第10章面向对象分析

1、25软件工程导论(第五版)第10章 面向对象分析10.1面向对象分析的基本过程不论采用哪种软件工程方法开发软件，需求分析的主要工作都是：理解需求、表达需求和验证需求，下面的图概括地表示了参照当前系统建立目标系统的过程。图： 参照当前系统建立目标系统 面向对象分析（Object-Oriented Analysis,简称OOA）的关键就是识别出对象与类，并分析它们之间的关系，最终建立对象模型、动态模型和功能模型。 10.1.1 概述 系统分析员要善于学习、勇于实践,更重要的是一切从实际出发。注“OOA就是抽取和整理用户需求并建立问题域精确模型的过程。”（P231）这在一开始能做到吗？扯蛋10.1.

2、2 3个子模型与5个层次 面向对象建模需建立包含系统的三个要素：1）静态结构（对象模型）、2）交互次序（动态模型）、3）数据交换（功能模型）。 建立系统模型的过程是一个迭代（iterations）式的自顶向下的求精过程。对于一个大型复杂系统来说对象模型一般由下述5个层次组成：图10.2 复杂问题的对象模型的5个层次其中主题层是指从一个更高（高于“类”）的抽象层次来描述对象模型（即从一个相当高的层次上描述总体模型），通过划分“主题”把一个复杂系统的对象模型分解成几个不同的概念范畴。其实上述5个层次就是OOA中建立对象模型的5项主要工作：找出类和对象，识别结构（类或对象之间的关系），识别主题、定义

3、属性、定义服务。我们知道动态模型和功能模型中都包含了对象模型中的操作，因此人们在定义每个类中的服务前，往往先建立起动态模型和功能模型，这样说来OOA大体上可按下列顺序进行： （1）确定类和对象（2）确定关联（3）划分主题（4）定义属性（5）确定继承关系（6）建立动态模型（7）建立功能模型（8）定义服务 需要注意地是在这里我们根本不强调顺序，更不是谈什么步骤。10.2需求陈述需求陈述的主要任务是准确地回答“系统必须做什么？”，而不是“系统应该怎么做？”10.2.1书写要点 10.2.2例子我们用“ATM系统”（ATM是Automatic Teller Machine的缩写，意即自动柜员机）的开发

4、作为OOA&OOD的实例。图10.2ATM系统10.3建立对象模型10.3.1确定类与对象1. 找出候选的类与对象（例：P236 ATM系统） 一般来说，大千世界中的客观事物可分为5类： 1）可感知的物理实体，如：飞机，汽车，房屋 2）人或组织的角色，如：教师，医生，计算机系，学生处 3）应该记忆的事件，如：飞行，演出，访问，交通事故 4）对象的相互作用，如：购买，结婚，纳税 5）概念，如：政策，刑法，泛化，集合2. 筛选出正确的类与对象 我们需要确定的类与对象是：（1） 应该记录的对象（2） 需要它提供服务的对象同时要关注下述6个方面： 1） 冗余: 去掉冗余的类（如“用户”）2）

5、无关: 去掉无关的类（如“储蓄所”）3） 笼统: 去掉笼统的类（如“银行”）4） 属性: 区分属性和类（某个性质若具有很强的独立性应当作为“类”）5） 操作: 区分操作和类(本身具有属性且需独立存在的“操作”应当作为“类”)6） 实现: 忽略实现内容（应当去掉仅和实现有关的“类”，如“事务日志”）10.3.2确定关联对象之间的相互依赖、相互作用的关系就是关联。在分析的起始阶段，我们不必花过多的精力去区分关联和聚集，聚集不过是一种特殊的关联，是关联的一个特例。1. 初步确定关联 通过分析动词词组我们可以得出大多数关联（例：P238 ATM系统）2. 筛选 筛选时要关注下述5个方面： 1）已删去的

6、类之间的关联也要删除 2）无关的或在实现阶段考虑的关联要删除 3）描述瞬时事件的关系不应作为关联（关联应该描述问题域的静态结构） 4）三个或三个以上对象的关联要作分解或描述成限定关联 5）冗余关联要删除3. 进一步完善 完善时要关注下述4个方面： 1）正名：选择更明确的名字作为关联名 2）分解：分解已确定的类以适用关联 3）补充：及时补充遗漏关联 4）标明重数：但无需花过多精力图10.3ATM系统原始的类图10.3.3划分主题按问题领域而不是用功能分解来高度概括主题10.3.4确定属性属性是类中所定义的数据，它表明了对象的性质。一般来说，确定属性的过程包括分析和选择两个步骤：1. 分析通常用名

7、词词组表示属性，如：“汽车的颜色”、“光标的位置”，而用形容词表示可枚举的具体属性，如：“红色的”、“白色的”。在分析阶段应该仅考虑与具体应用直接相关的属性，而不要考虑那些纯粹用于实现的属性。2. 选择选择时要关注下述6个方面： 1） 区分对象与属性（仅关注其值的是属性）；2） 区分关联类属性与对象属性（例：依赖某个关联链的性质是关联类属性）；3） 区分限定词和属性（能用限定词更好）4） 区分内部状态和属性（例：某性质是对象的内部状态）5） 忽略无影响的属性（在分析阶段应该忽略对大多数操作无影响的属性）6） 注意属性的相关性（分解该“类”） 图10.4ATM系统对象模型中的属性10.3.5识别

8、继承关系确定了类中的属性之后，就可以利用继承机制共享公共性质，并对众多的类重新加以组织。一般来说，可以应用两种方式建立继承（即泛化）关系：（1） 自底向上：抽象出现有类的共同性质泛化出父类；（2） 自顶向下：把现有类细化成更具体的子类。图10.5带有继承关系的ATM对象模型10.3.6反复修改对象模型的建立是一个反复修改、逐步完善的迭代过程。对于初学者来说，可尝试用面向对象方法开发几个较小系统，取得一定的经验后，再总结更适合自己的工作方式。1. 分解“现金兑换卡”类2. “事务”由“更新”组成3. 把“分行”与“分行计算机”合并图10.6修改后的ATM对象模型10.4建立动态模型一般来说，建立

9、动态模型的典型步骤如下：（1） 编写脚本，确保不遗漏正常的交互行为;（2） 从脚本中提取事件,确定每个事件的发送对象（触发该事件动作的对象）和接受对象;（3） 画事件跟踪图（Sequence Diagram，时序图或顺序图，描述对象之间的时间顺序）（4） 画状态图（5） 审查状态图的完整性和一致性10.4.1编写脚本脚本是指系统在某一执行期间内出现的一系列事件（脚本描述事件序列，是用例的实例，是系统的一种实际使用方法。），它描述用户（或其它外部设备）与系统之间的交互过程；对于每个事件，脚本都应该指明触发该事件的动作对象（如：系统、用户或其它外部事物）、接受事件的目标对象，以及该事件的参数。目的

10、 编写脚本的目的是保证不遗漏重要的交互步骤。实质 编写脚本的实质是分析用户对与系统交互过程的要求。编写脚本时，首先编写正常情况的脚本，其次考虑特殊情况，最后考虑出错情况；如有可能还应该允许用户“异常操作”。此外还应该提供“在线帮助”、状态查询等在基本交互行为之上的“通用”交互行为。10.4.2设想用户界面用户界面是用户对系统的“第一感”，它往往对用户是否喜欢一个系统起很重要的作用，因此在分析阶段也不能完全忽略用户界面。设计用户界面时重要的是用户和系统进行信息交换的方式。图10.7 ATM的界面格式10.4.3画事件跟踪图脚本为建立动态模型（状态图）提供了很好的基础，但用自然语言书写的脚本还不够

11、简明，并且会有二义性，因此在画状态图前，我们往往先画出事件跟踪图简化的UML顺序图（Sequence Diagram，时序图）,为此需进一步明确事件（事件就是引起系统做动作或（和）转换状态的控制信息）及事件与对象的关系。1. 确定事件 事件包括系统与用户（或外部设备）交互的所有信号、输入、输出、中断、动作等，要注意的是（1）对象的动作也是事件 ；（2）对控制流产生相同效果的那些事件应作为一类事件。经过分析要确定每类事件的发送对象和接受对象。2. 画出事件跟踪图 从脚本中提取出各类事件，并确定每类事件的发送对象和接受对象，就可以用事件跟踪图把事件序列以及事件与对象的关系表示出来，事件跟踪图是扩充

12、的脚本，更是简化了的UML顺序图。图10.8ATM系统正常情况脚本的事件跟踪图（时序图）10.4.4画状态图状态图描述了事件与对象状态（对象生命周期中的阶段）的关系。UML用状态图来表示对象的动态行为，它确定了由事件序列引出的状态序列。系统分析员应仅考虑系统内具有重要交互行为的哪些类，即每个主动发送事件的对象类的动态行为用一张状态图来表示，各个类的状态图通过共享事件合并起来，从而构成系统的动态模型。从一张事件跟踪图出发画状态图时，要关注影响一类对象的事件，即考虑指向某条竖线（对象）的箭头线，把这些事件作为状态图中的有向边（箭头线），边上标以事件名，两个事件之间的间隔就是一个状态。图10.9 A

13、TM类的状态图图10.10总行类的状态图图10.11分行类的状态图10.4.5审查动态模型各个类的状态图通过共享事件合并起来，就构成了系统的“动态模型”，应该细致审查动态模型的完整性和一致性10.5建立功能模型功能模型表明了系统中数据之间的依赖关系，以及有关的数据处理功能，它由一组DFD组成，其中处理功能可以用IPO图（或表）、伪码等描述。10.5.1画出基本系统模型图最高层的DFD图10.12ATM系统的基本系统模型10.5.2画出功能级数据流图图10.13ATM系统的功能级数据流图10.5.3描述处理框功能10.6定义服务 对象是由描述其属性的数据，以及可以对这些数据施加的操作，封装在一起构成的独立单元。 在确定类中的操作时，既要考虑该类实体的常规行为，又要考虑本系统中特殊的服务。1. 常规行为在分析阶段可以认为，类中定义的每个属性都是可以访问的，也就是类中已经定义了读、写该类每个属性的操作，而无需显式表示这些常规操作。2. 从事件导出的操作 状态图中若有发往对象的事件，该对象必须要有相应的操作。3. 与数据流图中处理逻辑对应的操作 DFD中的每个处理逻辑都与一个对象（或几个对象）上的操作相对应。4. 利用继承减少冗余操作 应尽量利用继承机