软件工程(4)面向对象方法:面向对象软件工程OOSE与案例实践
OOSE(Object-Oriented Software Engineering,面向对象软件工程)是一种用于开发软件系统的工程方法论,它强调使用面向对象的技术和方法来设计和实现软件。OOSE 方法是由 Ivar Jacobson 提出的,主要包括以下几个关键方面:
1. 用例驱动(Use-Case Driven)
- 用例(Use Case) 是描述系统如何与外部用户或其他系统交互的一种方式。用例驱动意味着开发过程围绕用例进行,首先识别系统的用例,并基于这些用例设计和实现系统。
- 用例图(Use Case Diagram) 是用来表示用例和系统参与者之间关系的图示工具。
2. 模型驱动(Model Driven)
- 在OOSE中,软件开发过程依赖于创建和维护多个模型,这些模型描述系统的不同方面。主要的模型包括用例模型、类模型、顺序模型、状态模型等。
- 类图(Class Diagram) 显示系统中的类及其关系。
- 顺序图(Sequence Diagram) 描述对象之间的交互顺序。
- 状态图(State Diagram) 显示对象的状态变化。
3. 迭代增量(Iterative and Incremental)
- 开发过程被划分为多个迭代,每个迭代都产出一个可工作的增量。每个增量都是系统的一部分,并且通过反复迭代不断改进和扩展系统。
- 这种方法允许在开发过程中进行反馈和调整。
4. 面向对象的分析与设计(Object-Oriented Analysis and Design)
- 面向对象分析(OOA) 是分析阶段,通过识别和定义对象及其关系来理解系统的需求。
- 面向对象设计(OOD) 是设计阶段,基于分析阶段的成果,设计系统的架构和组件。
OOSE 的实践案例
案例1:图书管理系统
-
用例识别
- 主要用例:借书、还书、添加新书、删除书籍、查询书籍等。
- 参与者:读者、图书管理员、系统。
-
用例图设计
- 绘制用例图,展示读者和管理员如何与系统交互。
- 例:读者可以进行“借书”和“还书”操作;管理员可以进行“添加新书”和“删除书籍”操作。
-
类模型
- 类:书籍(Book)、读者(Reader)、图书管理员(Librarian)、借书记录(BorrowRecord)等。
- 关系:书籍与借书记录之间存在一对多关系;读者与借书记录之间也存在一对多关系。
-
顺序图
- 设计借书用例的顺序图,展示读者如何请求借书,系统如何处理请求并更新借书记录。
-
状态图
- 设计书籍的状态图,例如:书籍的状态可能包括“在馆”、“已借出”、“维护中”等。
-
迭代开发
- 每个迭代增加一个功能或改进现有功能,如第一个迭代完成基本的借书功能,第二个迭代增加还书功能,第三个迭代改进查询功能等
具体细化实践
图书管理系统案例详细实践
1. 用例识别
目标:确定系统的主要功能和参与者。
参与者:
- 读者:可以借书、还书、查询书籍。
- 图书管理员:可以添加新书、删除书籍、管理借还记录。
- 系统:负责处理所有操作和管理数据。
主要用例:
- 借书:读者可以选择书籍并进行借阅。
- 还书:读者将书籍归还给图书馆。
- 添加新书:管理员将新书添加到系统中。
- 删除书籍:管理员删除不再使用的书籍。
- 查询书籍:读者或管理员查询书籍的可用性及详细信息。
- 查看借阅记录:管理员查看借阅记录,了解书籍的借出情况。
2. 用例图设计
用例图帮助可视化用例与参与者之间的关系。
-
借书用例:
- 参与者:读者
- 用例:借书
- 描述:读者选择要借的书籍,系统检查书籍是否可借,并记录借阅信息。
-
添加新书用例:
- 参与者:图书管理员
- 用例:添加新书
- 描述:管理员输入书籍的详细信息(如标题、作者、ISBN、类别)并将其添加到系统中。
用例图示例:
+-------------------+
| 读者 |
+-------------------+||v
+-------------------+
| 借书用例 |
+-------------------+||v
+-------------------+
| 系统 |
+-------------------+||v
+-------------------+
| 查询书籍 |
+-------------------+
3. 类模型
类模型展示了系统中的主要类及其关系。
主要类:
-
Book:书籍
- 属性:
title
,author
,ISBN
,category
,status
- 方法:
checkAvailability()
,updateStatus()
- 属性:
-
Reader:读者
- 属性:
name
,readerID
,borrowedBooks
- 方法:
borrowBook()
,returnBook()
- 属性:
-
Librarian:图书管理员
- 属性:
name
,librarianID
- 方法:
addBook()
,removeBook()
,manageRecords()
- 属性:
-
BorrowRecord:借阅记录
- 属性:
recordID
,book
,reader
,borrowDate
,returnDate
- 方法:
createRecord()
,updateRecord()
- 属性:
类图示例:
+-------------------+
| 读者 |
+-------------------+||v
+-------------------+
| 借书用例 |
+-------------------+||v
+-------------------+
| 系统 |
+-------------------+||v
+-------------------+
| 查询书籍 |
+-------------------+
4. 顺序图
顺序图展示了用例的动态行为,即对象之间的交互顺序。
借书用例顺序图:
Reader System Book| | ||-------borrowBook()--->| || |---checkAvailability()--->|| |<--availability status---||<---confirmation-------| || | |
描述:
- 读者请求借书。
- 系统调用书籍对象的
checkAvailability()
方法,检查书籍是否可借。 - 系统根据检查结果返回借书确认信息给读者。
5. 状态图
状态图展示了对象在其生命周期中的状态变化。
书籍状态图:
+------------------+
| Available |
+------------------+|| borrowv
+------------------+
| Borrowed |
+------------------+|| returnv
+------------------+
| Available |
+------------------+
描述:
- Available:书籍可借状态。
- Borrowed:书籍已被借出状态,不能借阅。
- 状态变更:从“Available”到“Borrowed”是借书操作,从“Borrowed”到“Available”是还书操作。
6. 迭代开发
第一迭代:实现基本的借书和还书功能。
- 目标:开发借书和还书用例,包括用例图、类图、顺序图和状态图的设计。
- 实现:提供基础的借书和还书功能,记录借阅信息。
第二迭代:实现书籍管理功能。
- 目标:开发添加新书和删除书籍功能。
- 实现:提供管理员界面,用于添加和删除书籍。
第三迭代:实现查询功能和用户界面改进。
- 目标:添加书籍查询功能和改进用户界面。
- 实现:实现书籍查询功能,优化用户体验,添加反馈机制。
通过这种详细的分步实施,可以有效地将OOSE方法应用于实际的项目开发中,使得软件系统的设计和实现过程更为清晰和高效。