5. 多态性
对象根据所接受的消息而做出动作，同样的消息被不同的对象接受时可导致完全不同的行动，该现象称为多态性。
第3章软件工程基础
3.1 软件工程基本概念
1. 软件定义与软件特点
软件指的是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，包括程序、数据和相关文档的完整集合。
程序是软件开发人员根据用户需求开发的、用程序设计语言描述的、适合计算机执行的指令序列。
数据是使程序能正常操纵信息的数据结构。文档是与程序的开发、维护和使用有关的图文资料。
可见，软件由两部分组成：
根据应用目标的不同，软件可分应用软件、系统软件和支撑软件（或工具软件），见表3-1。
表3-1 软件的分类名称 应用软件 系统软件 描述 为解决特定领域的应用而开发的软件 计算机管理自身资源，提高计算机使用效率并为计算机用户提供各种服务的软件 支撑软件（或工具软件） 支撑软件是介于两者之间，协助用户开发软件的工具性软件 2. 软件工程
为了摆脱软件危机，提出了软件工程的概念。软件工程学是研究软件开发和维护的普遍原理与技术的一门工程学科。所谓软件工程是指采用工程的概念、原理、技术和方法指导软件的开发与维护。软件工程学的主要研究对象包括软件开发与维护的技术、方法、工具和管理等方面。
软件工程包括3个要素：方法、工具和过程，见表3-2。 机器可执行的程序和数据；
机器不可执行的，与软件开发、运行、维护、使用等有关的文档。
表3-2 软件工程三要素名称 方法 工具 过程 描述 方法是完成软件工程项目的技术手段 工具支持软件的开发、管理、文档生成 过程支持软件开发的各个环节的控制、管理 3.2 软件生命周期
1. 软件生命周期概念
软件产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役的过程称为软件生命周期。 软件生命周期分为3个时期共8个阶段，
软件定义期：包括问题定义、可行性研究和需求分析3个阶段； 软件开发期：包括概要设计、详细设计、实现和测试4个阶段； 运行维护期：即运行维护阶段。
软件生命周期各个阶段的活动可以有重复，执行时也可以有迭代，如图3-1所示。
图3-1 软件生命周期
2. 软件生命周期各阶段的主要任务
在图3-1中的软件生命周期各阶段的主要任务，见表3-3。
表3-3 软件生命周期各阶段的主要任务任务
问题定义 描述 确定要求解决的问题是什么 可行性研究与计划制定 决定该问题是否存在一个可行的解决办法，指定完成开发任务的实施计划 需求分析 对待开发软件提出需求进行分析并给出详细定义。编写软件规格说明书及初步的用户手册，提交评审 软件设计 通常又分为概要设计和详细设计两个阶段，给出软件的结构、模块的划分、功能的分配以及处理流程。这阶段提交评审的文档有概要设计说明书、详细设计说明书和测试计划初稿 软件实现 在软件设计的基础上编写程序。这阶段完成的文档有用户手册、操作手册等面向用户的文档，以及为下一步作准备而编写的单元测试计划 软件测试 在设计测试用例的基础上，检验软件的各个组成部分。编写测试分析报告 运行维护 将已交付的软件投入运行，同时不断的维护，进行必要而且可行的扩充和删改 3.3 软件设计
3.3.1 软件设计基本概念 （1）按技术观点分
从技术观点上看，软件设计包括软件结构设计、数据设计、接口设计、过程设计。 ① 结构设计定义软件系统各主要部件之间的关系； ② 数据设计将分析时创建的模型转化为数据结构的定义；
③ 接口设计是描述软件内部、软件和协作系统之间以及软件与人之间如何通信； ④ 过程设计则是把系统结构部件转换为软件的过程性描述。 （2）按工程管理角度分
从工程管理角度来看，软件设计分两步完成：概要设计和详细设计。
① 概要设计将软件需求转化为软件体系结构、确定系统级接口、全局数据结构或数据库模式；
② 详细设计确立每个模块的实现算法和局部数据结构，用适当方法表示算法和数据结构的细节。
3.3.2 软件设计的基本原理
1. 软件设计中应该遵循的基本原理和与软件设计有关的概念
（1）抽象
软件设计中考虑模块化解决方案时，可以定出多个抽象级别。抽象的层次从概要设计到详细设计逐步降低。
（2）模块化
模块是指把一个待开发的软件分解成若干小的简单的部分。模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把软件系统划分成若干模块的过程。
（3）信息隐蔽
信息隐蔽是指在一个模块内包含的信息（过程或数据），对于不需要这些信息的其他模块来说是不能访问的。
（4）模块独立性
模块独立性是指每个模块只完成系统要求的独立的子功能，并且与其他模块的联系最少且接口简单。模块的独立程度是评价设计好坏的重要度量标准。衡量软件的模块独立性使用耦合性和内聚性两个定性的度量标准。内聚性是信息隐蔽和局部化概念的自然扩展。一个模块的内聚性越强则该模块的模块独立性越强。一个模块与其他模块的耦合性越强则该模块的模块独立性越弱。
2. 衡量软件模块独立性使用耦合性和内聚性两个定性的度量标准
内聚性是度量一个模块功能强度的一个相对指标。内聚是从功能角度来衡量模块的联系，它描述的是模块内的功能联系。内聚有如下种类，它们之间的内聚度由弱到强排列：偶然内聚、逻辑内聚、时间内聚、过程内聚、通信内聚、顺序内聚、功能内聚。
耦合性是模块之间互相连接的紧密程度的度量。耦合性取决于各个模块之间接口的复杂度、调用方式以及哪些信息通过接口。耦合可以分为多种形势，它们之间的耦合度由高到低排列：内容耦合、公共耦合、外部耦合、控制耦合、标记耦合、数据耦合、非直接耦合。
在程序结构中，各模块的内聚性越强，则耦合性越弱。一般较优秀的软件设计，应尽量做到高内聚，低耦合，即减弱模块之间的耦合性和提高模块内的内聚性，有利于提高模块的独立性。
3.4 结构化分析方法
1. 结构化分析方法的定义
结构化分析方法就是使用数据流图（DFD）、数据字典（DD）、结构化英语、判定表和判定树的工具，来建立一种新的、称为结构化规格说明的目标文档。
结构化分析方法的实质是着眼于数据流、自顶向下、对系统的功能进行逐层分解、以数据流图和数据字典为主要工具，建立系统的逻辑模型。
2. 结构化分析方法常用工具 （1）数据流图（DFD）
数据流图是系统逻辑模型的图形表示，即使不是专业的计算机技术人员也容易理解它，因此它是分析员与用户之间极好的通信工具。
（2）数据字典（DD）
数据字典是对数据流图中所有元素的定义的集合，是结构化分析的核心。
数据流图和数据字典共同构成系统的逻辑模型，没有数据字典数据流图就不严格，若没有数据流图，数据字典也难于发挥作用。
数据字典中有4种类型的条目：数据流、数据项、数据存储和加工。 （3）判定表
有些加工的逻辑用语言形式不容易表达清楚，而用表的形式则一目了然。如果一个加工逻辑有多个条件、多个操作，并且在不同的条件组合下执行不同的操作，那么可以使用判定表来描述。
（4）判定树
判定树和判定表没有本质的区别，可以用判定表表示的加工逻辑都能用判定树表示。 3. 软件需求规格说明书
软件需求规格说明书是需求分析阶段的最后成果，是软件开发的重要文档之一。它的特点是具有正确性、无歧义性（最重要）、完整性、可验证性、一致性、可理解性、可修改性和可追踪性。
3.5 软件测试
3.5.1 软件测试的目的和准则
1. 软件测试的目的
Grenford.J.Myers给出了软件测试的目的：
测试是为了发现程序中的错误而执行程序的过程；
好的测试用例（test case）能发现迄今为止尚未发现的错误； 一次成功的测试是能发现至今为止尚未发现的错误。