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1、第三章信息系统集成专业技术知识3.1 信息系统集成简述 1信息系统集成概念 信息系统集成是近年来国际信息服务业中发展势头最猛的服务方式和行业之一。系统集成是指将计算机软件，硬件、网络通信等技术和产品集成为能够满足用户特定需求的信息系统，包括总体策划、设计、开发、实施、服务及保障。 信息系统集成有以下几个显著特点。 (1)信息系统集成要以满足用户需求为根本出发点。 (2)信息系统集成不只是设备选择和供应，更重要的，它是具有高技术含量的工程过程，要面向用户需求提供全面解决方案，其核心是软件。 (3)系统集成的最终交付物是一个完整的系统而不是一个分立的产品。 (4)系统集成包括技术、管理和商务等各项
2、工作，是一项综合性的系统工程。技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的保障。 2信息系统集成分类 系统集成主要包括设备系统集成和应用系统集成。 1)设备系统集成 设备系统集成，也可称为硬件系统集成，在大多数场合简称系统集成，或称为弱电系统集成，以区分于机电设备安装类的强电集成。设备系统集成也可分为智能建筑系统集成、计算机网络系统集成、安防系统集成等。 (l)智能建筑系统集成（Intelligent Building System Integration，指以搭建建筑主体内的建筑智能化管理系统为目的，利用综合布线技术、楼宇自控技术、通信技术、网络互联技术、多媒体应用技术、
3、安全防范技术等将相关设备、软件进行集成设计、界面定制开发、安装调试和应用支持。智能建筑系统集成实施的子系统包括综合布线、楼字自控、电话交换机、机房工程、监控系统、防盗报警、公共广播、门蔡系统、楼字对讲、一卡通、停车管理、消防系统、多媒体显示系统、远程会议系统等。对于功能近似、统一管理的多幢住宅楼的智能建筑系统集成，又称为智能小区系统集成。 (2)计算机网络系统集成(Computer Network System Integration)，指通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备（如个人电脑等）、功能和信息等集成到相互关联、统一协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高
4、教、便利的管理。系统集成应采用功能集成、网络集成、软件集成等多种集成技术，其实现的关键在于解决系统之间的互连和互操作问题，通常采用多厂商、多协议和面向各种应用的架构，需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。 (3)安防系统集成(Security System Integration)，以搭建组织机构内的安全防范管理平台为目的。安防系统集成实施的子系统包括门禁系统、楼宇对讲系统、监控系统、防盗报警、一卡通、停车管理、消防系统、多媒体显示系统、远程会议系统。安防系统集成既可作为一个独立的系统集成项目，也可
5、作为一个子系统包含在智能建筑系统集成中。 2)应用系统集成 应用系统集成( Application System Integration)，从系统的高度提供符合客户需求的应用系统模式并实现该系统模式的具体技术解决方案和运维方案，即为用户提供一个全面的系统解决方案。应用系统集成又称为行业信息化解决方案集成，已经深入到用户具体业务和应用层面。应用系统集成可以说是系统集成的高级阶段，独立的应用软件侠应商成为其中的核心。3.2信息系统建设3.2.1信息系统的生命周期 信息系统的生命周期可以分为4个阶段：立项、开发、运维、消亡。 1立项阶段 即其概念阶段或需求阶段，这一阶段分为两个过程：一是概念的形成过
6、程，根据用户单位业务发展和经营管理的需要，提出建设信息系统的初步构想；二是需求分析过程，即对企业信息系统的需求进行深入调研和分析，形成需求规范说明书，经评审、批准后立项。 2开发阶段 该阶段又可分为以下阶段。 (1)总体规划阶段：是系统开发的起始阶段，以立项阶段所做的需求分析为基础，明确信息系统在企业经营战略中的作用和地位，指导信息系统的开发，优化配置并利用各种资源，包括内部资源和外部资源，通过规划过程规范或完善用户单位的业务流程。一个比较完整的总体规划应当包括信息系统的开发目标、总体结构、组织结构、管理流程、实施计划、技术规范。 (2)系统分析阶段：目标是为系统设计阶段提供系统的逻辑模型，内
7、容包括组织结构及功能分析、业务流程分析、数据和数据流程分析及系统初步方案。 (3)系统设计阶段：根据系统分析的结果设计出信息系统的实施方案，主要内容包括系统架构设计、数据库设计、处理流程设计、功能模块设计、安全控制方案设计、系统组织和队伍设计及系统管理流程设计。 (4)系统实施阶段：是将设计阶段的成果在计算机和网络上具体实现，即将设计文本变成能在计算机上运行的软件系统。由于系统实施阶段是对以前全部工作的检验，因此用户的参与特别重要。 (5)系统验收阶段：通过试运行，系统性能的优劣及其他各种问题都会暴露在用户面前，即进入了系统验收阶段。 3运维阶段 信息系统通过验收，正式移交给用户以后，就进入运
8、维阶段，系统长时间的有效运行是检验系统质量的试金石。 要保障系统正常运行，系统维护是不可缺少的工作。维护可分为4种类型：排错性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护。 4消亡阶段 开发一个信息系统并希望它一劳永逸地运行下去是不现实的。企业的信息系统经常不可避免地会遇到系统更新改造、功能扩展，甚至报废重建等情况。对此，用户单位应当在信息系统建设的初期就注意系统消亡条件和时机，以及由此而花费的成本。3.2.2信息系统开发方法 信息系统的开发是一项艰巨酌工作，需要大量的人力、物力、财力和时间的投入。为实现系统开发在效率、质量、成本等方面的要求及达到用户满意，除了技术、管理等因素外，系统开发方法也起
9、着很重要的作用。 常用的开发方法有：结构化方法、原型法、面向对象方法。 1结构化方法 结构化方法是应用最为广泛的一种开发方法。 按照信息系统生命周期，应用结构化系统开发方法，把整个系统的开发过程分为若干阶段，然后一步一步她依次进行，前一阶段是后一阶段的工作依据；每个阶段又划分详细的工作步骤，顺序作业。每个阶段和主要步骤都有明确详尽的文档编制要求，各个阶段和各个步骤的向下转移都是通过建立各自的软件文档和对关键阶段、步骤进行审核和控制实现的。 结构化方法具有如下特点。 (l)遵循用户至上原则。 (2)严格区分工作阶段，每个阶段有明确的任务和取得的成果。 (3)强调系统开发过程的整体性和全局性。 (
10、4)系统开发过程工程化，文档资料标准化。 该方法的优点是：理论基础严密，它的指导思想是用户需求在系统建立之前就能被充分了解和理解。由此可见，结构化方法注重开发过程的整体性和全局性。 该方法的缺点是：开发周期长；文档、设计说明繁琐，工作效率低；要求在开发之初全面认识系统的信息需求，充分预料各种可能发生的变化，但这并不十分现实；若用户参与系统开发的积极性没有充分调动，造成系统交接过程不平稳，系统运行与维护管理难度加大。 2原型法 原型法的基本思想与结构化方法不同，原型法认为在很难一下子全面准确地提出用户需求的情况下，首先不要求一定要对系统做全面、详细的调查、分析，而是本着开发人员对用户需求的初步理
11、解，先快速开发一个原型系统，然后通过反复修改来实现用户的最终系统需求。 原型应当具备的特点如下。 (1)实际可行。 (2)具有最终系统的基本特征。 (3)构造方便、快速，造价低。 原型法的特点在于原型法对用户的需求是动态响应、逐步纳入的，系统分析、设计与实现都是随着对一个工作模型的不断修改而同时完成的，相互之间并无明显界限，也没有明确分工。系统开发计划就是一个反复修改的过程。适于用户需求开始时定义不清、管理决策方法结构化狂度不高的系统开发，开发方法更宜被用户接受；但如果用户配合不好，盲目修改，就会拖延开发过程。 可以将原型分类如下。 (1)抛弃型原型(Throw-It-Away Prototy
12、pe)，此类原型在系统真正实现以后就放弃不用了。 (2)进化型原型(Evolutionary Prototype)，此类原型的构造从目标系统的一个或几个基本需求出发，通过修改和追加功能的过程逐渐丰富，演化成最终系统。 3面向对象方法( Object Oriented，OO) 随着应用系统日益复杂庞大和面向对象程序设计语言的日益成熟，面向对象的系统开发方法以其直观、方便的优点获得广泛应用。 面向对象方法的基本思想如下。 (1)客观事物是由对象组成的，对象是在原事物基础上抽象的结果。 (2)对象是由属性和操作组成的，其属性反映了对象的数据信息特征，而操作则用来定义改变对象属性状态的各种操作方式。
13、(3)对象之间的联系通过消息传递机制来实现，而消息传递的方式是通过消息传递模式和方法所定义的操作过程来完成的。 (4)对象可以按其属性来归类，借助类的层次结构，子类可以通过继承机制获得其父类的特性。 (5)对象具有封装的特性，一个对象就构成一个严格模块化的实体，在系统开发中可被共享和重复引用，达到软件（程序和模块）复用的目的。 面向对象的信息系统开发，其关键点是能否建立一个全面、合理、统一的模型，它既能反映问题域，也能被计算机系统求解域所接受。 面向对象开发方法主要有分析、设计和实现三个阶段。面向对象方法在整个开发过程中使用的是同一套工具，。整个开发过程实际上都是对面向对象三种模型的建立、补充
14、完善和表达验证。因此，面向对象开发方法中分析、设计和实现三个阶段的界限并非十分明确，但对信息系统的开发划分阶段还是十分必要的。 在系统开发的实际工作中，往往根据需要将多种开发方法进行组合应用，最终完成系统开发的全部任务。具体的组合形式可以分为如下几种。 (1)结构化方法与原型法的组合应用。 (2)结构化方法与面向对象方法的组合应用。 (3)原型法与面向对象方法的组合应用。3.3软件工程 20世纪60年代末至20世纪70年代初，在计算机软件的开发和维护过程中遇到了一系列严重问题，使人们普遍认识到了“软件危机”的存在。软件危机使软件成本日益增长、开发进度难以控制、欤件质量无法保证、软件维护困难等。
15、产生这些问题的主要原因在于：所开发软件的规模越来越大、复杂度越来越高，与此同时，用户需求并不十分明确，且缺乏软件开发方法学和工具方面的支持。这使得人们开始用工程的方法进行软件的开发、管理和维护，即“软件工程”。软件工程在软件开发方法、工具、管理等方面的应用在很大程度上解决了软件危机所引发的问题。 本节从软件需求开始，介绍软件工程师的若干要项。3.3.1软件需求分析与定义 软件需求是一个为解决特定问题而必须由披开发或被修改的软件展示的特性。这个问题可能是使用软件的某人的任务中的一个自动化部分，或是支持委托开发软件的组织的业务流程，或修正当前软件的缺点，或是控制一个设备等。用户、业务流程和设备的功
16、能通常根复杂，因此，特定软件的需求在外延上通常是来自一个组织不同层次的不同人员的需求和来自软件将要在其中运行的环境的需求的复杂组合。 所有软件需求的一个基本特性就是可验证性。验证某些软件需求可能很困难或者成本很高。软件需求和软件质保人员都必须保证，在现有的资源约束下，需求可以被验证。 除了其表达的行为特性外，需求还有其他特性，如优先级，以便在资源有限时进行权衡。通常，要唯一地标识软件需求，才能在整个软件生命周期中，进行软件配置控制和管理。 需求分析涉及分析需求的过程，其目的如下。 (1)检测和解决需求之间的冲突。 (2)发现软件的边界，以及软件与其环境如何交互。 (3)详细描述系统需求，以导出
17、软件需求。 描述需求时必须仔细，应该精确到能确认需求，验证需求的实现，估算需求的成本。 开发真实世界问题的模型是软件需求分析的关键，模型的目的是帮助理解问题，而不是启动方案的设计。因此，概念模型由来自问题域的实体模型组成，实体模型反映了它们在真实世界的联系和依赖。可以开发的模型包括数据和控制流、状态模型、事件追踪、用户交互、对象模型、数据模型，以及其他模型。 架构设计是需求过程与软件或系统设计重叠进行的，将二者截然分开是不可能的。其工作是需求分配，即将满足需求的职责分配到组件上。 需求协商的另一个普遍使用的术语是“解决冲突”。这涉及需求冲突的问题，冲突发生在两个不兼容的需求之间，或者发生在需求
18、与资源之间，或者在功能与非功能需求之间。3-3.2软件设计、测试与维护 1软件设计 软件设计是“定义一个系统或组件的架构、组件、接口和其他特征的逆程”，并得到“这个过程的结果M。作为过程看待时，软件设计是一种软件生命周期活动，在这个活动中，要分析软件需求，以产生一个软件内部结构的描述，并将其作为软件构造的基础。更精确地说，软件设计必须描述软件架构和这些组件之间的接口，也必须在详细的层次上描述组件，以便能构造这些组件。 软件设计在软件开发中起着重要作用，通过它形成要实现的各种不同模型。分析和评价这些模型，以确定它们能否实现各种不同的需求，在各种不同的候选方案中进行权衡，确定最终方案。最后，将其作
19、为构造和测试的输入和起始点，并用来规划后续的开发活动。 软件设计由两个处于软件需求和软件构造之间的活动组成。 软件架构设计（有时叫做高层设计）：描述软件的结构和组织，标识各种不同的 组件。 软件详细设计：详细地描述各个组件，使之能被构造。 软件架构是“一个描述软件系统的子系统和组件，以及它们之间相互关系的学科”。架构试图定义软件的内部结构。通过视图可以从不同角度描述软件结构，主要包括逻辑视图（满足功能需求）、过程视图（并发问题）、组件视图（实现问题）、部署视图（分布问题）。 模式提供了架构设计的某些方法。模式是“给定上下文中普遍问题的普遍解决方案”，主要涉及设计模式（微观架构模式）和架构模式（
20、宏观架构）。 2软件测试 测试是为评价和改进产品质量、识别产品的缺陷和问题而进行的活动。 软件测试是针对一个程序的行为，在有限测试用例集合上，动态验证是否达到预期的行为，需要选取适当的测试用例。 测试不再只是一种仅在编码阶段完成后才开始的活动。现在的软件测试被认为是一种应该包括在整个开发和维护过程中的活动，它本身是实际产品构造的一个重要部分。 测试不仅是检查预防措施是否有效的主要手段，而且是识别由于某种原因预舫措施无效而产生的错误的主要手段。需要注意的是，在广泛的测试活动成功完成后，软件可能仍包含错误，交付后出现的软件失效的补救措施是由软件维护达成的。 软件测试随开发和维护过程，通常在不同的级
21、别上进行，可以在概念上区分三个大的测试阶段：单元测试、集成测试和系统测试。 3软件维护 软件开发工作的结果是交付满足用户需求的软件产品。相应地，软件产品必然存在变更和演化。一旦投入运行，就可能发现缺昭，运行环境可能会变化，用户会提出新的需求。软件维护是坐命周期的一个完整部分。 可以将软件维护定义为需要提供软件支持的全部活动。这些活动包括在交付前完成的活动，以及交付后完成的活动。交付前完成的活动包括交付后运行的计划和维护计划等。交付后的活动包括软件修改、培训、帮助资料等。 软件维护包括如下类型。 (1)更正性维护：软件产品交付后进行的修改，以更正发现的问题。 (2)适应性维护：软件产品交付后进行
22、的修改，以保持软件产品能在变化后或变化中的环境中可以继续使用。 (3)完善性维护：软件产品交付后进行的修改，以改进性能和司维护性。 (4)预防性维护：软件产品交付后进行的修改，以在软件产品中的潜在错误成为实际错误前，检测和更正它们。33.3软件复用 软件复用是指利用已有软件的各种有关知识构造新的软件，以缩减软件开发和维护的费用。软件复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。早期的软件复用主要是代码级复用，被复用的知识专指程序，后来扩大到包括领域知识、开发经验、设计决策、架构、需求、设计、代码和文档等一切有关方面。 软件复用是一种计算机软件工程方法和理论。20世纪60年代的“软件危机”使程序设计
23、人员明白难于维护的软件的成本是极其高昂的，当软件的规模不断扩大时，这种软件的综合成本可以说是没有人能负担的，并且即使投入了高昂的资金也难以得到可靠的产品，而软件重用是解决这一问题的有效方法。 软件复用的主要思想是，将软件看成是由不同功能的“组件”所组成的有机体，每一个组件在设计编写时可以被设计成完成同类工作的通用工具，这样，如果完成各种工作的组件被建立起来以后，编写某一特定软件的工作就变成了将各种不同组件组织连接起来的简单问题，这对于软件产品的最终质量和维护工作都有本质性的改变。 软件制品的复用，按抽象程度的高低，可以划分为如下复用级别：代码的复用、设计的复用、分析的复用、测试信息的复用等。
24、支持软件复用是人们对面向对象方法寄托的主要希望之一，也是这种方法受到广泛重视的主要原因之一。面向对象方法之所以特别有利于软件复用，是由于它的主要概念及原则与软件复用的要求十分吻合。 面向对象的软件开发和软件复用之间的关系是相辅相成的。一方面，面向对象的方法的基本概念、原则与技术提供了实现软件复用的有利条件；另一方面，软件复用技术也对面向对象的软件开发提供了有力的支持。3.3.4轶件质量保证及质量评价 1999年，软件“产品评价”国际标准IS给出的“软件质量”的定义是：软件特性的总合，软件满足规定或潜在用户需求的能力。也就是说，质量就是遵从用户需求，达到用户满意。 2001年，软件“产品质量”国
25、际标准IS09126定义的软件质量包括“内部质量”、“外部质量”和“使用质量”三部分。也就是说，“软件满足规定或潜在用户需求的能力”要从软件在内部、外部和使用中的表现来衡量。 软件需求定义了软件质量特性，并影响评价这些特性的度量方法和接收准则。 应在软件过程、产品和资源的各个方面进行软件质量管理，软件质量管理过程由许多活动组成，一些活动可直接发现缺陷，其他活动则指出深入的检查是否有价值，前者也称为直接缺陷发现活动，许多活动都可以达到这两个目的。 软件质量管理过程包括：质量保证过程、验证过程、确认过程、评审过程、审计过程等。 1软件质量保证 软件质量保证过程通过计划制订、实施和完成一组活动提供保
26、证，这些活动保证项目生命周期中的软件产品和过程符合其规定的需求。 软件质量保证计划定义了用于保证为特定产品开发的软件满足用户需求并在项目的约束内具有最高的质量的手段。 2验证与确认 验证与确认过程使用能够定位缺陷并便于以后改正的测试技术直接处理软件产品质量问题。 验证与确认过程确定某一开发和维护括动的产品是否符合活动的需求，尾终的软件产品是否达到其意图并满足用户需求。验证过程试图确保活动的输出产品已经被正确制造，即活动的输出产品满足前面活动施加的规范说明；确认过程则试图确保建造了正确的产品，即产品满足其特定的目的。 3评审与审计 评审与审计过程包括：管理评审、技术评审、检查、走查、审计等。 管
27、理评审的目的是监控进展，决定计划和进度的状态，确认需求及其系统分配，或评价用于达到目标适应性的管理方法的有效性。它们支持有关软件项目期间需求的变更和其他变更活动。 技术评审的目的是评价软件产品。以确定其对使用意图的适合性，目标是识别规范说明和标准的差异，并向管理提供证据，以表明产品是否满足规范说明并遵从标准，而且可以控制变更。 检查的目的是检测和识别软件产品异常。一次检查通常针对产品的一个相对小的部分。发现的任何异常都要记录到文档中，并提交。 走查的目的是评价软件产品，走查也可以用于培训软件产品的听众，主要目标是：发现异常、改进软件产品、寿虑其他实现、评价是否遵从标准和规范说明。走查类似于检查
28、，但通常不那么正式。走查通常主要由同事评审其工作，以作为一种保障技术。 软件审计的目的是提供软件产品和过程对于可应用的规则、标准、指南、计划和流程的遵从性的独立评价。审计是正式组织的活动，识别违例情况，并产生一个报告，采取更正性行动。33.5软件配置管理 软件配置管理是有益于项目管理、开发和维护活动。软件配置管理与软件质量保证活动密切相关，软件配置管理活动可以帮助达成软件质量保证目标。 软件配置管理活动有；软件配置管理过程的管理和计划、软件配置标识、软件配置控制、软件配置状态记录、软件配置审计、软件发布管理与交付。 l，软件配置管理过程的管理和计划 软件配置管理通过标识产品的元素、管理和控制变
29、更、验证、记录和报告配置信息，来控制产品的进化和完整性。为了给项目的软件配置管理制订计划，有必要理解组织结构上下文环境和组织的元素之间的联系。软件配置管理在记录管理和非遵从项(non-conforming)等问题上，可能与组织的质量保证活动交互。软件配置管理也许与软件开发和维护组织的联系最紧密。正是在这个上下文环境中，需要进行许多软件配置控制任务。通常，同样的工具可以支持开发、维护和软件配置管理。 2软件配置标识 软件配置标识活动标识要控制的项，为这些项及其版本建立标识模式，安装获取和管理受控项时使用的工具。这些活动为其他软件配置管理活动提供了基础。控制变更的第一步就是标识要控制的软件项，这涉
30、及理解在系统配置上下文环境中的软件配置、选择软件配置项、开发为软件项加标签并描述它们之间关系的策略、标识要使用的基线以及获取基线的项的流程。 3软件配置控制 软件配置控制关注管理软件生命周期中的变更，它覆盖确定要作什么样的变更的过程、批准某些变更的权力职权、支持这些变更的实现，以及与项目需求偏离和放弃这些偏离的概念。 4软件配置状态记录 软件配置状态记录要记录和报告进行有效的软件配置管理需要的信息。软件配置状态记录活动为在生命周期中捕获和报告必要的信息设计和运行一个系统，同任何信息系统一样，必须标识、收集和维持为进化中的配置要管理的配置状态信息。 5软件配置审计 软件审计是独立评价软件产品和过
31、程是否遵从已有的规则、标准、指南、计划和流程而进行的活动。审计是根据由不同的审计规则和责任而定义的过程进行的。软件功能醍置审计的目的是保证被审计的软件实现与其相关的规范说明一致。 6软件发布管理和交付 当软件项的不同版本可以用于交付时，如不同平台的版本，通常有必要重新创建特定的版本，并将交付版本的正确材料打包。完成发布和交付任务时，软件库是关键的元素。3.3.6软件开发环境 软件开发工具是用于辅助软件生命周期过程的基于计算机的工具。通常可以设计并实现工具来支持特定的软件工程方法，减少手工方式管理的负担。与软件工程方法一样，它们试图让软件工程更加系统化，工具的种类包括支持单个任务的工具及囊括整个
32、生命周期的工具。 1软件需求工具 软件需求工具包括需求建模工具和需求追踪工具。 2软件设计工具 软件设计工具用于创建和检查软件设计，因为软件设计方法的多样性，这类工具的种类很多。 3软件构造工具 软件构造工具包括程序编辑器、 4。软件测试工具 软件测试工具包括测试生成器、能分析工具。编译器和代码生成器、解释器、调试器等。测试执行框架、测试评价工具、测试管理工具、性 5软件维护工具 软件维护工具包括理解工具（如可视化工具）和再造工具（如重构工具）。 6软件配置管理工具 软件配置管理工具包括追踪工具、版本管理工具和发布工具。 7软件工程管理工具 软件工程管理工具包括项目计划与追踪工具、风险管理工具
33、和度量工具。 8软件工程过程工具 软件工程过程工具包括建模工具、管理工具、软件开发环境。 9软件质量工具 软件质量工具包括检查工具和分析工具。3.3.7软件过程管理 软件工程管理集成了过程管理和项目管理，包括以下6个方面。 1启动和范围定义 进行启动软件工程项目的活动并作出决定。通过各种方法来有效地确定软件需求，并从不同的角度评估项目的可行性。一旦可行性建立后，余下的任务就是需求验证和变更流程的规范说明。 2软件项目计划 从管理的角度，进行为成功的软件工程作准备而要采取的活动。使用迭代方式制订计划。要点在于评价并确定适当的软件生命周期过程，并完成相关的工作。 3。软件项目实施 进行软件工程过程
34、中发生的各种软件工程管理活动。实施项目计划，最重要的是遵循计划，井完成相关的工作。 4评审和评价 进行确认软件是否得到满足的验证活动。 5关闭 进行软件工程项目完成后的活动。在这一阶段，重新审查项目成功的准则。一旦关闭成立，进行归档、事后分析和过程改进活动。 6软件工程度量 进行在软件工程组织中有效地开发和实现度量的程序。3.4面向对象系统分析与设计3*4.1面向对象的基本概念 面向对象的基本概念有对象、类、抽象、封装、继承、多态、接口、消息、组件、模式和复用等。 I对象 对象是由数据及其操作所构成的封装体，是系统中用来描述客观事物的一个封装，是构成系统的基本单位，采用计算机语言描述，对象是由
35、一组属性和对这组属性进行操作的一组服务构成。 对象包含三个基本要素，分别是对象标识、对象状态和对象行为。 每一个对象必须有一个名字以区别于其他对象，这就是对象标识；状态用来描述对象的某些特征；对象行为用来封装对象所拥有的业务操作。 举例说明，对于教师Joe而言，包含性别、年龄、职位等个人状态信息，同时还具有授课的行为特征，那么Joe就是封装后的一个典型对象。 2类 类是现实世界中实体的形式化描述，类将该实体的数据和函数封装在一起。类的数据也叫属性、状态或特征，它表现类静态的一面。类的函数也叫功能、操作或服务，它表现类动态的一面。 Joe是一名教师，也就拥有了教师的特征，这个特征就是教师这个类所
36、特有的，具体而言，共同的状态通过属性表现出来，共同的行为通过操作表现出来，如图3-1所示。3类和对象的关系对象是类的实际例子。如果将对象比作房子，那么类就是房子的设计图纸。例如，银行里所有储户的账户，可以抽象为账户类。用自然语言描述账户类如下：类 账户(属性： 存款人姓名； 身份证号f 开户日期j 账号j 密码j 账上余额j 行为： 存放()， 取款()j 用计算机语言表示账户类，命名账户类为ACCOUNT:Class ACCOUNT Attribute: n ame； ID Number; date; Account_Number; pasSword; total; Function： Sa
37、ve c)j Withdraw(1， 账户类的对象，可以是一个个具体的储户如张三工行的账户、张三建行的账户、李四工行的账户。用计算机语言描述如下：Class ACCOUNT ZhangSan ICBCAccount;ZhangSan CBCAccount;LiSi ICaCAccount: - 类和对象的关系可以总结为： (1)每一个对象都是某一个类的实例。 (2)每一个类在某一时刻都有零或更多的实例。 (3)类是静态的，它们的存在、语义和关系在程序执行前就已经定义好了，对象是动态的，它们在程序执行时可以被创建和删除。 (4)类是生成对象的模板。 4抽象 抽象是通过特定的实例抽取共同特征以后形
38、成概念的过程。它强调主要特征，忽略次要特征。一个对象是现实世界中一个实体的抽象，一个类足一组对象的抽象，抽象是系统集成项目管理工程师教程一种单一化的描述，它强调给出与应用相关的特性，抛弃不相关的特性。 5封装 封装是将相关的概念组成一个单元，然后通过一个名称来引用它。面向对象封装是将数据和基于数据的操作封装成一个整体对象，对数据的访问或修改只能通过对象对外提供的接口进行。 对于银行账户类而言，有取款和存款的行为特征，但实现细节对于客户而言并不可见，所以在进行ATM提款交易的过程中，我们并不知道交易如何进行，对应账户是如何保存状态的，这就体现了对象的封装。 6继承 继承表示类之间的层次关系，这种
39、关系使得某类对象可以继承另外一类对象的特征（attributes）和能力（operations），继承又可分为单继承和多继承，单继承是子类只从一个父类继承，而多继承中的子类可以从多于一个的父类继承，Java是单继承的语言，而C+允许多继承。 假设类B继承类A，即类B中的对象具有类A的一切特征（包括属性和操作）。类A称为基类或父类或超类，类B称为类A的派生类或子类，类B在类A的基础上还可以有一些扩展。 如图3-2所示，Dog和Cat类都是从Mammal继承而来，具有父类的eyeColor属性特征，因此在子类中就下用重复指定eyeColor这个属性。 7多态 多态性是一种方法，这种方法使得在多个类
40、中可以定义同一个操作或属性名，并在每个类中可以有不同的实现。多态性使得一个属性或变量在不同的时期可以表示不同类的对象。 如图3-3所示，Rectangle和Circle都继承于Shape，对于Shape而言，会有getArea0的操作。但显而易见，RectaI y;le和Circle的getArea()方法的实现是完全不一样的，这就体现了多态的特征。 8接口 所谓接口就是对操作规范的说明。接口只是说明操作应该做什么( What)，但没有定义操作如何做( How)。接口可以理解成为类的一个特例，它只规定实现此接口的类的操作方法，而把真正的实现细节交由实现该接口的类去完成。 接口在面向对象分析和设
41、计过程中起到了至关重要的桥梁作用，系统分析员通常先把有待实现的功能封装并定义成接口，而后期程序员依据此接口进行编码实现。 9消息 消息（Message）是对象间的交互手段，其形式如下：Message: dest.op,paraJ 其中dest指目标对象Destination Object，op指操作Operation，para指操作需要的参数Parameters。 10.组件 组件是软件系统可替换的、物理的组成部分，它封装了实现体（实现某个职能）并提供了一组接口的实现方法。可以认为组件是一个封装的代码模块或大粒度的运行对的模块，也可将组件理解为具有一定功能、能够独立工作或同其他组件组合起来协词
42、工作的对象。 对于组件，应当按可复用的要求进行设计、实现、打包、编写文档。组件应当是内聚的，并具有相当稳定的公开的接口。 为了使组件更切合实际、更有效地被复用，组件应当其各“可变性”（variability），以提高其通用性。组件应向复用者提供一些公共“特性”，另一方面还要提供可变的“特性”。针对不同的应用系统，只需对其可变部分进行适当的调节，复用者要根据复用的具体需要，改造组件的可变“特性”，即“客户化”。 11.模式 模式是一条由三部分组成的规则，它表示了一个特定环境、一个问题和一个解决方案之间的关系。每一个模式描述了一个不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。这样就能一次又一次地使用该
43、方案而不必做重复劳动。 将设计模式引入软件设计和开发过程的目的在于充分利用已有的软件开发经验，这是因为设计模式通常是对于某一类软件设计问题的可重用的解决方案。 设计模式使得人们可以更加简单和方便地去复用成功的软件设计和体系结构，从而能够帮助设计者更快更好地完成系统设计。 12复用 软件复用是指将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件或系统。组件技术是软件复用实现的关键。3.4.2可视化建模与统一建模语言 1统一建模语言 1)统一建模语言的概念 统一建模语言（Unified Modeling Language，UMI。）是一个通用的可视化建模语言，它是面向对象分析和设计的一种标准化表示，用于对软
44、件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统的文档。它记录了对所构造的系统的抉定和理解，可用于对系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。UML适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具，是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模方法。UML标准包括相关概念的语义，表示法和说明，提供了静态、动态、系统环境及组织结构的模型。它可被可视化建模工具所支持，这些工具提供了代码生成器和报表生成器等。UML标准并没有定义一种标准的开发过程，但它比较适用于迭代式的开发过程，是为支持大部分现存的面向对象开发过程而设计的。 UML描述了系统的静态结构和动态行为，它将系统描述为一些独立的相互作用的对象，构成为外界提供一定功能的模型结构，静态结构定义了系统中重要对象的属性和服务，以及这些对象之间的相