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第6章面向对象的软件设计本章学习内容：1．理解面向对象软件设计的基本原理2．掌握系统设计的过程与方法3．掌握详细设计的内容与过程4．了解面向对象的实现技术5．了解面向对象测试的概念与方法第6章面向对象的软件设计6.1面向对象软件设计概述6.1.1面向对象设计准则1.模块化2.抽象3.信息隐蔽4.低耦合5.高内聚6.可重用第6章面向对象的软件设计6.1.2面向对象设计的过程1．系统设计（1）首先进行系统架构设计，使系统具有良好的稳定性、开放性和可扩充性（2）如果系统复杂，应将系统划分为若干个子系统（3）给系统分配处理机和任务（4）根据数据结构、文件和数据库选择实现数据存储的基本策略（5）标识全局资源和确定控制访问这些资源的机制（6）选择实现软件控制方法（7）考虑边界条件（8）建立折衷的优先权第6章面向对象的软件设计2．详细设计（1）细化、补充类的属性和操作（2）设计类操作的实现算法（3）优化数据访问路径（4）实现外部交互式的控制（5）调整类结构，增加继承性（6）设计类之间的关联的实现方式（7）确定对象属性的精确表示（8）把类和关联打包归纳到模块中第6章面向对象的软件设计6.2系统设计6.2.1逻辑体系架构设计1．层次模式分析（1）分层模式表示层：图形用户界面、窗口等。应用逻辑层：管理业务过程的任务和规则。对象存储层：持久化存储机制，例如，文件系统、数据库等。第6章面向对象的软件设计（2）设计要求层与层之间的耦合应尽可能地松散；级别相同、职责类似的元素应该被组织到同一层中；复杂的模块应被继续分解为粒度更细的层或子系统；应尽量将可能发生变化的元素封装到一层中；每一层应当只调用下一层提供的功能服务，而不能跨层调用；一层绝不能使用上一层提供的功能服务，即不能在层与层之间造成双向依赖。第6章面向对象的软件设计（3）避免循环依赖AlayerA1layerB1layerClayerBlayerAlayerA'layerClayerBlayer第6章面向对象的软件设计2．子系统划分设计准则：子系统应具有良好的接口，通过接口和系统的其他部分通信；除了少数的“通信类”外，子系统中的类应只和该子系统中的其他类协作；子系统的数量不宜太多；可以在子系统内部再次划分，以降低复杂度。第6章面向对象的软件设计6.2.2物理体系结构建模用构件图和部署图来描述系统的物理体系结构1．构件图构件图就是描述构件类及其它们之间的关系。（1）构件间的依赖关系：主要是依赖关系，用来表示一个构件需要另一些构件才能有完整的定义。（2）接口：是一个构件提供给其他构件的一组操作第6章面向对象的软件设计例：第6章面向对象的软件设计2．部署图部署图描述了处理器、设备和软件构件运行时的体系结构。（1）结点：是某种计算资源的物理对象，包括计算机、设备（如打印机、通信设备）等(2)连接：连接用一条直线表示，它指出结点之间存在着某种通信路径，并指出通过哪条通信路径可使这些结点间交换对象或发送消息第6章面向对象的软件设计举例：第6章面向对象的软件设计6.3详细设计6.3.1系统详细设计1．细化和重组类2．增加遗漏的属性，指定属性的类型和可见性3．分配职责，定义执行每个职责的方法通用职责分配软件模式：（1)专家模式：应该将职责分配给信息专家（2）创建者模式：如果类A和类B满足下列条件中的一个，就可以把创建B对象的职责分配给A对象。A聚合了B对象；A包含了B对象；第6章面向对象的软件设计A的一个属性记录了B对象；A要经常使用B对象B对象被创建时，A要传递初始化数据给B对象（3）低耦合（4）高内聚（5）控制者模式：要求把协调处理系统消息的职责分配给不同的控制类（6）多态：当某一个职责在不同的派生类中表现为不同的行为时，我们就可以使用多态模式，即利用一个同名的多态方法把该职责分配给不同的派生类，让他们履行不同的行为第6章面向对象的软件设计（7）纯虚构模式：有时我们可以虚构一个人造类，把一组高度内聚的职责分配给它，该人造类只是虚构出来的，不代表现实世界中的任何实体，这就是纯虚构模式。（8）中介者模式：把一些职责分配给一个虚构的中介类，让该中介类来协调多个类的协作关系（9）不要和陌生人说话：这个模式要求一个类尽量只和它的直接对象交互，避免和间接对象进行交互，这样，它就可以和最少的类产生耦合，使整个系统的耦合度保持最低。第6章面向对象的软件设计6.4面向对象软件实现面向对象实现阶段的主要任务：选择合适的面向对象的编程语言与开发环境；基于选定的语言和开发环境编码实现详细设计中所得到的对象、算法、公式和规则等；将编写好的各个类代码模块根据类的相互关系集成；对软件进行测试和调试，完成各个部分和整个系统。第6章面向对象的软件设计6.4.1程序设计语言1．面向对象语言的技术特点（1）支持类与对象概念的机制（2）实现整体／部分结构的机制（3）实现一般／特殊结构的机制（4）对于实现属性和服务的机制（5）类型检查（6）类库第6章面向对象的软件设计（7）效率（8）持久保存对象（9）参数化类（10）开发环境2．面向对象语言的选择（1）可复用性（2）类库和开发环境（3）其他因素第6章面向对象的软件设计6.4.2程序设计风格1．提高可重用性（1）提高方法的内聚（2）减小方法的规模（3）保持方法的一致性（4）把策略与实现分开（5）全面覆盖(6)尽量不使用全局信息（7）利用继承机制第6章面向对象的软件设计2．提高可扩充性（1）封装实现策略（2）不要用一个方法遍历多条关联链（3）避免使用多分支语句（4）精心确定公有方法3．提高健壮性（1）预防用户的操作错误（2）检查参数的合法性（3）不要预先确定限制条件（4）先测试后优化第6章面向对象的软件设计6.4.3面向对象软件测试1．面向对象的单元测试（1）类层测试（2）对象集群层测试2．面向对象的集成测试（1）基于线程的测试（2）基于使用的测试3．面向对象软件的高级测试第6章面向对象的软件设计4．面向对象软件测试用例（1）基于故障的测试用例设计是通过对面向对象分析与设计模型的分析，找出可能存在的故障，以此假设故障来设计测试用例，并通过这些测试用例确定这些可能的故障是否存在。基于故障的测试用例不能发现有错误的功能描述，或者子系统间交互引起的问题。（2）基于用例的测试用例设计关注用户“做什么”而不是软件“做什么”。通过测试用例获得用户必须完成的任务，并以此为依据设计所涉及的各个类的测试用例。第6章面向对象的软件设计设计面向对象软件测试用例的步骤是：（1）先选定检测的类。参考面向对象分析的结果，找出类的状态和相应的行为，类或成员函数间传递的消息，输入或输出的界定等；（2）确定测试覆盖标准；（3）利用类图确定待测试类的所有关联；（4）根据程序中的对象设计测试用例，确认使用什么输入激发类的状态、使用类的服务和期望产生什么行为等。