面向对象系统分析与设计（2）

引子

统一建模语言 UML：

- 特点：可视化、实践性强、面向对象的工业标准、多视角多结论、
- 前提：软件系统能被视为相互关联对象的集合
- 误解：
    1. 被认为等同于过程或者理论
    2. 被认为等同于面向对象的分析与设计
    3. 被认为等同于设计指南
- 结构：
    1. 基础模块（Building blocks）：物、表、关系等
    2. 相同的机理（Common mechanisms）：要求、修饰、划分、可扩展性
    3. 体系（Architecture）：用例、过程、实现、部署等
- 使用 UML 的优势：提高质量、更高效。

为什么建模？

- 从现实中抽象：获得必要的细节，过滤掉非必要的细节
- 有助于设计人员处理复杂问题：人类在处理复杂问题时存在局限性
- 集中在关键问题上
- 有助于理解需求、简捷设计、稳定系统的提升

为什么面向对象？

- 更精准地反映现实
- 缩小现实与模型之间的语言鸿沟
- 定位现实的改变

可以将现实建模成一系列相互关联的对象。

关键词区分

建模

建模就是从概念到实现的过程

概念

conceptual
关注与问题相关的对象的定义
不关心对象的任何实现

规范/特定化/专业化

specification
关注对象是如何促进问题的解决的
关注对象的相互关系
不关注对象内部的关系

实现

implementation
关注怎么为一个对象写 code
关注对象内部、对象之间的方方面面

抽象

是一个物理过程，选择一些属性或特点，排除掉一些不相关的属性。

特点：

抽象总是基于某种目的
一件事物可以有不同种的抽象
任何抽象，都无法完全描述现实

不追求完美描述，建模够用就行

抽象也有几种类型，分类、聚合、概括等

聚合

aggregation
忽略 parts 之间的差异，组成一个整体，类图中父类一侧采用空心菱形
具有 part 的关系
如果两者存在同生共死的关系，称为 composition，用实心菱形表示
当在 aggregation 和 association 之间难以抉择时，选 association

概括/泛化

generalization
反义词：specialization 专业化
按照对象的某种相同属性（discriminator 有侧重的、片面的、非全面的），分组
Van、Car、Truck 可以根据 vehicle-type 泛化成 Vehicle。
- 前者是 subclass，后者是 superclass，根据 discriminator
具有 sub/super 的关系

继承

通常对一些相似的属性或操作进行继承，可以减少不必要的描述，提升描述的使用率，但要注意：
- 只在一个地方对属性和行为下定义（理解：子类多次定义，不如父类一次解决）
- 允许子类对象替代父类对象

继承以外

子类可以增加新的属性、覆盖父类方法
继承时（比如多重继承）如果出现冲突（比如两栖车同时继承了陆车的size和水车的size，但含义分别是载重量和排水量，此时就是 name conflict），可以采用多种办法解决：
1. 用户自定义命令；
2. 预定义命令；
3. 重定义名称（only 属性）

抽象类

abstract class
没有自身的实例
在 UML 中用斜体表示

覆盖

coverage
有以下几种情况：
- 部分重叠 overlapping：比如父类：运动员，子类：网球运动员、足球运动员。父类实例可以属于多个子类。
- 互斥 disjoint：比如父类：人，子类：男人、女人。父类实例最多只能属于一个子类。
- 完全 complete：任一父类都能在子类中找到归属。
- 不完全 incomplete：存在某些父类，在子类中无法找到归属。
重叠且不完全，比如上面运动员的例子。
重叠且完全，比如父类：课程，子类：毕业生课程、在校生课程。
互斥且完全，比如父类：大学生，子类：毕业生和在校生。
互斥且不完全，比如父类：树，子类：橡树、椰子树等。

上文是抽象，下文是实现

对象

object
是一种概念/抽象/事物，具有鲜明的边界和行为（来自别处的 request，要做出的某些操作）。
例如：张三的银行账户

接口

interface
描述对象能表现出的操作

特性

properties
对象具有 identity、state、behavior 三种特性

对象的抽象

encapsulation
在外部接口和内部实现之间，划分了一个明显的界线
- 隐藏不必要的实现、确保模块化；
- 具有可见的 public 接口和隐藏的 private 实现
- public 接口对外提供服务

类

class
定义：一系列具有共同点的对象的描述
- 共同点：state、behavior、relationships、semantics（语义）
提供了一个创建对象的 template。
class 是一个工厂，object 是一个实例。
class 可以理解为一种松耦合、高内聚的模块

属性

attribute
数据的一种描述
基础属性和衍生属性：出生日期和年龄（后者可以通过前者计算得到）

操作

operation
对象在 class 中可能会用到的操作
副作用：方法的执行可能会改变某个类的状态（read 操作不会产生副作用）

方法

method
是 operation 的实现
一个 operation 可以有多种 method

作用范围

scope
一般的属性或操作是单对象实例作用范围的
有一些属性或操作可以被类的所有对象所共享，称为类属性，在 UML 中带下划线

连接

link
对象实例们之间的物理或理论上的联系
link 允许彼此间的通信
例如：Person worksFor one Organization，Person teaches one Course

联结

association
具有相同语义的一系列 links 集合的描述
类图中用直线或带箭头的直线表示
- 能显示连通性
- 能显示清晰、可读性
class 之间或者 class 与自身，都有多种不同的联结方式
度：存在一元（一元联结时建议赋予不同角色）、二元（应用最多）、多元联结
具有多重性

qualifier

qualifier
将 N-M 关系浓缩成 1-N 的关系

约束

constraints
有：ordering、subset、general 三类
- ordering：顺序的，如has
- subset：自己的，比如：Chair-of 是 1-N 关系，但 Member-of 是 M-N 关系，Chair-of 是 Member-of 的子集。