Object Oriented Analyzing
Object Oriented Design
Object Oriented Programming
ooa(object oriented analysis)面向对象分析
ood(object oriented design)面向对象设计
如所熟知,面向对象作为一种程序设计技术最早于60年代后期提出,用于Simula的应用程
序开发。到了70年代,面向对象成为Smalltalk语言的一个重要特征。当时,面向对象技术主要
用于程序设计。进入90年代,人们的注意力逐渐从程序设计转向系统分析和设计,用对象的观
点来认识现实世界、设计问题的可行解,随之也就出现了许多OOA和OOD方法。但这些方法
还不很成熟,在OOA与OOD的边界划分上也存在着争议。如:有人认为面向对象软件开发
过程可以分为面向对象分析、面向对象设计和面向对象程序设计三个阶段;有人认为分析和设
计可以交叉进行不必做严格区分;还有人沿用传统方法进行分析和设计,用面向对象程序设计
语言来实现系统。O
OA/OOD的一些较有代表性的工作有Gray.Booch的OOAD方法,Coad&Yourdon的
OOA和OOD方法,Shlaer&Mellor的OOA方法,Rumbaugh的OOAD方法等。不同的方法
体系都分别体现了人们对OOA、OOD,以及面向对象软件开发过程的不同认识。本文的主要
目的就是,试图通过对现有OOA与OOD方法的共性进行纵观分析,弄清二者之间的边界问
题,评析从OOA到OOD过渡的难易,并讨论实现这种过渡所涉及的主要工作。
ooa:分析阶段所做的主要工作是理解问题和需求构模,将现实世界中的问题映射到问题域。在该
阶段,要明确用户提出了哪些功能要求,为完成这些要求,系统应有哪些构件,采用什么样的结构,并写出详细的需求规约。OOA中引入了许多面向对象的概念和原则,如,对象、属性、服务
、继承、封装等,并利用这些概念和原则来分析、认识和理解客观世界,将客观世界中的实体抽
象为问题域中的对象,即问题对象,分析客观世界中问题的结构,明确为完成系统功能,对象间
应具有的联系和相互作用。因此,下述问题是OOA阶段必须回答的:
1)为完成用户要求系统应提供哪些功能?
2)系统应有哪些对象构成?
3)每个对象应有哪些属性和服务?
4)对象间应有怎样的联系?要
回答这些问题,就需要从静态和动态两方面来认识、分析现实世界对象。具体地说,要进行
:
1)个体特征分析:标识对象及其属性和服务。有的方法在标识特征时对属性的要求可能
弱一些,这是因为对象是属性和操作的封装体,对象的访问可以通过接口--操作来实现。这
样在标识对象时对象的内部特征可暂不考虑,仅考察外部行为。每种分析方法在完成这些工作
时各具特色,如:Coad&Yourdon方法只给出了一些标识对象及其特征的一般原则和思路;R
.Abbott认为,可以通过分析非形式化英语的问题描述,将名词标识为对象,将形容词标识为属
性,将动词标识为服务;Bailin等人则采用结构化与面向对象技术相结合的方法。
2)静态分析:分析和描述系统的静态结构。一般地,对象系统中的类或对象之间存在着两
种关系:一般—特殊关系和整体—部分关系。其中,前者更具普遍性,它的一种重要实现形式
就是继承机制,也是面向对象程序设计语言所支持的语言设施。同样,大多OOA方法也都为
继承提供了相应的表示方法。因此,系统静态分析主要是分析、识别对象或类间的一般—特殊
结构,并添加一些必要的类,构造继承关系。
3)动态分析:分析对象及之间的行为及其控制关系,建立系统的动态模型。多数分析方法
要求进行这方面的工作,有的则将它放到设计阶段去完成,这主要是由OOA、OOD阶段划分
的不同所造成的。动态模型一般由一组状态转换图构成,从这组状态转换图可以映射到对象模
型。系统的动态模型从对象行为的角度刻划了系统功能,方便了从OOA到OOD的过渡。有的
方法虽未提供动态模型,但也提供了表示对象行为的类似方法。早期的OOA方法对建立系
统动态模型认识不足,这主要是因为当时的许多方法是受数据模型的启发而产生的。现在越来越
多的人认识到了系统动态分析工作的重要性,并在分析方法中引入了相应概念。除
此之外,许多OOA方法还引入了问题复杂性控制机制。如,Coad&Yourdon在其方法中
引入了主题的概念;Wirfs&Brock在其方法中引入了子系统的概念。问题复杂性控制机制主
要针对大型复杂系统,它将一组对象或类抽象成新的系统构件,以达到简化问题空间的目的
。这样,分析和设计人员就可以从宏观与微观、整体与局部等不同角度来分析问题,便于透彻地
认识和理解问题。
OOD方法:
析阶段主要是明确用户的功能需求,及满足用户所需的系统部件及其结构。设计阶段则主
要是确定实现用户需求的方法,即怎样做才能满足用户需求,并构造出系统的实现蓝图。面向
对象设计也是如此,只不过是引入了一些面向对象的概念和原则,用以指导设计工作。OOD首
先从OOA的结果开始,并将其从问题域映射到实现域;为满足实现的需要,还要增加一些类
、结构及属性和服务,并对原有类及属性进行调整。此外,还要完成应用控制、人机交互界面的设计等。在现有方法中,Coad等人的OOD就是比较全面的设计方法。OOD的主要工作有:2
问题域部分的设计问
题域部分的设计是任何OOD方法都必须完成的工作,它主要是对OOA结果进行改进和
精化,并将其由问题域转化到解域,具体来说,有以下几个方面:.
属性:有些属性在分析阶段有助于问题的理解,而到了设计阶段则可以由其他属性导出或
根本没必要保留。因此,应将它们去掉。相反地,为了实现服务算法还需要增加相应的一些属性
。.
服务:OOA只给出了服务的接口,其具体实现算法要在OOD阶段完成。.
类及对象:在OOA阶段有助于问题理解的一些类在OOD阶段成为冗余,需要删除,而为
了优化调整继承关系还要增加一些类。所有的类都确定以后还要明确哪些类的对象会引发哪
些类创建新对象。.
结构:对类间结构进行优化调整。.
对象行为:明确对象间消息传递的实现算法,依据动态模型确定对象间消息发送的先后顺
序,并设计相应算法,协调对象的行为。2
2 人机交互与应用控制部分的设计有
些设计方法并没有提到交互界面的设计,一方面是因为这些系统中交互界面不十分重要
;另一方面是因为这部分的设计很有规律,设计方法也比较成熟,但为完整起见,仍将其列出
。主要工作包括:.
交互界面子系统的设计:与界面有关的类及类间结构的设计,以及有关算法的设计。.
交互界面子系统和应用之间接口的设计。.
应用控制部分的设计:这部分对象主要完成应用的驱动工作。这部分对象不同于从现实
世界中抽象出来的对象,在现实世界和问题域中没有原型,它们同界面子系统中的对象及问题
对象发生作用,控制系统的运行。
OOA与OOD的区别
上讨论了OOA阶段和OOD阶段所应完成的主要工作,由于这两个阶段的划分没有公认
的标准,有些工作是在OOA阶段完成还是在OOD阶段完成还存在着争议。有人认为OOA和
OOD可以交叉进行;有人认为OOD是对OOA结果的改进和细化,所以只提OOA;有人则更
强调OOD。尽管OOA和OOD存在着某些交叉和联系,但它们之间仍有许多差别,如:
1)OOA将现实世界中的实体抽象为问题对象,并构造问题域中的系统需求模型;OOD将
问题对象转化为解域中的类并在解域中构造出问题的解。
2)OOA侧重于用户需求的分析和对问题域的理解,分析人员关心的是系统结构及对象间
的关系;OOD则侧重于系统的实现,设计人员关心的是对象的行为及其实现。
3)OOA标识了一组对象,并通过其相互作用来刻划系统,该阶段的工作与程序设计语言
无关;OOD定义了一组类,并设计出系统的实现蓝图,概要设计与程序设计语言无关,但详细
设计则与之有比较密切的联系。(
4)OOA识别的对象是对客观世界实体的抽象,标识对象的准则是:该对象的引入是否有助于对问题域的理解;OOD中构造类的准则是:该类的构造是否可行,是否有效地实现了抽象
数据类型,是否有助于系统的实现和提高软件质量。(
5)两个阶段都没有提及系统对象,但原因不同。在OOA阶段,分析与实现无关,分析所涉
及的范围与解域无关,系统对象自然不用考虑。OOD建立的对象模型本身就是要设计的软件
系统,对系统对象的考虑是隐含的。
6)组装结构和分类结构在两个阶段所起的作用不同。在OOA阶段,它们的引入主要是为
了理解问题;而在OOD阶段,它们的引入则主要是针对软件的构造和实现。分类结构通过继
承机制来实现,因而代码得到了有效地复用;组装结构则将一些类组合在一起构成较大的软件
构件。
7)OOA并没有考虑对象的产生问题,当其对应的实体在现实世界中出现时,它也就在问
题域中产生了。OOA也不考虑对象属性的取值和服务算法的实现。而在OOD阶段这些问题
都必须详细考虑。
8)OOD涉及到重载问题;而OOA没有考虑,因为考虑过多的实现细节对理解问题和分
析用户需求没有多大帮助。