功能驱动的Java程序设计方法

╰+攻爆jí腚メ 2024-03-27 16:51 63阅读 0赞

基本概念

功能驱动的设计方法

面向对象程序设计过程

问题分解与类初步设计

类详细设计与实现

示例

### 一、基本概念 ###

*  对象与对象类型：在设计阶段，对象常用来指现实世界问题域中的实体，对象类型有时也称为对象，用来描述信息世界的概念

*  类与对象：在面向对象程序中，类用来描述具有相似行为的一组对象，类一般由行为和状态来构成

一个类的单个代表体称为实例或对象

*  面向对象程序的架构：

类可以根据承担的职责分为不同类型，各种类型的类就构成了程序的基本架构

*  模型-外部接口-数据管理的程序架构模式

模型（Model）：指负责实现系统业务功能的类和对象。

外部接口（External interface）：指负责系统外部接口（例如实现用户交互）的类和对象。

数据管理（Data management）：指负责保存和维护系统数据的对象。这些对象负责对存储在文件或数据库中的数据进行存取访问

### 二、功能驱动的设计方法 ###

#### 1、功能驱动的系统架构设计方法 ####

*  系统设计以系统行为或功能为出发点，使用分治原理，将系统功能（或称为问题）迭代地进行分解，直到得到一组描述清晰且相对简单易解的子问题。

*  将子问题中的每个行为都分配到确定的对象上，即每个行为都有特定的对象负责完成。对象所承担的行为就是对象的功能。

*  程序就被分解为一系列彼此交互的类和对象，它们的全体就构成了系统的架构。

#### 2、功能驱动的类设计方法 ####

*  管理程序复杂性最有效的方法是抽象，而最有效的抽象方法是封装，设计阶段可以最有效地提升程序的封装性

*  采用Client/Server对象交互模型实现封装性，进行类的设计

*  Client/Server模型

模型描述了两个实体间的交互：Client请求Server进行某些操作，而Server在接收到请求后提供相应的服务

Client与Server的交互内容由Server提供的协议来描述，Client和Server都必须遵守这个协议

Client和Server都是类或对象，任何对象在任何时候都可以作为Client或Server

*  Client/Server模型的优点

C/S模型只关注Server能为Client提供什么功能（What），而不关注Server如何实现这些功能（How），Server的实现细节都被封装起来。

使程序具有很好的易测试性、可维护性、可重用性以及可扩展性

*  类职责的划分

程序中的各个对象分担特定任务，共同完成系统的功能

类的职责可以分为信息共享以及完成特定任务，具体可以分为两类：查询（query）和命令（command）

查询类操作，使对象提供特定的数据或状态信息。例如，查询一个学生对象的姓名

命令类操作，使对象进行某种操作。操作可能导致对象的数据发生变化，改变对象的状态

*  设计中提升封装性的原则：低耦合高内聚，以及信息隐藏

低耦合高内聚

内聚是指单个类各项职责的整体性，高内聚指类的各项职责或操作以某种方式高度相关

耦合描述的是类之间的关系。耦合增加了程序开发和维护的难度，并限制了重用。一般要尽量减少耦合。

*  设计中提升封装性的原则：低耦合高内聚，以及信息隐藏

信息隐藏

将接口的实现细节对外部屏蔽称为信息隐藏。将接口与实现分开，并将接口公开而将实现隐藏是实现封装的有效机制。

信息隐藏对于有多人参与开发的系统具有重要意义，有时被称为面向接口的开发，是目前很多大规模面向对象系统设计开发中所采用的方法。

#### 3、面向对象程序设计和开发的阶段 ####

*  程序设计和开发的阶段

需求分析阶段：明确问题，给出程序功能的详细描述

设计阶段：确定系统中的类，描述各种类、方法以及数据的细节信息

实现阶段：用Java语言进行实际编程

测试阶段：对程序的功能进行测试，以确保其正确性

*  系统设计的任务主要在上述需求分析阶段和设计阶段完成。

#### 4、面向对象程序设计和开发的过程 ####

*  问题描述：对问题描述进行分解和细化

*  问题分解与详细说明：以系统的功能为主线进行分解，给出各个子问题或子功能的详细描述。

*  类的初步设计：针对每个子问题的描述初步确定类，包括类在系统中的角色、需要完成的操作以及需要保存的数据等

*  类的详细设计：给出各个类的详细规范说明

*  类的编码实现

*  系统的测试、调试与修改完善

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### 三、问题分解描述与类的初步设计 ###

*  从系统行为或功能的角度细化系统的需求，撰写系统的需求规格说明

*  类的初步设计：

采用迭代求精的方法，即按照功能驱动的思路初步确定一组类，赋予每个类具体的行为或职责，然后初步验证当前设计是否能够满足系统需求，并在验证过程中不断调整类的设计

### 四、类详细设计与实现 ###

#### 1、类的初步设计—名词抽取法 ####

阅读系统的详细需求描述，画出其中的名词和动词

*  名词——可能作为类或类中属性

*  动词——可能是对象的行为

#### 2、类的详细设计 ####

根据类初步设计的结果，确定每个类中应包含的数据以及提供的操作

*  类的对象在程序中承担什么职责

*  类的对象需要完成的每项操作是什么

*  类的对象在完成职责时需要什么数据或信息

*  类的对象需要对外提供哪些接口，需要隐藏什么信息

#### 3、类的规格说明 ####

用文字给出每个类数据和操作的规格说明，确定类需要对外公开的接口，以及需要隐藏的部分，确定类中数据的类型以及操作的实现算法。规格说明包括：

*  类名（Class name）

*  角色或职责（Role ）

*  属性（Attributes）：给出属性的名称和含义

*  行为（Behaviors）：用方法来表示。表示出接口和需要隐藏的方法或属性，描述方法的实现算法。

#### 4、类设计的正确性验证 ####

基于类的规格说明，构造对象相互驱动完成系统功能的完整流程，验证设计的正确性。

可以采用系统业务流程图或UML时序图等方法

#### 5、类的实现 ####

定义类中数据的表示结构并编写方法的代码

采用单元测试到集成测试的方法完成整个系统的开发

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