3.4面向对象系统分析与设计

3*4.1面向对象的基本概念

    面向对象的基本概念有对象、类、抽象、封装、继承、多态、接口、消息、组件、

模式和复用等。

    I．对象

    对象是由数据及其操作所构成的封装体，是系统中用来描述客观事物的一个封装，

是构成系统的基本单位，采用计算机语言描述，对象是由一组属性和对这组属性进行操

作的一组服务构成。

    对象包含三个基本要素，分别是对象标识、对象状态和对象行为。

    每一个对象必须有一个名字以区别于其他对象，这就是对象标识；状态用来描述对

象的某些特征；对象行为用来封装对象所拥有的业务操作。

    举例说明，对于教师Joe而言，包含性别、年龄、职位等个人状态信息，同时还具

有授课的行为特征，那么Joe就是封装后的一个典型对象。

    2．类

    类是现实世界中实体的形式化描述，类将该实体的数据和函数封装在一起。类的数

据也叫属性、状态或特征，它表现类静态的一面。类的函数也叫功能、操作或服务，它

表现类动态的一面。

    Joe是一名教师，也就拥有了教师的特征，这个特征就是教师这个类所特有的，具

体而言，共同的状态通过属性表现出来，共同的行为通过操作表现出来，如图3-1所示。

3．类和对象的关系

对象是类的实际例子。如果将对象比作房子，那么类就是房子的设计图纸。

例如，银行里所有储户的账户，可以抽象为账户类。用自然语言描述账户类如下：

类  账户

(

属性：

    存款人姓名；

    身份证号f

    开户日期j

    账号j

    密码j

    账上余额j

    行为：

    存放()，

    取款()j

  }

用计算机语言表示账户类，命名账户类为ACCOUNT:

Class ACCOUNT

    {

    Attribute:

    n ame；

    ID Number;

    date;

    Account_Number;

    pasSword;

    total;

    Function：

    Save c)j

    Withdraw(1，

  }

  账户类的对象，可以是一个个具体的储户如张三工行的账户、张三建行的账户、李

四工行的账户。用计算机语言描述如下：

Class ACCOUNT ZhangSan ICBCAccount;ZhangSan CBCAccount;LiSi ICaCAccount:

        ----

    类和对象的关系可以总结为：

    (1)每一个对象都是某一个类的实例。

    (2)每一个类在某一时刻都有零或更多的实例。

    (3)类是静态的，它们的存在、语义和关系在程序执行前就已经定义好了，对象是

动态的，它们在程序执行时可以被创建和删除。

    (4)类是生成对象的模板。

    4．抽象

    抽象是通过特定的实例抽取共同特征以后形成概念的过程。它强调主要特征，忽略

次要特征。一个对象是现实世界中一个实体的抽象，一个类足一组对象的抽象，抽象是

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一种单一化的描述，它强调给出与应用相关的特性，抛弃不相关的特性。

  5．封装

  封装是将相关的概念组成一个单元，然后通过一个名称来引用它‘。面向对象封装是

将数据和基于数据的操作封装成一个整体对象，对数据的访问或修改只能通过对象对外

提供的接口进行。

    对于银行账户类而言，有取款和存款的行为特征，但实现细节对于客户而言并不可

见，所以在进行ATM提款交易的过程中，我们并不知道交易如何进行，对应账户是如

何保存状态的，这就体现了对象的封装。

  6．继承

  继承表示类之间的层次关系，这种关系使得某类对象可以继承另外一类对象的特征

（attributes）和能力（operations），继承又可分为单继承和多继承，单继承是子类只从一

个父类继承，而多继承中的子类可以从多于一个的父类继承，Java是单继承的语言，而

C++允许多继承。

    假设类B继承类A，即类B中的对象具有类A的一切特征（包括属性和操作）。

类A称为基类或父类或超类，类B称为类A的派生类或子类，类B在类A的基础上还

可以有一些扩展。

    如图3-2所示，Dog和Cat类都是从Mammal继承而来，具有父类的eyeColor属性

特征，因此在子类中就下用重复指定eyeColor这个属性。

7．多态

    多态性是一种方法，这种方法使得在多个类中可以定义同一个操作或属性名，并在

每个类中可以有不同的实现。多态性使得一个属性或变量在不同的时期可以表示不同类

的对象。

    如图3-3所示，Rectangle和Circle都继承于Shape，对于Shape而言，会有getArea0

的操作。但显而易见，RectaI y;le和Circle的getArea()方法的实现是完全不一样的，这就

体现了多态的特征。

．接口

    所谓接口就是对操作规范的说明。接口只是说明操作应该做什么( What)，但没有

定义操作如何做( How)。接口可以理解成为类的一个特例，它只规定实现此接口的类

的操作方法，而把真正的实现细节交由实现该接口的类去完成。

    接口在面向对象分析和设计过程中起到了至关重要的桥梁作用，系统分析员通常先

把有待实现的功能封装并定义成接口，而后期程序员依据此接口进行编码实现。

    9．消息

    消息（Message）是对象间的交互手段，其形式如下：

Message: [dest.op,paraJ

  其中dest指目标对象Destination Object，op指操作Operation，para指操作需要的参

数Parameters。

  10.组件

  组件是软件系统可替换的、物理的组成部分，它封装了实现体（实现某个职能）．

并提供了一组接口的实现方法。可以认为组件是一个封装的代码模块或大粒度的运行对

的模块，也可将组件理解为具有一定功能、能够独立工作或同其他组件组合起来协词工

作的对象。

  对于组件，应当按可复用的要求进行设计、实现、打包、编写文档。组件应当是内

聚的，并具有相当稳定的公开的接口。

  为了使组件更切合实际、更有效地被复用，组件应当其各“可变性”（variability），

以提高其通用性。组件应向复用者提供一些公共“特性”，另一方面还要提供可变的“特

性”。针对不同的应用系统，只需对其可变部分进行适当的调节，复用者要根据复用的

具体需要，改造组件的可变“特性”，即“客户化”。

    11.模式

    模式是一条由三部分组成的规则，它表示了一个特定环境、一个问题和一个解决方

案之间的关系。每一个模式描述了一个不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。

这样就能一次又一次地使用该方案而

将设计模式引入软件设计和开发过程的目的在于充分利用已有的软件开发经验，这

是因为设计模式通常是对于某一类软件设计问题的可重用的解决方案。

  设计模式使得人们可以更加简单和方便地去复用成功的软件设计和体系结构，从而

能够帮助设计者更快更好地完成系统设计。

    12．复用

    软件复用是指将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件或系统。组件技术是软

件复用实现的关键。