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重用性是指同一事物不经修改或稍加修改就可多次重复使用的性质。软件重用性是软件工程追求的目标之一。软件可维护性差 软件工程强调软件的可维护性,强调文档资料的重要性,规定最终的软件产品应该由完整、一致的配置成分组成。在软件开发过程中,始终强调软件的可读性、可修改性和可测试性是软件的重要的质量指标。实践证明,用传统方法开发出来的软件,维护时其费用和成本仍然很高,其原因是可修改性差,维护困难,导致可维护性差。开发出的软件不能满足用户需要 用传统的结构化方法开发大型软件系统涉及各种不同领域的知识,在开发需求模糊或需求动态变化的系统时,所开发出的软件系统往往不能真正满足用户的需要。 用结构化方法开发的软件,其稳定性、可修改性和可重用性都比较差,这是因为结构化方法的本质是功能分解,从代表目标系统整体功能的单个处理着手,自顶向下不断把复杂的处理分解为子处理,这样一层一层的分解下去,直到仅剩下若干个容易实现的子处理功能为止,然后用相应的工具来描述各个最低层的处理。因此,结构化方法是围绕实现处理功能的“过程”来构造系统的。然而,用户需求的变化大部分是针对功能的,因此,这种变化对于基于过程的设计来说是灾难性的。用这种方法设计出来的系统结构常常是不稳定的,用户需求的变化往往造成系统结构的较大变化,从而需要花费很大代价才能实现这种变化。(1)对象 对象是人们要进行研究的任何事物,从最简单的整数到复杂的飞机等均可看作对象,它不仅能表示具体的事物,还能表示抽象的规则、计划或事件。 (2)对象的状态和行为。 对象具有状态,一个对象用数据值来描述它的状态。 对象还有操作,用于改变对象的状态,对象及其操作就是对象的行为。 对象实现了数据和操作的结合,使数据和操作封装于对象的统一体中 (3)类。 具有相同或相似性质的对象的抽象就是类。因此,对象的抽象是类,类的具体化就是对象,也可以说类的实例是对象。 类具有属性,它是对象的状态的抽象,用数据结构来描述类的属性。 类具有操作,它是对象的行为的抽象,用操作名和实现该操作的方法来描述。 (4)类的结构。 在客观世界中有若干类,这些类之间有一定的结构关系。通常有两种主要的结构关系,即一般--具体结构关系,整体--部分结构关系。 ①一般——具体结构称为分类结构,也可以说是“或”关系,或者是“isa”关系。 ②整体——部分结构称为组装结构,它们之间的关系是一种“与”关系,或者是“hasa”关系。 (5)消息和方法。 对象之间进行通信的结构叫做消息。在对象的操作中,当一个消息发送给某个对象时,消息包含接收对象去执行某种操作的信息。发送一条消息至少要包括说明接受消息的对象名、发送给该对象的消息名(即对象名、方法名)。一般还要对参数加以说明,参数可以是认识该消息的对象所知道的变量名,或者是所有对象都知道的全局变量名。 类中操作的实现过程叫做方法,一个方法有方法名、参数、方法体。(1)对象唯一性。 每个对象都有自身唯一的标识,通过这种标识,可找到相应的对象。在对象的整个生命期中,它的标识都不改变,不同的对象不能有相同的标识。 (2)抽象性。 分类性是指将具有一致的数据结构(属性)和行为(操作)的对象抽象成类。一个类就是这样一种抽象,它反映了与应用有关的重要性质,而忽略其他一些无关内容。任何类的划分都是主观的,但必须与具体的应用有关。 (3)继承性。继承性是子类自动共享父类数据结构和方法的机制,这是类之间的一种关系。在定义和实现一个类的时候,可以在一个已经存在的类的基础之上来进行,把这个已经存在的类所定义的内容作为自己的内容,并加入若干新的内容。 继承性是面向对象程序设计语言不同于其它语言的最重要的特点,是其他语言所没有的。 在类层次中,子类只继承一个父类的数据结构和方法,则称为单重继承。 在类层次中,子类继承了多个父类的数据结构和方法,则称为多重继承。 在软件开发中,类的继承性使所建立的软件具有开放性、可扩充性,这是信息组织与分类的行之有效的方法,它简化了对象、类的创建工作量,增加了代码的可重性。 采用继承性,提供了类的规范的等级结构。通过类的继承关系,使公共的特性能够共享,提高了软件的重用性。 (4)多态性(多形性) 多态性是指相同的操作或函数、过程可作用于多种类型的对象上并获得不同的结果。不同的对象,收到同一消息可以产生不同的结果,这种现象称为多态性。 多态性允许每个对象以适合自身的方式去响应共同的消息。 多态性增强了软件的灵活性和重用性。,这种方法以算法为核心,把数据和过程作为相互独立的部分,数据代表问题空间中的客体,程序代码则用于处理这些数据。把数据和代码作为分离的实体,反映了计算机的观点,因为在计算机内部数据和程序是分开存放的。但是,这样做的时候总存在使用错误的数据调用正确的程序模块,或使用正确的数据调用错误的程序模块的危险。使数据和操作保持一致,是程序员的一个沉重负担,在多人分工合作开发一个大型软件系统的过程中,如果负责设计数据结构的人中途改变了某个数据的结构而又没有及时通知所有人员,则会发生许多不该发生的错误。传统的程序设计技术忽略了数据和操作之间的内在联系,用这种方法所设计出来的软件系统其解空间与问题空间并不一致,令人感到难于理解。实际上,用计算机解决的问题都是现实世界中的问题,这些问题无非由一些相互间存在一定联系的事物所组成。每个具体的事物都具有行为和属性两方面的特征。因此,把描述事物静态属性的数据结构和表示事物动态行为的操作放在一起构成一个整体,才能完整、自然地表示客观世界中的实体。面向对象的软件技术以对象(object)为核心,用这种技术开发出的软件系统由对象组成。对象是对现实世界实体的正确抽象,它是由描述内部状态表示静态属性的数据,以及可以对这些数据施加的操作(表示对象的动态行为),封装在一起所构成的统一体。对象之间通过传递消息互相联系,以模拟现实世界中不同事物彼此之间的联系。面向对象的设计方法与传统的面向过程的方法有本质不同,这种方法的基本原理是,使用现实世界的概念抽象地思考问题从而自然地解决问题。它强调模拟现实世界中的概念而强调算法,它鼓励开发者在软件开发的绝大部分过程中都用应用领域的概念去思考。在面向对象的设计方法中,计算机的观点是不重要的,现实世界的模型才是最重要的。面向对象的软件开发过程从始至终都围绕着建立问题领域的对象模型来进行:对问题领域进行自然的分解,确定需要使用的对象和类,建立适当的类等级,在对象之间传递消息实现必要的联系,从而按照人们****惯的思维方式建立起问题领域的模型,模拟客观世界。传统的软件开发方法可以用“瀑布”模型来描述,这种方法强调自顶向下按部就班地完成软件开发工作。事实上,人们认识客观世界解决现实问题的过程,是一个渐进的过程,人的认识需要在继承以前的有关知识的基础上,经过多次反复才能逐步深化。在人的认识深化过程中,既包括了从一般到特殊的演绎思维过程,也包括了从特殊到一般的归纳思维过程。人在认识和解决复杂问题时使用的最强有力的思维工具是抽象,也就是在处理复杂对象时,为了达到某个分析目的集中研究对象的与此目的有关的实质,忽略该对象的那些与此目的无关的部分。面向对象方法学的基本原则是按照人类****惯的思维方法建立问题域的模型,开发出尽可能直观、自然地表现求解方法的软件系统。面向对象的软件系统中广泛使用的对象,是对客观世界中实体的抽象。对象实际上是抽象数据类型的实例,提供了比较理想的数据抽象机制,同时又具有良好的过程抽象机制(通过发消息使用公有成员函数)。对象类是对一组相似对象的抽象,类等级中上层的类是对下层类的抽象。因此,面向对象的环境提供了强有力的抽象机制,便于用户在利用计算机软件系统解决复杂问题时使用****惯的抽象思维工具。此外,面向对象方法学中普遍进行的对象分类过程,支持从特殊到一般的归纳思维过程;面向对象方法学中通过建立类等级而获得的继承特性,支持从一般到特殊的演绎思维过程。面向对象的软件技术为开发者提供了随着对某个应用系统的认识逐步深入和具体化的过程,而逐步设计和实现该系统的可能性,因为可以先设计出由抽象类构成的系统框架,随着认识深入和具体化再逐步派生出更具体的派生类。这样的开发过程符合人们认识客观世界解决复杂问题时逐步深化的渐进过程。稳定性好传统的软件开发方法以算法为核心,开发过程基于功能分析和功能分解。用传统方法所建立起来的软件系统的结构紧密依赖于系统所要完成的功能,当功能需求发生变化时将引起软件结构的整体修改。事实上,用户需求变化大部分是针对功能的,因此,这样的软件系统是不稳定的。面向对象方法基于构造问题领域的对象模型,以对象为中心构造软件系统。它的基本作法是用对象模拟问题领域中的实体,以对象问的联系刻画实体间的联系。因为面向对象的软件系统的结构是根据问题领域的模型建立起来的,而不是基于对系统应完成的功能的分解,所以,当对系统的功能需求变化时并不会引起软件结构的整体变化,往往仅需要作一些局部性的修改。例如,从已有类派生出一些新的子类以实现功能扩充或修改,增加或删除某些对象等。总之,由于现实世界中的实体是相对稳定的,因此,以对象为中心构造的软件系统也是比较稳定的。,是典型的重用技术,例如,可以用已有的预制件建筑一幢结构和外形都不同于从前的新大楼。重用是提高生产率的最主要的方法。传统的软件重用技术是利用标准函数库,也就是试图用标准函数库中的函数作为“预制件”来建造新的软件系统。但是,标准函数缺乏必要的“柔性”,不能适应不同应用场合的不同需要,并不是理想的可重用的软件成分。实际的库函数往往仅提供最基本、最常用的功能,在开发一个新的软件系统时,通常多数函数是开发者自己编写的,甚至绝大多数函数都是新编的。使用传统方法学开发软件时,人们认为具有功能内聚性的模块是理想的模块,也就是说,如果一个模块完成一个且只完成一个相对独立的子功能,那么这个模块就是理想的可重用模块。基于这种认识,通常尽量把标准函数库中的函数做成功能内聚的。但是,即使是具有功能内聚性的模块也并不是自含的和独立的,相反,它必须运行在相应的数据结构上。如果要重用这样的模块,则相应的数据也必须重用。如果新产品中的数据与最初产品中的数据不同,则要么修改数据要么修改这个模块。事实上,离开了操作便无法处理数据,而脱离了数据的操作也是毫无意义的,我们应该对数据和操作同样重视。在面向对象方法所使用的对象中,数据和操作正是作为平等伙伴出现的。因此,对象具有很强的自含性,此外,对象固有的封装性和信息隐藏机制,使得对象的内部实现与外界隔离,具有较强的独立性。由此可见,对象是比较理想的模块和可重用的软件成分。面向对象的软件技术在利用可重用的软件成分构造新的软件系统时,有很大的灵活性。有两种方法可以重复使用一个对象类:一种方法是创建该类的实例,从而直接使用它;另一种方法是从它派生出一个满足当前需要的新类。继承性机制使得子类不仅可以重用其父类的数据结构和程序代码,而且可以在父类代码的基础上方便地修改和扩充,这种修改并不影响对原有类的使用。由于可以像使用集成电路(IC)构造计算机硬件那样,比较方便地重用对象类来构造软件系统,因此,有人把对象类称为“软件IC”。面向对象的软件技术所实现的可重用性是自然的和准确的,在软件重用技术中它是最成功的一个。关于软件重用问题,。较易开发大型软件产品在开发大型软件产品时,组织开发人员的方法不恰当往往是出现问题的主要原因。用面向对象方法学开发软件时,构成软件系统的每个对象就像一个微型程序,有自己的数据、操作、功能和用途,因此,可以把一个大型软件产品分解成一系列本质上相互独立的小产品来处理,这就不仅降低了开发的技术难度,而且也使得对开发工作的管理变得容易多了。这就是为什么对于大型软件产品来说,面向对象范型优于结构化范型的原因之一。许多软件开发公司的经验都表明,当把面向对象方法学用于大型软件的开发时,软件成本明显地降低了,软件的整体质量也提高了。,是长期困扰人们的一个严重问题,是软件危机的突出表现。由于下述因素的存在,使得用面向对象方法所开发的软件可维护性好:(1)面向对象的软件稳定性比较好。如前所述,当对软件的功能或性能的要求发生变化时,通常不会引起软件的整体变化,往往只需对局部作一些修改。由于对软件所需做的改动较小且限于局部,自然比较容易实现。(2)面向对象的软件比较容易修改。如前所述,类是理想的模块机制,它的独立性好,修改一个类通常很少会牵扯到其他类。如果仅修改一个类的内部实现部分(私有数据成员或成员函数的算法),而不修改该类的对外接口,则可以完全不影响软件的其他部分。面向对象软件技术特有的继承机制,使得对软件的修改和扩充比较容易实现,通常只须从已有类派生出一些新类,无须修改软件原有成分。面向对象软件技术的多态性机制(),使得当扩充软件功能时对原有代码所需作的修改进一步减少,需要增加的新代码也比较少。‘(3)面向对象的软件比较容易理解。在维护已有软件的时候,首先需要对原有软件与此次修改有关的部分有深入理解,才能正确地完成维护工作。传统软件之所以难于维护,在很大程度上是因为修改所涉及的部分分散在软件各个地方,需要了解的面很广,内容很多,而且传统软件的解空间与问题空间的结构很不一致,更增加了理解原有软件的难度和工作量。面向对象的软件技术符合人们****惯的思维方式,用这种方法所建立的软件系统的结构与问题空间的结构基本一致。因此,面向对象的软件系统比较容易理解。对面向对象软件系统所做的修改和扩充,通常通过在原有类的基础上派生出一些新类来实现。由于对象类有很强的独立性,当派生新类的时候通常不需要详细了解基类中操作的实现算法。因此,了解原有系统的工作量可以大幅度下降。(4)易于测试和调试。‘为了保证软件质量,对软件进行维护之后必须进行必要的测试,以确保要求修改或扩充的功能按照要求正确地实现了,而且没有影响到软件不该修改的部分。如果测试过程中发现了错误,还必须通过调试改正过来。显然,软件是否易于测试和调试,是影响软件可维护性的一个重要因素。对面向对象的软件进行维护,主要通过从已有类派生出一些新类来实现。因此,维护后的测试和调试工作也主要围绕这些新派生出来的类进行。类是独立性很强的模块,向类的实例发消息即可运行它,观察它是否能正确地完成要求它做的工作,对类的测试通常比较容易实现,如果发现错误也往往集中在类的内部,比较容易调试。面向对象方法学的缺点不易于大系统的开发,构化系统开发方法(亦称“生命周期法”)用户素质或系统分析员和管理者之间的沟通问题;开发周期长,难于适应环境变化;结构化程度较低的系统,在开发初期难以锁定功能要求。(1)需要一定的软件支持环境。(2)不太适宜大型的MIS开发,若缺乏整体系统设计划分,易造成系统结构不合理、各部分关系失调等问题。(3)只能在现有业务基础上进行分类整理,不能从科学管理角度进行理顺和优化。一、统方法学传统方法学又称生命周期方法学或结构化范型。采用结构化技术(结构化分析、结构化设计和结构化实现)来完成软件开发的各项任务,并使用适当的软件工具或软件工程环境来支持结构化技术的运用。把软件生命周期的全过程划分为若干个阶段:前一阶段是基础、前提;后一阶段是细化;每一个阶段的开始和结束都有严格的标准;软件重用性差软件可维护性差开发出的软件不能满足用户需要二、面向对象方法学面向对象方法学是一种以数据为主线,把数据和对数据的操作紧密地结合起来的方法。面向对象方法学的4个要点:把对象作为融合了数据及在数据上的操作行为的统一的软件构件;把所有对象都划分成类;按照父类与子类的关系,把若干个相关类组成一个类层次结构,位于下层的类继承了上层中某类的特点;与人类****惯的思想方法一致,稳定性好,可重用性好。