面向对象的软件工程与面向对象的建模方法

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福建电脑

２００７年第８期

面向对象的软件工程与面向对象的建模方法

毕忠东．刘启明

（烟台师范学院

【摘

要】：

山东烟台２６４０２５）

本文评述了软件工程的两个发展阶段，重点介绍了面向对象的几种建模方法并作一比较，阐述了统一建模

语言的优越性，并对其组成、特征、建模过程进行了描述。

【关键词】：软件工程；建模；面向对象

１．引言

传统软件工程采用的生命周期法是从时问角度对软件开发和维护的复杂问题进行分解．把软件生命的漫长周期依次划分为若干阶段．每个段有相对独立的任务．然后逐步完成每个阶段任务。每个阶段的开始和结束都有严格标准．对于任何两个相邻的阶段而言．前一阶段的结束标准就是后一阶段的开始标准。传统的系统开发方法是一个能被瀑布法很好的描述的顺序过程．这样的方法在项目管理、项目进度和资源控制上有一定优势．它对于需求定义得很好并且非常稳定的问题比较适宜。但是．实际问题往往是不断变化的．在系统的开发过程中．一些业务逻辑和功能往往会发生变化．导致在分析阶段已经确定的功能模块甚至是整个系统都必须重新进行设计．导致开发进度和成本难以控制等一系列问题。另外．由于将数据和操作当作分离的实体来看待．使得在软件的实现阶段．一些本来具有可重用价值的部分已和具体应用环境密不可分。大大降低了软件重用性。面向对象的建模方法则很好的解决了这一问题。

面向对象方法学也称为面向对象的开发方法００ＤＭ是指导面向对象的程序设计００Ｐ进行软件开发的规范．它属于软件工程的范畴。面向对象方法学的出发点和基本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式．使开发软件的方法与过程接近人类认识世界解决问题的方法与过程．也就是使描述问题的问题空间ｆ也称问题域）＿与实现解法的解空间ｆ也称求解域１在结构上取得一致。面向对象方法所提供的”对象”概念．是让软件开发者自己定义或选取解空间对象．然后把软件系统作为一系列离散的解空间对象的集合．应该使这些解空间的对象与问题空间的对象尽可能一致。这些解空问对象彼此间通过发送消息而相互作用．从而得出问题的解。也就是说，面向对象方法是一种崭新的思维方法，它是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象的集合。每个对象就像一个微型程序，它有自己的数据、操作、功能和目的。该方法采用”喷泉．ｔ软件生命周期．将软件开发工程划分为概念模型分析、系统设计、对象实现和系统组装等五个阶段．允许自低向上的从已定义的基本对象类出发．逐步构造新的对象类．因此具有良好的应变能力。喷泉”模型使得生命周期内各阶段过渡比较平滑．而且相互间能实现可逆互操作。由于对象的独立封装。模块的可构造性、可扩充性、可重用性也大大加强。在模块化的基础上站在更高的高度看问题使得分析结果具有足够的大局观和灵活性，从而面向对象的软件工程能够胜任当今大规模复杂、易变软件系统开发应用的要求。

面向对象的软件工程要求首先对系统建立模型。模型是对现实的简化，它提供了系统的蓝图。一个好的模型只需抓住影响事物发展的主要矛盾，而忽略那些次要矛盾。每个系统可以从不同方面用不同的模型来描述。因而每个模型都是在语义上闭合的系统抽象．通过建模可以按照实际情况对系统进行可视化模型详细地说明了系统结构或行为．指导我们构造系统模板。２．面向对象建模方法

建模是构造软件系统最基本的步骤．在软件工程学科中提供了多种多样的建模方法和高效的工具．其目的是为了在软件开发过程的早期就发现设计中可能隐含的缺陷和错误．从而减

万　

方数据少整个软件的开发成本和周期。建模的作用在于提供对需求的良好理解：高效率的进行更清晰、更简明的设计；提供可维护性更好的系统：在项目管理者、拥护和开发者之间提供清晰良好的沟通渠道。实际上近几年已经有很多开发组织采纳了基于部件的开发环境，如ＶＢ，ＰＢ，Ｄｅｌｐｈｉ等，这些开发环境并不能支持复杂系统的建模。当软件项目规模增大，复杂性增强时．仅依赖这些开发环境的支持仍会带来很严重的问题。软件危机的阴影仍然存在。所以，对于今日的大型软件系统。采用一种合适的００建模方法．建立一个良好的００模型是成功的关键。在市场上已有一些公司，如Ｒａｔｉｏｎａｌ，Ｃａｖｅｎｎｅ，Ｐｌａｔｉｎｕｍ等开始提供商品化的建模工具．即通常所谓的ＣＡＳＥ工具．使得００建模过程实现了一定的自动化的标准化．并逐步走向实用，而这些工具的后面．便是具有不同特色的００建模方法。

下面分析比较了Ｂｏｏｃｈ，０ＭＴ。００ＳＥ．ＵＭＬ等几种主要的面向对象的建模方法：

Ｂｏｏｃｈ方法

Ｂｏｏｃｈ方法是由ＧｒａｄｖＢ００ｃｈ提出的．是一种主要面向设计的方法，它通过二维图形来建立面向对象的分析和设计模型．强调设计过程的不断反复只只满足要求为止。Ｂｏｏｃｈ方法特别注重对系统内对象之间相互行为的描述．注重可交流性和图示表达。但在方法学上并不注重严格的过程，既不推荐软件设计人员该做什么，只是指出了其可做的工作。Ｂｏｏｃｈ方法把几类不同的图表有机地结合起来．以反映系统的各个方面是如何可相互联系而又相互影响的。这些图贯穿于逻辑设计到物理实现的开发过程中，包括类图、状态图、对象图、交互图、模块图和进程图。

０ＭＴ方法０ＭＴ（ｏｂｉｅｃｔＭｏｄｅｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏ灯对象建模技术）是由ＪａｍｅｓＲｕｍｂａｕ小等人提出的。０ＭＴ方法包含了一整套的面向对象的概念和独立于语言的图示符号。它可用于分析问题需求．设计问题的解法以及用程序设计语言或数据库来实现这个解法。０ＭＴ方法用一致的概念和图示贯穿于软件开发的全过程，这样．软件开发人员不必在每一开发阶段便换新的表示方法．

０ＭＴ方法从对象模型、动态模型、功能模型３个不同但又相关的角度来进行系统建模。这３个角度各自用不同的观点抓住了系统的实质，全面地反映了系统的需求。其中．对象模型表示了静态的、结构化的系统数据性质，动态模型表示了瞬时的、行为化的系统的控制性质．功能模型则表示了变化的系统的功能性质。在软件开发的周期中，这３种模型都在逐渐发展：在分析阶段，构造出不考虑最终设计的应用域模型；在设计阶段，求解域的结构被加入到模型中：在实现阶段，应用域及求解域的结构被编码。

００ＳＥ方法

００ＳＥ（０ｂｉｅｃｔ＿０ＩｉｅｎｔｅｄＳ０ｆｈａｒｅＥｎ咖ｅｅＩｉｎｇ面向对象软件工程）是由ＩｖａｒＪａｃｏｂｓｏｎ提出的。它可较好的描述系统与其用户之间的信息交换机制。即用于向软件系统提出需求后，软件系统完成这项需求的过程。００ＳＥ方法遵循瀑布式的软件开发过程．首先是描述与系统交互有关的用户视图，然后建立分析模型。最后的构造过程则完成交互设计、实现和测试。００ＳＥ开发过程可

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在规定的顺序步骤指导下完成，其问允许少量的阶段反复。

编程语言Ｊａｖａ，Ｃ＋＋等建立连接，即可生成目标代码的框架．而ＵＭＬ方法

且提供了从已有代码更新模型的逆向生成功能，在一定程度上ＵＭＬ（ＵｎｉｆｉｅｄＭｏｄｅｌｉｎｇＩ丑ｎｇｕａｇｅ统一建模语言）是对Ｂ００ｃｈ，

实现了柔性开发。

０ＭＴ．００ＳＥ等大多数００方法和一些非ＯＯ方法的继承．其中清４．进行系统软件建模的过程

除了大量的混淆的、冗余￡ｊ很少使用的语义和符号ＵＭＬ的产生系统分析和建模的主要任务就是把现实中的问题用用户和得益于ＧｍｄｙＢｏｏｃｈ、ＪａｍｅｓＲｕｍｂａｕ小和ＩｖａｒＪａｃｏｂｓｏｎ等３人到系统开发人员都可以理解的方式表示出来．确定系统涉及哪些Ｒａｔｉｏｎａｌ公司共事，它已经由０ＭＧ（０ｂｉｅｃｔ

Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

Ｇｒｏｕｐ）采

对象。把用户的需求转换成系统的功能定义．进而指导系统开发纳为用于面向对象和基于部件系统的可视建模语言标准。

的后续工作。与所有面向对象的建模步骤类似．用ＵＭＬ建模之ＵＭＬ即标准建模语言，是一种定义良好、易于表达、功能强初要描述总体需求。在这一阶段中主要是建立用例模型和静态大且普遍适用的建模语言。它溶入了软件工程领域的新思想、新模型，以搭建系统体系结构。用例图是系统的高级视图．要求按照方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计，面向对象的原则．站在功能划分的角度将系统要实现的行为划还支持从需求分析开始的软件开发的全过程．ＵＭＬ的定义包括分为用例：以用例之间的动态交互及交互时间为依据产生顺序ＵＭＬ语义和ＵＭＬ表示法两个部分。

图：接下来就在用例图的基础上抽象出系统的类．明确各模块之ｆ１１ＵＭＬ语义：描述基于ＵＭＬ的精确元模型定义。元模型为

间的关系．以适当的粒度画出类图．其中也包括了与用例图的相ＵＭＬ的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定互迭代修改。在分析完模块的静态交互关系后继而要绘制出构义性说明．使开发者能在语义上取得一致．消除了因人而异的最件图。以上这些过程中均不考虑系统的具体实现．如建立什么样佳表达方法所造成的影响．此外ＵＭＬ还支持对元模型的扩展定的数据库或采用什么语言编码等．最好是以使用者的眼光去分义。

析系统功能。为建立完整的系统模型．还要对模块交互和构件细ｆ２１ＵＭＬ表示法：定义ＵＭＬ符号的表示法，为开发者或开发

节做进一步分析，补充状态图、活动图、协作图和实施图等，从尽工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。这可能多的角度对复杂系统进行描述。在模型确定后就可以借助些图形符号和文字所表达的是应用级的模型．在语义上它是相应的支撑软件将模型导出为相关代码．形成编码所需的初步ＵＭＬ元模型的实例．

框架。以上只是对ＵＭＬ的建模过程作了一个概念性的分解．实３．ＵＭＬ在００建模中的应用

际上由于各种模型、视图分别对同一个系统在不同阶段、侧面上

ＵＭＬ用九种图来描述所建立的模型．分别是用例图ｆ

Ｕｓｅ

的反映，因此它们之间有密切的相互关系，在建立、修改方面也没ＣａｓｅＤｉａｇｒａｍ）、对象图（０ｂｊｅｃｔＤｉａｇｒａｍ）、类图（ＣｌａｓｓＤｉａｇｌａｍ）、顺

有明显或固定的界限，往往都是在总体建模中渐进完善的。序图（ＳｅｑｕｅｎｃｅＤｉａｇｒａｍ）、合作图（ＣｏＵａｂｏｒａｔｉｏｎＤｉａｇｒａｍ）、状态图

５．结束语

（ＳｔａｔｅｃｈａｒｔＤｉａｇｒａｍ）、活动图（Ａｃｔｉｖｉｔ

ｙ

Ｄｉａ舯ｍ）、组件图（ＣｏⅡｌｐｏ—

标准建模语言ＵＭＬ是一套支持面向对象技术的表记方法．

ｎｅｎｔ

Ｄｉａｇｍｍ）、配置图（ＤｅｐｌｏｖｍｅｎｔＤｉａｇｒａｍ）。其中用例图建立起

面向对象方法的本质就是：①强调从客观世界中固有的事物出系统的功能模型，对象图和类图建立起系统的静态模型，顺序图、发来构造系统；②用人类在现实生活中常用的思维方式来认识、合作图、活动图、状态图构成面向对象建模中的动态模型。不断理解和描述客观事物；③强调最终建立的系统能够映射问题域．

变化的实际情况使得要开发出用户真正需要的产品．必须能够即：系统中的对象及其关系能够如实地反映问题域中固有的事及时调整模型和系统功能．因而系统的开发模式必须是迭代开物及其关系。ＵＭＬ用一种统一的基本表示来组织数据和它专有发模式或柔性开发模式。在分析系统、建立模型后，在确保模型的处理，能够无痕地支持００Ａ、００Ｄ各阶段的工作特征。使传统正确的基础上．进行代码生成．同时为保证在代码或模型发生变软件开发的两条鸿沟消失。ＵＭＬ的出现是面向对象技术发展的化时．保持二者的一致性和系统的灵活性．以便系统在需求发生重要成果．ＵＭＬ成为可视化建模语言事实上的工业标准．代表了变化时，能够快速作出反应，因此，良好的开发环境应能支持从模面向对象方法的软件开发技术的发展方向。

型到代码的正向生成工程和代码到模型的逆向生成工程。

ＵＭＬ是一种面向对象的建模语言．具有严格的语法和语义参考文献：

基础，为柔性开发提供了必要条件。在建立模型后，和目标语言建１．ｆ美１ｓｃｏｔｔ．ｗ．Ａｍｂｌｅｒ著．面向对象分析设计．

立连接．即有可能按照一定的规则生成目标代码框架，并从已有２．马光毅等．面向对象方法研究．华南师范大学学报代码出发更新模型，提高开发效率。Ｒａｔｉｏｎａｌ公司的产品Ｒｏｓｅ软３．裴发展

ｏｏ建模与ｕＭＬ研究

《河北省科学院学报》

件提供对ＵＭＬ的全面支持．在建立模型后．把模型和面向对象的

４．孔月萍等面向对象建模技术及其实现《西安矿业学院学报》５．粱雯等标准建模语言ｕＭＬ《微机发展》

・＋－＋一十－＋一十－＋叶一十－＋－＋一—＋—“＋一＋一＋一—－卜一＋－＋－・■一—・－卜－—＋一－—＋一一・－＋一－—＋一一＋－＋－—＋一一—＋一－—＋一－＋—・－卜－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－－・＋－－＋－＋－＋－＋－＋一＋－＋－＋・（上接第６０页）以分为下面几个方面：

展到一定阶段之后拓展出来的一种全新的应用模式．它是电子３．１政府公共信息发布。应用领域包括政府公共信息发布、政务的一个子集。由于移动电子政务具有便捷、高效、成本低廉、交通路况信息公布、灾害预警信息发布、农业科技信息发布等可扩充性良好、维护方便、地域无关性等优点。电子政务的一个等：

重要着眼点是其移动性。移动电子政务的研究是业界的一个热３．２内网信息的定制订阅。应用领域包括政府工作人员个人点．同时又是一个难点所在。

日程提醒、办公业务短信提醒、干部廉正提醒、个性化短信订阅等等：

参考文献：

３．３政府与企事业及公众信息交互。应用领域包括短信查询１．黎连业，倪春洋．电子政务系统规划与实施ｆＭ】．北京：清华大学出版政务信息（根据需要支持中、英等多语言版本）、短信查询办事信社．２００５．９．

息、短信会晤、交互式政务通知公告等等；

２．崔洪刚．许英．移动电子政务技术框架的研究与信息安全技术的实现３．４公众信息的采集。应用领域包括利用短信息调查或评Ｕ】．电脑开发与应用．２００４．１７（８）：３７４—３７６

比、公众短信提醒、举报投诉等。

３．何文娟，张景，李西宁．电子政务平台模型与体系结构研究Ⅱ】．计算机４．结束语

工程．２００５．５．

电子政务和移动电子政务两者密不可分。电子政务是移动４．王京山，王锦贵．美国融ｓ哝ｏｖ工程及其对我国政府网站建设的借鉴

电子政务实现和实施的基础．而移动电子政务则是电子政务发万　

方数据意义田．情报资料工作．２００１．４

面向对象的软件工程与面向对象的建模方法

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

毕忠东， 刘启明

烟台师范学院,山东,烟台,264025福建电脑

FUJIAN COMPUTER2007，""(8)1次

参考文献(5条)

1. Scott W Ambler 面向对象分析设计2. 马光毅 面向对象方法研究3. 裴发展 OO建模与UML研究

4. 孔月萍 面向对象建模技术及其实现[期刊论文]-西安矿业学院学报5. 梁雯 标准建模语言UML[期刊论文]-微机发展

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引证文献(1条)

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本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_fjdn200708031.aspx授权使用：云南大学(yndx)，授权号：054b06c0-4d73-4b4b-b4e6-9e1c012611cb

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