UML面向对象分析与设计——OOP基础

摘要：介绍了面向对象设计思想中对象、类、属性、操作的概念，面向对象技术的相关原则。

前言

根据北航《UML面向对象分析与设计》整理的学习笔记

对象和类

对象

1. 定义

对象是一个实体，这个实体：

• 具有明确定义的边界和标识
  • 边界意味着对象是一个封装体，通过封装来与其他对象分割
  • 标识则表明每一个对象都是唯一的
• 对象封装了状态和行为
  • 对象的状态通过对象的属性（attribute）和关系（relationship）来表达
  • 对象的行为通过对象的操作（operation）、方法（method）和状态机（state machine）来表达

2. 在UML中表示对象

在UML中，对象用矩形框来表示，对象的名字写在矩形框内部，并加上下划线来表示

类

1. 类的含义

• 类是一系列对象的抽象描述，这些对象共享相同的属性、操作、关系和语义
  • 一个具体的对象是该类的一个实例
• 类是一种抽象
  • 将相似的实体抽象成相同的概念
  • 抽象过程强调相关特征而忽略其他的特征

2. UML中类的表示

在UML中，采用矩形框来表示类，可以将矩形框划分为三个区域，分别表示类名、属性和操作

属性

属性（attribute）是勒的特征或特性

• 属性的值是某一特定对象的属性值
• 在类中属性名必须是唯一的
• 每一个类的实例都有为这个类定义的所有属性的值

操作

• 操作（operation）访问或修改对象的属性值
• 对象的行为是由为此对象定义的一系列操作决定的
• 一个类可能同时存在多个实例，也可能在某一时刻没有实例
• 一个类的所有实例都可以使用这个类中定义的操作

面向对象技术相关原则

面向对象技术基本原则

• 抽象（Abstraction）
• 封装（Encapsulation）
• 分解（Decomposition）
• 泛化（Generalization）
• 多态（Polymorphism）
• 分层（Hierarchy）
• 复用（Reuse）

抽象——Abstraction

• 抽象是揭示事物区别于其他事物的本质特征的过程
  • 是一个分析和理解问题的过程
  • 抽象的结果取决于使用者的目的，应该包括使用者所感兴趣的那些职责，而忽略掉其他不相关的部分
• 对象到类的过程就是抽象
  • 即将所见到的具体实体抽象成概念，从而在计算机世界中进行描述和各种操作

封装——Encapsulation

• 封装是对客户（使用者）隐藏具体实现细节
  • 客户只依赖接口
  • 通过封装实现信息隐藏和数据抽象
• 为什么要封装
  • 保证数据的一致性

分解——Decomposition

泛化——Generalization

• 是类之间的一种“是”（is a/is kind of）关系，通过该关系一个类（子类）可以共享另一个或多个类（父类）的结构和行为
  • 采用继承（Inheritance）实现泛化关系
• 通过泛化关系，可以建立类之间的层次结构，根据继承层次中父类的个数不同，分为：
  • 单一继承
  • 多重继承

单一继承

一个类继承另外一个类

多重继承

一个类继承另外多个类

继承

• 子类继承父类所有的内容：属性、操作、关系和语义
  • 其访问权限仍受可见性的约束
• 子类还可以：
  • 添加新的属性、操作、关系和语义
  • 重新定义继承的操作
• 设计继承层次
  • 父类定义公共的属性、操作、关系和语义
  • 针对不同的情况定义不同的子类，以扩展父类的属性、操作、行文和语义

多态——Polymorphism

• 多态是在统一外表（接口）下隐藏不同实现的能力
  • 即一个接口可以有不同的实现行为
  • 是面向对象技术的本质特征

分层——Hierarchy

复用——Reuse

• 复用是借助于已有软件的各种有关知识建立新的软件的过程

应用复用原则

• 系统开发各个阶段都可能涉及到复用
  • 从最底层的代码复用，到设计复用、架构复用，再到需求复用，甚至于延伸到特定业务领域的复用
  • 复用原则要求设计者不仅针对当前的业务需求开展设计，还需要考虑业务的通用性和可扩展性等问题，从而设计抽象层次高、复用粒度大的组件