软件工程第十一周

面向对象

面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）不仅仅是一种程序设计方法，它更是一种深刻的软件工程开发思想。这种思想的核心在于通过抽象和封装来模拟现实世界中的对象和概念，以便更好地管理和解决复杂的软件工程问题。

面向对象编程的主要特点包括：

1. 封装：将数据（属性）和操作数据的方法（行为）封装成一个整体（对象），隐藏内部实现的细节，只暴露有限的接口给外部使用。
2. 继承：允许新创建的对象继承现有对象的属性和方法。这不仅简化了代码，而且增强了代码的可复用性。
3. 多态：同一个行为具有多个不同表现形式或形态。它允许不同的对象对同一消息做出响应。
4. 抽象：抽象是将复杂的现实世界简化为模型的过程，它只关注对象的必要特性，并忽略那些不重要的细节。

面向对象的这些特点使得它非常适合用于处理复杂的软件系统。通过面向对象的方法，可以更容易地对系统进行分解、组织和管理，增加代码的可读性、可维护性和可扩展性。此外，面向对象编程也有助于团队协作和代码重用，是现代软件开发中不可或缺的一部分。 

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处理现有软件系统的方法

维护

维护是软件生命周期中的一个重要阶段，它涉及到对软件产品进行必要的更新和改进，以应对环境变化、修复存在的缺陷、改善性能或增加新的功能。软件维护确保了软件产品能够持续有效地服务于其用户和业务需求。软件产品在开发完成并投入使用后，所进行的变更通常被称为维护。

软件再工程（C. Software Reengineering）

• 定义：软件再工程是指对现有软件系统进行分析、理解和修改的过程，目的是重构和更新软件，使其更容易理解、更易于维护。
• 应用场景：通常用于老旧的软件系统，这些系统可能由于技术陈旧、文档缺失或结构混乱而难以维护和扩展。
• 与维护的关系：软件再工程通常是一种更为深入和彻底的过程，可能包括重写代码、重构数据库或更新系统架构。这超出了日常维护的范畴，目的是彻底改善软件的结构和未来的可维护性。不仅涉及到分析理解，还涉及到了实操！

逆向工程（D. Reverse Engineering）

• 定义：逆向工程是指对一个软件系统的内部结构、功能和工作原理进行分析，而这一切通常是在没有它的源代码的情况下进行的。
• 应用场景：它常用于理解旧系统的工作方式，特别是在缺乏文档或源代码不可用的情况下。这有助于在重构或迁移到新系统时保留原有系统的功能。
• 与维护的关系：逆向工程更多地关注于理解现有软件系统的行为和结构，而不直接涉及日常维护活动。它可以作为软件维护、重构或再工程之前的一项重要分析活动。

总的来说，软件维护主要关注于日常的更新、修复和小范围的改进。软件再工程和逆向工程则通常用于更大范围、更深层次的软件系统重构和理解，它们往往是在软件需要重大改变或完全理解时才采用的策略。

是否可以将逆向工程看作软件再工程必要的的前置操作？

在某些特定情况下，尤其是面对遗留系统、缺少文档或源代码不明确的场景时，逆向工程确实可以作为软件再工程的一个重要步骤。通过先理解现有系统的内部结构和功能，再工程的过程可以更加高效和目标明确。

但是，如果软件的源代码和文档齐全、清晰，那么直接进行重构和改进可能就足够了，无需进行逆向工程。

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主动类

在面向对象的编程中，术语“主动类”（Active Class）通常指的是那些在系统中承担主要功能和责任的类。这些类之所以被称为“主动”，是因为它们通常包含了触发和控制系统行为的关键逻辑。下面是为什么这些类完成了系统中的主要功能，以及它们为什么被称为“主动类”的原因：

完成主要功能

1. 关键逻辑和操作：主动类通常包含系统的核心业务逻辑和操作。它们负责实现系统的主要功能，如数据处理、决策制定、事件触发等。

2. 控制流程：这些类往往在软件的控制流程中扮演重要角色，负责协调和管理其他类的行为，以及系统与外界的交互。

3. 主动发起行为：与被动响应系统事件或请求不同，主动类能够自发地触发行为和过程，推动系统向前发展。

被称为“主动类”的原因

1. 主动性：它们不仅响应外部请求，还可能自发地开始活动，例如，定时检查、主动更新数据等。

2. 动力源：在软件架构中，主动类像是动力源一样，推动整个系统的运作，使系统能够完成其旨在实现的目标。

3. 独立性：这些类往往具有较高的独立性，它们能够在没有外部干预的情况下执行任务和维护自身状态。

因此，主动类在软件系统中的重要性和它们的主动性质决定了它们在设计和实现中的关键角色。它们是软件功能和逻辑的主要承载者，同时也是系统活动的主要推动者。

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软件可维护性

软件文档与可维护性

软件文档是软件的重要组成部分，它是软件开发阶段的基础，并且还影响着软件的可维护性。详细解释如下：

• 软件文档通常包括需求说明、设计文档、用户手册、测试文档等，这些文档提供了对软件项目的详细描述，帮助开发人员、测试人员和最终用户理解软件。
• 良好的文档使得软件的维护（如错误修复、功能更新、性能优化等）更加容易和高效，因为开发人员可以快速理解软件的设计和功能，从而更有效地进行修改和扩展。
• 软件的可重用性、可扩展性和可移植性也是重要的考虑因素，但它们并不像可维护性那样直接受到软件文档质量的影响。

例题

下面的叙述中，与可维护性关系最密切的是（ ） A. 软件从一个计算机系统和环境转移到另一个计算机系统和环境的容易程度 B. 尽管有不合法的输入，软件依然能继续正常工作的能力 C. 软件能够被理解、校正、适应及增强功能的容易程度 D. 在规定的条件下和规定的一段时间内，实现所指定的功能的能力

与可维护性关系最密切的描述是软件能够被理解、校正、适应及增强功能的容易程度。因此，在这个选择题中，正确的选项是：

C. 软件能够被理解、校正、适应及增强功能的容易程度

解释如下：

• 可维护性是指软件在其生命周期内容易进行修改的特性。这包括对软件进行修复、更新、扩展和优化的能力。
• 一个易于维护的软件系统应当能够被开发人员轻松理解，以便于在需要时进行有效的校正（修复缺陷）、适应（修改以适应新环境或需求）和增强（添加新功能或改善性能）。

其他选项与软件的其他质量属性相关，但不是直接指向可维护性：

• A项描述的是软件的可移植性。
• B项描述的是软件的健壮性或容错性。
• D项描述的是软件的可靠性。

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动态模型

动态模型是理解和设计软件系统的关键组成部分，是属性值状态变化的集合，我们通过动态模型察看建立的对象是否完整，因为其中触发事件对应的是方法，建立完动态模型和用例才能完整地确定对象的属性和方法（服务）。

以下是对这一过程的进一步阐述：

动态模型的作用

1. 状态变化追踪：动态模型关注于对象的行为和状态变化。它帮助开发者理解对象在系统中如何响应不同事件和操作。

2. 对象完整性验证：通过动态模型，可以验证建立的对象是否完整和符合预期。这包括确认对象拥有正确的属性和响应机制。

3. 方法与事件关联：动态模型强调触发事件和相应方法之间的关联。每个事件通常对应一个或多个方法，这些方法定义了对象如何响应特定的事件。

动态模型在对象设计中的应用

1. 确定对象属性：动态模型通过分析对象在不同状态下的行为，帮助识别必要的属性。这些属性是对象在生命周期中存储状态信息的关键。

2. 定义对象方法（服务）：动态模型揭示了对象需要响应的事件，从而帮助确定必须实现的方法。这些方法是对象提供服务的方式。

3. 用例与动态模型：用例分析通常与动态模型相结合使用。用例提供了系统功能的高层视图，而动态模型提供了更细粒度的行为和状态变化信息。二者共同工作，确保了对象设计的全面性和准确性。

在软件开发过程中，动态模型是理解和设计系统中对象的关键步骤。它不仅帮助确定对象的属性和方法，还确保这些元素在整个系统中协同工作，满足用例和业务需求。因此，在动态模型的帮助下，可以更有效地设计出反应迅速、功能完备的软件系统。