面向对象分析与设计：UML在类设计中的应用

"该文档是IBM Software Institute关于使用UML进行面向对象分析与设计的第12章，重点讨论类设计。" 在面向对象编程中，类设计是至关重要的一个环节，它涉及到软件开发的早期精化阶段和先启迭代（可选），并且在定义备选架构和执行架构合成的过程中起着核心作用。类设计的目标是明确在软件生命周期的哪个阶段进行，并确定为了支持选定的架构机制需要实现哪些额外的类和关系。 在进行类设计时，首先要确定和分析状态控制类中的状态转换，这有助于理解类的行为和生命周期。接着，需要细化和优化类之间的关系，包括操作、属性、依赖关系、关联关系以及泛化关系。此外，还需要解决可能存在的用例冲突，确保设计满足所有功能需求的同时，也考虑到一般的非功能需求，如性能、安全性和可扩展性。 类设计的过程通常包括以下步骤： 1. 创建初始设计类：根据需求分析和用例模型初步构建类的结构。 2. 定义操作：为类添加代表其行为的方法。 3. 定义方法：详细说明操作的具体实现。 4. 定义状态：识别类的对象可能经历的不同状态及状态之间的转换。 5. 定义属性：确定类的内部数据成员，反映类的特性。 6. 定义依赖关系：表示类之间的临时性关联。 7. 定义关联关系：定义类之间长期稳定的关系。 8. 定义泛化关系：建立类之间的继承关系，实现代码复用。 9. 解决用例冲突：确保每个用例都能被正确处理。 10. 处理一般的非功能需求：如性能、安全性等。 11. 检查点：定期评估设计质量，确保遵循设计原则和最佳实践。 在设计过程中，应考虑类的类型，如边界类（负责用户界面交互）、实体类（表示业务实体）和控制类（协调系统操作）。同时，应用适当的设计模式可以提高代码的可读性和可维护性。此外，还需考虑构架机制，如如何处理永久性存储、分布式计算等挑战。 一个优秀的类应该有明确且单一的职责，这样可以保证类的高内聚和低耦合，有利于代码的重用和系统的扩展。设计时应该追求尽可能多的简单类，每个类负责系统智能的一小部分，以增强系统的模块化和可维护性。通过这些方法，类设计可以帮助我们构建出更高效、更灵活和更易于理解和维护的软件系统。