【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 代表性和影響力的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言是由美國(guó)Xerox（施樂(lè)）公司Palo Alto研究中心的Alan Kay開(kāi)發(fā)的Smalltalk語(yǔ)言。Smalltalk全面實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蠹夹g(shù)的機(jī)制，豐富了面向?qū)ο蟮母拍睿陌l(fā)布引起了人們對(duì)面向?qū)ο蟾拍畹膹V泛關(guān)注。隨后產(chǎn)生了多種面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，如C++和Java等，同時(shí)，面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法也被廣泛應(yīng)用于軟件開(kāi)發(fā)中。比較具有代表性的基于面向?qū)ο笏枷氲能浖_(kāi)發(fā)方法有Grady Booch提出的面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)方法論、Jim Rumbaugh提出的面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)和Zvar Jacobson提出的面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒▽W(xué)等。2003年，Alan Kay因在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)上的杰出貢獻(xiàn)，成為圖靈獎(jiǎng)的得主。Alan Kay于1970年加入Xerox（施樂(lè)）公司的Palo Alto研究中心。20世紀(jì)70年代初期，Alan Kay等人開(kāi)發(fā)了最具代表性和影響力的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言Smalltalk，因此，被譽(yù)為“Smalltalk之父”。Alan Kay不但是面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言Smalltalk的發(fā)明人之一，也是面向?qū)ο缶幊趟枷氲膭?chuàng)始人之一。他是筆記本電腦最早的構(gòu)想者，同時(shí)也是現(xiàn)代Windows GUI的架構(gòu)師。Alan Key可謂是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的大師。相對(duì)于傳統(tǒng)的軟件工程思想而言，面向?qū)ο蟮乃枷敫先祟惖乃季S邏輯，它淡化了計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)，以現(xiàn)實(shí)世界中的模型作為構(gòu)造軟件系統(tǒng)的依據(jù)。面向?qū)ο蟮幕靖拍畎▽?duì)象、類、封裝、繼承和多態(tài)，下面一一介紹。1. 對(duì)象對(duì)象可以是客觀世界中存在的事物，也可以是概念化的實(shí)體，它由一組屬性和操作組成。屬性是用來(lái)描述對(duì)象靜態(tài)特征的數(shù)據(jù)項(xiàng)，是對(duì)客觀世界實(shí)體所具有性質(zhì)的抽象。操作是用來(lái)描述對(duì)象動(dòng)態(tài)特征。比如，把人當(dāng)成一個(gè)對(duì)象，那么他的屬性就有身高、體重、姓名和年齡等靜態(tài)特征，他的操作就包括工作、學(xué)習(xí)、吃飯和運(yùn)動(dòng)等；把汽車(chē)當(dāng)成一個(gè)對(duì)象，那么它的屬性就有品牌、顏色、價(jià)格和壽命等，它的操作就包括加速、減速和剎車(chē)等。理解對(duì)象的概念時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)。對(duì)象的數(shù)據(jù)是封裝起來(lái)的，對(duì)數(shù)據(jù)的處理需要通過(guò)特定的操作。對(duì)象之間通過(guò)傳遞消息進(jìn)行通信，不同的對(duì)象獨(dú)立地處理自身的數(shù)據(jù)。對(duì)象具有主動(dòng)性。要處理對(duì)象的內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)，外界需要通過(guò)接口向?qū)ο蟀l(fā)送消息，請(qǐng)求它執(zhí)行特定的操作。2. 類類是對(duì)對(duì)象的抽象，是對(duì)具有相同屬性和相同操作的一組相似對(duì)象的定義。通常情況下，很多對(duì)象都有相似的特征。比如，對(duì)于兩個(gè)教師，他們雖然可能身高、體重、性別、年齡和籍貫等特征不同，但是職業(yè)卻是相同的；對(duì)于兩把椅子，它們可能顏色、形狀、價(jià)格和位置等特征不同，但是作用卻是相同的。在這種情況下，我們就可以忽略事物的非本質(zhì)特征，只注意那些與當(dāng)前目標(biāo)相關(guān)的本質(zhì)特征，從中找出事物的共性，把本質(zhì)特征相同的事物劃分為一類，即將多個(gè)對(duì)象抽象為類。對(duì)于同類對(duì)象，它們具有相同的屬性和操作，但是每個(gè)對(duì)象的屬性值可能不同，執(zhí)行操作的結(jié)果也可能不同。比如，在教務(wù)管理系統(tǒng)中，可以定義“學(xué)生”類，并定義編號(hào)、姓名和院系等屬性，及登錄該系統(tǒng)進(jìn)行操作。每位學(xué)生都有自己特定的編號(hào)、姓名和院系等屬性值，并且執(zhí)行登錄操作后，都會(huì)進(jìn)入個(gè)性化的主頁(yè)。談到類的概念，就必須知道什么是類的實(shí)例。實(shí)例是由某個(gè)特定的類描述的一個(gè)具體的對(duì)象。比如，對(duì)于教師類，某位教師王一就是類的一個(gè)實(shí)例；對(duì)于學(xué)生類，某位學(xué)生李二就是該類的一個(gè)實(shí)例。3. 封裝封裝是指把對(duì)象的屬性和操作結(jié)合在一起，組成一個(gè)獨(dú)立的單元。封裝強(qiáng)調(diào)兩個(gè)概念，即獨(dú)立和封閉。獨(dú)立是指對(duì)象是一個(gè)不可分割的整體，它集成了事物全部的屬性和操作，并且它的存在不依賴于外部事物。封閉是指與外部的事物通信時(shí)，對(duì)象要盡量地隱藏其內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，它的內(nèi)部信息對(duì)外界來(lái)說(shuō)是隱蔽的，外界不能直接訪問(wèn)對(duì)象的內(nèi)部信息，而只能通過(guò)有限的接口與對(duì)象發(fā)生聯(lián)系。可以說(shuō)，類是數(shù)據(jù)封裝的工具，而對(duì)象是封裝的實(shí)現(xiàn)。類的成員又分為公有成員、私有成員和保護(hù)成員，它們分別有不同的訪問(wèn)控制機(jī)制。封裝是軟件模塊化思想的重要體現(xiàn)。4. 繼承繼承表示類之間的層次關(guān)系，它使得某類對(duì)象可以自動(dòng)擁有另外一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的全部屬性和操作。比如，某系統(tǒng)已經(jīng)定義了一個(gè)學(xué)生類，現(xiàn)在還需要定義一個(gè)研究生類。由于研究生也屬于學(xué)生的一種，它具有學(xué)生所有的一切屬性和操作，這時(shí)就可以采用繼承的方法，使研究生類直接獲得學(xué)生類的一切屬性和操作。在這個(gè)系統(tǒng)中，研究生類就叫做子類或派生類，學(xué)生類就叫做父類或基類。子類可以把父類定義的內(nèi)容自動(dòng)作為自己的部分內(nèi)容，同時(shí)再加入新的內(nèi)容。繼承可以分為單重繼承和多重繼承。單重繼承是指一個(gè)子類只有一個(gè)父類。多重繼承是指一個(gè)子類可以同時(shí)繼承多個(gè)父類。單重繼承構(gòu)成的類之間的關(guān)系是樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，多重繼承構(gòu)成的類之間的關(guān)系是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。繼承簡(jiǎn)化了定義一個(gè)新類的過(guò)程，有利于人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)和描述，達(dá)到了軟件復(fù)用的目的。5. 多態(tài)多態(tài)是一種使父類中定義的屬性或操作被子類繼承后，可以有不同的實(shí)現(xiàn)的機(jī)制。換句話說(shuō)，多態(tài)允許屬于不同類的對(duì)象對(duì)同一消息做出不同的響應(yīng)。當(dāng)一個(gè)對(duì)象接收到進(jìn)行某項(xiàng)操作的消息時(shí)，多態(tài)機(jī)制將根據(jù)對(duì)象所屬的類，動(dòng)態(tài)地選用該類中定義的操作。比如，先定義一個(gè)父類幾何圖形，它具有計(jì)算面積的操作，然后再定義一些子類，如三角形、長(zhǎng)方形和圓形，它們可繼承父類幾何圖形的各種屬性和操作，并且在各自的定義中要重新描述計(jì)算面積的操作。這樣，當(dāng)有計(jì)算幾何圖形面積的消息發(fā)出時(shí)，對(duì)象會(huì)根據(jù)類的類型做出不同的響應(yīng)，采用不同的面積計(jì)算公式。多態(tài)這種機(jī)制極大地減少了軟件設(shè)計(jì)中的冗余信息，提高了軟件的可復(fù)用性和可擴(kuò)展性。. 面向?qū)ο蠓椒ǖ奶卣髋c優(yōu)勢(shì)方法、工具和過(guò)程是軟件工程方法學(xué)的三個(gè)重要因素。方法是指為了完成軟件開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)所采用的技術(shù)方法。工具是為方法的實(shí)行提供的自動(dòng)或半自動(dòng)的支持。過(guò)程是指為了獲得高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品所需要完成的一系列任務(wù)的框架。在軟件工程領(lǐng)域，“方法學(xué)”是被廣泛使用的一個(gè)詞匯。在20世紀(jì)70年代，“方法學(xué)”一詞用于表示“開(kāi)發(fā)軟件產(chǎn)品的方式”，而該詞實(shí)際上是指“方法的科學(xué)”?！胺椒▽W(xué)”應(yīng)用于整個(gè)軟件工程的過(guò)程。流行的軟件工程方法目前比較流行的軟件工程方法包括面向過(guò)程的軟件工程方法、面向數(shù)據(jù)的軟件工程方法、面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ê托问交能浖こ谭椒ā?1) 面向過(guò)程的軟件工程方法基于“自頂向下，逐步求精”的原則來(lái)完成軟件開(kāi)發(fā)各階段的任務(wù)。程序的執(zhí)行過(guò)程主要由順序、選擇和循環(huán)等控制結(jié)構(gòu)來(lái)控制。(2) 面向數(shù)據(jù)的軟件工程方法中的數(shù)據(jù)是指元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)并不表示某一記錄的具體信息，而是用來(lái)將一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組織起來(lái)，即元數(shù)據(jù)是組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。比如，信息系統(tǒng)中實(shí)體名及姓名的集合，或者數(shù)據(jù)庫(kù)中物理表的表名及字段名的集合。這種方法與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系緊密，特別適合信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。(3) 面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ㄊ钱?dāng)前最流行的軟件工程方法，它主要有以下幾個(gè)方面的特征。把數(shù)據(jù)和操作封裝在一起，形成對(duì)象。對(duì)象是構(gòu)成軟件系統(tǒng)的基本構(gòu)件。把特征相似的對(duì)象抽象為類。類之間可以存在繼承或被繼承的關(guān)系，形成軟件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。對(duì)象之間通過(guò)發(fā)送消息進(jìn)行通信。將對(duì)象的私有信息封裝起來(lái)。外界不能直接訪問(wèn)對(duì)象的內(nèi)部信息，而必須是發(fā)送相應(yīng)的消息后，通過(guò)有限的接口來(lái)訪問(wèn)。(4) 形式化的軟件工程方法基于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)邏輯，多應(yīng)用于對(duì)安全性和可靠性要求較高的特殊領(lǐng)域。面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)(1) 符合人類的思維習(xí)慣。通常人類在認(rèn)識(shí)客觀世界的事物時(shí)，不僅會(huì)考慮到事物會(huì)有哪些屬性，還會(huì)考慮到事物能完成哪些操作，也就是說(shuō)靜態(tài)的屬性及動(dòng)態(tài)的動(dòng)作特征都是組成事物的一部分，它們組合起來(lái)才能完整地表達(dá)一個(gè)事物。而面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ㄗ钪匾奶攸c(diǎn)就是把事物的屬性和操作組成一個(gè)整體，以對(duì)象為核心，更符合人類的思維習(xí)慣。此外，面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ǜ幼⒅厝祟愒谡J(rèn)識(shí)客觀世界時(shí)循序漸進(jìn)，逐步深化的特點(diǎn)。用面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ㄟM(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程，是一個(gè)主動(dòng)的多次反復(fù)迭代的過(guò)程，而不是把整個(gè)過(guò)程劃分為幾個(gè)嚴(yán)格的順序階段。(2) 穩(wěn)定性好。傳統(tǒng)的軟件工程方法基于功能分析和功能分解。當(dāng)軟件功能發(fā)生變化時(shí)，很容易引起軟件結(jié)構(gòu)的改變。而面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒▌t是基于對(duì)象的概念，用對(duì)象來(lái)表示與待解決的問(wèn)題相關(guān)的實(shí)體，以對(duì)象之間的聯(lián)系來(lái)表示實(shí)體之間的關(guān)系。當(dāng)目標(biāo)系統(tǒng)的需求發(fā)生變化時(shí)，只要實(shí)體及實(shí)體之間的聯(lián)系不發(fā)生變化，就不會(huì)引起軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化，而只需要對(duì)部分對(duì)象進(jìn)行局部修改（如從現(xiàn)有的類中派生出新的子類）就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴(kuò)充。因此，基于對(duì)象的軟件系統(tǒng)穩(wěn)定性比較好。(3) 可復(fù)用性好。面向?qū)ο蠹夹g(shù)采用了繼承和多態(tài)的機(jī)制，極大地提高了代碼的可復(fù)用性。從父類派生出子類，一方面復(fù)用了父類中定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼，另一方面提高了代碼的可擴(kuò)展性。(4) 可維護(hù)性好。由于利用面向?qū)ο筌浖こ谭椒ㄩ_(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)穩(wěn)定性好和可復(fù)用性好，而且采用了封裝和信息隱藏機(jī)制，易于對(duì)局部軟件進(jìn)行調(diào)整，所以系統(tǒng)的可維護(hù)性比較好?；谝陨线@些優(yōu)點(diǎn)，面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ㄔ絹?lái)越受到人們的青睞。. 面向?qū)ο笮枨蠓治龇椒嫦驅(qū)ο蟮男枨蠓治龌诿嫦驅(qū)ο蟮乃枷?，以用例模型為基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)人員在獲取需求的基礎(chǔ)上，建立目標(biāo)系統(tǒng)的用例模型。所謂用例是指系統(tǒng)中的一個(gè)功能單元，可以描述為操作者與系統(tǒng)之間的一次交互。用例常被用來(lái)收集用戶的需求。首先要找到系統(tǒng)的使用者，即用例的操作者。操作者是在系統(tǒng)之外，透過(guò)系統(tǒng)邊界與系統(tǒng)進(jìn)行有意義交互的任何事物?！霸谙到y(tǒng)之外”是指操作者本身并不是系統(tǒng)的組成部分，而是與系統(tǒng)進(jìn)行交互的外界事物。這種交互應(yīng)該是“有意義”的交互，即操作者向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求后，系統(tǒng)要給出相應(yīng)的回應(yīng)。而且，操作者并不限于人，也可以是時(shí)間、溫度和其他系統(tǒng)等。比如，目標(biāo)系統(tǒng)需要每隔一段時(shí)間就進(jìn)行一次系統(tǒng)更新，那么時(shí)間就是操作者?？梢园巡僮髡邎?zhí)行的每一個(gè)系統(tǒng)功能都看作一個(gè)用例?？梢哉f(shuō)，用例描述了系統(tǒng)的功能，涉及系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能目標(biāo)而關(guān)聯(lián)的操作者、對(duì)象和行為。識(shí)別用例時(shí)，要注意用例是由系統(tǒng)執(zhí)行的，并且用例的結(jié)果是操作者可以觀測(cè)到的。用例是站在用戶的角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的描述，所以描述用例要盡量使用業(yè)務(wù)語(yǔ)言而不是技術(shù)語(yǔ)言。確定了系統(tǒng)的所有用例之后，就可以開(kāi)始識(shí)別目標(biāo)系統(tǒng)中的對(duì)象和類了。把具有相似屬性和操作的對(duì)象定義為一個(gè)類。屬性定義對(duì)象的靜態(tài)特征，一個(gè)對(duì)象往往包含很多屬性。比如，讀者的屬性可能有姓名、年齡、年級(jí)、性別、學(xué)號(hào)、身份證號(hào)、籍貫、民族和血型等。目標(biāo)系統(tǒng)不可能關(guān)注對(duì)象的所有屬性，而只是考慮與業(yè)務(wù)相關(guān)的屬性。比如，在圖書(shū)館信息管理系統(tǒng)中，可能就不會(huì)考慮讀者的民族和血型等屬性。操作定義了對(duì)象的行為，并以某種方式修改對(duì)象的屬性值。目標(biāo)系統(tǒng)的類可以劃分為邊界類、控制類和實(shí)體類。邊界類代表了系統(tǒng)及其操作者的邊界，描述操作者與系統(tǒng)之間的交互。它更加關(guān)注系統(tǒng)的職責(zé)，而不是實(shí)現(xiàn)職責(zé)的具體細(xì)節(jié)。通常，界面控制類、系統(tǒng)和設(shè)備接口類都屬于邊界類?？刂祁惔砹讼到y(tǒng)的邏輯控制，描述一個(gè)用例所具有的事件流的控制行為，實(shí)現(xiàn)對(duì)用例行為的封裝。通常，可以為每個(gè)用例定義一個(gè)控制類。實(shí)體類描述了系統(tǒng)中必須存儲(chǔ)的信息及相關(guān)的行為，通常對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中的事物。確定了系統(tǒng)的類和對(duì)象之后，就可以分析類之間的關(guān)系了。對(duì)象或類之間的關(guān)系有依賴、關(guān)聯(lián)、聚合、組合、泛化和實(shí)現(xiàn)。依賴關(guān)系是“非結(jié)構(gòu)化”的和短暫的關(guān)系，表明某個(gè)對(duì)象會(huì)影響另外一個(gè)對(duì)象的行為或服務(wù)。關(guān)聯(lián)關(guān)系是“結(jié)構(gòu)化”的關(guān)系，描述對(duì)象之間的連接。聚合關(guān)系和組合關(guān)系是特殊的關(guān)聯(lián)關(guān)系，它們強(qiáng)調(diào)整體和部分之間的從屬性，組合是聚合的一種形式，組合關(guān)系對(duì)應(yīng)的整體和部分具有很強(qiáng)的歸屬關(guān)系和一致的生存期。比如，計(jì)算機(jī)和顯示器就屬于聚合關(guān)系。泛化關(guān)系與類間的繼承類似。實(shí)現(xiàn)關(guān)系是針對(duì)類與接口的關(guān)系。明確了對(duì)象、類和類之間的層次關(guān)系之后，需要進(jìn)一步識(shí)別出對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)交互行為，即系統(tǒng)響應(yīng)外部事件或操作的工作過(guò)程。一般采用順序圖將用例和分析的對(duì)象聯(lián)系在一起，描述用例的行為是如何在對(duì)象之間分布的。最后，需要將需求分析的結(jié)果用多種模型圖表示出來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)審。由于分析的過(guò)程是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，合理的分析模型需要多次迭代才能得到。. 需求分析過(guò)程有了上述分析方法、建模的指導(dǎo)，那如何有效地應(yīng)用到需求分析過(guò)程中？本章節(jié)主要結(jié)合面向?qū)ο蟮姆治龇椒ā⒔９ぞ邅?lái)講述需求分析的各個(gè)階段與任務(wù)。分析過(guò)程可概括總結(jié)為三個(gè)階段，參見(jiàn)下圖：一階段：建立框架，理清業(yè)務(wù)脈絡(luò)與框架，初步進(jìn)行分解（業(yè)務(wù)流程分析、業(yè)務(wù)實(shí)體分析、角色與使用場(chǎng)景分析），該階段的輸出物是需求說(shuō)明書(shū)中業(yè)務(wù)流程分析、業(yè)務(wù)實(shí)體分析以及用例分析。二階段：填充細(xì)節(jié)，完成上述用例的內(nèi)容填充、類圖填充。這個(gè)階段工作量非常大，也可能需要多次迭代完成。三階段：非功能性需求細(xì)節(jié)。包括接口需求、全局性的非功能性需求、全局性的技術(shù)約束。圖表 37：分析過(guò)程. 一階段分析過(guò)程這個(gè)階段工作的輸入是從立項(xiàng)階段或業(yè)務(wù)原始需求初步梳理的業(yè)務(wù)事件列表和報(bào)表列表、輸出是用例模型和概念層的類圖。對(duì)應(yīng)于RUP中的細(xì)化階段的第一次迭代。該階段結(jié)束的標(biāo)志是標(biāo)示出了絕大部分的用例，生成了概念層類圖。在整個(gè)過(guò)程中是針對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)事件進(jìn)行業(yè)務(wù)流程分析、業(yè)務(wù)實(shí)體分析和用例分析；針對(duì)每個(gè)報(bào)表進(jìn)行業(yè)務(wù)實(shí)體分析和用例，如下圖所示。表 38：一階段分析過(guò)程第一步：流程圖編制。每個(gè)業(yè)務(wù)事件都是一個(gè)業(yè)務(wù)流程的觸發(fā)，沿著對(duì)業(yè)務(wù)事件的響應(yīng)序列，找到所有相關(guān)的業(yè)務(wù)活動(dòng)，表述這些業(yè)務(wù)活動(dòng)之間的關(guān)系、了解這些活動(dòng)需要接受哪些信息、產(chǎn)生哪些信息（表單），確定數(shù)據(jù)傳送路線，同時(shí)標(biāo)示出活動(dòng)執(zhí)行的部門(mén)、崗位。由于業(yè)務(wù)事件是分類型的，因此流程也是分類型，主要是三類：生產(chǎn)類、管理類、支撐類。后面兩類都容易遺漏。借助分類可以獲得更完整的流程列表。下表是以cdma為例給出業(yè)務(wù)事件與流程列表示例：分類業(yè)務(wù)事件名稱流程名稱流程編號(hào)生產(chǎn)類新裝Cdma新裝流程YWLCCP001補(bǔ)卡Cdma補(bǔ)卡流程YWLCCP002管理類資費(fèi)特批資費(fèi)特批流程YWLCZF001碼號(hào)特批碼號(hào)特批流程YWLCZY001支持性Uim卡導(dǎo)入與分配Uim卡運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)備流程YW