Object Oriented Analyzing
Object Oriented Design
Object Oriented Programming
ooa(object oriented analysis)面向對象分析
ood(object oriented design)面向對象設計
如所熟知,面向對象作爲一種程序設計技術最早於60年代後期提出,用於Simula的應用程
序開發。到了70年代,面向對象成爲Smalltalk語言的一個重要特徵。當時,面向對象技術主要
用於程序設計。進入90年代,人們的注意力逐漸從程序設計轉向系統分析和設計,用對象的觀
點來認識現實世界、設計問題的可行解,隨之也就出現了許多OOA和OOD方法。但這些方法
還不很成熟,在OOA與OOD的邊界劃分上也存在着爭議。如:有人認爲面向對象軟件開發
過程可以分爲面向對象分析、面向對象設計和麪向對象程序設計三個階段;有人認爲分析和設
計可以交叉進行不必做嚴格區分;還有人沿用傳統方法進行分析和設計,用面向對象程序設計
語言來實現系統。O
OA/OOD的一些較有代表性的工作有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
體系都分別體現了人們對OOA、OOD,以及面向對象軟件開發過程的不同認識。本文的主要
目的就是,試圖通過對現有OOA與OOD方法的共性進行縱觀分析,弄清二者之間的邊界問
題,評析從OOA到OOD過渡的難易,並討論實現這種過渡所涉及的主要工作。
ooa:分析階段所做的主要工作是理解問題和需求構模,將現實世界中的問題映射到問題域。在該
階段,要明確用戶提出了哪些功能要求,爲完成這些要求,系統應有哪些構件,採用什麼樣的結構,並寫出詳細的需求規約。OOA中引入了許多面向對象的概念和原則,如,對象、屬性、服務
、繼承、封裝等,並利用這些概念和原則來分析、認識和理解客觀世界,將客觀世界中的實體抽
象爲問題域中的對象,即問題對象,分析客觀世界中問題的結構,明確爲完成系統功能,對象間
應具有的聯繫和相互作用。因此,下述問題是OOA階段必須回答的:
1)爲完成用戶要求系統應提供哪些功能?
2)系統應有哪些對象構成?
3)每個對象應有哪些屬性和服務?
4)對象間應有怎樣的聯繫?要
回答這些問題,就需要從靜態和動態兩方面來認識、分析現實世界對象。具體地說,要進行
:
1)個體特徵分析:標識對象及其屬性和服務。有的方法在標識特徵時對屬性的要求可能
弱一些,這是因爲對象是屬性和操作的封裝體,對象的訪問可以通過接口--操作來實現。這
樣在標識對象時對象的內部特徵可暫不考慮,僅考察外部行爲。每種分析方法在完成這些工作
時各具特色,如:Coad&Yourdon方法只給出了一些標識對象及其特徵的一般原則和思路;R
.Abbott認爲,可以通過分析非形式化英語的問題描述,將名詞標識爲對象,將形容詞標識爲屬
性,將動詞標識爲服務;Bailin等人則採用結構化與面向對象技術相結合的方法。
2)靜態分析:分析和描述系統的靜態結構。一般地,對象系統中的類或對象之間存在着兩
種關係:一般—特殊關係和整體—部分關係。其中,前者更具普遍性,它的一種重要實現形式
就是繼承機制,也是面向對象程序設計語言所支持的語言設施。同樣,大多OOA方法也都爲
繼承提供了相應的表示方法。因此,系統靜態分析主要是分析、識別對象或類間的一般—特殊
結構,並添加一些必要的類,構造繼承關係。
3)動態分析:分析對象及之間的行爲及其控制關係,建立系統的動態模型。多數分析方法
要求進行這方面的工作,有的則將它放到設計階段去完成,這主要是由OOA、OOD階段劃分
的不同所造成的。動態模型一般由一組狀態轉換圖構成,從這組狀態轉換圖可以映射到對象模
型。系統的動態模型從對象行爲的角度刻劃了系統功能,方便了從OOA到OOD的過渡。有的
方法雖未提供動態模型,但也提供了表示對象行爲的類似方法。早期的OOA方法對建立系
統動態模型認識不足,這主要是因爲當時的許多方法是受數據模型的啓發而產生的。現在越來越
多的人認識到了系統動態分析工作的重要性,並在分析方法中引入了相應概念。除
此之外,許多OOA方法還引入了問題複雜性控制機制。如,Coad&Yourdon在其方法中
引入了主題的概念;Wirfs&Brock在其方法中引入了子系統的概念。問題複雜性控制機制主
要針對大型複雜系統,它將一組對象或類抽象成新的系統構件,以達到簡化問題空間的目的
。這樣,分析和設計人員就可以從宏觀與微觀、整體與局部等不同角度來分析問題,便於透徹地
認識和理解問題。
OOD方法:
析階段主要是明確用戶的功能需求,及滿足用戶所需的系統部件及其結構。設計階段則主
要是確定實現用戶需求的方法,即怎樣做才能滿足用戶需求,並構造出系統的實現藍圖。面向
對象設計也是如此,只不過是引入了一些面向對象的概念和原則,用以指導設計工作。OOD首
先從OOA的結果開始,並將其從問題域映射到實現域;爲滿足實現的需要,還要增加一些類
、結構及屬性和服務,並對原有類及屬性進行調整。此外,還要完成應用控制、人機交互界面的設計等。在現有方法中,Coad等人的OOD就是比較全面的設計方法。OOD的主要工作有:2
問題域部分的設計問
題域部分的設計是任何OOD方法都必須完成的工作,它主要是對OOA結果進行改進和
精化,並將其由問題域轉化到解域,具體來說,有以下幾個方面:.
屬性:有些屬性在分析階段有助於問題的理解,而到了設計階段則可以由其他屬性導出或
根本沒必要保留。因此,應將它們去掉。相反地,爲了實現服務算法還需要增加相應的一些屬性
。.
服務:OOA只給出了服務的接口,其具體實現算法要在OOD階段完成。.
類及對象:在OOA階段有助於問題理解的一些類在OOD階段成爲冗餘,需要刪除,而爲
了優化調整繼承關係還要增加一些類。所有的類都確定以後還要明確哪些類的對象會引發哪
些類創建新對象。.
結構:對類間結構進行優化調整。.
對象行爲:明確對象間消息傳遞的實現算法,依據動態模型確定對象間消息發送的先後順
序,並設計相應算法,協調對象的行爲。2
2 人機交互與應用控制部分的設計有
些設計方法並沒有提到交互界面的設計,一方面是因爲這些系統中交互界面不十分重要
;另一方面是因爲這部分的設計很有規律,設計方法也比較成熟,但爲完整起見,仍將其列出
。主要工作包括:.
交互界面子系統的設計:與界面有關的類及類間結構的設計,以及有關算法的設計。.
交互界面子系統和應用之間接口的設計。.
應用控制部分的設計:這部分對象主要完成應用的驅動工作。這部分對象不同於從現實
世界中抽象出來的對象,在現實世界和問題域中沒有原型,它們同界面子系統中的對象及問題
對象發生作用,控制系統的運行。
OOA與OOD的區別
上討論了OOA階段和OOD階段所應完成的主要工作,由於這兩個階段的劃分沒有公認
的標準,有些工作是在OOA階段完成還是在OOD階段完成還存在着爭議。有人認爲OOA和
OOD可以交叉進行;有人認爲OOD是對OOA結果的改進和細化,所以只提OOA;有人則更
強調OOD。儘管OOA和OOD存在着某些交叉和聯繫,但它們之間仍有許多差別,如:
1)OOA將現實世界中的實體抽象爲問題對象,並構造問題域中的系統需求模型;OOD將
問題對象轉化爲解域中的類並在解域中構造出問題的解。
2)OOA側重於用戶需求的分析和對問題域的理解,分析人員關心的是系統結構及對象間
的關係;OOD則側重於系統的實現,設計人員關心的是對象的行爲及其實現。
3)OOA標識了一組對象,並通過其相互作用來刻劃系統,該階段的工作與程序設計語言
無關;OOD定義了一組類,並設計出系統的實現藍圖,概要設計與程序設計語言無關,但詳細
設計則與之有比較密切的聯繫。(
4)OOA識別的對象是對客觀世界實體的抽象,標識對象的準則是:該對象的引入是否有助於對問題域的理解;OOD中構造類的準則是:該類的構造是否可行,是否有效地實現了抽象
數據類型,是否有助於系統的實現和提高軟件質量。(
5)兩個階段都沒有提及系統對象,但原因不同。在OOA階段,分析與實現無關,分析所涉
及的範圍與解域無關,系統對象自然不用考慮。OOD建立的對象模型本身就是要設計的軟件
系統,對系統對象的考慮是隱含的。
6)組裝結構和分類結構在兩個階段所起的作用不同。在OOA階段,它們的引入主要是爲
了理解問題;而在OOD階段,它們的引入則主要是針對軟件的構造和實現。分類結構通過繼
承機制來實現,因而代碼得到了有效地複用;組裝結構則將一些類組合在一起構成較大的軟件
構件。
7)OOA並沒有考慮對象的產生問題,當其對應的實體在現實世界中出現時,它也就在問
題域中產生了。OOA也不考慮對象屬性的取值和服務算法的實現。而在OOD階段這些問題
都必須詳細考慮。
8)OOD涉及到重載問題;而OOA沒有考慮,因爲考慮過多的實現細節對理解問題和分
析用戶需求沒有多大幫助。