软件工程07

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第7章 面向对象分析面向对象分析( 通常缩写为OOA) 的关键， OOA)的关键 面向对象分析 ( 通常缩写为 OOA) 的关键 ， 是 识别出问题域内的对象， 识别出问题域内的对象，并分析它们相互间的关 最终建立起问题域的简洁、精确、 系，最终建立起问题域的简洁、精确、可理解的 正确模型。 正确模型。在用面向对象观点建立起的三种模型 对象模型是最基本、最重要、最核心的。 中，对象模型是最基本、最重要、最核心的。

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7.1 分析过程 7.2 需求陈述 7.3 建立对象模型 7.4 建立动态模型 7.5 建立功能模型 7.6 定义服务 7.7 面向对象分析实例 7.8 小结

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7.1 分析过程概述 7.1.1 概述面向对象分析， 面向对象分析，就是抽取和整理用户需求并建立问 题域精确模型的过程。 题域精确模型的过程。

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三个子模型与五个层次 7.1.2 三个子模型与五个层次正如本书6.4节所述， 正如本书6.4节所述，面向对象建模得到的模型包含系统的 6.4节所述 三个要素， 静态结构(对象模型) 交互次序(动态模型) 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， 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， 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； 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 序时(例如，用户界面及过程控制等) 动态模型是重要的； 运算量很大的问题(例如，高级语言编译、科学与工程计算等) 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。 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) 型中的操作(即服务或方法)。 复杂问题(大型系统)的对象模型由下述五个层次组成： 复杂问题(大型系统)的对象模型由下述五个层次组成：主题 五个层次组成 对象层、 层(也称为范畴层)、类—&—对象层、结构层、属性层和服务层， 也称为范畴层) & 对象层 结构层、属性层和服务层， 如图7.1所示。 如图7.1所示。 7.1所示

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图7.1 复杂问题的对象模型

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综上所述，我们在概念上可以认为， 综上所述，我们在概念上可以认为，面向对象分析 大体上按照下列顺序进行：寻找类 & 对象 识别结构， 对象， 大体上按照下列顺序进行：寻找类—&—对象，识别结构， 识别主题，定义属性，建立动态模型，建立功能模型， 识别主题，定义属性，建立动态模

型，建立功能模型， 定义服务。但是，正如前面已经多次强调指出过的， 定义服务。但是，正如前面已经多次强调指出过的，分 析不可能严格地按照预定顺序进行，大型、 析不可能严格地按照预定顺序进行，大型、复杂系统的 模型需要反复构造多遍才能建成。通常， 模型需要反复构造多遍才能建成。通常，先构造出模型 的子集，然后再逐渐扩充，直到完全、 的子集，然后再逐渐扩充，直到完全、充分地理解了整 个问题，才能最终把模型建立起来。 个问题，才能最终把模型建立起来。

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分析也不是一个机械的过程。 分析也不是一个机械的过程。大多数需求陈述都缺 乏必要的信息，所缺少的信息主要从用户和领域专家那 用户 乏必要的信息，所缺少的信息主要从用户和领域专家那 里获取， 里获取，同时也需要从分析员对问题域的背景知识中提 取。在分析过程中，系统分析员必须与领域专家及用户 在分析过程中，系统分析员必须与领域专家及用户 反复交流，以便澄清二义性，改正错误的概念， 反复交流，以便澄清二义性，改正错误的概念，补足缺 少的信息。面向对象建立的系统模型， 少的信息。面向对象建立的系统模型，尽管在最终完成 之前还是不准确、不完整的，但对做到准确、 之前还是不准确、不完整的，但对做到准确、无歧义的 交流仍然是大有益处的。 交流仍然是大有益处的。

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7.2 需求陈述7.2.1 书写要点通常，需求陈述的内容包括：问题范围，功能需求， 通常，需求陈述的内容包括：问题范围，功能需求， 的内容包括 性能需求，应用环境及假设条件等。总之， 性能需求，应用环境及假设条件等。总之，需求陈述应 该阐明“ 而不是“ 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。 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。 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， 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。 这样做将限制实现的灵活性。对系统性能及系统与外界 环境交互协议的描述，是合适的需求。此外， 环境交互协议的描述，是合适的需求。此外，对采用的 软件工程标准、模块构造准则、 软件工程标准、模块构造准则、将来可能做的扩充以及 可维护性要求等方面的描述，也都是适当的需求。 可维护性要求等方面的描述，也都是适当的需求。

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7.2.2 例子图7.2 所示的自动取款机(ATM)系统， 所示的自动

取款机(ATM)系统，是本书讲 (ATM)系统

述面向对象分析和面向对象设计时使用的一个实例。 述面向对象分析和面向对象设计时使用的一个实例。 

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图7.2 ATM系统

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下面陈述对ATM系统的需求。 下面陈述对ATM系统的需求。 ATM系统的需求某银行拟开发一个自动取款机系统， 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、 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。 网络系统。ATM和中央计算机由总行投资购买。总行拥 和中央计算机由总行投资购买 有多台ATM,分别设在全市各主要街道上。分行负责提 有多台ATM,分别设在全市各主要街道上。 ATM 供分行计算机和柜员终端。 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 分行下属的各个储蓄所内。 个分行分摊。 个分行分摊。

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银行柜员使用柜员终端处理储户提交的储蓄事务。 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， 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。 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， 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。 分行计算机具体处理针对某个账户的事务并且维护账户。 

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拥有银行账户的储户有权申请领取现金兑换卡。 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。 ATM访问自己的账户 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) ATM上提取现金 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) 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。 ATM办理转账 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， 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。分行代码唯一标识总行下属的一个分行， 代码和卡号。分行代码唯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， 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， 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， 的全部账户。每张现金兑换卡仅属于一个储户所有，但 同一张卡可能有多个副本，因此， 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。 ATM上使用同样的现金兑换卡的可能性 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。 系统应该能够处理并发的访问。

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当用户把现金兑换卡插入ATM之后，ATM就与用户交 当用户把现金兑换卡插入ATM之后，ATM就与用户交 ATM之后 互，以获取有关这次事务的信息，并与中央计算机交换 以获取有关这次事务的信息， 关于事务的信息。首先，ATM要求用户输入密码， 关于事务的信息。首先，ATM要求用户输入密码，接下 要求用户输入密码 来ATM把从这张卡上读到的信息以及用户输入的密码传 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， 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。 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， 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， 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 ATM请求用户输入取款额。最后，ATM从现金出口吐出现 请求用户输入取款额 金，并且打印出账单交给用户。 并且打印出账单交给用户。

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7.3 建立对象模型确定类—& 对象 7.3.1 确定类 &—对象对象是在问题域中客观存在的， 类—&—对象是在问题域中客观存在的，系统分析员 & 对象是在问题域中客观存在的 的主要任务，就是通过分析找出这些类 & 对象 首先， 对象。 的主要任务，就是通过分析找出这些类—&—对象。首先， 找出所有候选的类—& 对象 然后，从候选的类—& 对 对象； 找出所有候选的类 &—对象；然后，从候选的类 &—对 象中筛选掉不正确的或不必要的。 象中筛选掉不正确的或不必要的。 1. 找出候选的类—&—对象

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另一种更简单的分析方法，是所谓的非正式分析。 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，

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—& 对象的候选者 对象的候选者， 陈述中的名词作为类 &—对象的候选者，用形容词作为 确定属性的线索， 动词作为服务 操作 的候选者。 操作)的候选者 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。认真阅 下面以ATM系统为例，说明非正式分析过程。 ATM系统为例 读7.2.2节给出的需求陈述，从陈述中找出下列名词， 7.2.2节给出的需求陈述，从陈述中找出下列名词， 节给出的需求陈述 可以把它们作为类—& 对象的初步的候选者 对象的初步的候选者。 可以把它们作为类 &—对象的初步的候选者。

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银行、自动取款机(ATM)、系统、中央计算机、 银行、自动取款机(ATM)、系统、中央计算机、分 (ATM) 行计算机、柜员终端、网络、总行、分行、软件、成本、 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、 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、 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、账单以 用户、副本、信息、密码、类型、取款额、 及访问。 及访问。 通常，在需求陈述中不会一个不漏地写出问题域中 通常， 所有有关的类—& 对象 因此， 对象， 所有有关的类 &—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—& 对象提取出来 例如， 对象提取出来。 识或常识进一步把隐含的类 &—对象提取出来。例如， ATM系统的需求陈述中虽然没写 通信链路” 系统的需求陈述中虽然没写“ 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， 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 系统中应该包含这两个实体。 ATM系统中应该包含这两个实体。

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2. 筛选出正确的类—&—对象显然，仅通过一个简单、 显然，仅通过一个简单、机械的过程不可能正确地 完成分析工作。 完成分析工作。非正式分析仅仅帮助我们找到一些候选 的类—& 对象 接下来应该严格考察每个候选对象， 对象， 的类 &—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， 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。 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， 筛选时主要依

据下列标准，删除不正确或不必要的 对象。 类—&—对象。 & 对象

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(1) 冗余 冗余 无关 (2) 无关 笼统 (3) 笼统 属性 (4) 属性 操作 (5) 操作 (6) 实现 实现 综上所述， ATM系统的例子中，经过初步筛选， 综上所述，在ATM系统的例子中，经过初步筛选， 系统的例子中 剩下下列类—& 对象 ATM、中央计算机、分行计算机、 对象： 剩下下列类 &—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、 柜员终端、总行、分行、柜员、储户、账户、事务和现 金兑换卡。 金兑换卡。

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7.3.2 确定关联如前所述，两个或多个对象之间的相互依赖、 如前所述，两个或多个对象之间的相互依赖、相互 作用的关系就是关联。分析确定关联， 作用的关系就是关联。分析确定关联，能促使分析员考 虑问题域的边缘情况， 虑问题域的边缘情况，有助于发现那些尚未被发现的 —&—对象 对象。 类—&—对象。 在分析确定关联的过程中， 在分析确定关联的过程中，不必花过多的精力去区 分关联和聚集。事实上，聚集不过是一种特殊的关联， 分关联和聚集。事实上，聚集不过是一种特殊的关联， 是关联的一个特例。 是关联的一个特例。

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1. 初步确定关联在需求陈述中使用的描述性动词或动词词组， 在需求陈述中使用的描述性动词或动词词组，通常 表示关联关系。因此，在初步确定关联时， 表示关联关系。因此，在初步确定关联时，大多数关联 可以通过直接提取需求陈述中的动词词组而得出。通过 可以通过直接提取需求陈述中的动词词组而得出。 分析需求陈述，还能发现一些在陈述中隐含的关联。最 分析需求陈述，还能发现一些在陈述中隐含的关联。 后，分析员还应该与用户及领域专家讨论问题域实体间 的相互依赖、相互作用关系， 的相互依赖、相互作用关系，根据领域知识再进一步补 充一些关联。 充一些关联。