7.1 软件设计概述
软件设计是软件开发过程中的一个阶段，它紧随需求分析之后。设计阶段的目标是将需求转化为一个完整的系统架构和详细设计，这将指导后续的编码和测试工作。软件设计可以分为两个主要部分：
- 概念性设计：确定系统的高层结构和组件，通常包括系统架构的设计。
- 详细设计：涉及具体实现细节，如类设计、接口定义、算法实现等。
7.2 面向对象设计建模
面向对象设计建模是使用面向对象的概念和UML图来构建系统的模型。这个过程包括：
- 类设计：细化类的结构，包括属性、方法和它们之间的关系。
- 接口设计：定义系统组件之间的契约，明确哪些方法是必须实现的。
- 继承和多态：使用继承来复用代码，使用多态来允许不同的对象对同一消息做出响应。
- 封装：确保类的内部状态和行为被适当隐藏，只通过公共接口暴露必要的操作。
- 组件和部署图：展示系统的物理组件如何分布在硬件上。
7.3 系统架构设计
系统架构设计是确定系统的高层结构，包括：
- 分层架构：将系统分解为多个层次，如表示层、业务逻辑层、数据访问层和数据层。
- 模式应用：使用设计模式来解决常见的设计问题，如单例模式、工厂模式等。
- 组件化：将系统分解为可重用的组件，每个组件都有明确的职责。
- 技术选型：根据项目需求选择合适的技术和工具。
7.4 系统元素设计
系统元素设计涉及设计系统中的各个元素，包括：
- 类和对象的具体实现：根据需求和设计模型，实现具体的类和对象。
- 数据库设计：设计数据库模式，包括表结构、索引和关系。
- 用户界面设计：设计用户界面，确保它既美观又用户友好。
- 算法设计：设计和选择高效的算法来实现系统功能。
7.5 面向对象设计示例
让我们通过一个简单的在线书店系统来说明面向对象设计的过程：
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系统架构设计：
- 采用MVC（模型-视图-控制器）架构，将系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层。
- 使用数据库来存储书籍信息和用户订单。
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类设计：
Book类：属性包括title, author, price等；方法包括updatePrice(),displayDetails()等。Order类：属性包括orderDetails, totalCost等；方法包括addBook(),calculateTotal()等。User类：属性包括username, password, address等；方法包括login(),logout()等。
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接口设计：
IPaymentProcessor接口：定义支付处理的方法，如processPayment()。
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组件化：
- 支付组件：处理支付事务。
- 库存组件：管理书籍库存。
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技术选型：
- 选择Java作为开发语言，使用Spring框架来实现业务逻辑。
选择题
- 题目 ：在面向对象设计中，哪个设计原则强调"对扩展开放，对修改封闭"？
- A. 封装
- B. 继承
- C. 多态
- D. 开闭原则
- 答案：D. 开闭原则
- 解析：开闭原则是面向对象设计的一个基本原则，它强调设计的模块应该对扩展开放，对修改封闭。这意味着当系统需要扩展时，应该能够通过添加新的代码来实现，而不是修改现有的代码。
填空题
- 题目 ：在UML中，______图用于展示系统的物理组件如何分布在硬件上。
- 答案：部署图
- 解析：部署图（Deployment Diagram）是UML中的一种图，用于展示系统的物理组件（如软件组件、硬件组件等）如何分布在硬件上。它帮助开发者理解系统的物理架构。
简答题
- 题目 ：面向对象设计中的"封装"是什么意思？请简要解释。
- 答案：封装是面向对象设计的一个基本概念，它指的是将数据（属性）和操作数据的方法（行为）捆绑在一起，并隐藏内部实现细节，只通过一个清晰的接口与外界交互。这样做可以提高代码的安全性和可维护性。
案例分析题
- 题目 ：考虑一个在线书店系统，其中包含以下类：
Book,Order,User。请描述这些类之间的关系，并解释如何使用面向对象设计原则来设计这个系统。- 答案 ：
Book类：属性包括title, author, price等；方法包括updatePrice(),displayDetails()等。Order类：属性包括orderDetails, totalCost等；方法包括addBook(),calculateTotal()等。User类：属性包括username, password, address等；方法包括login(),logout()等。- 关系：
Order包含多个Book，User可以创建Order。 - 设计原则：使用封装来隐藏类的内部实现，使用继承来复用代码，使用多态来允许不同的对象对同一消息做出响应，使用开闭原则来确保系统对扩展开放，对修改封闭。
- 答案 ：