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第十章面向对象分析面向对象分析的基本过程需求陈述建立对象模型建立动态模型建立功能模型定义服务面向对象分析OOA(Object-OrientedAnalysis)的目标是完成对所求解问题的分析，确定系统“作什么”，并建立系统的模型。面向对象分析的基本过程1.概述OOA的基本任务运用面向对象的方法,对问题域和系统责任进行分析和理解，找出描述它们的类和对象，定义其属性和操作，及其结构、静态联系和动态联系。通常，面向对象分析过程从分析陈述用户需求的文件开始。可能由用户(包括出资开发该软件的业主代表及最终用户)单方面写出需求陈述，也可能由系统分析员配合用户，共同写出需求陈述。OOA面临的问题：1、问题域和系统责任问题问题域(problemdomain)—被开发系统的应用领域。系统责任(systemresponsibilities)—所开发的系统应具备的职能。2、交流问题（各类人员之间的要求）3、需求的不断变化（用户、竞争因素、经费、技术因素）获取用户基本需求标识类和对象定义类的结构和层次表示类(对象)间的关系为对象行为建模OOA分析过程1、获取用户基本需求用户与开发者之间进行充分交流，常用Usercase(用例)来收集和描述用户的需求。即先标识使用该系统的不同的行为者(actor)。2、标识类和对象标识类与对象是一致的。在确定系统的用例后，可标识类及类的属性和操作。•确定最终对象可根据以下原则确定：需要保留的信息，需要的服务，具有多个属性，具有公共属性及操作。•从问题域或用例描述入手，发现对象。对象可能的形式有：外部实体、事物、发生的事件、角色、组织单位、场所、构造物等。•标识属性从本质上讲，属性定义了对象。可从问题的陈述中或通过对类的理解而标识出属性。•定义操作操作定义了对象的行为并以某种方式修改对象的属性。操作分为：对数据的操作，计算操作，控制操作。3、定义类的结构和层次类的结构有：一般—特殊(generalization-specialization)结构整体—部分(whole-part)结构构成类图的元素所表达的模型信息，分为三个层次：对象层—给出系统中所有反映问题域和系统责任的对象。特征层—给出类（对象）的内部特征，即类的属性和操作。关系层—给出各类（对象）之间的关系，包括继承、组装、一般—特殊、整体—部分、属性的静态依赖关系，操作的动态依赖关系。对象层特征层关系层图4.8OOA基本模型用“对象-关系模型”描述了系统的静态结构。5、建立对象-行为模型描述了系统的动态行为。4、建立类(对象)间的关系面向对象建模得到的模型包含系统的三个要素，即静态结构(对象模型)、交互次序(动态模型)和数据变换(功能模型)。解决的问题不同，这三个子模型的重要程度也不同：几乎解决任何一个问题，都需要从客观世界实体及实体间相互关系抽象出极有价值的对象模型；当问题涉及交互作用和时序时(例如，用户界面及过程控制等)，动态模型是重要的；解决运算量很大的问题(例如，高级语言编译、科学与工程计算等)，则涉及重要的功能模型。动态模型和功能模型中都包含了对象模型中的操作(即服务或方法)。2.三个子模型与五个层次复杂问题（大型系统）的对象模型通常由下述5个层次组成：主题层、类与对象层、结构层、属性层和服务层。上述5个层次对应着在面向对象分析过程中建立对象模型的5项主要活动：找出类与对象，识别结构，识别主题，定义属性，定义服务。需求陈述的内容包括：问题范围，功能需求，性能需求，应用环境及假设条件等。总之，需求陈述应该阐明“做什么”而不是“怎样做”。它应该描述用户的需求而不是提出解决问题的方法。应该指出哪些是系统必要的性质，哪些是任选的性质。应该避免对设计策略施加过多的约束，也不要描述系统的内部结构，因为这样做将限制实现的灵活性。书写需求陈述时，要尽力做到语法正确，而且应该慎重选用名词、动词、形容词和同义词。需求陈述1.书写要点系统分析员必须把需求与实现策略区分开，后者是一类伪需求。需求陈述可简可繁。对人们熟悉的传统问题的陈述，可能相当详细，相反，对陌生领域项目的需求，开始时可能写不出具体细节。随后进行的面向对象分析的目的，就是全面深入地理解问题域和用户的真实需求，建立起问题域的精确模型。系统分析员必须与用户及领域专家密切配合协同工作，共同提炼和整理用户需求。在这个过程中，很可能需要快速建立起原型系统，以便与用户更有效地交流。自动取款机(ATM)系统实例。2.例子需求陈述如下：某银行拟开发一个自动取款机系统，它是一个由自动取款机、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成的网络系统。ATM和中央计算机由总行投资购买。总行拥有多台ATM，分别设在全市各主要街道上。分行负责提供分行计算机和柜员终端。柜员终端设在分行营业厅及分行下属的各个储蓄所内。该系统的软件开发成本由各个分行分摊。银行柜员使用柜员终端处理储户提交的储蓄事务。储户可以用现金或支票向自己拥有的某个账户内存款或开新账户。储户也可以从自己的账户中取款。通常，一个储户可能拥有多个账户。柜员负责把储户提交的存款或取款事务输进柜员终端，接收储户交来的现金或支票，或付给储户现金。柜员终端与相应的分行计算机通信，分行计算机具体处理针对某个账户的事务并且维护账户。拥有银行账户的储户有权申请领取现金兑换卡。使用现金兑换卡可以通过ATM访问自己的账户。目前仅限于用现金兑换卡在ATM上提取现金(即取款)，或查询有关自己账户的信息(例如，某个指定账户上的余额)。将来可能还要求使用ATM办理转账、存款等事务。所谓现金兑换卡就是一张特制的磁卡，上面有分行代码和卡号。分行代码惟一标识总行下属的一个分行，卡号确定了这张卡可以访问哪些账户。通常，一张卡可以访问储户的若干个账户，但是不一定能访问这个储户的全部账户。每张现金兑换卡仅属于一个储户所有，但是，同一张卡可能有多个副本，因此，必须考虑同时在若干台ATM上使用同样的现金兑换卡的可能性。也就是说，系统应该能够处理并发的访问。当用户把现金兑换卡插入ATM之后，ATM就与用户交互，以获取有关这次事务的信息，并与中央计算机交换关于事务的信息。首先，ATM要求用户输入密码，接下来ATM把从这张卡上读到的信息以及用户输入的密码传给中央计算机，请求中央计算机核对这些信息并处理这次事务。中央计算机根据卡上的分行代码确定这次事务与分行的对应关系，并且委托相应的分行计算机验证用户密码。如果用户输入的密码是正确的，ATM就要求用户选择事务类型(取款、查询等)。当用户选择取款时，ATM请求用户输入取款额。最后，ATM从现金出口吐出现金，并且打印出账单交给用户。面向对象分析首要的工作，是建立问题域的对象模型。这个模型描述了现实世界中的“类与对象”以及它们之间的关系，表示了目标系统的静态数据结构。静态数据结构对应用细节依赖较少，比较容易确定；当用户的需求变化时，静态数据结构相对来说比较稳定。因此，用面向对象方法开发绝大多数软件时，都首先建立对象模型，然后再建立另外两个子模型。需求陈述、应用领域的专业知识以及关于客观世界的常识，是建立对象模型时的主要信息来源。建立对象模型类与对象是在问题域中客观存在的，系统分析员的主要任务就是通过分析找出这些类与对象。首先找出所有候选的类与对象，然后从候选的类与对象中筛选掉不正确的或不必要的。1.确定类与对象１、名词识别法识别问题域中的实体，实体的描述通常用名词、名词短语、名词性代词的形式出现。用指定语言对系统进行描述；从系统描述中标识名词、名词短语、名词性代词；识别确定（取、舍）类。２、系统实体识别法不关心系统的运作流程及实体之间的通信状态，而只考虑系统中的人员、组织、地点、表格、报告等实体，经过分析将他们识别为类（或对象）。被标识的实体有：系统需要存储、分析、处理的信息实体、系统内部需要处理的设备、与系统交互的外部系统、系统相关人员、系统的组织实体。1）找出候选的类与对象对象是对问题域中有意义的事物的抽象，它们既可能是物理实体，也可能是抽象概念。具体地说，大多数客观事物可分为下述5类：(1)可感知的物理实体，例如，飞机、汽车、书、房屋等等。(2)人或组织的角色，例如，医生、教师、雇主、雇员、计算机系、财务处等等。(3)应该记忆的事件，例如，飞行、演出、访问、交通事故等等。(4)两个或多个对象的相互作用，通常具有交易或接触的性质，例如，购买、纳税、结婚等等。(5)需要说明的概念，例如，政策、保险政策、版权法等等。在分析所面临的问题时，可以参照上列5类常见事物，找出在当前问题域中的候选类与对象。另一种更简单的分析方法，是所谓的非正式分析。这种分析方法以用自然语言书写的需求陈述为依据，把陈述中的名词作为类与对象的候选者，用形容词作为确定属性的线索，把动词作为服务(操作)的候选者。下面以ATM系统为例，说明非正式分析过程:从需求陈述中找出下列名词，可以把它们作为类与对象的初步的候选者：银行，自动取款机(ATM)，系统，中央计算机，分行计算机，柜员终端，网络,总行，分行，软件，成本，市，街道，营业厅，储蓄所，柜员，储户，现金，支票，账户，事务，现金兑换卡，余额，磁卡，分行代码，卡号，用户，副本，信息，密码，类型，取款额，账单，访问。通常，在需求陈述中不会一个不漏地写出问题域中所有有关的类与对象，因此，分析员应该根据领域知识或常识进一步把隐含的类与对象提取出来。例如，在ATM系统的需求陈述中虽然没写“通信链路”和“事务日志”，但是，根据领域知识和常识可以知道，在ATM系统中应该包含这两个实体。2）筛选出正确的类与对象非正式分析仅仅帮助我们找到一些候选的类与对象，接下来应该严格考察每个候选对象，从中去掉不正确的或不必要的，仅保留确实应该记录其信息或需要其提供服务的那些对象。筛选时主要依据下列标准，删除不正确或不必要的类与对象：(1)冗余以ATM系统为例，上面用非正式分析法得出了34个候选的类，其中储户与用户，现金兑换卡与磁卡及副本分别描述了相同的两类信息，因此，应该去掉“用户”、“磁卡”、“副本”等冗余的类，仅保留“储户”和“现金兑换卡”这两个类。(2)无关以ATM系统为例，这个系统并不处理分摊软件开发成本的问题，而且ATM和柜员终端放置的地点与本软件的关系也不大。因此，应该去掉候选类“成本”、“市”、“街道”、“营业厅”和“储蓄所”。(3)笼统以ATM系统为例，“银行”实际指总行或分行，“访问”在这里实际指事务，“信息”的具体内容在需求陈述中随后就指明了。此外还有一些笼统含糊的名词。总之，在本例中应该去掉“银行”、“网络”、“系统”、“软件”、“信息”、“访问”等候选类。(4)属性在ATM系统的例子中，“现金”、“支票”、“取款额”、“账单”、“余额”、“分行代码”、“卡号”、“密码”、“类型”等，实际上都应该作为属性对待。(5)操作例如，谈到电话时通常把“拨号”当作动词，当构造电话模型时确实应该把它作为一个操作，而不是一个类。但是，在开发电话的自动记账系统时，“拨号”需要有自己的属性(例如日期、时间、受话地点等)，因此应该把它作为一个类。总之，本身具有属性需独立存在的操作，应该作为类与对象。(6)实现在ATM系统的例子中，“事务日志”无非是对一系列事务的记录，它的确切表示方式是面向对象设计的议题；“通信链路”在逻辑上是一种联系，在系统实现时它是关联类的物理实现。总之，应该暂时去掉“事务日志”和“通信链路”这两个类，在设计或实现时再考虑它们。综上所述，在ATM系统的例子中，经过初步筛选，剩下下列类与对象：ATM、中央计算机、分行计算机、柜员终端、总行、分行、柜员、储户、账户、事务、现金兑换卡。两个或多个类之间的相互依赖关系就是关联,关联通常用描述性动词和动词词组表示2.确定关联1）初步确定关联以ATM系统为例，经过分析初步确定出下列关联：(1)直接提取动词短语得出的关联ATM、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成网络。总行拥有多台ATM。ATM设在主要街道上。分行提供分行计算机和柜员终端。柜员终端设在分行营业厅及储蓄所内。分行分摊软件开发成本。储户拥有账户。分行计算机处理针对账户的