第1部分 概念 第1章 复杂性 2 1.1 复杂系统的结构 2 1.1.1 个人计算机的结构 3 1.1.2 植物和动物的结构 3 1.1.3 物质的结构 4 1.1.4 社会机构的结构 4 1.2 软件固有的复杂性 5 1.2.1 定义软件复杂性 5 1.2.2 为什么软件在本质上是复杂的 5 1.3 复杂系统的5个属性 8 1.3.1 层次结构 8 1.3.2 相对本原 8 1.3.3 分离关注 9 1.3.4 共同模式 9 1.3.5 稳定的中间形式 9 1.4 有组织和无组织的复杂性 10 1.4.1 复杂系统的规范形式 10 1.4.2 处理复杂性时人的能力的局限 12 1.5 从混沌到有序 12 1.5.1 分解的作用 13 1.5.2 抽象的作用 16 1.5.3 层次结构的作用 16 1.6 复杂系统的设计 17 1.6.1 作为科学和艺术的工程 17 1.6.2 设计的含义 17 1.7 小结 19 第2章 对象模型 20 2.1 对象模型的演进 20 2.1.1 程序设计语言的换代 20 2.1.2 第一代和第二代早期程序设计语言的拓扑结构 22 2.1.3 第二代后期和第三代早期程序设计语言的结构 23 2.1.4 第三代后期程序设计语言的结构 23 2.1.5 基于对象和面向对象的程序设计语言的结构 24 2.2 对象模型基础 26 2.2.1 面向对象编程 29 2.2.2 面向对象设计 29 2.2.3 面向对象分析 30 2.3 对象模型要素 30 2.3.1 抽象的意义 31 2.3.2 封装的意义 35 2.3.3 模块化的意义 38 2.3.4 层次结构的意义 41 2.3.5 类型的意义 46 2.3.6 并发的意义 47 2.3.7 持久的意义 49 2.4 应用对象模型 51 2.4.1 对象模型的好处 51 2.4.2 开放式问题 52 2.5 小结 52 第3章 类与对象 53 3.1 对象的本质 53 3.1.1 什么是对象，什么不是对象 53 3.1.2 状态 55 3.1.3 行为 57 3.1.4 标识符 60 3.2 对象之间的关系 62 3.2.1 链接 62 3.2.2 聚合 64 3.3 类的本质 65 3.3.1 什么是类，什么不是类 65 3.3.2 接口和实现 66 3.3.3 类的生命周期 68 3.4 类之间的关系 68 3.4.1 关联 69 3.4.2 继承 70 3.4.3 聚合 78 3.4.4 依赖关系 79 3.5 类与对象的互动 79 3.5.1 类与对象的关系 79 3.5.2 类与对象在分析和设计中的角色 79 3.6 创建高品质的类与对象 80 3.6.1 评判一种抽象的品质 80 3.6.2 选择操作 81 3.6.3 选择关系 82 3.6.4 选择实现 83 3.7 小结 84 第4章 分类 85 4.1 正确分类的重要性 85 4.1.1 分类的困难 86 4.1.2 分类的增量和迭代本质 87 4.2 确定类和对象 88 4.2.1 经典方法和现代方法 89 4.2.2 面向对象分析 92 4.3 关键抽象与机制 97 4.3.1 确定关键抽象 97 4.3.2 识别机制 99 4.4 小结 101 第2部分 方法 第5章 表示法 104 5.1 统一建模语言 104 5.1.1 简单历史回顾 104 5.1.2 模型与多重视图 105 5.1.3 图分类 105 5.1.4 在实践中使用图 107 5.1.5 概念模型.逻辑模型和物理模型 108 5.1.6 工具的角色 108 5.1.7 面向对象开发的产品 108 5.1.8 规模上的伸缩 109 5.1.9 UML的语法和语义 109 5.1.10 UML2.0信息资源 110 5.2 包图 110 5.2.1 基本概念：包表示法 110 5.2.2 基本概念：元素的可见性 111 5.2.3 基本概念：依赖关系 111 5.2.4 基本概念：包图 113 5.2.5 高级概念：导入和访问 114 5.3 组件图 117 5.3.1 基本概念：组件表示法 117 5.3.2 基本概念：组件图 118 5.3.3 基本概念：组件接口 119 5.3.4 基本概念：组件实现 121 5.3.5 高级概念：组件的内部结构 122 5.4 部署图 123 5.4.1 基本概念：工件表示法 123 5.4.2 基本概念：节点表示法 124 5.4.3 基本概念：部署图 124 5.5 用例图 126 5.5.1 基本概念：执行者 126 5.5.2 基本概念：用例 127 5.5.3 基本概念：用例图 127 5.5.4 高级概念：[[include]]和[[extend]]关系 129 5.5.5 高级概念：泛化 133 5.6 活动图 133 5.6.1 基本概念：动作 134 5.6.2 基本概念：开始和停止 134 5.6.3 基本概念：判断节点和合并节点 134 5.6.4 基本概念：分区 135 5.6.5 高级概念：分叉.结合和并发 135 5.6.6 高级概念：对象流 138 5.6.7 高级概念：其他元素 138 5.7 类图 138 5.7.1 基本概念：类表示法 138 5.7.2 基本概念：类关系 140 5.7.3 高级概念：模板(参数化)类 142 5.7.4 高级概念：可见性 143 5.7.5 高级概念：关联端名称和限定符 144 5.7.6 高级概念：约束 145 5.7.7 高级概念：关联类和注解 148 5.8 序列图 149 5.8.1 基本概念：对象与交互 149 5.8.2 基本概念：生命线与消息 149 5.8.3 高级概念：销毁事件 151 5.8.4 高级概念：执行说明 151 5.8.5 高级概念：交互使用 153 5.8.6 高级概念：控制结构 153 5.9 交互概述图 155 5.9.1 基本概念：框 155 5.9.2 基本概念：控制流元素 155 5.9.3 基本概念：交互图元素 156 5.10 组合结构图 157 5.10.1 基本概念：组合结构的部分 157 5.10.2 基本概念：组合结构的部分与接口 157 5.10.3 基本概念：组合结构连接器 158 5.10.4 高级概念：协作.. 158 5.11 状态机图 159 5.11.1 基本概念：初始状态.最终状态和简单状态 160 5.11.2 基本概念：转换与事件 160 5.11.3 高级概念：状态活动——入口活动.执行活动和出口活动 162 5.11.4 高级概念：控制转换 162 5.11.5 高级概念：复合状态与嵌套状态 163 5.11.6 高级概念：并发与控制 165 5.11.7 高级概念：子状态机状态 168 5.11.8 高级概念：其他状态机图元素 169 5.12 时间图 170 5.12.1 基本概念：更多相同之处 170 5.12.2 基本概念：布局 170 5.12.3 基本概念：事件 171 5.12.4 基本概念：约束 171 5.12.5 高级概念：另一种表示形式 172 5.12.6 高级概念：事件与消息 172 5.13 对象图 173 5.13.1 基本概念：对象 173 5.13.2 基本概念：对象关系 173 5.13.3 高级概念：端点名称和限定符 174 5.14 通信图 175 5.14.1 基本概念：对象.链接和消息 175 5.14.2 基本概念：顺序表达式 176 5.14.3 高级概念：消息与同步 177 5.14.4 高级概念：迭代子句和警戒条件 178 5.15 小结 179 第6章 过程 181 6.1 首要原则 181 6.1.1 成功项目的特征 181 6.1.2 追求理性的开发过程 184 6.2 宏观过程：软件开发生命周期 186 6.2.1 概述 187 6.2.2 宏观过程的内容维：科目 188 6.2.3 宏观过程的时间维：里程碑和阶段 190 6.2.4 宏观过程的时间维：迭代 195 6.2.5 发行计划 196 6.3 微观过程：分析与设计过程 198 6.3.1 概述 198 6.3.2 抽象层次 199 6.3.3 活动 200 6.3.4 产品 201 6.3.5 微观过程与抽象层次 203 6.3.6 识别元素 205 6.3.7 确定元素间的协作 208 6.3.8 确定元素间的关系 211 6.3.9 详细确定元素的语义 213 6.4 小结 216 第7章 实战 217 7.1 管理和计划 217 7.1.1 风险管理 218 7.1.2 任务计划 218 7.1.3 开发评审 219 7.2 人员配备 220 7.2.1 资源配置 220 7.2.2 开发团队角色 221 7.3 发布版本管理 223 7.3.1 配置管理和版本控制 223 7.3.2 集成 224 7.3.3 测试 224 7.4 复用 225 7.4.1 复用的元素 225 7.4.2 建立复用制度 225 7.5 质量保证和度量 226 7.5.1 软件质量 226 7.5.2 面向对象度量 226 7.6 文档化 229 7.6.1 开发遗产 229 7.6.2 文档化的内容 229 7.7 工具 230 7.7.1 工具种类 230 7.7.2 组织上的意义 231 7.8 特殊主题 231 7.8.1 领域特定问题 231 7.8.2 采纳面向对象技术 232 7.9 面向对象开发的好处和风险 233 7.9.1 面向对象开发的好处 233 7.9.2 面向对象开发的风险 233 7.10 小结 235 第3部分 应用 第8章 系统架构——基于卫星的导航 238 8.1 先启 238 8.1.1 卫星导航系统的需求 239 8.1.2 定义问题的边界 240 8.1.3 决定使命用例 243 8.1.4 决定系统用例 245 8.2 精化 248 8.2.1 开发一个好的架构 248 8.2.2 定义架构开发活动 248 8.2.3 验证所建议的系统架构 249 8.2.4 分配非功能需求和阐明接口 255 8.2.5 规定系统架构及其部署 257 8.2.6 分解系统架构 259 8.3 构造 265 8.4 后移交 265 8.4.1 添加新的功能 265 8.4.2 改变目标硬件 266 第9章 控制系统——交通管理 267 9.1 先启 268 9.1.1 列车交通管理系统的需求 268 9.1.2 决定系统用例 270 9.2 精化 273 9.2.1 分析系统功能 274 9.2.2 定义TTMS架构 277 9.2.3 从系统工程到硬件和软件工程 279 9.2.4 关键抽象和机制 281 9.3 构造 282 9.3.1 消息传送 283 9.3.2 列车日程计划 285 9.3.3 显示信息 288 9.3.4 传感器数据采集 289 9.3.5 发布版本管理 289 9.3.6 系统架构 290 9.3.7 子系统规格 291 9.4 后移交 293 第10章 人工智能——密码分析 294 10.1 先启 295 10.1.1 密码分析需求 295 10.1.2 定义问题的边界 296 10.1.3 黑板框架的架构 297 10.1.4 知识源的分析 299 10.2 精化 299 10.2.1 黑板对象 300 10.2.2 依赖和认定 301 10.3 构造 303 10.3.1 设计黑板对象 304 10.3.2 设计知识源 308 10.3.3 设计控制器 313 10.3.4 集成黑板框架 314 10.3.5 添加新的知识源 317 10.4 后移交 318 10.4.1 系统增强 318 10.4.2 改变需求 320 第11章 数据采集——气象监测站 321 11.1 先启 321 11.1.1 气象监测站需求 321 11.1.2 定义问题的边界 322 11.1.3 场景 330 11.2 精化 331 11.2.1 气象监测系统用例 331 11.2.2 架构框架 338 11.3 构造 340 11.3.1 帧机制 340 11.3.2 发布计划 343 11.3.3 传感器机制 344 11.3.4 显示机制 346 11.3.5 用户界面机制 346 11.4 后移交 349 第12章 Web应用——休假跟踪系统 350 12.1 先启 350 12.1.1 需求 350 12.1.2 用例模型 352 12.2 精化 353 12.2.1 部署视图 354 12.2.2 逻辑视图 355 12.2.3 进程视图 357 12.2.4 实现视图 359 12.2.5 用例视图 359 12.3 构造 362 12.3.1 用户体验模型 362 12.3.2 分析和设计模型 364 12.3.3 实体 372 12.3.4 控制器 379 12.3.5 Web页面和用户界面 380 12.4 移交和后移交 384 附录A 面向对象编程语言 386 A.1 语言进化 386 A.2 Smalltalk 389 A.2.1 概述 390 A.2.2 例子 390 A.2.3 参考文献 393 A.3 C++ 393 A.3.1 概述 394 A.3.2 例子 394 A.3.3 参考文献 397 A.4 Java 397 A.4.1 概述 398 A.4.2 例子 399 A.4.3 参考文献 402 附录B 进一步阅读 403 注解 409 术语表 430 分类书目 438