1、面向對象系統設計循序漸進（第一版）OOADUML面向對象思想OOD循序漸進作為一名軟件開發人員，我深刻地體會到面向對象系統設計帶來的種種便利：1、 良好的可復用性。開發同類項目的次數與開發新項目的時間成反比，誰也不愿做重復勞動吧 J。2、 易維護?；旧喜挥没ㄌ蟮木ΩS護人員講解，他們可以自己讀懂源程序并修改了，要不然開發的系統越多，你的負擔就越重L，不是嗎?。3、 良好的可擴充性。以前，在向一個用結構化思想設計的龐大系統中加一個功能則必須考慮兼容前面的數據結構、理順原來的設計思路，即使客戶愿意花錢修改，作為開發人員多少都有點恐懼。在向一個用面向對象思想設計的系統中加入新功能，不外乎是加入

2、一些新的類，基本上不用修改原來的東西，這種感覺真爽J。前 言本書是一本介紹面向對象軟件系統設計的書，從組織結構上分為兩大部分：面向對象的概念與UML概述、面向對象系統設計。第一部分是基礎，第二部分是核心。本書對面向對象概念和UML語言的介紹并不是面面具到，介紹的基本上是本書需要用到的那部分內容，所有不適合作為面向對象概念或UML語言的參考手冊。閱讀本書的基礎l 至少熟悉一種編程語言，最好熟悉的是面向對象編程語言。l 對軟件工程有一定的了解。l 如果你只有結構化思想的開發經驗，那么閱讀本書后會對你有所啟發。l 如果你有面向對象思想的開發經驗，那么就讓我們一起來探討吧。閱讀指南如果你已經熟悉了面向

3、對象概念，當我提到“封裝”、“消息”、“對象類”等術語時，你可以不查閱資料，那么你可以跳過第一、第二章，直接閱讀第三章的內容，否則你還是從頭看起。建立共同語言為了避免在下面的討論中因一些名稱的問題而產生錯誤的理解，我覺得有必要先說明一下我的一些口語習慣和一些中英文名稱對應關系。敘述中具體使用哪個名詞或用中文還是英文，要根據具體上下文而定。如：我是計算機專業的。我買了一臺手提電腦。其中計算機和電腦都是指Computer。下面是部分中英文對照表：英文中文簡稱Object Oriented面向對象OOObject Oriented Analysis面向對象分析OOAObject Oriented D

4、esign面向對象設計OODObject Oriented Programming面向對象的程序設計OOPUnified Modeling Language統一建模語言UMLActor活動者 Use Case用例 Class對象類、類 Attribute屬性Operation操作、方法Interface接口Component組件Package包Node接點Association關聯Composition組合Aggregation聚合Generalization泛化Dependency依賴Realization實現Message消息State狀態Comment 注釋

5、目 錄OOD循序漸進1前 言2目 錄4面向對象的概念與UML概述5第一章、面向對象的概念與UML概述51.1分析與設計概述51.2面向對象的概念71.3UML概述10第二章、UML語言112.1UML語言的體系結構112.2符號與圖形11面向對象系統設計16第三章、架構設計163.1架構設計原則163.2信息系統的架構設計17第四章、類設計234.1類設計指南234.2通用日記帳財務系統系統分析模型234.3通用日記帳財務系統類圖27第五章、數據庫設計295.1映射原則295.2映射305.3ER 圖30第六章、其他資料30面向對象的概念與UML概述第一章、 面向對象的概念與UML概述1.1

6、分析與設計概述首先來看看我們認識事物的過程：接觸新事物干什么用的？怎么使用呢？當接觸一個新事物時，就會問這個東西是干什么用的？進一步的，怎么使用呢？改造事物的過程：它需要改進嗎要改進什么？如何改進呢？它需要改進嗎？要改進什么？如何改進呢？從接觸新事物到要改進什么，可以總結為是對事物的分析。如何改進可以總結為是對目標（改進后）事物的設計。這個事物是一個對象。再來看看我們開發軟件的分析、設計過程：接觸到當前系統當前系統提供什么服務當前系統的服務如何操作目標系統提供什么服務目標系統的服務如何操作如何實現這些服務當接觸到一個系統時，首先了解當前系統提供什么服務、當前系統的服務如何操作，再分析目標系統必

7、須提供什么服務，目標系統提供的這些服務如何操作，進而考慮如何實現這些服務（這里的實現是邏輯上的，指系統設計，程序設計是指物理上的實現）。1.1.1 系統分析系統分析是指對當前系統和對目標系統進行抽象。可以分為當前系統分析和目標系統分析。對于分析的結果可以建立當前系統分析模型和目標系統分析模型（后面會詳細討論）。它用來表達當前系統提供什么服務、當前系統的服務如何操作，目標系統必須提供什么服務，目標系統提供的這些服務如何操作等問題。建立分析模型的方法有很多，常用的有面向數據流的分析方法（SA）和面向對象分析方法（OOA）等。1.1.2 系統設計 系統分析主要關心系統必須做什么，而不必太多的考慮其中

8、的實現細節，它注重的是問題領域與系統責任。系統設計就要考慮實現的細節問題了，它主要說明如何實現分析中的元素，注重的是實現相關的問題，并做為實施階段的依據。一般包括：軟件架構設計、子系統設計、詳細設計和數據庫設計。常用的方法與系統分析相對應有面向數據流的設計方法（SD）和面向對象設計方法（OOD）等1.1.3 面向對象方法面向對象是認識事物的一種方法。表示青蛙是一種動物，具備動物的一切屬性和行為動物青蛙屬性 . 顏色重量行為 .跳捉害蟲用面向對象方法來認識青蛙1.2 面向對象的概念面向對象（OO）是認識事物的一種方法，是一種以對象為中心的思維方式。這里介紹它的幾個主要概念：對象、類、封裝、繼承、

9、多態性、消息、關聯。1、對象TV世界上所有的事物都可以稱為對象。對象可以是有形的如：一臺電視機等。也可以是無形的如：帳戶、一項記錄等。對象具體靜態特征和動態特征。一個對象就是一個獨立存在的客觀事物，它由一組屬性和對屬性進行操作的一組操作構成。屬性和操作是對象的兩大要素。屬性是對象靜態特征的描述，操作是對象動態特征的描述。對象名也稱為對象標識。如電視的屬性有：品牌、尺寸、重量等。操作有：收視、選臺、音量調節等。2、類 根據抽象的原則對客觀事物進行歸納和劃分，只關注與當前目標相關的特征，把具有相同特征的事物歸為一個類。它是一個抽象的概念。 類是具有相同屬性和相同操作（服務）的對象的集合。它包括屬性

10、和操作（注：類的服務和操作只是叫法上的區別）。動物用一個叫“動物”的類來概括它們經過人類的抽象對象 客觀世界中的每一匹馬都屬于動物類，其中的一匹馬就是動物類的一個實例，即一個動物對象。3、封裝 封裝是指按照信息屏蔽的原則，把對象的屬性和操作結合在一起，構成一個獨立的對象。外部對象不能直接操作對象的屬性，只能使用對象提供的服務。TVJack我們不用關心電視機的內部工作原理，電視機提供了選臺、調節音量等功能讓我們使用。4、繼承 繼承表達了對象的一般與特殊的關系。特殊類的對象具有一般類的全部屬性和服務。機動車具有車的全部屬性和服務，同樣汽車具有機動車的全部屬性和服務。一般和特殊是相對而言的，在車和機

11、動車之間，車是一般類（基類、超類、父類），機動車是特殊類（子類）；在機動車和汽車之間機動車是一般類，汽車是特殊類。繼承具有傳遞性，如汽車具有車的全部屬性和服務。5、消息 向某個對象發出的服務請求稱作消息。對象提供的服務規定的消息格式稱作消息協議。消息包括：被請求的對象標識、被請求的服務標識、輸入信息和應答信息。如：用電視遙控器發送一個選臺消息，請求電視機執行換臺服務。6、結構與連接一個系統一般由很多對象組成，對象之間并不是互相孤立的，而是存在著各種各樣的關系。包括：部分/整體、一般/特殊、實例連接、消息連接。（1）部分/整體 對象之間存在的部分與整體的結構關系。如CPU是PC機的一個部分，PC

12、機由CPU、內存、硬盤、顯示器、鍵盤等組成。部分/整體關系中有兩種方式：組合和聚合。上面PC機就是一個組合的例子，一個部分對象（CPU）只能屬于一個唯一的整體對象（PC機）。組合關系中部分和整體的關系很緊密。聚合關系中則比較松散，一個部分對象可以屬于幾個整體對象。（2）一般/特殊 對象之間存在著一般和特殊的結構關系，也就是說它們存在繼承關系。很多時候也稱作泛化和特化關系。（3）實例連接實例連接表現了對象之間的靜態聯系，它通過對象的屬性來表現出對象之間的依賴關系。對象之間的實例連接稱作鏈接，對象類之間的實例連接稱作關聯（4）消息連接消息連接表現了對象之間的動態聯系，它表現了這樣一種聯系：一個對象

13、發送消息請求另一個對象的服務，接收消息的對象響應消息，執行相應的服務。7、多態性 多態性是指一般類中定義的屬性和服務，在特殊類中不改變其名字，但通過各自不同的實現后，可以具有不同的數據類型或具有不同的行為。 如一個繪圖系統中類的多態性：當向圖形對象發送消息進行繪圖服務請求后，圖形對象會自動判斷自己的所屬類然后執行相應的繪圖服務。1.3 UML概述既然面向對象是一種思維方式，當然就需要用一種語言來表達、來交流。UML就是表達面向對象的標準化語言。UML只是語言，不是方法。任何語言都有語法和語義兩個方面。UML采用元元模型、元模型、模型和用戶對象四個層次來定義其體系結構。UML是基于面向對象的可視

14、化建模語言，支持面向對象的各種概念，提供了豐富的概念元素和圖形表示元素，就像英語語言中提供了豐富的單詞。 通過用UML元素按照規定的語法建立系統模型,可以按照不同的抽象層次建立如分析模型和設計模型。 UML的公共機制包括：說明、裝飾、通用劃分、擴展機制。 下一章我們將進一步討論UML語言。第二章、 UML語言 前面介紹了面向對象方法的概念。下面介紹表達面向對象方法的有力工具：UML語言。2.1 UML語言的體系結構元元模型元模型模型用戶對象這四個層次中，除元元模型外，每一層都是上一層的實例。（1）元元模型是定義描述元模型的語言，它是任何模型的基礎。（2）元模型是描述模型的語言。在UML語言的元

15、模型中，定義了面向對象范疇的概念，如：對象類、關聯、鏈接等。（3）模型是對現實世界的抽象，用來描述信息領域，如：銀行系統中的儲戶、帳戶等它們都是元模型中對象類的實例。（4）用戶對象是一個特定的信息領域對象，如：張三（張三是儲戶對象類的一個實例）。2.2 符號與圖形 在UML元模型中定義了很多模型元素，如：Use Case、對象類、接口、組件等，為了模型的可視化，UML為每個模型元素規定的特定的圖形符號來表示。1、活動者（Actor）活動者是作用于系統的一個角色或者說是一個外部用戶?；顒诱呖梢允且粋€人，也可以是使用本系統的外部系統。2、用例（Use Case） 用例就是對活動者使用系統的一項功能

16、的交互過程的陳述。如：用戶進行登錄的用例圖可以表示為：3、對象類（Class）對象類（類）是具有相同屬性和相同操作的對象的集合。（1）屬性（Attribute）可視性 屬性名 多重性 ：類型 初始值（2）操作（Operation）可視性 操作名 （參數列表） ：返回列表如用戶類：4、接口（Interface） 接口是一種抽象類，它對外提供一組操作，但自己沒有屬性和方法（操作的實現），它是在沒有給出對象實現的情況下對對象行為的描述。接口使用對象類的圖形表示方法，接口名前面加構造型interface。5、組件（Component） 組件體現了系統中邏輯模型元素的物理實現。6、包（Package）包

17、也是一種模型元素，可以把語義相近的模型元素組織在一個包里，增加對模型元素的可維護性。7、節點（Node）節點是表示計算機資源運行時的物理對象，一般指有處理能力的硬件設備。節點上可以包含對象和組件的實例。8、關聯（Association） 關聯就是類或對象之類鏈接的描述。9、組合（Composition）組合關系用于表示對象之間部分和整體關系，關系很緊密。10、聚合（Aggregation）聚合關系也用于表示對象之間部分和整體關系，但關系比較松散。11、泛化（Generalization）泛化用于表示對象之間一般和特殊的結構關系。12、依賴（Dependency） 依賴表示兩個或多個模型元素之間

18、語義上的關系。13、實現（Realization） 實現是指一個模型元素（如：類）是另一個模型元素（如：接口）的實現。14、消息（Message）一般消息返回消息15、狀態（State）狀態描述了對象在生命周期中的一個時間段。16、注釋（Comment）注釋沒有特定的語義，它用于對其他模型元素的補充說明。面向對象系統設計當你閱讀到這里時，我假設你已經理解了面向對象的基本概念，初步掌握了的UML語言。第三章、 架構設計3.1 架構設計原則系統設計的第一步就是確定軟件的架構，它決定了各子系統如何組織以及如何協調工作。架構設計的好壞影響到軟件的好壞，系統越大越是這樣。進行架構設計時，有兩個重要的原則

19、可以遵循：一、分層。將系統分層是簡化系統的好方法，而且已經得到了很好的證實，如OSI七層模型網絡協議，數據庫管理系統的外模式、模式、內模式等。分層的思路是將系統按功能職責進行劃分，將同一類職責的功能抽象為一層。在信息系統中軟件架構通常采用典型的三層結構：1、表示層用戶界面。2、業務層業務處理流程。3、數據層持久化存儲。與傳統的兩層結構相比，它最大的特征是將業務層獨立了出來，從而提高了業務層的可復用性。在兩層結構中，用戶界面和業務處理流程放在一起，因此無法直接復用業務處理的相關功能，也無法將業務處理功能進行靈活的部署。在三層結構中，表示層只處理用戶界面相關的功能，業務層專心處理業務流程，可以對業

20、務層進行靈活的部署，開發時也便于業務處理的開發和用戶界面的開發同時進行。當然也可以分為更多的層，關鍵是盡量提高層內各功能的內聚，降低各層之間的耦合。二、各層之間通訊。OSI中要求高層只能調用它的下一層提供的接口，我們設計接口時也盡量遵守這樣的約束，例如典型的三層結構的訪問關系為：  數據層在業務層中是可見的，業務層在表示層中是可見的，反之則不可見。為什么在業務層中不能直接訪問表示層呢？因為業務層要相對獨立，它不能依賴于任何表示層，以至于一個業務層可以對應多個表示層。業務層可以間接與表示層通訊，這種通訊方式根據實際需要來確定。3.2 信息系統的架構設計下面我們將根據架構設計原則和信息系

21、統原理來建立一個信息系統的架構設計模型。將信息系統中比較關心的對象分層，可分為三層：用戶界面層、業務層、數據訪問層，再把各層中的一些公共部分提出來：權限管理、異常處理，這樣得到包圖如下：3.2.1 用戶界面包用戶界面層的職責是：1、 與用戶的交互，接收用戶的各種輸入以及輸出各種提示信息或處理結果。2、 對于輸入的數據進行數據校驗，過濾非法數據。3、 向業務處理對象發送處理請求。包含類：3.2.2 業務處理包業務處理層的職責是：1、 實現各種業務處理邏輯或處理算法。2、 驗證請求者的權限。3、 向數據訪問對象發送數據持久化操作的請求。4、 向用戶界面層返回處理結果。包含類：這里使用了代理（Pro

22、xy）模式，用戶界面對象只能通過業務代理對象來向業務對象發送請求。業務代理對象首先判斷請求者的權限，然后轉發合法請求者的請求。3.2.3 數據訪問包數據訪問層的職責是：1、 實現數據的持久化操作（本書假設數據的存儲由關系數據庫來完成）。2、 實現事務處理。包含類：對于每一個業務處理中需要持久化操作的對象都可以對應為一個數據庫訪問對象，在很多業務處理中需要請求多個數據庫訪問對象來進行數據的讀寫操作，而這些操作又必須在同一個事務中，這時需要用同一個數據庫連接對象來進行統一的事務處理。這里的數據庫連接類的創建用到了單件（Singleton）模式，保證一個類僅有一個實例，一個客戶在同一時刻只能用一個數

23、據庫連接對象。3.2.4 權限管理包權限管理的主要職責是：1、 驗證請求者的請求權限。2、 提供請求者的權限列表。包含類：業務處理對象通過權限管理對象來驗證權限。3.2.5 異常處理包異常處理的職責：1、 匯報運行時的詳細異常信息。2、 記錄異常處理日志。包含類：因為異常處理類型比較多，如：系統異常、數據庫異常、業務邏輯異常等，針對不同類型的異常處理方式也容易變，如：顯示錯誤，記錄文本日志，記錄數據庫日志等，所以這里使用了橋接（Bridge）模式來實現，使各部分的變化比較獨立。3.2.6 架構的類圖將包圖展開，得到類圖，它是架構的靜態結構圖，表達了各個類之間的靜態聯系：3.2.7 架構的動態圖

24、它是對象的動態結構圖，表達了類對象之間的動態協助關系。流程：1、 用戶界面對象在接收了用戶的輸入請求后，向業務代理對象發送處理請求。2、 業務代理對象接收到請求后，向權限管理對象發送驗證權限請求。3、 權限管理對象驗證權限后將驗證結果返回給業務代理對象。4、 業務代理對象根據驗證結果進行以下處理：對于不符合權限的請求則返回提示信息；對于符合權限的請求，則將請求轉發給業務對象。5、 業務對象進行業務處理。對于業務處理中的數據持久化操作，通過訪問數據庫訪問對象進行操作，期間的任何異常都交給異常處理對象處理。最后返回處理結果信息給業務代理對象。6、 業務代理對象將處理結果信息返回給用戶界面。至此，我

25、們已經學習了架構設計原則，并建立了一個信息系統的架構設計模型。下面我們將學習在系統設計中更為細化的“類設計”。第四章、 類設計類設計的目的是在架構設計的基礎上，將分析模型轉換成程序設計語言可以實現的對象類和對象的靜態、動態關系。本章將通過建立“通用日記帳財務系統”來介紹類設計的過程和設計思路。4.1 類設計指南n 作為類設計的第一步是查找類，可以從分析模型中查找。n 優化類，對具有共同特征的類進行抽象，得出一個超類或接口。n 建立類之間的靜態聯系。n 建立類之間的動態聯系。n 盡量符合設計原則（請參考設計原則一書）、盡量使用設計模式（請參考設計模式一書）。4.2 通用日記帳財務系統系統分析模型把系統分析模型放到類設計章節來介紹本來是不合理的，因為類設計中不應該包含系統分析模型。我之所以要這么做是因為后面章節的需要，為了使例子具有連續性而不希望讓大家感覺到類圖從天而降。注意，現在的任務是要開發一套通用日記帳財務系統。4.2.1 系統需要完成什么功能？用例圖中有活動者（或角色）：會計、財務管理人員、系統管理員。用例：帳套管理、會計科目管理、系統管理、匯總原始憑證管理、日記帳管理、分類帳管理、往來戶管理、報表。4.2.2 系統管理員操作流程(1) 在系統開始時，系統管理員需要創建一個新的