11.面向对象设计笔记

面向对象分析-问题域精确模型
面向对象设计-求解问题域模型，得到系统实现方案

文章目录

面向对象设计六准则
- 弱耦合
- 强内聚
六个启发规则
软件重用（软件成分重用）
- 可重用类构件的特点
- 三种重用方式
系统分解
设计问题域子系统
设计人机交互子系统
设计任务管理子系统
设计数据管理子系统
- 设计数据格式
- 设计相应的服务
设计类中的服务
设计关联
设计优化

面向对象设计六准则

模块化、抽象、信息隐藏、弱耦合、强内聚、可重用

抽象： 过程抽象、数据抽象（规格说明抽象）、参数化抽象
信息隐藏： 类结构分离接口和实现，从而对于类的用户，属性的表示方法和操作的实现算法都是隐藏的。
可重用： 尽量使用已有的类，而且在创建新类时考虑将来的可重用性。

弱耦合

耦合： 不同对象之间相互关联的紧密程度。
两类耦合：交互耦合、继承耦合

交互耦合： 对象之间的耦合通过消息来实现。为了使交互耦合更松散，应该：

减少消息包含的参数个数和复杂程度
减少对象发送的消息数。

继承耦合： 一般化类和特殊类之间的耦合。应该提升继承耦合程度。为此：

派生类应该确实是对其一般化类的具体化。
特殊类尽可能多使用一般化类的属性和服务。.

结构化范型中的耦合要求，从低到高排序：
数据耦合（尽量使用）
控制耦合、特征耦合（少用）
公共环境耦合（限制其范围）
内容耦合（完全不用）

强内聚

内聚： 衡量一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度。三种不同层级的内聚要求：服务内聚、类内聚、一般-特殊内聚。
服务内聚： 一个服务应该仅完成一个功能。（服务层面）
类内聚： 一个类应该只有一个用途。
一般-特殊内聚： 设计出的一般-特殊结构（继承结构）应该符合对应领域知识的概念。一般来说，紧密的继承耦合和高度一般特殊内聚是一致的。

信息化内聚： 面向对象泛型中内聚的最高形式。类中的操作完全以数据为中心，不存在和数据无关的操作。一般满足信息化内聚的模块也满足结构化泛型中的功能内聚。

结构化泛型中的内聚要求：
高内聚：功能内聚和顺序内聚
中内聚：通信内聚和过程内聚
低内聚：偶然内聚、逻辑内聚和时间内聚

六个启发规则

设计结果清晰易懂
一般-特殊结构的深度适当。中等规模系统（100个左右类）中，类等级层次数保持在7±2
设计简单的类
使用简单的协议
使用简单的服务
尽量减小设计变动

软件重用（软件成分重用）

代码重用包括：剪贴、包含（include）和继承。
10种可重用的典型成分：项目计划、成本估计、体系结构、需求模型和规格说明、设计结果、源代码、用户文档和技术文档、用户界面、数据、测试用例。总结一下就是没啥不可以重用的。以下主要讨论类构件的重用。

可重用类构件的特点

模块独立性强、可靠性高。
高度可塑性–提供简单方便的用以扩充和修改已有构件的机制。
接口清晰简明可靠，而且有详尽的文档说明。

三种重用方式

实例重用、继承重用、多态重用。

系统分解

五层次：主题、类、结构、属性、服务
OOD模型的四个子系统：问题域子系统、人机交互子系统、任务管理子系统、数据管理子系统。

子系统之间的交互方式
客户-供应商关系–客户调用供应商完成任务，后者无需了解前者接口。
平等伙伴关系–每个子系统都可能调用其他子系统。
尽量使用客户-供应商关系。

组织系统的两种方案：
层次组织–垂直分解成若干弱耦合子模块，每个模块提供一种类型服务。
块组织–水平分层，上下层之间往往存在客户-供应商关系。
此两种方案可以任意组合。

拓扑结构–管道装、树状、星状等。

设计问题域子系统

只要可能，就应该保持OOA所建立的问题与结构，因此该过程只是从实现角度对问题域模型进行一些补充和修改。如下：
调整需求
重用已有的类
将问题域类组合在一起
添加一般化类以建立协议：一些具体类需要一个公共的协议，通过定义根类来实现。
调整继承层次：根据所使用语言是否支持多继承来调整继承层次便于实现。
支持多继承：窄菱形模式-容易出现属性和服务的命名冲突、阔菱形模式-冲突可能性较小，但需要更多的类才能完成设计。
支持单继承：将多继承结构，简化为单继承结构，可能需要在各个具体类中重复定义某些属性和服务。

设计人机交互子系统

详细见6.2
过程：分类用户–描述用户–设计迷你高龄层次-设计人机交互类

设计任务管理子系统

以动态模型作为分析并发性的主要依据。分析哪些哪些是必须同时动作的对象，哪些是相互排斥的对象，然后划分任务。用任务（task）实现控制线。
确定事件驱动型任务：睡眠-接收消息激活-完成任务睡眠
确定时钟驱动型任务：每隔一定时间触发处理。
确定优先任务：将特殊优先级（高优先级/低优先级）的服务分离成独立（背景）任务处理
确定关键任务：关系系统成败的关键处理，分离成独立任务
确定协调任务：系统中存在三个以上任务时，加一个协调任务
尽量减少任务数–
确定资源需求–

设计数据管理子系统

系统存储或检索对象的基本设施。

设计数据格式

（依赖于数据存储管理模式，下三种）
文件系统

定义第一范式表：列出每个类的属性表，规范成第一范式。
为每个第一范式表定义一个文件
测量性能和需要的存储容量
修改原设计的第一范式以满足性能和存储要求

关系型数据库管理系统

定义第三范式表：列出每个类的属性表，规范成第三范式。
为每个第一范式表定义一个数据库表
测量性能和需要的存储容量
修改原设计的第三范式以满足性能和存储要求

面向对象数据库管理系统，有两种途径：

扩展的关系数据库途径：同关系数据库
扩展的面向对象程序设计途径：无需规范化，非关可以直接存储对象。

数据库三范式
1NF：每一列属性都是不可再分的属性值，确保每一列的原子性
2NF：全部属性完全依赖于主键整体，而不是主键的一部分。
3NF：属性和主键有直接关系而不是间接关系（间接关系指，通过其他非主键和主键产生联系）。

比如Student表（学号，姓名，年龄，性别，所在院校，院校地址，院校电话）
这样一个表结构，就存在上述关系。学号–> 所在院校 --> (院校地址，院校电话)
这样的表结构，我们应该拆开来，如下。
（学号，姓名，年龄，性别，所在院校）–（所在院校，院校地址，院校电话）
三范式的文章
https://zhuanlan.zhihu.com/p/63146817

设计相应的服务

设计对象内部用来保存对象自身的服务，和外部用来通知对象保存自身的服务。

设计类中的服务

设计算法、选择恰当的数据结构，定义内部类和内部操作等。

设计关联

关联的遍历：单向遍历/双向遍历，或称单向/双向关联。
单向：属性中添加指针
实现双向关联有三种方式：

用属性实现一个方向，反向遍历时执行一次正向查找
两个方向的遍历都用属性实现
用独立的关联对象实现

总结一下，就是属性和关联对象两种关联方式。
设计关联对象的方法-取决于关联重数

一对一关联-可以和参与关联的任一对象合并
一对多关联-可以和“多”端合并
多对多关联-独立的关联类

设计优化

确定优先级（各种质量指标的优先级）
提高效率的几项技术：增加冗余关联、调整查询次序、保留派生属性。
调整继承关系/委托关系。