面向对象设计及实现

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1、7.2.3面向对象设计面向对象设计（OOD，Object-OrientedDesign）是面向对象分析到实现的一个桥梁。面向对象分析是将用户需求经过分析后，建立问题域精确模型的过程；而面向对象设计则根据面向对象分析得到的需求模型，建立求解域模型的过程。即分析必须搞清楚系统“做什么”，而设计必须搞清楚系统“怎么做”，从分析到设计不是传统方法的转换，而是平滑（无缝）过渡，而求解域模型是系统实现的依据。面向对象设计可分为系统设计和类(对象)设计。系统设计是高层设计，主要确定实现系统的策略和目标系统的高层结构。类-&-对象设计是低层设计，主要确定解空间

2、中的类、关联、接口形式及实现服务的算法；高层设计主要确定系统的结构、用户界面，即用来构造系统的总的模型，并把任务分配给系统的各个子系统。1．面向对象设计的设计准则（1）模块化模块化是软件设计的重要准则。在面向对象开发方法中，将对象定义为模块。对象把数据结构和作用在数据上的操作(方法)封装起来构成模块。对象是组成系统的基本模块。（2）抽象类是一种抽象数据类型，在该数据类型之上，可以创建对象(类的成员)。类包含相似对象的共同属性和服务，它对外定义了公共接口，构成了类的规格说明(即协议)，供外界合法访问。（3）信息隐藏在面向对象方法中，对象是属性和服

3、务的封装体，这就实现了信息隐藏。类结构分离了接口与实现，类的属性的表示方法和操作的实现算法，对于类的用户来说，都应该是隐藏的，用户只能通过公共接口访问类中的属性。（4）弱耦合所谓耦合，是指一个软件结构内不同模块之间互连的依赖关系。依赖关系越多耦合度越强，依赖关系越少耦合度越弱。在面向对象方法中，对象是最基本的模块，不同对象之间相互关联的依赖关系表示了耦合度。衡量设计优良的一个重要标准就是弱耦合，弱耦合的设计中某个对象的改变不会或很少影响到其他对象。不同对象之间耦合是不可避免的。两个对象必须相互联系相互依赖时，应该通过类的协议(即公共接口)实现两

4、个对象相互依赖(耦合)，而不是通过类的具体实现细节来描述。（5）强内聚所谓内聚，是一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度。结合得越紧密内聚越强，结合得越不紧密内聚越弱。强内聚也是衡量设计优良的一个重要标准。在面向对象设计中，内聚可分为下述三类：1)服务(操作)内聚。一个服务应该是单一的，即只完成一个任务。2)类内聚。类内聚要求类的属性和服务应该是高内聚的，而且它们应该是系统任务所必需的。一个类应该只有一个功能，如果某个类有多个功能，通常应该把它分解成多个专用的类。3)一般-特殊内聚。一般-特殊内聚表示：一般-特殊结构符合领域知识的表示形式，也就是

5、说，特殊类应该尽量地继承一般类的属性和服务。这样的一般-特殊结构是高内聚的。（6）可重用在面向对象设计中，一个类的设计应该具有通用性，为开发相似的系统提供软件重用可能。因此，在软件开发过程中，为了实现重用，既要尽量重用已有的类，又要创建可重用的新类。2．设计策略在使用面向对象方法学开发软件的实践中，得出了下面一些基于经验的启发规则，这些规则往往能帮助软件开发人员设计出好的方案来，以保证软件的质量。（1）设计结果应该清晰易懂（2）一般-特殊结构的深度应适当（3）设计简单的类（4）设计简单的协议（5）设计简单的服务（6）减少设计变动3．系统分解与组

6、织面向对象设计同过程设计一样，自顶向下进行功能分解。在设计比较复杂的应用系统时，将系统分解成若干个比较小的部分，再分别设计每个部分。这样既简化了应用系统，又降低了设计的难度，并有利于实现和维护。系统是根据功能来分解的，我们将系统分解的各个部分(即系统的主要组成部分)称为子系统。子系统间交互的形式和交互的信息由接口确定，因此，接口应该简单、明确。（1）面向对象设计的五个层次、四个部分面向对象设计模型同样由主题、类-＆-对象、结构、属性和服务等五个层次组成，并且又扩充了问题域(PDC)、人机交互(HIC)、任务管理(TMC)和数据管理(DMC)四个

7、部分。典型的面向对象设计模型如图3.3.23示。图3.3.23典型的面向对象设计模型（2）子系统间的交互方式在应用系统中，子系统之间的关系可分为客户/服务器关系和同等伙伴关系两种。这两种关系对应两种交互的方式，即客户/服务器交互方式和同等伙伴交互方式。通常，系统使用客户/服务器关系，因为单向交互更容易理解，也更容易设计和修改，而双向交互相对困难些。（3）系统组织将子系统组织成完整的系统有两种方式，即水平层次组织和垂直块组织。1)层次组织层次组织是将子系统按层组织成为一个层次软件系统，每层是一个子系统。上层建立在下层的基础上，下层为上层提供必要的

8、服务。低层子系统提供服务，相当于服务器，上层子系统使用下层提供的服务，相当于客户。2)块组织块组织将系统垂直地分解成若干个相对独立的、弱耦合的子系统，