《軟件工程基礎》全套PPT課件,軟件工程基礎,軟件工程,基礎,全套,PPT,課件 71 面向對象的基本思想面向對象的基本思想 面向對象方法是一種運用對象、類、繼承、聚合、關聯(lián)、面向對象方法是一種運用對象、類、繼承、聚合、關聯(lián)、消息和封裝等概念和原則來構造軟件系統(tǒng)的開發(fā)方法。具體消息和封裝等概念和原則來構造軟件系統(tǒng)的開發(fā)方法。具體地講，面向對象方法的基本思想為：地講，面向對象方法的基本思想為：（1）面向對象方法要求從現(xiàn)實世界中客觀存在的事物出發(fā)）面向對象方法要求從現(xiàn)實世界中客觀存在的事物出發(fā)來建立軟件系統(tǒng)，強調直接以問題域（現(xiàn)實世界）中的事物來建立軟件系統(tǒng)，強調直接以問題域（現(xiàn)實世界）中的事物為中心來思考問題和認識問題，并根據(jù)這些事物的本質特征為中心來思考問題和認識問題，并根據(jù)這些事物的本質特征和系統(tǒng)責任，把它們抽象地表示為系統(tǒng)中的和系統(tǒng)責任，把它們抽象地表示為系統(tǒng)中的對象對象。這樣構造。這樣構造出來的系統(tǒng)可以直接地映射到問題域，并能在其中保持問題出來的系統(tǒng)可以直接地映射到問題域，并能在其中保持問題域中的事物及其相互關系的本來面貌。域中的事物及其相互關系的本來面貌。（2）用對象的）用對象的屬性屬性（attribute）表示事物的數(shù)據(jù)特征；用）表示事物的數(shù)據(jù)特征；用對象的對象的操作操作（operation）表示事物的行為特征。把對象的）表示事物的行為特征。把對象的屬性與操作結合為一體，使之成為一個獨立的、不可分的實屬性與操作結合為一體，使之成為一個獨立的、不可分的實體，實體對外屏蔽其內部細節(jié)。體，實體對外屏蔽其內部細節(jié)。(3）通過抽象對事物進行分類。把具有相同屬性和相同操作）通過抽象對事物進行分類。把具有相同屬性和相同操作的對象用同一個的對象用同一個類類（class）進行統(tǒng)一地抽象描述，每個）進行統(tǒng)一地抽象描述，每個對象是它的類的一個實例。對象是它的類的一個實例。(4)復雜的對象可以由簡單的對象復雜的對象可以由簡單的對象構成構成。(5)運用抽象的原則運用抽象的原則,可以得到較一般的類和較特殊的類。可以得到較一般的類和較特殊的類。特特殊類殊類繼承繼承一般類一般類的屬性與操作。的屬性與操作。(6)對象之間通過對象之間通過消息消息進行通訊，以進行通訊，以的各種實現(xiàn)情況。的各種實現(xiàn)情況。71 面向對象的基本思想面向對象的基本思想72面向對象的主要概念及基本原則面向對象的主要概念及基本原則 本節(jié)對面向對象中的主要概念和基本原本節(jié)對面向對象中的主要概念和基本原則進行初步的闡述，以期讓讀者進一步地則進行初步的闡述，以期讓讀者進一步地了解面向對象的基本思想了解面向對象的基本思想 對象標識對象標識就是對象的名字，有“外部標識”和“內部標識”之分。對象是現(xiàn)實世界中某個實際存在的事物，它可以是有形的（比如一輛汽車），也可以是無形的（比如一項計劃）。對象是構成世界的一個獨立單位。它具有自己的靜態(tài)特征和動態(tài)特征。對象對象對象對象是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個實體，它是構成系統(tǒng)的一個基本單位。一個對象由一組屬性和對這組屬性進行操作的一組操作構成。屬性操作對象標識屬性屬性是用來描述對象性質的一個數(shù)據(jù)項。操作操作是用來描述對象行為的一個動作序列。對象，屬性，操作，對象標識對象，屬性，操作，對象標識抽抽 象象7.2.1 面向對象的主要概念類，一般類，特殊類，抽象類，一般類，特殊類，抽象抽象與分類：抽象與分類：抽象（化)忽略事物的非本質特征，只注意那些與當前目標有關的本質特征，從而找出事物的共性。把具有共同性質的事物劃分為一類，得出一個抽象的概念，叫做分類。類類是具有相同屬性和操作的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內部包括屬性和操作兩個主要部分。類的作用是用來創(chuàng)建對象，對象是類的一個實例。不同程度的抽象可得到不同層次的分類較多地忽略事物之間的差別得到較一般的類較多地注意事物之間的差別得到較特殊的類運輸工具運輸工具火車火車汽車汽車飛機飛機卡車卡車轎車轎車輪船輪船車輛車輛7.2.1 面向對象的主要概念繼承：繼承：特殊類擁有其一般類的全部屬性與操作，稱作特殊類對一般類的繼承。繼承意味著自動地擁有自動地擁有，或曰隱含地復制隱含地復制子類從父類中繼承屬性和操作，根據(jù)需要添加自己的屬性和操作。繼承簡化了人們對事物的認識和描述，非常有益于軟件復用，是OO技術提高軟件開發(fā)效率的重要原因之一。公司人員姓名身份證號碼股東股份 職員工資例：例：由繼承機由繼承機制保證制保證一般類與特一般類與特殊類之間的殊類之間的關系叫泛化關系叫泛化關系（繼承關系（繼承關系），簡關系），簡稱稱泛化泛化。7.2.1 面向對象的主要概念消息消息 對象通過它對外提供的操作在系統(tǒng)中發(fā)揮作用。當對象通過它對外提供的操作在系統(tǒng)中發(fā)揮作用。當系統(tǒng)中的其他對象或其他系統(tǒng)成分（在不要求完全對象系統(tǒng)中的其他對象或其他系統(tǒng)成分（在不要求完全對象化的語言中，允許有不屬于任何對象的成分，例如化的語言中，允許有不屬于任何對象的成分，例如C+程序中的程序中的main函數(shù)），請求這個對象執(zhí)行某個操作時，函數(shù)），請求這個對象執(zhí)行某個操作時，該對象就響應這個請求，完成該操作。該對象就響應這個請求，完成該操作。在在OO方法中，把向對象發(fā)出的操作請求稱為消息。方法中，把向對象發(fā)出的操作請求稱為消息。目前在大部分面向對象的編程語言中，消息其實就是函數(shù)（或過程）調用。但是，函數(shù)調用只是實現(xiàn)消息的方式之一，上述理但是，函數(shù)調用只是實現(xiàn)消息的方式之一，上述理解只適合于順序系統(tǒng)。解只適合于順序系統(tǒng)。7.2.1 面向對象的主要概念關聯(lián)：關聯(lián)：類之間的靜態(tài)聯(lián)系稱作類之間的靜態(tài)聯(lián)系稱作關聯(lián)關聯(lián)。在實例化后，由類產生對象，由關聯(lián)產生連接對象的鏈。在實例化后，由類產生對象，由關聯(lián)產生連接對象的鏈。鏈鏈是關聯(lián)的實例。是關聯(lián)的實例。關聯(lián)的表示符號也稱作關聯(lián)的表示符號也稱作實例連接實例連接城市城市0.*0.*有航線有航線 城市之間有航線城市之間有航線教教 師師學學 生生0.*0.*1 1指導論文指導論文 教師為學生指導論文教師為學生指導論文例：例：7.2.1 面向對象的主要概念聚合：聚合：一個（較復雜的）對象由其他若干（較簡單的）對象作一個（較復雜的）對象由其他若干（較簡單的）對象作為其構成部分，稱較復雜的對象為為其構成部分，稱較復雜的對象為聚集聚集，稱較簡單的對，稱較簡單的對象為象為成分成分，稱這種關系為，稱這種關系為聚合聚合。聚合刻畫了現(xiàn)實事物之間的構成關系聚合刻畫了現(xiàn)實事物之間的構成關系例：例：汽汽 車車發(fā)動機發(fā)動機1 14.64.60 0.1.10.10.1車車 輪輪公公 司司0.*0.*法律顧問法律顧問 7.2.1 面向對象的主要概念（1）抽象抽象 從事物中舍棄個別的非本質的特征，而抽取共同的、本質從事物中舍棄個別的非本質的特征，而抽取共同的、本質特征的做法叫抽象。特征的做法叫抽象。在面向對象方法中，對象是對現(xiàn)實世界中的事物在面向對象方法中，對象是對現(xiàn)實世界中的事物的抽象，類是對對象的抽象，一般類是對特殊類的抽象，類是對對象的抽象，一般類是對特殊類的抽象。這種抽象是根據(jù)開發(fā)的需要進行的。的抽象。這種抽象是根據(jù)開發(fā)的需要進行的。在面向對象的不同開發(fā)階段需要進行不同程度的在面向對象的不同開發(fā)階段需要進行不同程度的抽象。抽象。7.2.2 7.2.2 面向對象的基本原則面向對象的基本原則（2 2）分類）分類把把具具有有共共同同性性質質的的事事物物劃劃分分為為一一類類，得得出出一一個個抽象的概念。抽象的概念。分分類類幫幫助助我我們們組組織織我我們們所所生生活活的的復復雜雜世世界界。我我們們可可以以對對在在一一個個特特殊殊分分類類中中的的對對象象做做一一些些假假設設。如如果果一一個個對對象象是是分分類類（類類）的的一一個個實實例例，它它將將符合該分類的總體模式。符合該分類的總體模式。分類：對象類 一般類 7.2.2 7.2.2 面向對象的基本原則面向對象的基本原則（3）封裝：）封裝：把對象的屬性和操作結合成一個獨立的系統(tǒng)單位，并盡可能隱蔽對象的內部細節(jié)。只是向外部提供接口，降低了對象間的耦合度。售報亭售報亭售報亭售報亭屬屬性性服服務務報刊報刊A報刊報刊B錢箱錢箱報刊零售報刊零售款貨清點款貨清點顧顧客客封裝的重要意義：封裝的重要意義：使對象能夠集中而完整地描述并對應一個具體事物。使對象能夠集中而完整地描述并對應一個具體事物。體現(xiàn)了事物的相對獨立性，使對象外部不能隨意存體現(xiàn)了事物的相對獨立性，使對象外部不能隨意存取對象的內部數(shù)據(jù)，避免了外部錯誤對它的取對象的內部數(shù)據(jù)，避免了外部錯誤對它的“交插交插感染感染”。對象的內部的修改對外部的影響很小，減少了修改對象的內部的修改對外部的影響很小，減少了修改引起的引起的“波動效應波動效應”。公開靜態(tài)的、不變的操作，而把動態(tài)的、易變的操公開靜態(tài)的、不變的操作，而把動態(tài)的、易變的操作隱藏起來。作隱藏起來。封裝帶來的問題：封裝帶來的問題：編程的麻煩編程的麻煩執(zhí)行效率的損失執(zhí)行效率的損失 解決辦法：解決辦法：不強調嚴格封裝，不強調嚴格封裝，實行可見性控制。實行可見性控制。（混合型（混合型OOPL）例如：例如：C+由封裝機制保由封裝機制保證：證：數(shù)據(jù)不能被對象的使用者直接訪問。只允許通過由對象提供的方法或代碼訪問數(shù)據(jù)。（4 4）消息通信）消息通信 對象之間只能通過消息進行通訊。對象之間只能通過消息進行通訊。消息必須直接發(fā)給特定的對象。消息中包含所請消息必須直接發(fā)給特定的對象。消息中包含所請求服務的必要信息，且遵守所規(guī)定的通信規(guī)格說求服務的必要信息，且遵守所規(guī)定的通信規(guī)格說明。一條消息應包括：消息名、入口參數(shù)和返回明。一條消息應包括：消息名、入口參數(shù)和返回參數(shù)。一個對象可以是消息的發(fā)送者，也可以是參數(shù)。一個對象可以是消息的發(fā)送者，也可以是消息的接收者，還可以作為消息中的參數(shù)。消息的接收者，還可以作為消息中的參數(shù)。7.2.2 7.2.2 面向對象的基本原則面向對象的基本原則（5 5）多態(tài)性）多態(tài)性無多態(tài)性的泛化.類類可可以以由由層層次次繼繼承承結結構構所所組組織織。在在該該結結構構中中，子子類將從位于層次結構高層的父類中繼承屬性、操作和關系。類將從位于層次結構高層的父類中繼承屬性、操作和關系。抽抽象象的的父父類類是是指指僅僅用用來來定定義義子子類類的的超超類類。這這樣樣，抽抽象象類類就就沒沒有有直直接的實例。接的實例。有多態(tài)的泛化.可可以以使使用用層層次次繼繼承承結結構構組組織織類類，子子類類可可以以繼繼承承位位于于層層次次結結構構的的高高層層的的父父類類的的屬屬性性、操操作作和和關關系系。然然而而，子子類類可可以以定定義它自己的操作來代替其任何超類的同名操作。義它自己的操作來代替其任何超類的同名操作。多多態(tài)態(tài)是是指指同同一一個個命命名名可可具具有有不不同同的的語語義義。OOOO方方法法中中，常常指指在在一一般般類類中中定定義義的的屬屬性性或或操操作作被被特特殊殊類類繼繼承承之之后后，可可以以具具有有不不同同的的數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為。數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為。用途：用途：把具有共同基類的對象組成一組，并對它們進行一致的把具有共同基類的對象組成一組，并對它們進行一致的處理。處理。例如，多邊形下的三角形、長方形、正多邊形。例如，多邊形下的三角形、長方形、正多邊形。7.2.2 7.2.2 面向對象的基本原則面向對象的基本原則多態(tài)：多態(tài)：多邊形邊數(shù)頂點數(shù)據(jù)繪圖XY軸向矩形x邊數(shù)*頂點數(shù)據(jù)*繪圖正多邊形*頂點數(shù)據(jù)*繪圖例：例：多變形多變形:xx.繪圖繪圖（8 8）復雜性控制）復雜性控制 引入包(package)的概念，使模型具有大小不同的粒度層次，以利于控制復雜性。如把分析和設計階段的模型分別用包進行組織。7.2.2 7.2.2 面向對象的基本原則面向對象的基本原則73面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介1 1、雛形階段雛形階段雛形階段雛形階段 6060年代挪威計算中心開發(fā)的年代挪威計算中心開發(fā)的年代挪威計算中心開發(fā)的年代挪威計算中心開發(fā)的Simula67Simula67面向對象語言的先驅面向對象語言的先驅面向對象語言的先驅面向對象語言的先驅和第一個里程碑和第一個里程碑和第一個里程碑和第一個里程碑(首先引入了類的概念和繼承機制首先引入了類的概念和繼承機制首先引入了類的概念和繼承機制首先引入了類的概念和繼承機制)。7070年代年代年代年代CLUCLU、并發(fā)、并發(fā)、并發(fā)、并發(fā)PascalPascal、AdaAda和和和和Modula-2Modula-2等語言對抽象數(shù)等語言對抽象數(shù)等語言對抽象數(shù)等語言對抽象數(shù)據(jù)類型理論的發(fā)展起到重要作用據(jù)類型理論的發(fā)展起到重要作用據(jù)類型理論的發(fā)展起到重要作用據(jù)類型理論的發(fā)展起到重要作用(支持數(shù)據(jù)與操作封裝支持數(shù)據(jù)與操作封裝支持數(shù)據(jù)與操作封裝支持數(shù)據(jù)與操作封裝)猶他大學博士生猶他大學博士生猶他大學博士生猶他大學博士生Alan KayAlan Kay設計了一個實驗性語言設計了一個實驗性語言設計了一個實驗性語言設計了一個實驗性語言FlexFlex。從。從。從。從SimulaSimula 67 67中借鑒了許多概念，如類、對象、繼承等。中借鑒了許多概念，如類、對象、繼承等。中借鑒了許多概念，如類、對象、繼承等。中借鑒了許多概念，如類、對象、繼承等。19721972年年年年Palo AlnoPalo Alno研究中心研究中心研究中心研究中心(PARC)(PARC)發(fā)布了發(fā)布了發(fā)布了發(fā)布了Smalltalk-72Smalltalk-72，其，其，其，其中正式使用了中正式使用了中正式使用了中正式使用了“面向對象面向對象面向對象面向對象”這個術語。這個術語。這個術語。這個術語。SmalltalkSmalltalk的問世標志著面向對象程序設計方法的正式形成。的問世標志著面向對象程序設計方法的正式形成。的問世標志著面向對象程序設計方法的正式形成。的問世標志著面向對象程序設計方法的正式形成。但是這個時期的但是這個時期的但是這個時期的但是這個時期的SmalltalkSmalltalk語言還不夠完善語言還不夠完善語言還不夠完善語言還不夠完善.2 2、完善階段、完善階段q PARCPARCPARCPARC先后發(fā)布了先后發(fā)布了先后發(fā)布了先后發(fā)布了Smalltalk-72Smalltalk-72Smalltalk-72Smalltalk-72，76767676，78787878等版本，直至等版本，直至等版本，直至等版本，直至1981198119811981年推出該語言最完善的版本年推出該語言最完善的版本年推出該語言最完善的版本年推出該語言最完善的版本Smalltalk-80Smalltalk-80Smalltalk-80Smalltalk-80。q Smalltalk-80Smalltalk-80Smalltalk-80Smalltalk-80的的的的問問問問世世世世被被被被今今今今認認認認為為為為是是是是面面面面向向向向對對對對象象象象語語語語言言言言發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)展展展展史史史史上上上上最最最最重重重重要要要要的的的的里里里里程程程程碑碑碑碑。迄迄迄迄今今今今絕絕絕絕大大大大部部部部分分分分面面面面向向向向對對對對象象象象的的的的基基基基本本本本概概概概念念念念及及及及其其其其支支支支持持持持機機機機制制制制在在在在Smalltalk-80Smalltalk-80Smalltalk-80Smalltalk-80中中中中都都都都已已已已具具具具備備備備。它它它它是是是是第第第第一一一一個個個個完善的、能夠實際應用的面向對象語言。完善的、能夠實際應用的面向對象語言。完善的、能夠實際應用的面向對象語言。完善的、能夠實際應用的面向對象語言。但是，但是，但是，但是，SmalltalkSmalltalkSmalltalkSmalltalk的應用尚不夠廣泛，原因是：的應用尚不夠廣泛，原因是：的應用尚不夠廣泛，原因是：的應用尚不夠廣泛，原因是：一種新的軟件方法學被廣泛接受需要一定的時間。一種新的軟件方法學被廣泛接受需要一定的時間。一種新的軟件方法學被廣泛接受需要一定的時間。一種新的軟件方法學被廣泛接受需要一定的時間。商品化軟件開發(fā)工作到商品化軟件開發(fā)工作到商品化軟件開發(fā)工作到商品化軟件開發(fā)工作到87878787年才開始進行。年才開始進行。年才開始進行。年才開始進行。追求純追求純追求純追求純OOOOOOOO的宗旨使許多軟件開發(fā)人員感到不便。的宗旨使許多軟件開發(fā)人員感到不便。的宗旨使許多軟件開發(fā)人員感到不便。的宗旨使許多軟件開發(fā)人員感到不便。73面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介3 3 3 3、繁榮階段、繁榮階段、繁榮階段、繁榮階段q 自自自自80808080年年年年代代代代中中中中期期期期到到到到90909090年年年年代代代代，是是是是面面面面向向向向對對對對象象象象語語語語言言言言走走走走向向向向繁繁繁繁榮榮榮榮的的的的階階階階段段段段。其其其其主主主主要要要要表表表表現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)是是是是大大大大批批批批比比比比較較較較實實實實用用用用的的的的OOPLOOPLOOPLOOPL的的的的涌涌涌涌現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)，例例例例如如如如 C+C+C+C+、Objective-CObjective-CObjective-CObjective-C、Object Object Object Object PascalPascalPascalPascal、CLOSCLOSCLOSCLOS（Common Common Common Common Lisp Lisp Lisp Lisp Object SystemObject SystemObject SystemObject System）、）、）、）、EiffelEiffelEiffelEiffel、ActorActorActorActor等。等。等。等。q OOOOOOOO編程語言分為純編程語言分為純編程語言分為純編程語言分為純OOOOOOOO語言和混合型語言和混合型語言和混合型語言和混合型OOOOOOOO語言。語言。語言。語言?；旎旎旎旌虾虾虾闲托托托驼Z語語語言言言言是是是是在在在在傳傳傳傳統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)的的的的過過過過程程程程式式式式語語語語言言言言基基基基礎礎礎礎上上上上增增增增加加加加OOOOOOOO語語語語言成分，在實用性方面具有更大的優(yōu)勢。如言成分，在實用性方面具有更大的優(yōu)勢。如言成分，在實用性方面具有更大的優(yōu)勢。如言成分，在實用性方面具有更大的優(yōu)勢。如C+C+C+C+。此時的純此時的純此時的純此時的純OOOOOOOO語言也比較重視實用性。語言也比較重視實用性。語言也比較重視實用性。語言也比較重視實用性。如如如如EiffelEiffelEiffelEiffel、Smalltalk Smalltalk Smalltalk Smalltalk、ActorActorActorActor。73面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介4 4、當前的狀況當前的狀況q 在在編編程程方方面面，普普遍遍采采用用語語言言、類類庫庫和和可可視視化化編編程程環(huán)環(huán)境境相相結結合合的的方方式，例如，式，例如，Visual C+Visual C+，Visual BasicVisual Basic和和DelphiDelphi，JavaJava等。等。q 到到九九十十年年代代，面面向向對對象象的的分分析析與與設設計計方方法法已已多多達達數(shù)數(shù)十十種種，這這些些方方法都各有所長，現(xiàn)在趨于統(tǒng)一。法都各有所長，現(xiàn)在趨于統(tǒng)一。統(tǒng)統(tǒng)一一建建模模語語言言UMLUML（Unified Unified Modeling Modeling languagelanguage），其其推推薦薦的的方方法法是是USDPUSDP（Unified Unified Software Software Development Development ProcessProcess）；UML是是一一種面向對象的建模語言，在軟件產業(yè)界獲得了很大的支持。種面向對象的建模語言，在軟件產業(yè)界獲得了很大的支持。OPEN（OO Process,Environment and Notation），OPEN中中含含有有建建模模過過程程和和建建模模語語言言OML（OPEN Modeling language）。OPEN在學術界影響面很大，產業(yè)界中的反響很小。在學術界影響面很大，產業(yè)界中的反響很小。在面向對象的過程指導方面，目前還沒有國際規(guī)范發(fā)布。在面向對象的過程指導方面，目前還沒有國際規(guī)范發(fā)布。73面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介面向對象方法的發(fā)展史及現(xiàn)狀簡介74 關于統(tǒng)一建模語言關于統(tǒng)一建模語言UML統(tǒng)一建模語言統(tǒng)一建模語言UML最初是在多種面向對象分析與最初是在多種面向對象分析與設計方法相互融合的基礎上形成的，后來發(fā)展成設計方法相互融合的基礎上形成的，后來發(fā)展成為也可以用于業(yè)務建模以及其他非軟件系統(tǒng)建模為也可以用于業(yè)務建模以及其他非軟件系統(tǒng)建模的語言。它于的語言。它于1997年年11月被對象管理組織月被對象管理組織（Object Management Group）采納為建模語）采納為建模語言規(guī)范，隨后被產業(yè)界和學術界廣泛接收。言規(guī)范，隨后被產業(yè)界和學術界廣泛接收。UML定義了建立系統(tǒng)模型所需要的概念并給出了定義了建立系統(tǒng)模型所需要的概念并給出了表示法，但它并不涉及如何進行系統(tǒng)建模。表示法，但它并不涉及如何進行系統(tǒng)建模。74 關于統(tǒng)一建模語言關于統(tǒng)一建模語言UMLUML 2.0中的圖的種類以及其間的關系