物联网工程实践资料：单元07 软件设计1.doc

1、单元 07 软件设计 1单元目标 面向对象设计概述 类设计学习任务任务描述了解什么是软件设计，面向对象设计的步骤和原则。什么是类设计，以及如何绘制 UML 类图。知识准备软件设计是从软件需求规格说明书出发， 根据需求分析阶段确定的功能设计软件系统的整体结构、划分功能模块、确定每个模块的实现算法以及编写具体的代码，形成软件的具体设计方案。软件设计是把许多事物和问题抽象起来， 并且抽象它们不同的层次和角度。将问题或事物分解并模块化使得解决问题变得容易，分解的越细模块数量也就越多， 它的副作用就是使得设计者考虑更多的模块之间耦合度的情况。7.1 面向对象设计概述面向对象程序设计可以看作一种在程序中包

2、含各种独立而又互相调用的对象的思想，这与传统的思想刚好相反：传统的程序设计主张将程序看作一系列函数的集合， 或者直接就是一系列对电脑下达的指令。面向对象程序设计中的每一个对象都应该能够接受数据、处理数据并将数据传达给其它对象，因此它们都可以被看作一个小型的“机器”，即对象。目前已经被证实的是， 面向对象程序设计推广了程序的灵活性和可维护性，并且在大型项目设计中广为应用。 此外，支持者声称面向对象程序设计要比以往的做法更加便于学习， 因为它能够让人们更简单地设计并维护程序，使得程序更加便于分析、设计、理解。反对者在某些领域对此予以否认。当我们提到面向对象的时候，它不仅指一种程序设计方法。它更多意

3、义上是一种程序开发方式。在这一方面，我们必须了解更多关于面向对象系统分析和面向对象设计（Object Oriented Design，简称OOD）方面的知识。OOD 遵循的原则如下：（一）模块化对象就是模块，把数据和方法结合在一起（二）抽象过程抽象数据抽象参数化抽象（某些 PDL）（三）信息隐藏通过对象的封装性实现（四）弱耦合降低交互耦合提高继承耦合7.2 类设计类（Class）定义了一件事物的抽象特点。通常来说，类定义了事物的属性和它可以做到的（它的行为）。举例来说，“狗”这个类会包含狗的一切基础特征，即所有“狗”都共有的特征或行为，例如它的孕育、毛皮颜色和吠叫的能力。类可以为程序提供模版和

4、结构。一个类的方法和属性被称为“成员”。对象（Object）是类的实例。例如，“狗”这个类列举狗的特点，从而使这个类定义了世界上所有的狗。 而莱丝这个对象则是一条具体的狗，它的属性也是具体的。狗有皮毛颜色，而莱丝的皮毛颜色是棕白色的。因此，莱丝就是狗这个类的一个实例。一个具体对象属性的值被称作它的“状态”。（系统给对象分配内存空间，而不会给类分配内存空间。这很好理解，类是抽象的系统不可能给抽象的东西分配空间，而对象则是具体的。）关键抽象是在系统范围上的一些重要概念， 主要是从需求中得到（例如词汇表、业务规约以及用例模型），这些概念也会涉及到系统所针对的业务领域知识。类的命名尽量应用领域中的术语

5、，应明确、无岐义，以利于相互交流和理解。 类的属性、 操作中的可见性使用+、 #、 分别表示 public、protected、private。类图类之间的关系是类图中比较复杂的内容。有关联、聚合、组合、泛化、依赖。关联：是模型元素之间的一种语义联系，是类之间的一种很弱的联系。关联可以有方向，可以是单向关联，也可以是双向关联。可以给关联加上关联名来描述关联的作用。 关联两端的类也可以以某种角色参与关联， 角色可以具有多重性， 表示可以有多少个对象参与关联。可以通过关联类进一步描述关联的属性、操作以及其他信息。关联类通过一条虚线与关联连接。对于关联可以加上一些约束，以加强关联的含义。聚合是一种特

6、殊的关联，聚合表示整体与部分的关系。通常在定义一个整体类后，再去分析这个整体类的组成结构。从而找出一些组成类，该整体类和组成类之间就形成了聚合关系。例如舰队是由一系列的舰船组成。需求描述中“包含”、“组成”、“分为.部分”等词常意味着聚合关系。组合也是一种特殊的关联，也表示类之间整体和部分的关系，但是组合关系中部分和整体具有统一的生存期。一旦整体对象不存在，部分对象也将不存在。部分对象与整体对象之间具有共生死的关系。聚合和组合的区别：聚合关系是“hasa”关系，组合关系是“containsa”关系；聚合关系表示整体与部分的关系比较弱，而组合比较强； 聚合关系中代表部分事物的对象与代表聚合事物的

7、对象的生存期无关， 一旦删除了聚合对象不一定就删除了代表部分事物的对象。组合中一旦删除了组合对象，同时也就删除了代表部分事物的对象。泛化定义了一般元素和特殊元素之间的分类关系， 类之间的这种泛化关系也就是继承关系。泛化关系是“akindof”关系，定义一般元素和特殊元素之间的分类关系。建立类图的步骤：（1）研究分析问题领域确定系统需求。（2）确定类，明确类的含义和职责、确定属性和操作。（3）确定类之间的关系。类的识别是一个需要大量技巧的工作，寻找类的一些技巧包括：名词识别法；根据用例描述确定类；使用 CRC 分析法；根据边界类、控制类、 实体类的划分来帮助分析系统中的类； 参考设计模式确定类；

8、对领域进行分析或利用已有领域分析结果得到类；利用 RUP 中如何在分析和设计中寻找类的步骤。1. 名词识别法：这种方法的关键是识别系统问题域中的实体。对系统进行描述，描述应该使用问题域中的概念和命名， 从系统描述中标识名词及名词短语， 其中的名词往往可以标识为对象， 复数名词往往可以标识为类。2. 从用例中识别类：用例图实质上是一种系统描述的形式， 自然可以根据用例描述来识别类。针对各个用例，可以提如下的问题辅助识别：用例描述中出现了那些实体？用例的完成需要哪些实体合作？用例执行过程中会产生并存储哪些信息？用例要求与之关联的每个角色的输入是什么？用例反馈与之关联的每个角色的输出是什么？用例需要操作哪些硬设备？在面向对象应用中， 类之间传递的信息数据要么可以映射到发送方的某些属性，要么该信息数据本身就是一个对象。综合不同的用例识别结果，就可以得到整个系统的类，在类的基础上，我们又可以分析用例的动态特性来对用例进行动态行为建模。任务实训实训目的 面向对象设计概述 类设计