管理信息系统第五章1(1)

1、管理信息系统管理信息系统主讲：周宇葵第五章第五章 面向对象的开发方法面向对象的开发方法 第一节第一节 面向对象与面向对象与UMLUML 一、面向对象概述一、面向对象概述1、面向对象的基本思想、面向对象的基本思想 在面向对象方法中，是从现实世界中的客观对象在面向对象方法中，是从现实世界中的客观对象（如人和事物）入手，尽量运用（如人和事物）入手，尽量运用人类的自然思维方式人类的自然思维方式来构造软件系统，把一切都看成是对象，用类和对象来构造软件系统，把一切都看成是对象，用类和对象作为系统的基本构成单位。对象对应问题域中的事物，作为系统的基本构成单位。对象对应问题域中的事物，其属性与操作刻画了事物的

2、性质和行为，它们之间的其属性与操作刻画了事物的性质和行为，它们之间的继承关系、聚合关系、消息和关联如实地表达了问题继承关系、聚合关系、消息和关联如实地表达了问题域中事物之间实际存在的各种关系。因此，无论系统域中事物之间实际存在的各种关系。因此，无论系统的构成成分，还是通过这些成分之间的关系而体现的的构成成分，还是通过这些成分之间的关系而体现的系统结构，都可系统结构，都可直接地映射问题域直接地映射问题域。 从现实世界中客观存在的事物出发来建立软件系从现实世界中客观存在的事物出发来建立软件系统，强调直接以问题域（现实世界）中的事物为中统，强调直接以问题域（现实世界）中的事物为中心来思考问题、认识问

3、题，并根据这些事物的本质心来思考问题、认识问题，并根据这些事物的本质特征，把它们抽象地表示为系统中的对象，作为系特征，把它们抽象地表示为系统中的对象，作为系统的基本构成单位。这可以使系统直接映射问题域，统的基本构成单位。这可以使系统直接映射问题域，保持问题域中事物及其相互关系的本来面貌。（保持问题域中事物及其相互关系的本来面貌。（对对象象） 用对象的属性表示事物的性质；用对象的操作表用对象的属性表示事物的性质；用对象的操作表示事物的行为。（示事物的行为。（属性属性与与操作操作） 对象的属性与操作结合为一体，成为一个独立的、对象的属性与操作结合为一体，成为一个独立的、不可分的实体，对外屏蔽其内部

4、细节。（对象的不可分的实体，对外屏蔽其内部细节。（对象的封封装装） 对事物进行分类。把具有相同属性和相同操作的对事物进行分类。把具有相同属性和相同操作的对象归为一类，类是这些对象的抽象描述，每个对对象归为一类，类是这些对象的抽象描述，每个对象是它的类的一个实例。（象是它的类的一个实例。（类类） 复杂的对象可以用简单的对象作为其构成部分。复杂的对象可以用简单的对象作为其构成部分。（聚合聚合） 通过在不同程度上运用抽象的原则。如特殊类继通过在不同程度上运用抽象的原则。如特殊类继承一般类的属性、操作与联系，从而简化系统的构承一般类的属性、操作与联系，从而简化系统的构造过程及其文档。（造过程及其文档。

5、（继承继承） 类具有封装性，把内部的属性和操作隐藏起来，类具有封装性，把内部的属性和操作隐藏起来，只有公共的操作对外是可见的。（类的只有公共的操作对外是可见的。（类的封装性封装性） 对象之间通过消息进行通讯，以实现对象之间的对象之间通过消息进行通讯，以实现对象之间的动态联系。（动态联系。（消息消息） 通过关联表达类（一组对象）之间的静态关系。通过关联表达类（一组对象）之间的静态关系。（关联关联）计算机内的对象OO模型对象对象对象对象对象对象对象对象编程运行设计分析类图顺序图状态图活动图构件图用况图继承分类抽象客观事物及其间的联系客观世界客观世界对象 对象对象对象对象对象对象对象对象 对象对象类

6、类类类类类类关联聚合封装对象名属性操作2 2、面向对象的基本特征、面向对象的基本特征v抽象抽象v在某个重要的或想关注的方面来表示某个物体或概念在某个重要的或想关注的方面来表示某个物体或概念 v忽略主题中与当前目标无关的方面忽略主题中与当前目标无关的方面 v封装封装v把操作和数据包围起来，对数据的访问只通过已定义的把操作和数据包围起来，对数据的访问只通过已定义的接口来完成，使对象能够集中而完整地描述并对应一个接口来完成，使对象能够集中而完整地描述并对应一个具体事物。具体事物。v体现了事物的相对独立性，使对象外部不能随意存取对体现了事物的相对独立性，使对象外部不能随意存取对象的内部数据，避免外部错

7、误对它的象的内部数据，避免外部错误对它的“交叉感染交叉感染”。对。对象内部的修改对外部的影响很小，减少修改引起的象内部的修改对外部的影响很小，减少修改引起的“波波动效应动效应”。v公开静态的、不变的操作，而把动态的、易变的操作隐公开静态的、不变的操作，而把动态的、易变的操作隐藏起来。藏起来。v继承继承v提供一种表述类的共性的方法提供一种表述类的共性的方法 v类层次，定义一个新类，可以从现有的类中派类层次，定义一个新类，可以从现有的类中派生出来生出来 v子类可以从父类继承方法和属性子类可以从父类继承方法和属性 v多态多态 v不同类的对象可以对同一消息作出响应，执行不同类的对象可以对同一消息作出响

8、应，执行不同的处理不同的处理v指同一个命名可具有不同的语义指同一个命名可具有不同的语义面向对象开发的优点面向对象开发的优点v提高软件系统的可复用性提高软件系统的可复用性v原因：封装性、继承性原因：封装性、继承性v复用途径：创建类的实例对象、从已有类派复用途径：创建类的实例对象、从已有类派生新的子类、新系统中重用现有类生新的子类、新系统中重用现有类v提高软件系统的可扩展性提高软件系统的可扩展性v原因：封装性、继承性原因：封装性、继承性v途径：扩充现有类的属性或方法；扩充现有途径：扩充现有类的属性或方法；扩充现有类的子类，利用继承对新的类添加属性和方类的子类，利用继承对新的类添加属性和方法；加入新

9、类法；加入新类v提高软件系统的可维护性提高软件系统的可维护性v原因：封装性、继承性原因：封装性、继承性v途径：修改、完善现有类途径：修改、完善现有类二、UML简介vUnified Modeling Language-Unified Modeling Language-统一建模语言，统一建模语言，用可视化的方式设计软件蓝图（模型）。用可视化的方式设计软件蓝图（模型）。v近近1010多年来多年来OOSEOOSE（面向对象软件工程）最重要（面向对象软件工程）最重要的成果的成果v贡献者：贡献者：Grady BoochGrady Booch，James RumbaughJames Rumbaugh，Iv

10、ar JacobsonIvar Jacobsonv中文网站中文网站http:/http:/http:/http:/UMLUML“三友三友” RationalRational公司公司“三巨头三巨头”Grady Booch James Rumbaugh Ivar JacobsonBOOCH方法方法 OMT方法方法 OOSE方方法法UMLUMLUML发展历史发展历史多种方法多种方法集成集成标准标准工业化工业化Booch93OMT-2其它方法其它方法Unified Method 0.8OOSEUML0.9UML0.91合作伙伴意见合作伙伴意见UML1.0UML1.1OMG标准标准提交给提交给OMG的其

11、他建模语言的其他建模语言UML1.4UML1.4.2UML2.x1995.101996.61996.101997.11997.1120012004.12005ISO标准标准Grady Booch James RumbaughIvar Jacobson1、UML的组成vUMLUML的模型元素的模型元素v表示模型中的某个概念表示模型中的某个概念v类、对象、构件、用例、结点（类、对象、构件、用例、结点（nodenode）、接）、接口（口（interfaceinterface）、包（）、包（packagepackage）和注释）和注释（notenote） v表示模型元素之间的关系表示模型元素之间的关系

12、v关联、泛化、依赖、实现、聚合和组合关联、泛化、依赖、实现、聚合和组合 vUMLUML模型元素的图形符号模型元素的图形符号类属性操作对象属性操作状态用例结点包注释构件接口关联泛化组合聚合依赖实现v图图v静态图静态图v用例图：描述系统功能用例图：描述系统功能v类图：描述系统的静态结构类图：描述系统的静态结构v对象图：描述系统在某个时刻的静态结构对象图：描述系统在某个时刻的静态结构v包图：描述系统的分层结构包图：描述系统的分层结构v构件图：描述实现系统的元素的组织构件图：描述实现系统的元素的组织v部署图：描述系统环境元素的配置部署图：描述系统环境元素的配置v动态图动态图v状态图：描述系统元素的状态

13、条件和响应状态图：描述系统元素的状态条件和响应v时序图：按时间顺序描述系统元素间的交互时序图：按时间顺序描述系统元素间的交互v协作图：按照连接关系描述系统元素间的交互协作图：按照连接关系描述系统元素间的交互v活动图：描述系统元素的活动流程活动图：描述系统元素的活动流程2、UML的特点v统一标准统一标准v统一了不同的面向对象开发方法的基本概念统一了不同的面向对象开发方法的基本概念v成为成为OMG（对象管理组织，（对象管理组织，1997年）、年）、ISO（国际标（国际标准化组织，准化组织，2000年）的标准年）的标准v面向对象面向对象v支持面向对象的概念支持面向对象的概念v表达能力强大、可视化表达

14、能力强大、可视化vUML是一种图形化语言，可清晰表达系统的逻辑模型是一种图形化语言，可清晰表达系统的逻辑模型和实现模型；和实现模型；UML提供了语言扩展机制，用户可根据提供了语言扩展机制，用户可根据需要自定义构造型、约束等，适用于复杂软件建模需要自定义构造型、约束等，适用于复杂软件建模3、UML的应用v用于面向对象开发，帮助理解系统、辅助构建系统，用于面向对象开发，帮助理解系统、辅助构建系统，并建立文档。并建立文档。v描述需求，根据需求建立系统的静态模型，以构描述需求，根据需求建立系统的静态模型，以构造系统的结构造系统的结构-静态建模静态建模 （用例图、类图、对象图、构件图、部署图）（用例图、

15、类图、对象图、构件图、部署图）v描述系统的行为描述系统的行为-动态建模动态建模 （活动图、时序图、状态图、协作图）（活动图、时序图、状态图、协作图）v可用作测试阶段的依据可用作测试阶段的依据v单元测试：类图和类规格说明单元测试：类图和类规格说明v集成测试：构件图、协作图集成测试：构件图、协作图v系统测试：用例图、部署图系统测试：用例图、部署图v验收测试：用户验收测试：用户三、静态建模1 1、用例图与用例模型、用例图与用例模型v用例模型由一组用例图组成用例模型由一组用例图组成v用例图用来描述用户的需求，从用户的角度描述用例图用来描述用户的需求，从用户的角度描述系统的功能，并指出各功能的执行者。系

16、统的功能，并指出各功能的执行者。v用于需求分析与测试用于需求分析与测试v用例图的组成符号用例图的组成符号系统名称系统名称系统边界系统边界用例名用例名用例用例参与者参与者关联关联v用例图示例用例图示例保险商务系统保险商务系统签定保险单签定保险单销售统计销售统计客户统计客户统计客户客户保险销售员保险销售员 强调谁在使用系统 强调系统为执行者完成哪些功能v用例之间的关系用例之间的关系v包含关系（包含关系（include）：是指一个用例作为另一）：是指一个用例作为另一个用例个用例必需必需的部分被使用的部分被使用v扩展关系（扩展关系（extend）：根据指定的条件，一个）：根据指定的条件，一个用例中有用

17、例中有可能可能加入另一个用例的动作加入另一个用例的动作extendinclude借书借书身份验身份验证证查找书查找书目目查找要借图书查找要借图书的名称和编号的名称和编号读者读者2 2、类图类图v类描述同类对象的属性和行为，类图表示类和类之间的关类描述同类对象的属性和行为，类图表示类和类之间的关系、描述系统的静态结构。系、描述系统的静态结构。v用于需求分析、设计、实现与测试用于需求分析、设计、实现与测试v类属性的语法：类属性的语法：可见性可见性 属性名属性名: :类型类型= =默认值默认值 约束特性约束特性 可见性取值：可见性取值：+(公有公有/Public/Public)、#(受保护受保护/P

18、rotected/Protected)、 -(私有私有/Private/Private)v操作的语法：操作的语法： 可见性可见性 操作名操作名( (参数表参数表):):返回类型返回类型 约束特性约束特性 v重数：写在关联两端，表示该类有多少个对象可与对方的重数：写在关联两端，表示该类有多少个对象可与对方的一个对象连接。格式：一个对象连接。格式： 下限下限.上限上限学生姓名姓名:string:string学号学号:string:string书书名书名:string:string价格价格:real:real1 1 购买购买 0.0.* * 属于属于v类间关系类间关系v关联：类之间的语义关系。分普通

19、关联、递归关联：类之间的语义关系。分普通关联、递归关联、多重关联关联、多重关联v泛化：较特殊的类和较一般的类之间的直接关泛化：较特殊的类和较一般的类之间的直接关系，即继承关系系，即继承关系 v聚集：又称整体聚集：又称整体-部分结构部分结构, ,用于描述系统中各用于描述系统中各类对象之间的组成关系，类对象之间的组成关系，组合组合是聚集的一种特是聚集的一种特殊形式，其部分和整体之间具有很强的殊形式，其部分和整体之间具有很强的“属于属于”关系，部分离开整体不能存在，但可先于整体关系，部分离开整体不能存在，但可先于整体消亡。消亡。v依赖：依赖：就是某个对象的功能依赖于另外的某个就是某个对象的功能依赖于

20、另外的某个对象，最常见的是一个类是另一个类中方法的对象，最常见的是一个类是另一个类中方法的参数类型参数类型 v关联关系关联关系1.1.* *工人工人管理管理老板老板0.10.1员工员工递归关联递归关联 学生学生单放机单放机普通关联普通关联 使用使用 顾客顾客衣服衣服服务员服务员多重关联多重关联 洗衣服洗衣服 1 1 * v泛化关系泛化关系泛化类泛化类具体类具体类v聚集关系聚集关系成员成员课题组课题组个人个人聚合关系聚合关系窗口窗口标题标题外框外框显示区显示区组合关系组合关系v依赖关系依赖关系SystemSaveFrame()FrameSaveFrame(frm:Frame)3、对象图v含义：对

21、象图是对包含在类图中的各个类进行实含义：对象图是对包含在类图中的各个类进行实例建模，显示了在某一时间点上系统中的一组对例建模，显示了在某一时间点上系统中的一组对象以及它们之间的关系。象以及它们之间的关系。v表示法：与类图同，但对象的名字下面要加一条表示法：与类图同，但对象的名字下面要加一条下划线。下划线。对象名对象名:类名类名:类名类名对象名对象名v对象图示例对象图示例王平：学生王平：学生姓名姓名: :王平王平学号学号:020106:020106英语：书英语：书书名书名: :英语英语价格价格:26.5:26.5数学：书数学：书书名书名: :数学数学价格价格:21.8:21.8学生学生姓名姓名:

22、string:string学号学号:string:string书书书名书名:string:string价格价格:real:real1 1 购买购买 0.0.* * 属于属于4 4、包图、包图v包是对模型元素分组的机制。包是对模型元素分组的机制。v使用包的最常见目的是把建模元素组织成为组，作为一使用包的最常见目的是把建模元素组织成为组，作为一个集合进行命名和处理，使复杂的问题简单化。个集合进行命名和处理，使复杂的问题简单化。v包可以拥有类、接口、构件、节点、用例等，甚至可以包可以拥有类、接口、构件、节点、用例等，甚至可以是其它包。是其它包。v一个元素只能被一个包所拥有。一个元素只能被一个包所拥有

23、。v包间关系：依赖、泛化。包间关系：依赖、泛化。包包A A包包D D包包B B包包C C包包E E包包F F四、动态建模v消息：消息：消息是对象之间的通讯的规格说明。消息是对象之间的通讯的规格说明。对象对象通过相互间消息传递进行合作，根据通信的结果通过相互间消息传递进行合作，根据通信的结果不断改变自身在生存周期中的状态不断改变自身在生存周期中的状态v用带箭头的线段联系消息的发送者与接收者用带箭头的线段联系消息的发送者与接收者同步消息同步消息异步消息异步消息简单消息简单消息简单消息简单消息：表示简单的控制流，描述信息在对象间的传递。同步消息同步消息：表示嵌套的控制流。调用者发出消息后必须等待消息

24、返回才能继续执行。异步消息异步消息：表示异步控制流，描述并发行为，调用者发出消息后不用等待消息返回即可继续执行自己的操作。1、时序图/顺序图v含义含义v是一种详细表示对象之间以及对象与系统外部的参与是一种详细表示对象之间以及对象与系统外部的参与者之间动态联系的图形。者之间动态联系的图形。v详细而直观地表现了一组相互协作的对象在执行一个详细而直观地表现了一组相互协作的对象在执行一个（或少量几个）用况时的行为依赖关系，以及操作和（或少量几个）用况时的行为依赖关系，以及操作和消息的时序关系。消息的时序关系。v用途用途v帮助分析员对照检查每个用况中描述的用户需求，是帮助分析员对照检查每个用况中描述的用

25、户需求，是否已经落实到一些对象中去实现（用例描述）。提醒否已经落实到一些对象中去实现（用例描述）。提醒分析员去分析员去补充遗漏的对象类或操作补充遗漏的对象类或操作。v帮助分析员帮助分析员发现发现哪些对象是哪些对象是主动对象主动对象v通过对一个特定的对象群体的动态方面建模，深刻地通过对一个特定的对象群体的动态方面建模，深刻地理解对象之间的交互理解对象之间的交互（详细设计的类行为描述）。（详细设计的类行为描述）。v顺序图表示法顺序图表示法 由对象（参与者）、生命线、消息和激活组成。由对象（参与者）、生命线、消息和激活组成。: :计算机计算机: :打印队列打印队列: :打印服务器打印服务器打印文件打

26、印文件: :打印机打印机 打印机忙打印机忙 保存文件保存文件 打印机就绪打印机就绪 打印文件打印文件2、协作图/合作图v含义含义v是一种强调发送和接收消息的对象结构组织的交互图。是一种强调发送和接收消息的对象结构组织的交互图。v顺序图与协作图的关系顺序图与协作图的关系v语义上等价（描述同样的过程），可以相互转换。语义上等价（描述同样的过程），可以相互转换。v侧重点不同：时序图侧重体现交互的时间顺序，而协侧重点不同：时序图侧重体现交互的时间顺序，而协作图着重体现交互对象间的静态链接，即哪些对象之作图着重体现交互对象间的静态链接，即哪些对象之间有消息传递。间有消息传递。v用途用途v多用于详细设计过

27、程中描述对象之间的关系，多用于详细设计过程中描述对象之间的关系，以补充以补充遗漏的对象类或操作遗漏的对象类或操作v协作图表示法协作图表示法v由对象、链接、消息流组成。由对象、链接、消息流组成。v链接是由关联实例化的链，表示对象之间的临时连接。链接是由关联实例化的链，表示对象之间的临时连接。v为表示一个消息的时间顺序，可以给消息编号，为了显为表示一个消息的时间顺序，可以给消息编号，为了显示嵌套，可使用带小数点的号码（如：示嵌套，可使用带小数点的号码（如：1 1表示第一个消表示第一个消息；息；1.11.1表示嵌套在消息表示嵌套在消息1 1中的第一个消息；中的第一个消息；1.21.2表示嵌表示嵌套在

28、消息套在消息1 1中的第二个消息）。中的第二个消息）。 打印机忙打印机忙 2.2:2.2:保存文件保存文件 打印机就绪打印机就绪 2.1:2.1:打印文件打印文件1:1:打印文件打印文件: :计算机计算机: :打印队列打印队列: :打印服务器打印服务器: :打印机打印机3、活动图v含义含义 用来描述一个过程或操作的工作步骤，显示动作流程及其用来描述一个过程或操作的工作步骤，显示动作流程及其结果。工作过程中的每一个工作步骤称为一个活动。结果。工作过程中的每一个工作步骤称为一个活动。v相关概念相关概念v活动：由动作和其他活动组成（可能被某个事件中断）活动：由动作和其他活动组成（可能被某个事件中断）

29、v动作：动作是在状态内或在状态转化时所执行的操作，动作：动作是在状态内或在状态转化时所执行的操作，是是原子原子的（是指在与状态相关的抽象层次上，动作是一的（是指在与状态相关的抽象层次上，动作是一个可执行的原子计算，是不可中断的）。个可执行的原子计算，是不可中断的）。v活动图与程序流程图活动图与程序流程图v均表示一个算法的执行过程、判定点、分支和循环。均表示一个算法的执行过程、判定点、分支和循环。v区别在于活动图支持并行活动。区别在于活动图支持并行活动。v用途用途v描述用例（业务过程）和对象内部的工作过程；描述用例（业务过程）和对象内部的工作过程；v描述类的操作。描述类的操作。v活动图表示法活动

30、图表示法 由起点、终点、活动结点、控制流、判断条件、同步条、由起点、终点、活动结点、控制流、判断条件、同步条、泳道等组成。控制流可以并发，用同步条表示并发控制流泳道等组成。控制流可以并发，用同步条表示并发控制流的分岔和汇合。的分岔和汇合。购买处理购买处理顾客顾客 销售部门销售部门 处理销售处理销售支付货款支付货款库存处理库存处理发送商品发送商品收取商品收取商品准备演讲准备演讲板书板书讲解讲解提问提问4、状态图v含义含义 用来描述一个特定对象在其用来描述一个特定对象在其生存周期内生存周期内经历的所经历的所有可能状态、引起其状态转移的事件、及因状态有可能状态、引起其状态转移的事件、及因状态转移而伴

31、随的动作。转移而伴随的动作。v相关概念相关概念v状态：指对象执行了一系列活动的结果。状态：指对象执行了一系列活动的结果。v事件：指已发生的且可能触发某些活动的事情。事件：指已发生的且可能触发某些活动的事情。v用途用途 表示单个对象在其生存周期中的行为。表示单个对象在其生存周期中的行为。v状态图表示法状态图表示法由状态、转移、事件、动作、初态、终态组成。由状态、转移、事件、动作、初态、终态组成。Loginlogin time=currenttimeentry/type “login”do/get usernamedo/get passwordexit/login(username,passwor

32、d)名称名称进入动作进入动作退出动作退出动作内部动作内部动作源状态源状态目标状态目标状态事件名事件名 ( (用逗号分隔的参数表用逗号分隔的参数表) )监护条件监护条件 / /动作表达式动作表达式状态变量状态变量v状态图示例状态图示例 一个状态图只能有一个初态，但终态可以有多个。一个状态图只能有一个初态，但终态可以有多个。未婚未婚已婚已婚离异离异结婚结婚出生出生结婚结婚离婚离婚婚姻状态图婚姻状态图超时超时到达到达下楼下楼上楼上楼到达到达上楼上楼到达到达在底楼在底楼向上移动向上移动向底楼移动向底楼移动向下移动向下移动空闲空闲电梯状态图电梯状态图五、物理架构建模v含义含义v描述系统的硬件和软件。从系

33、统的层次描述硬件的组成描述系统的硬件和软件。从系统的层次描述硬件的组成和布局、软件的划分和功能实现。和布局、软件的划分和功能实现。v也描述软、硬件的分解情况，将逻辑架构映射到物理架也描述软、硬件的分解情况，将逻辑架构映射到物理架构，逻辑架构中的类和机制被映射到物理架构中的构件、构，逻辑架构中的类和机制被映射到物理架构中的构件、进程和计算机。进程和计算机。v用途用途v描述类和对象物理分布在哪一个程序或进程中。描述类和对象物理分布在哪一个程序或进程中。v程序或进程在哪台计算机上运行程序或进程在哪台计算机上运行v系统中有哪些计算机和其他硬件设备，它们是如何连接系统中有哪些计算机和其他硬件设备，它们是如何连接在一起的在一起的v不同的代码文件之间有何联系不同的代码文件之间有何联系1、构件图v含义含义v用来显示一组构件之间的组织及其依赖关系。用来显示一组构件之间的组织及其依赖关系。v从软件构架的角度来描述一个系统的主要功能从软件构架的角度来描述一个系统的主要功能（一个系统分成几个子系统，每个子系统分成（一个系统分成几个子系统，每个子系统分成哪些类、包和构件，它们之间的关系以及分配哪些类、包和构件，它们之间的关系以及分配到哪些节点）到哪些节点）v用途用途v方便项目组成员制定工作目标和了解工作情况方便项目组成员制定工作目标和了解工作情况v