面向对象与结构化软件设计方法的实践对比

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一、引言
结构化方法是在软件行业得到广泛接受和使用，并一度成为早期占主导地位的软件构造与开发方法。而面向对象方法提出后，当代软件工程的发展面临着从传统的结构化范型到面向对象范型的转变，对象技术作为新范型的核心技术正在得到新的语言、新的系统和新的方法学的支持，这体现在已出现的面向对象的语言、数据库、操作系统及开发环境上。
本文以《机动设备管理系统》为实例，在开发实践中对结构化设计与面向对象设计进行了对比和摸索，并根据具体情况对如何合理的综合使用这两种设计方法进行了探讨。

二、面向对象方法与结构化方法比较
结构化方法首先关心的是功能，强调以模块（即过程）为中心，采用模块化、自顶向下、逐步求精设计过程，系统是实现模块功能的函数和过程的集合，结构清晰、可读性好，的确是提高软件开发质量的一种有效手段。
结构化设计从系统的功能入手，按照工程标准和严格规范将系统分解为若干功能模块。然而，由于用户的需求和软、硬件技术的不断发展变化，作为系统基本成分的功能模块很容易受到影响，局部修改甚至会引起系统的根本性变化。开发过程前期入手快而后期频繁改动的现象比较常见。
面向对象方法则从所处理的数据入手，以数据为中心来描述系统，数据相对于功能而言，具有更强的稳定性，这样设计出的系统模型往往能较好地映射问题域模型。对象、类，、继承性、多态性、动态定连概念和设施的引入使用，显然令面向对象的设计方法具有一定的优势，能为生产可重用的软件构件和解决软件的复杂性问题提供一条有效的途径。
面向对象的设计过程就是指通过建立一些类以及它们之间的关系来解决实际问题，这就需要对问题域中的对象作整体分析，类和类间关系的设计要求较高，否则设计出的并不是真正意义上的面向对象的软件系统，而只是一些类的堆砌而已，不能体现出面向对象设计方法的优势之处。
　同时，系统的分析设计是一个注重实践的领域，不仅仅依赖于一整套核心的概念与原理，要想设计出一个成功的系统来，还需要相应的语言、工具和技术的有力支持。在这方面，经过多年的实践和发展，适应结构化方法的技术和开发环境已经相当成熟稳定。而对面向对象方法而言，虽然近时期涌现了大量的新工具和新技术，但仍有待于不断的完善和改进，特别是面向对象的数据库技术。
　　
三、实例分析
下面以某单位的《机动设备管理系统》为例，对如何根据软件统需求和设计的具体要求综合采用面向对象与结构化方法进行分析，探讨这样构建软件系统的效果。
该系统是基于网络的局、处两级系统。局级机动处对全局所有机动设备进行统一管理，处级各单位只分管本单位的设备，局、处两级共同完成设备的各项管理工作及进行相应的信息传递通讯。
1、首先，在系统调查阶段我们了解到：这个系统要分期开发。由于处于机构改革时期，系统生存期内的用户需求和系统结构变因很多。这表明目标系统应该具有较强的可维护性、可修改性和可扩展性，即每期开发成果应在后续工程中具有较高的可重用率。其次，该系统的数据结构复杂，但数据的加工变换相对较单纯。在这种情况下，以功能和过程主导分析设计，一旦后期系统有变更就将会给程序开发带来很大的混乱和麻烦。而如果采用强调对象模型的面向对象方法，则可能将因功能变化带来的影响大幅降低，非常有利于后期的维护和升级。
因此，该系统最后采用了面向对象的三段式架构的体系结构，分为三个彼此相对独立的层次：管理信息录入与显示的界面层、处理各种业务的应用层、存储信息的数据管理层。这样，三个层次既可独立开发又互相密切配合，通过信息驱动机制实现各层的联系调度，完成各项设备管理工作的处理。这种模型使系统系统结构清楚、分工明确。下图即为三层结构的系统架构简图：

2、另一方面，由于该系统属于数据库管理应用软件，其数据库分析设计直接关系到整个系统的开发成败。目前，虽然面向对象数据库已经存在和发展了较长时间，但由于缺乏好的数据模型和演算理论，依然未能达到真正成熟实用的阶段。而关系型数据库则在数据库领域内处于主流地位，用户与关系数据库编程之间的接口是灵活与友好的，数据库设计和规范化过程也简单易行和便于理解。基于这样的考虑，该系统选择使用了关系型数据库。
关系型数据库的本质是符合结构化设计原理的，比如Oracle、Sybase、SQL Server等著名商业数据库系统，还是以关系型数据库系统为主，OO数据库系统还没有得到实质性的应用，所以即使是在当前以C＋＋、Java、C＃等经典OO编程语言为主流开发工具，Delphi、PB、VB等传统结构性编程语言也都转向对象式开发模式的情况下，我们仍然不能说面向对象的开发方式就可以取代结构化软件开发方法。我们应该注意到，在大量的使用上述数据库系统的软件系统中，其数据模型和底层数据交换接口的设计，仍然是基于结构化来进行设计的。
在该系统的数据库设计中，结构化方法得到了较好的实际应用，数据库外部模式、逻辑模式、内部模式的逐步分析和映射过程比较自然通畅。其数据库关系模型如下图所示：


四、结束语—理解和体会
1. 软件工程的目标是以最小的代价开发出满足用户需求的软件。为此，根据系统的实际需求，分别针对具体情况选择采用不同的设计方法，可以充分发挥面向对象与结构化方法各自的优势。目前在大多数软件系统的分析设计过程中，这两者方法都兼而有之。
事实上，在上述《机动设备管理系统》的开发过程中，除了使用对象模型、动态模型等面向对象的一些建模技术外，结构化的一些技术也被采用了，比如为了清晰描述系统的运行流程，依然使用了系统流程图，这些技术的综合使用起到了非常良好的作用。
2. 理解是修改维护任何一个软件系统的基础，对面向对象的软件而言，理解该软件就需要了解软件系统中主要对象的整个运行机制。但对象间的并行、继承、传递、激活等特性，可能会对后期维护人员快速理解系统原设计思想带来一定的障碍。目前，支持面向对象方法的软件开发环境中能帮助理解软件设计思路的工具并不多，在这方面结构化方法占有相对优势。所以，使用面向对象方法设计的软件系统要切实注意避免此类理解错误对开发带来的不良影响。
3. 不论哪一种设计方法，正确清晰的需求界定都是开发一个成功的软件系统必不可少的前提条件，否则再好的设计方法也无济于事。