面向對象技術與軟件工程

摘要:傳統(tǒng)的軟件工程方法曾經(jīng)給軟件產(chǎn)業(yè)帶來巨大進步，部分的緩解了軟件危機，使用這種方法開發(fā)的許多中、小規(guī)模軟件項目都獲得了成功。但是隨著大型軟件產(chǎn)品的不斷開發(fā)，傳統(tǒng)軟件工程方法已經(jīng)不能夠滿足大型軟件產(chǎn)品的開發(fā)需求。而目前面向對象方法已經(jīng)成為人們在開發(fā)軟件時首選的范型。面向對象技術已經(jīng)成為當前最好的軟件開發(fā)工具。

關鍵詞:軟件工程;面向對象技術

1、軟件工程概念

為了解決軟件危機，既要有技術措施(方法和工具)，又要有必要的組織管理措施。軟件工程正是從管理和技術兩方面研究如何更好的開發(fā)和維護計算機軟件的一門新興學科。概括地說，軟件工程是指導計算機軟件開發(fā)和維護的一門工程學科。采用工程的概念、原理、技術和方法來開發(fā)與維護軟件，把經(jīng)過時間考驗而證明正確的管理技術和當前能夠得到的最好的技術方法結合起來，以經(jīng)濟地開發(fā)出高質量的軟件并有效地維護它，這就是軟件工程。

2、面向對象技術

2.1面向對象的概念

所謂面向對象(OO，Object–Oriented )就是基于對象概念，以對象為中心，以類和繼承為構造機制，來認識、理解、刻畫客觀世界和設計、構建相應的軟件系統(tǒng)。

(1)對象

對象是由數(shù)據(jù)和容許的操作組成的封裝體，與客觀實體有直接對應關系，一個對象類定義了具有相似性質的一組對象。對象是要研究的任何事物。對象不僅能表示有形的實體，也能表示無形的(抽象的)規(guī)則、計劃或事件。對象由數(shù)據(jù)(描述事物的屬性)和作用于數(shù)據(jù)的操作(體現(xiàn)事物的行為)構成一獨立整體。從程序設計者來看，對象是一個程序模塊，從用戶來看，對象為他們提供所希望的行為。在對內(nèi)的操作通常稱為方法。

使用對象時只需知道它向外界提供的接口形式而無須知道它的內(nèi)部實現(xiàn)算法，不僅使得對象的使用變得非常簡單、方便，而且具有很高的安全性和可靠性。對象內(nèi)部的數(shù)據(jù)只能通過對象的公有方法(如C++的公有成員函數(shù))來訪問或處理，這就保證了對這些數(shù)據(jù)的訪問或處理，在任何時候都是使用統(tǒng)一的方法進行的，不會像使用傳統(tǒng)的面向過程的程序設計語言那樣，由于每個使用者各自編寫自己的處理某個全局數(shù)據(jù)的過程而發(fā)生錯誤。

對象是封裝了數(shù)據(jù)結構及可以施加在這些數(shù)據(jù)結構上的操作的封裝體，這個封裝體有可以唯一地標識它的名字，而且向外界提供一組服務。

(2)類

在面向對象的軟件技術中，類就是一組具有相同屬性和相同操作的對象的集合。一個類中的每個對象都是這個類的一個實例。類是創(chuàng)建對象的模板，從同一個類實例化的每個對象都具有相同的結構和行為。類和對象的關系非常密切，可以這么說，類是支持繼承的抽象數(shù)據(jù)類型，而對象則是類的實例。

(3)消息

消息是傳遞時對象間通信的手段，一個對象通過向另一個對象發(fā)送消息來請求其服務。一個消息通常包括接收對象名、調(diào)用的操作名和適當?shù)膮?shù)。消息只告訴接收對象需要完成什么操作，但并不指示接受者怎樣完成操作。消息完全由接收者解釋執(zhí)行。

(4)封裝

封裝是一種信息隱蔽技術，用戶只能看見對象封裝界面上的信息，對象的內(nèi)部實現(xiàn)對用戶是隱蔽的，不能從外面直接訪問或修改這些數(shù)據(jù)和代碼。封裝的目的是使對象的使用者和生產(chǎn)分離，使對象的定義和實現(xiàn)分開。

對象具有封裝性的條件如下:第一，有一個清晰的邊界;第二，有確定的接口;第三，受保護的內(nèi)部實現(xiàn)。

(5)繼承

繼承是類間的基本關系，它是基于層次關系的不同類共享數(shù)據(jù)和操作的一種機制。父類中定義了其所有子類的公共屬性和操作，在子類中除了定義自己特有的屬性和操作外，可以繼承其父類的屬性和操作，還可以對父類中的操作重新定義其實現(xiàn)方法。

2.2面向對象的分析與設計

面向對象的分析是一種研究問題域的過程，該過程產(chǎn)生對外部可見行為的描述。面向對象的設計是指在分析的描述基礎上，加入實際計算機系統(tǒng)實現(xiàn)所需細節(jié)的過程。從面向對象分析到面向對象設計，是一個逐漸擴充模型的過程，或者說，面向對象設計就是面向對象觀點建立求解域模型的過程。圖1為面向對象分析模型到面向設計模型的轉換。

圖1 面向對象分析模型到面向設計模型的轉換

3、面向對象分析

面向對象分析的關鍵是識別出問題域內(nèi)的類與對象，并分析它們相互間的關系，最終建立起問題域的簡潔、精確、可理解的正確模型。面向對象分析的目的是對客觀世界的系統(tǒng)進行建模。面向對象分析時抽取和整理用戶需求并建立問題域精確模型的過程。

在面向對象建模的過程中，系統(tǒng)分析員必須認真向領域專家學習。尤其是建模過程中的分類工作往往有很大難度。繼承關系的建立實質上是知識抽取過程，它必須反映出一定深度的領域知識，這不是系統(tǒng)分析員單方面努力所能做到的，必須有領域專家的密切配合才能完成。

4、面向對象設計

面向對象分析是對用戶需求進行提取和整理，并建立問題域精確模型的過程。而面向對象設計則是把分析階段得到的需求轉變成符合成本和質量要求的、抽象的系統(tǒng)實現(xiàn)方案的過程。

面向對象設計通?？梢苑譃橐韵聝蓚€階段:

高層設計。高層設計也可稱為系統(tǒng)級設計，它是開發(fā)軟件的體系結構以及構造軟件的總體模型。高層設計包括:將系統(tǒng)劃分為子系統(tǒng)的決策;子系統(tǒng)的軟、硬件分配;設計框架的主要概念和策略性決策。在高層設計中，根據(jù)應用領域系統(tǒng)的特有結構劃分子系統(tǒng)(模板、主題、抽象類的集合)。然后設計細化每個子系統(tǒng)的對象模型、動態(tài)模型和功能模型。如圖2專家系統(tǒng)的典型結構:

圖2專家系統(tǒng)

低層設計。低級設計是集中于類的詳細設計。

通常在面向對象設計之前，對系統(tǒng)的各項質量指標的相對重要性做認真分析和仔細權衡，制定出恰當?shù)南到y(tǒng)目標;在設計過程中根據(jù)既定的系統(tǒng)目標，做必要的優(yōu)化工作。

5、總結

軟件工程是駕馭在面向對象技術之上的一項項目工程，面向對象技術能夠很好的對大型項目進行計算機軟件業(yè)務建模，而軟件工程能夠很好的控制面向對象技術的實施。

參考文獻:

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[2] 段小君，高金環(huán).軟件復用與面向對象技術[J].西安郵電學院學報，2004，(02).

[3]張海蕃.軟件工程導論(第四版)[M].清華大學出版社，2003，(12).

作者簡介:

王娜(1985-)，女，漢，陜西三原人，武警工程學院基礎部信息技術教研室助教，文職8級。