第四部分（面向对象设计二）.pptVIP

软件技术基础讲义 赵英良 第四部分 面向对象的设计（OOD） §1控制驱动部分的设计 一、什么是控制驱动部分 控制流——进程（process）或线程(thread)的别称 有多个任务（控制流）并发执行的系统，称作 多任 务系统 或 并发系统。 控制流部分—— 是OOD模型的组成部分之一，用来定义和表示并发系 统中的每个控制流。 用主动对象表示每个控制流(进程、线程) 所有的主动类构成控制流管理部分 并发行为是现实中固有的 并发行为是现实中固有的 当前大量的系统都是并发系统（多任务系统），例如： 负责几台设备的数据采集及控制的系统 多用户系统 有多个子系统并发工作的系统 单或多处理机系统上运行的多个进程或线程 网上的各计算机中运行的多进程 …… 设置多控制流部分的原因: 描述问题域固有的并发行为； 为了隔离硬件、操作系统、网络的变化对整个系统的影响； 表达实现所需的设计决策； 二、 控制流 1、进程 进程是一个具有一定独立功能的程序，在一个数据集合上的一次动态 执行的过程。 在大多数操作系统中（如Windows和Unix），每个程序都在它自己的 地址空间里作为一个进程运行。 一般情况下，一个节点上的所有进程是互相平等的，竞争这个节点上 提供的所有相同的资源。 如果在一个节点上有多个处理器，那么在这个节点上实现真正地并发 是可能的。如果这个节点只有一个处理器，那么只是真正并发的错觉，是 由基础的操作系统来完成的。 线程与进程的区别： 进程既是处理机分配单位， 也是存储空间、设备等资源的分配单位； 线程只是处理机分配单位； 一个进程可以包含多个线程，也可以是单线程的。 在面向对象中，将每一个独立的控制流建模为一个主动对象，该对象代表 一个能启动控制活动的进程或线程。 在顺序系统中，只有一个控制流。这意味着在一个时间点有且仅有一件事情在发生。当一个顺序程序开始时，控制处于程序的开头，操作一个接一个地被执行。即使在系统外的参与者之间有并发的事情发生，顺序程序在一个时间点上也只执行一个事件，任何并发的外部事件都要排队或者被丢弃。 在并发系统中，存在多个控制流。也就是说，在一个时间点上有多于一件的事情发生。在一个并发系统中，有多个同时发生的控制流，每个都以一个表示独立的进程或线程的主动对象为根。这种表示法意味着，控制流的创建与撤消的时机分别为： 当创建一个主动对象时，就开始相关的控制流； 当撤消这个主动对象时，就终止相关的控制流； 多控制流的语义仍可以用类图和交互图来描述。 用包括主动类(对象)的类图(对象图）捕捉控制流的静态语义，用顺序图或协作 图捕捉控制流的动态语义。 三、 如何进行控制驱动部分的设计 1、识别每个控制流 1）OOA定义的主动对象 主动对象类的每个对象实例都是一个控制流 2）系统的并发需求所要求的多控制流 要求多项工作同时进行，则每一项工作就是一个控制流。 例如，销售与统计。 3）系统分布方案所要求的多控制流 每一个分布站点至少有一个控制流 4）为提高性能而增设的控制流 高优先控制流，低优先控制流，紧急控制流； 5）为实现方便设立的控制流 例如：负责处理机之间通讯的控制流，时钟驱动的控制流 2、 审查与筛选 去掉不必要的控制流 多余的并发性意味着执行效率的损失 每个控制流应该有以上列举的理由之一 不要人为地增加控制流 例如，杂技的抛球，每增加一个新球，演员处理球的控制的复杂性会以指数级增长。 3、 定义各控制流 描述说明控制流 对控制流命名，并进行简单说明。 对设计部分的每个操作指定它属于哪个控制流。要保证每个操作属于一个控制流。 定义各控制流的细节若控制流由事件驱动，则要描述触发控制流的条件。 例如，若控制流由时钟驱动，则可能要描述触发之前所经历的时间间隔。 考虑描述控制流从那里取数据和往那里送数据之类的情况 。 定义控制流协调情况 控制流的表示 用主动对象表示每个控制流 用主动类描述每一类控制流 原有的主动对象 原有的普通对象标为主动对象 新定义的主动对象 考虑用主动对象的主动操作描述控制流的功能 说明各线程是属于哪个进程。 4、进程间和线程间的通信 控制流间常用的通信机制主要有： ?操作调用 一个控制流中的对象调用另一个控制流中的对象的操作，是通过发送了一条同步消息来实现的。同步的含义为：(1)调用者调用操作，(2)调用者等待接收者接收这个调用，(3)接收者的操作被唤醒，(4)计算结果返回给调用者，(5)然后两者分别继续它们各自的执行。 ?邮箱 一个控制流的对象异步地向另一个控制流中的对象发送一个信号，其异步的含义为：请求者发送信号，然后就继续它自己的执行；而接收者只有在准备好