abstract class 类名斜体表示 是对问题域分析得 到的抽象概念，不能直接实例化， abstract class体现“is a”继承关系，父类和派生类在概念本质上是相同的 抽象类主要用于类型隐藏，有数据成员，有abstract方法，也可以有非abstract方法 abstract方法可以只定义不实现，目的是构造一组固定行为的抽象描述，这组行为可以有任意多的具体实现 在不同子类中重写抽象父类的抽象方法，以实现多态,Chd.Wang，E-Mail：C,13,类的种类,接口类 Interface class 本质上是一种特殊形式的abstract class，没有数据成员，所有方法都是abstract的 不能直接实例化 interface class体现“like a”实现关系，不要求实现类和interface class概念本质上是一致的，仅仅是实现了interface定义者的契约 符号,Chd.Wang，E-Mail：C,14,类的种类,抽象类和接口的Java实现 问题域的理解：AlarmDoor在概念本质上是Door，同 时它有具有报警功能,Chd.Wang，E-Mail：C,15,类的种类,关联类 Association class 既是关联又是类，有属于关联类的属性 两个类之间具有多对多的关系，并且有些属性不属于关联两端任何一个类,Chd.Wang，E-Mail：C,16,类的种类,模版类 template class，也称parameterized class 利用占位符或参数来定义类，以此类为模版，可以创建一系列相似的类 模版与继承的区别 继承：父类派生出的子类表面相同，行为不同 模版：模版化的类具有相同行 为，但数据类型不同 例如： 定义处理不同数据类 型数组的类,Chd.Wang，E-Mail：C,17,类的种类,控制类 Control class，也称主动类 一个用例有一个控制类，协调其他类工作和控制总体逻辑流程 实例是具有独立控制权的主动对象，主动向其他类实例发出消息 主动对象拥有一个控制线程，并且能够控制线程的活动 符号： 例如：命令处理程序 嵌套类 也称内层类 一个类定义在另外一个类的内部 声明在外层类，只能由外层类或外层类的对象访问,Chd.Wang，E-Mail：C,18,类的种类,边界类 boundary class 位于系统与外界的交界处，例如窗体、对话框、报表、与外部设备或系统交互的类等 边界类可以通过用例确定，因为活动者必须通过边界类参与用例 UML符号,Chd.Wang，E-Mail：C,19,类的种类,边界类设计,Chd.Wang，E-Mail：C,20,类的种类,实体类 entity class 保存永久信息，最终 可能映射数据库中的 表和字段 符号： 实体类设计,Chd.Wang，E-Mail：C,21,对象模型与创建：问题陈述,示例：家庭图书管理 有一个爱书的人，家里各类书籍已过千册，而平时又时常有朋友外借，因此需要一个个人图书管理系统。该系统应该能够将书籍的基本信息按计算机类、非计算机类分别建档，实现按书名、作者、类别、出版社等关键字的组合查询功能。在使用该系统录入新书籍时，系统会自动按规则生成书号，可以修改信息，但不能够删除记录。该系统还应该对书籍的外借情况进行记录，显示外借情况列表。另外，还希望对书籍的购买金额、册数按特定时限进行统计,Chd.Wang，E-Mail：C,22,对象模型与创建：寻找分析类,寻找备选类 名词、名词短语备选类列表 从备选类中筛选出候选类 人、家系统外概念，无需建模 图书管理系统、系统待开发系统，无须建模 书籍 书号、书名、作者、类别、出版社、单价属性 规则构造函数 关键字、功能、新书籍、信息、记录等描述需求，非问题本质，无须建模,Chd.Wang，E-Mail：C,23,对象模型与创建：寻找分析类,计算机类书籍、非计算机类书籍 借阅记录、借阅记录列表 外借情况（主体是朋友）、外借情况列表 书籍列表执行统计的主体 购买金额、册数、特定时限，和统计有关 候选类 书籍，计算机类书籍，非计算机类书籍 借阅记录，借阅记录列表 书籍列表,Chd.Wang，E-Mail：C,24,对象模型与创建：确定类关系,类关系 泛化：计算机类书籍、非计算机类书籍是书籍类的派生 聚合（弱的整体与部分关系） “书籍列表”是由“书籍”组成 “借阅记录列表”是由“借阅记录”组成 双向关联 “借阅记录”和“书籍” 浏览书籍时，会看到书 的外借信息；归还时， 从借阅记录也能 关联到书籍,Chd.Wang，E-Mail：C,25,对象模型与创建：给关联加属性,关联的属性 名称 角色 多重性 导航型 约束 限定符 注 复杂的系统将关联密切的类组成包，以便更好地组织子系统,Chd.Wang，E-Mail：C,26,对象模型与创建：类的职责,类职责 类所维护的信息 成员变量（属性） 类提供的行为 成员方法,Chd.Wang，E-Mail：C,27,示例：电子商务网站,需求陈述 张三给朋友李四（可能在异地）送生日蛋糕 在电子商务网站的蛋糕网店订蛋糕 蛋糕实体店收到订单，派遣送货员给李四送蛋糕,Chd.Wang，E-Mail：C,28,示例：电子商务网站,抽取业务模型,Chd.Wang，E-Mail：C,29,示例：电子商务网站,类 订单类：Order 订单项类：OrderItem 顾客类：Customer 收货人类：Consignee 送货单类：DeliverOrder 商户类：Peddlery 产品类：Product,Chd.Wang，E-Mail：C,30,示例：电子商务网站,类关系 组合关系： Order与OrderItem 关联关系 Order与Customer、Consignee、 DeliverOrder DeliverOrder与Order、 OrderItem、Consignee 、Peddlery Product与Peddlery、OrderItem,Chd.Wang，E-Mail：C,31,示例：电子商务网站,初步的对象模型,Chd.Wang，E-Mail：C,32,示例：电子商务网站,对象模型的细化 关联的属性 多重性 导航性 角色 限定符 约束 类的职责 属性 行为,Chd.Wang，E-Mail：C,33,对象图,对象 是客观存在的事物 一件事、一个实体、一个名词 汽车、人、房子、桌子、狗、支票簿或雨衣 对象有属性 汽车有厂家、型号、颜色和价格 狗有种类、年龄、颜色 对象有行为 汽车可以移动 狗会吠,Chd.Wang，E-Mail：C,34,对象图,对象的特点 状态 在某一时刻，对象所有属性值的集合 行为 对象不能孤立存在，对象可以操作或被操作 行为是对象根据其状态改变和消息传送，采取的行动或做出的反应 标识 区分于其他对象,Chd.Wang，E-Mail：C,35,对象图,对象与类的区别 对象是一个存在于时间和空间中的具体实体 类是一个模型，模型抽象了对象的本质：一组公共属性和一组公共方法。 类是静态的，对象是动态的 类是一般化，对象是个性化 类是定义，对象是实例 类是抽象、对象是具体,Chd.Wang，E-Mail：C,36,对象图,对象图是类图的实例 几乎使用与类图完全相同的标识 对象图显示类的多个实例，而不是实际的类 对象具有生命周期，对象图只能在系统某一时间段存在 对象图描述对象及其关系 描述业务或系统在某一时刻的对象组成、结构和关系 对象图的图元素 对象符号 链接 注释 约束,Chd.Wang，E-Mail：C,37,对象图,示例,Chd.Wang，E-Mail：C,38,习题 8.1,(a) (b),Chd.Wang，E-Mail：C,39,习题 8.1,(c) (d),Chd.Wang，E-Mail：C,40,习题 8.2,(a) (b) (c) (d) (e),Chd.Wang，E-Mail：C,41,习题 8.3,(a) 正确 (b) 错误 类C实例不允许独立存在， 1个类C实例都确定链接1个类D实例 (c) 错误 类D的1个实例最多只能链接1个类C实例 (d) 错误 1个类C实例都当且仅当只能链接1个类D实例 (e) 错误 类图中没有定义与链接匹配的关联 (f) 正确 类D实例可能独立存在,Chd.Wang，E-Mail：C,42,习题 8.4,(a) 正确 类C实例可以链接0到多个类D实例 (b) 错误 类D实例不允许独立，每1个类D实例都确定链接1个类C实例 (c) 正确 (d) 错误 每1个类D实例都当且仅当只能链接1个类C实例 (e) 正确 类C实例可以链接0到多个类D实例 (f) 错误 最上面的类D实例链接了2个类C实例,Chd.Wang，E-Mail：C,43,习题 8.5,参考答案,Chd.Wang，E-Mail：C,44,习题 8.6,(a) P119图8.20表达信息不精确 多重性表达不准确修改多重性 祖先链存在无限和循环 的可能改为聚合关联,Chd.Wang，E-Mail：C,45,习题 8.6,(b) 抽象的“关系类(liaison)”，表示类person之间的关系 类(marriage)是抽象“关系类(liaison)”的子类 类(person)与“关系类(liaison)”有关联关系(childof),Chd.Wang，E-Mail：C,46,习题 8.7,参考答案 课本P120原图8.22,Chd.Wang，E-Mail：C,47,习题 8.7,参考答案 改进后图 记录职别和薪水,Chd.Wang，E-Mail：C,48,习题 8.8,(a) 正确 (b) 错误 关联“beta”只能链接C和T的类实例 (c) 错误 C是A的子类，T是S的子类；图示alpha链接是正确的 但在T类实例存在的情况下，应该有一个确定的C类实例与之存在beta链接 (d) 正确 B类是A类的子类 一个S类实例可以与任意(0n)的B类实例存在alpha链接,Chd.Wang，E-Mail：C,49,习题 8.8,(e) 正确 B类或C类都是A类的子类 一个S类实例可以与任意(0n)的B类实例或C类实例之间，存在alpha链接 (f) 正确 C类是A类的子类，T类是S类的子类 C类实例和T类实例之间存在多重联系，既存在alpha链接，也存在beta链接 (g) 错误 S类和T类之间只有泛化关系，没有其他的关联,Chd.Wang，E-Mail：C,50,习题 8.8,(h) 错误 同(c)，图示的alpha链接是正确的 但缺少一个确定的beta链接，T类实例不会孤立存在 (i) 错误 B类实例不能与T类实例建立beta链接 (j) 错误 C类是A的子类，C类实例不会孤立存在，必须有一个S类实例(或S子类实例)与之有alpha链接 T类实例与C类实例有一确定的beta链接 (k) 正确 (l ) 正确,Chd.Wang，E-Mail：C,51,习题 8.9,参考答案 系统运行时，特定子 类的类实例对象使用 定义在抽象父类中的 公共接口，是泛化、多态的主要优点； P126图8.31中，若类shape省略抽象draw()方法， 就失去draw()方法的多态机制；即：泛指的shape对象不知道调用哪一个shape子类实例的draw()方法，如 Shape s = new Rectangle() ; s.draw() ; 此时，使用s的draw()方法前，必须明确s所属具体子类，如：(Rectangle) s).draw() ;,Chd.Wang，E-Mail：C,52,习题 8.10,参考答案 现实生活中，父子关系是不具有对称性和传递性的 父子关系是反对称的，没有人能够做自己的父母 父子关系是不可传递，祖父与父亲是父子关系，父亲和儿子是父子关系，祖父与儿子就不是父子关系 故P119图8.20中的双向关联改为聚合关联更为恰当,Chd.Wang，E-Mail：C,53,习题 8.11,参考答案 P129图8.36 改进后的类图与对象图,Chd.Wang，E-Mail：C,54,习题 8.12,参考答案 P129图8.37 对象图,Chd.Wang，E-Mail：C,55,习题 8.13,参考答案 P132图8.44含义，1个学生 选修1门课程，可以参加0n次考试 但对于1个Attempt实例，与之链接的Student实例数和Module实例数，没有给出精确的限制；一个Attempt实例，可能并不链接至任何Student实例或Module实例，但至多只能和1个Student实例和1个Module实例链接； N元关联的重数的含义比2元关联的重数更为复杂，在实际建模中，通常使用2元关联，不使用N元关联。,Chd.Wang，E-Mail：C,56,习题 8.14,P117图8.15：公司雇佣职员 a方案 一个person只 能受雇于一个 company，可以将salary属性简单地加在person类中 b方案 可以将salary属性加在一个关 联类contract中 a方案简单，b方案灵活 b方案能应对业务规则改变，考虑业务规则变化，增加关联类的设计是值得的,Chd.Wang，E-Mail：C,57,习题 8.15,分析过程 提取名词 总结业务实体 抽象业务模型 设计领域模型 Book与Copy Book是逻辑书 Copy是物理书,Chd.Wang，E-Mail：C,58,习题 8.15,类图,Chd.Wang，E-Mail：C,59,习题 8.16,文件系统模型 目录包含子目录和文件 文件系统由根目录下的一 组文件组成 用户可以拥有目录和文件 用户可以读文件并拥有一 个主目录,Chd.Wang，E-Mail：C,60,习题 8.16,(a) 对象图,Chd.Wang，E-Mail：C,61,习题 8.16,(b) 修改后的类图,Chd.Wang，E-