第3周：面向对象方法与UML的历史与发展（邵维忠教授主讲）
2014-03-11 21:02
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面向对象技术高级课程
教材 :邵维忠、杨芙清《面向对象的分析与设计》，清华大学出版社 2013.01出版
一、不同的分析与设计方法
（一）、功能分解法（function decomposition）：以系统需要提供的功能为中心来组织系统。
首先定义各种功能，然后把功能分解为子功能。
对较大的子功能进一步分解，截止到可给出明确的定义。
设计功能/子功能所需要的数据结构
定义功能./子功能之间的接口
作为一种早期的建模方法，没有明确地区分分析与设计
优缺点：
直接地反映用户的需求，工作容易开始。
不能直接地映射问题域，很难检验结果正确性。
对需求变化的适应能力差。
局部的错误和修改很容易产生全局性影响。
（二）、结构化方法
结构化分析（SA），又称数据流法，得到的分析模型是数据流图（DFD），主要模型元素是数据流、加工、文件及端点，外加处理说明和数据字典。
结构化设计（SD），与功能分解法基本相同，分为概要设设计和详细设计。
优缺点：
强调研究问题域，并有严格的法则。
间接映射问题域，不直接映射问题。
分析与设计的概念不一致，从分析到设计的过渡比较困难。
数据流和加工的数量太多，引起分析文档膨胀。
（三）、信息建模法
由实体-关系法（E-R方法）发展而来，核心是实体和关系，都可以带有属性。
后来把实体叫做对象，并使用了类型和子类型对实体进行抽象描述。
信息建模法已很接近面向对象方法，但有以下差别：
强调重点是信息建模和状态建模，而不是对象建模。
实体中只有属性没有操作。
只有属性的继承，不支持操作的继承。
没有采用消息通讯。
（四）、面向对象方法。
面向对象的分析（OOA）、面向对象的设计（OOD）。
运用对象、类、继承、封装、聚合、关联、消息、多态性等概念来构造系统。
完整地刻画了问题域中事物。
如实地表达了问题域中事物之间的各种关系。
使系统的复杂性得到控制。
不同的建模方法体现于：
从不同的概念出发来认识问题域。
用不同的概念进行系统构造。
系统对现实世界的映射方式不同。
五、OOA与OOD及OO方法的优点
（一）、什么是OOA——面向对象分析
基本任务：运用面向对象的概念对问题域进行分析，将问题域中的系统责任有关的事物抽象为系统中的对象，定义这些对象的属性与操作，以及它们之间的各种关系。
最终目标：建立一个满足用户需求、直接映射问题域的OOA模型。
（二）、什么是OOD
定义：就是在OOA模型基础上运用面向对象方法进行系统设计，目标是产生一个符合具体实现条件的OOD模型。
早期（80年代末期）的OOD特点：
不基于OOA，大多数基于结构化分析
是OO编程方法的延伸，多与编程语言有关，受Ada影响大
不是纯OO，对某些概念（继承）缺少支持，有一些非OO概念（数据流、包、模块）
不只针对软件生存周期的设计阶段，D有时指Design，有时指Development，涉及一些分析问题，但不彻底。
早期OOD可看作今OOA&D方法的雏形
现今（90年代以后）OOD特点：
以面向对象的分析为基础，不依赖结构化分析
与OOA方法共同构成OOA&D方法体系，但属于软件生存周期的不同阶段。
较全面地体现面向对象方法的概念与原则
大多数方法独立于编程语言，其模型可以通过不同编程语言实现。
（三）、OO方法的优点
软件建模面临的挑战
问题域和系统责任复杂性日益增长，系统越来越庞大
交流问题，领域多样性使软件工程中的交流问题比其他工程更为突出，很容易隐藏下许多错误
需要的不断变化，用户因素、竞争因素、经费因素
软件复用的要求，复用级别提高——分析与设计结果复用。要求在多个系统中复用
面向对象方法的优势
对问题域和系统责任的复杂性具有较强的处理能力
提供了便于各类相关人员交流的共同语言
对需求变化具有较强的适应性
为实现分析与设计级别的软件复用提供了有力的支持
贯穿软件生存周期全过程的一致性：概念、词汇、原则及表示法。保持到设计、编程、测试等阶段，对软件周期的开发、维护及管理都具有重要意义。
六、不同流派的OO方法
方法的异同体现于：概念、表示法、系统模型、开发过程、可用性、技术支持等
（一）、Booch方法
6种模型图：
基本图：必不可少
类图、对象图——对于分析和设计
模块图、进程图——只用于设计
补充图：必要时使用
状态转移图、交互图
过程
宏过程——概念化、分析、设计、演化、维护
微过程——说明类和对象的接口和实现、识别类和对象、识别类和对象的语义、识别类和对象的关系。
特点：思想活跃，开拓与创新。可操作性不强，类图与对象图并存。
（二）、Coad/Yourdon方法
OOA模型分为5个层次
主题层
类及对象层
结构层
属性层
服务层
OOD模型的4个部分
人机交互（HIC）
问题域（PDC）——
任务管理（TMC）
数据管理（DMC）
特点：概念简练、过程清晰。强调概念的一致性，过程指导不够具体。
（三）、Jacobso方法（OOSE）
提出use case（用况）的概念来描述用户需求
三种对象：实体对象、界面对象、控制对象
三维分析模型、四维设计模型——信息、行为、表示+实现环境。
三大过程——分析过程、构造过程、测试过程（如图）
特点：
通过用况描述用户需求
用交互图描述对象之间的交互
用况驱动的观点言之有过
（四）、Rumbaugh方法（OMT）
三个模型：功能模型、对象模型、动态模型
过程：
分析（面向对象）
系统设计（传统方法）
对象设计（面向对象）
实现
特点：
概念严谨，阐述清楚
过程具体，可操作性强
包含了许多非OO的内容
提出若干扩充概念，偏于复杂
教材 :邵维忠、杨芙清《面向对象的分析与设计》，清华大学出版社 2013.01出版
一、不同的分析与设计方法
（一）、功能分解法（function decomposition）：以系统需要提供的功能为中心来组织系统。
首先定义各种功能，然后把功能分解为子功能。
对较大的子功能进一步分解，截止到可给出明确的定义。
设计功能/子功能所需要的数据结构
定义功能./子功能之间的接口
作为一种早期的建模方法，没有明确地区分分析与设计
优缺点：
直接地反映用户的需求，工作容易开始。
不能直接地映射问题域，很难检验结果正确性。
对需求变化的适应能力差。
局部的错误和修改很容易产生全局性影响。
（二）、结构化方法
结构化分析（SA），又称数据流法，得到的分析模型是数据流图（DFD），主要模型元素是数据流、加工、文件及端点，外加处理说明和数据字典。
结构化设计（SD），与功能分解法基本相同，分为概要设设计和详细设计。
优缺点：
强调研究问题域，并有严格的法则。
间接映射问题域，不直接映射问题。
分析与设计的概念不一致，从分析到设计的过渡比较困难。
数据流和加工的数量太多，引起分析文档膨胀。
（三）、信息建模法
由实体-关系法（E-R方法）发展而来，核心是实体和关系，都可以带有属性。
后来把实体叫做对象，并使用了类型和子类型对实体进行抽象描述。
信息建模法已很接近面向对象方法，但有以下差别：
强调重点是信息建模和状态建模，而不是对象建模。
实体中只有属性没有操作。
只有属性的继承，不支持操作的继承。
没有采用消息通讯。
（四）、面向对象方法。
面向对象的分析（OOA）、面向对象的设计（OOD）。
运用对象、类、继承、封装、聚合、关联、消息、多态性等概念来构造系统。
完整地刻画了问题域中事物。
如实地表达了问题域中事物之间的各种关系。
使系统的复杂性得到控制。
不同的建模方法体现于：
从不同的概念出发来认识问题域。
用不同的概念进行系统构造。
系统对现实世界的映射方式不同。
五、OOA与OOD及OO方法的优点
（一）、什么是OOA——面向对象分析
基本任务：运用面向对象的概念对问题域进行分析，将问题域中的系统责任有关的事物抽象为系统中的对象，定义这些对象的属性与操作，以及它们之间的各种关系。
最终目标：建立一个满足用户需求、直接映射问题域的OOA模型。
（二）、什么是OOD
定义：就是在OOA模型基础上运用面向对象方法进行系统设计，目标是产生一个符合具体实现条件的OOD模型。
早期（80年代末期）的OOD特点：
不基于OOA，大多数基于结构化分析
是OO编程方法的延伸，多与编程语言有关，受Ada影响大
不是纯OO，对某些概念（继承）缺少支持，有一些非OO概念（数据流、包、模块）
不只针对软件生存周期的设计阶段，D有时指Design，有时指Development，涉及一些分析问题，但不彻底。
早期OOD可看作今OOA&D方法的雏形
现今（90年代以后）OOD特点：
以面向对象的分析为基础，不依赖结构化分析
与OOA方法共同构成OOA&D方法体系，但属于软件生存周期的不同阶段。
较全面地体现面向对象方法的概念与原则
大多数方法独立于编程语言，其模型可以通过不同编程语言实现。
（三）、OO方法的优点
软件建模面临的挑战
问题域和系统责任复杂性日益增长，系统越来越庞大
交流问题，领域多样性使软件工程中的交流问题比其他工程更为突出，很容易隐藏下许多错误
需要的不断变化，用户因素、竞争因素、经费因素
软件复用的要求，复用级别提高——分析与设计结果复用。要求在多个系统中复用
面向对象方法的优势
对问题域和系统责任的复杂性具有较强的处理能力
提供了便于各类相关人员交流的共同语言
对需求变化具有较强的适应性
为实现分析与设计级别的软件复用提供了有力的支持
贯穿软件生存周期全过程的一致性：概念、词汇、原则及表示法。保持到设计、编程、测试等阶段，对软件周期的开发、维护及管理都具有重要意义。
六、不同流派的OO方法
方法的异同体现于：概念、表示法、系统模型、开发过程、可用性、技术支持等
（一）、Booch方法
6种模型图：
基本图：必不可少
类图、对象图——对于分析和设计
模块图、进程图——只用于设计
补充图：必要时使用
状态转移图、交互图
过程
宏过程——概念化、分析、设计、演化、维护
微过程——说明类和对象的接口和实现、识别类和对象、识别类和对象的语义、识别类和对象的关系。
特点：思想活跃，开拓与创新。可操作性不强，类图与对象图并存。
（二）、Coad/Yourdon方法
OOA模型分为5个层次
主题层
类及对象层
结构层
属性层
服务层
OOD模型的4个部分
人机交互（HIC）
问题域（PDC）——
任务管理（TMC）
数据管理（DMC）
特点：概念简练、过程清晰。强调概念的一致性，过程指导不够具体。
（三）、Jacobso方法（OOSE）
提出use case（用况）的概念来描述用户需求
三种对象：实体对象、界面对象、控制对象
三维分析模型、四维设计模型——信息、行为、表示+实现环境。
三大过程——分析过程、构造过程、测试过程（如图）
特点：
通过用况描述用户需求
用交互图描述对象之间的交互
用况驱动的观点言之有过
（四）、Rumbaugh方法（OMT）
三个模型：功能模型、对象模型、动态模型
过程：
分析（面向对象）
系统设计（传统方法）
对象设计（面向对象）
实现
特点：
概念严谨，阐述清楚
过程具体，可操作性强
包含了许多非OO的内容
提出若干扩充概念，偏于复杂
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