面向对象分析和设计基本概念

面向对象是基于一种哲学思想，它认为：客观实体和实体之间的联系构成了现实世界的所有问题，而每一个实体都可以抽象为对象。这种思想尽可能地按照人类认识世界的方法和思维方式来分析和解决问题，使人们分析、设计一个系统的方法尽可能接近认识一个系统的方法。

面向对象的基本观点可以概括如。

（1）客观世界由对象组成，任何客观实体都是对象，复杂对象可以由简单对象组成。

（2）具有相同数据和操作的对象可归纳成类，对象只是类的一个实例。

（3）类可以派生出子类，子类除了继承父类的全部特性外还可以有自己的特性。

（4）对象之间的联系通过消息传递来维系。由于类的封装性，它具有某些对外界不可见的数据，这些数据只能通过消息请求调用可见方法来访问。简单的来说，面向对象＝对象＋类＋继承＋消息。

面向对象分析（OOA）是指利用面向对象的概念和方法为软件需求建造模型，以使用户需求逐步精确化、一致化、完全化的分析过程。分析的过程也是提取需求的过程，主要包括理解、表达和验证。由于现实世界中的问题通常较为复杂，分析过程中的交流又具有随意性和非形式化等特点，软件需求规格说明的正确性、完整性和有效性就需要进一步验证，以便及时加以修正。

面向对象分析中建造的模型主要有对象模型、动态模型和功能模型。其关键是识别出问题域中的对象，在分析它们之间相互关系之后建立起问题域的简洁、精确和可理解的模型。对象模型通常由五个层次组成：类与对象层、属性层、服务层、结构层和主题层，此五个层次对应着在面向对象分析过程中建立对象模型的五项主要活动：发现对象、定义类、定义属性、定义服务、设别结构。面向对象的分析过程如图1所示。



[align=center]图1 面向对象分析过程模型[/align]

分析是提取和整理用户需求，并建立问题域精确模型的过程。面向对象设计（OOD）则是把分析阶段得到的需求转变成符合成本和质量要求的、抽象的系统实现方案的过程。从面向对象分析（OOA）到面向对象设计（OOD）是一个逐渐扩充模型的过程，也可以说面向对象设计是用面向对象观点建立求解域模型的过程。面向对象分析主要是模拟问题域和系统任务，而面向对象设计是面向对象分析的扩充，主要增加各种组成部分。面向对象设计的模型又五层组成，在设计期间主要扩充四个组成部分：人机交互部分、问题域、任务管理和数据管理。人机交互部分包括有效的人机交互所必须的实际显示和输入。问题域部分放置面向对象分析结果并管理面向对象分析的某些类和对象、结构、属性和方法。任务管理部分包括任务定义、通信和协调、硬件分配及外部系统。数据管理部分包括对永久性数据的访问和管理。面向对象设计模型如图2所示。



为了方便、高效地进行面向对象分析和设计，UML（Unified
Modeling Language）被创造出来。UML是一种功能强大的、面向对象分析的可视化系统分析的建模语言，它采用一整套成熟的建模技术，广泛地适用于各个应用领域。运用UML进行面向对象分析设计，通常都要经过下述三个步骤。（1）识别系统的用例和角色。首先要对项目进行需求调研，分析项目的业务流程图和数据流程图，以及项目中涉及的各级操作人员，识别出系统中的所有用例和角色；接着分析系统中各角色和用例见的联系，使用UML建模工具画出系统的用例图；最后，勾画系统的概念层次模型，借助UML建模工具描述概念层的类和活动图。（2）进行系统分析并抽象出类。系统分析的任务是找出系统的所有要求并加以描述，同时建立特定领域模型。从实际需求抽象出类，并描述各个类之间的关系。（3）设计系统，并设计系统中的类及其行为。设计阶段由结构设计和详细设计组成。结构设计是高层设计，其任务是定义包（子系统）、包间的依赖关系和主要的通信机制。包有利于描述系统的逻辑组成以及各个部分之间的依赖关系。详细设计主要用来细化包的内容，清晰描述所有的类，同时使用UML的动态模型描述在特定环境下这些类的实例的行为。