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面向对象分析与设计(第3版) pdf

内容简介

《面向对象分析与设计（第3版）（修订版）》是UML 创始人Grady Booch 的代表作之一。

《面向对象分析与设计（第3版）（修订版）》分为理论和应用两部分。理论部分深刻剖析了面向对象分析与设计（OOAD）的概念和方法。应用部分连续列出了5 个不同类型、不同领域的应用，描述如何从初始阶段到交付阶段，将OOAD 理论和方法应用到项目中。应用部分所涉及的领域包括系统架构、数据获取、密码分析、控制系统和Web 开发，还给出了一些关于重要问题的有效建议，包括分类、实现策略和高性价比的项目管理。《面向对象分析与设计（第3版）（修订版）》中介绍的概念都基于牢固的理论基础。同时，作者十分注重实效，基于其丰富的经验，面向软件工程实践者的实际需要，提出了改进的对象开发方法，用于解决系统和软件开发者面临的复杂问题；运用大量例子说明了基本概念，解释了方法，并展示了在不同领域的成功应用。

《面向对象分析与设计（第3版）（修订版）》的表示法采用最新的UML 2.0，因此本书是学习UML 2.0 不可多得的参考书。本书非常适合实际系统和软件的开发者、系统分析师或架构师、项目经理阅读，也可以作为高等院校软件工程和高级编程课程的教材使用。

作者简介

Grady Booch 在软件架构、软件工程和建模领域的创新工作是世界知名的。从 1981 年 Rational 公司创建开始，他就一直担任该公司的首席科学家。Grady于2003年3月成为了IBM院士（IBM Fellow）。

Grady 是统一建模语言（UML）最早的开发者之一，也是几个 Rational 产品的最早开发者之一。Grady 曾担任世界各地一些复杂的软件密集型项目的架构师和架构指导者。

Grady 是6本畅销书的作者，包括 UML Users Guide 和 Object-Oriented Analysis with Applications。Grady 发表了几百篇有关软件工程的技术文章，其中包括在20世纪80年代早期发表的文章，这些文章最先提出了面向对象设计的术语和实践。他曾在世界各地演讲和咨询。

Grady 是美国计算机协会（ACM）、美国电气电子工程师学会（IEEE）、美国科学促进会（AAAS）、有社会责任的计算机专家协会（CPSR）的成员。他是 IBM 院士、ACM院士、世界技术网络院士，也是软件开发论坛梦想家。Grady 是敏捷联盟、Hillside集团和软件架构师世界学院的创始委员会成员，也是 Northface 大学的顾问委员会成员。

Grady 于1977年从美国空军学院获得学士学位，于1979年从加州大学圣巴巴拉分校获得电子工程科学硕士学位。

Grady 与他的妻子和他的猫生活在科罗拉多。他的兴趣包括阅读、旅行、唱歌和弹奏竖琴。

第 1 篇概念

第 1 章复杂性

1.1 复杂系统的结构

1.1.1 个人计算机的结构

1.1.2 植物和动物的结构

1.1.3 物质的结构

1.1.4 社会机构的结构

1.2 软件固有的复杂性

1.2.1 定义软件复杂性

1.2.2 为什么软件在本质上是复杂的

1.3 复杂系统的 5 个属性

1.3.1 层次结构

1.3.2 相对本原

1.3.3 关注点分离

1.3.4 共同模式

1.3.5 稳定的中间形式

1.4 有组织和无组织的复杂性

1.4.1 复杂系统的规范形式

1.4.2 人在处理复杂性时的能力局限

1.5 从混沌到有序

1.5.1 分解的作用

1.5.2 抽象的作用

1.5.3 层次结构的作用

1.6 复杂系统的设计

1.6.1 作为科学和艺术的工程

1.6.2 设计的含义

1.7 小结

第 2 章对象模型

2.1 对象模型的演进

2.1.1 程序设计语言的换代

2.1.2 第一代和第二代早期程序设计语言的拓扑结构

2.1.3 第二代后期和第三代早期程序设计语言的结构

2.1.4 第三代后期程序设计语言的结构

2.1.5 基于对象和面向对象的程序设计语言的结构

2.2 对象模型基础

2.2.1 面向对象编程

2.2.2 面向对象设计

2.2.3 面向对象分析

2.3 对象模型要素

2.3.1 抽象的意义

2.3.2 封装的意义

2.3.3 模块化的意义

2.3.4 层次结构的意义

2.3.5 类型的意义

2.3.6 并发的意义

2.3.7 持久的意义

2.4 应用对象模型

2.4.1 对象模型的好处

2.4.2 开放式问题

2.5 小结

第 3 章类与对象

3.1 对象的本质

3.1.1 什么是对象，什么不是对象

3.1.2 状态

3.1.3 行为

3.1.4 标识符

3.2 对象之间的关系

3.2.1 链接

3.2.2 聚合

3.3 类的本质

3.3.1 什么是类，什么不是类

3.3.2 接口和实现

3.3.3 类的生命周期

3.4 类之间的关系

3.4.1 关联

3.4.2 继承

3.4.3 聚合

3.4.4 依赖关系

3.5 类与对象的互动

3.5.1 类与对象的关系

3.5.2 类与对象在分析和设计中的角色

3.6 创建高品质的类与对象

3.6.1 评判一种抽象的品质

3.6.2 选择操作

3.6.3 选择关系

3.6.4 选择实现

3.7 小结

第 4 章分类

4.1 正确分类的重要性

4.1.1 分类的困难

4.1.2 分类的增量和迭代本质

4.2 确定类和对象

4.2.1 经典方法和现代方法

4.2.2 面向对象分析

4.3 关键抽象与机制

4.3.1 确定关键抽象

4.3.2 识别机制

4.4 小结

第 2 篇方法

第 5 章表示法

5.1 统一建模语言

5.1.1 简单历史回顾

5.1.2 模型与多重视图

5.1.3 图分类

5.1.4 在实践中使用图

5.1.5 概念模型、逻辑模型和物理模型

5.1.6 工具的角色

5.1.7 面向对象开发的产品

5.1.8 规模上的伸缩

5.1.9 UML 的语法和语义

5.1.10 UML 2.0 信息资源

5.2 包图

5.2.1 基本概念：包表示法

5.2.2 基本概念：元素的可见性

5.2.3 基本概念：依赖关系

5.2.4 基本概念：包图

5.2.5 高级概念：导入和访问

5.3 组件图

5.3.1 基本概念：组件表示法

5.3.2 基本概念：组件图

5.3.3 基本概念：组件接口

5.3.4 基本概念：组件实现

5.3.5 高级概念：组件的内部结构

5.4 部署图

5.4.1 基本概念：工件表示法

5.4.2 基本概念：节点表示法

5.4.3 基本概念：部署图

5.5 用例图

5.5.1 基本概念：执行者

5.5.2 基本概念：用例

5.5.3 基本概念：用例图

5.5.4 高级概念： ?include?和?extend?关系

5.5.5 高级概念：泛化

5.6 活动图

5.6.1 基本概念：动作

5.6.2 基本概念：开始和停止

5.6.3 基本概念：判断节点和合并节点

5.6.4 基本概念：分区

5.6.5 高级概念：分叉、结合和并发

5.6.6 高级概念：对象流

5.6.7 高级概念：其他元素

5.7 类图

5.7.1 基本概念：类表示法

5.7.2 基本概念：类关系

5.7.3 高级概念：模板（参数化）类

5.7.4 高级概念：可见性

5.7.5 高级概念：关联端名称和限定符

5.7.6 高级概念：约束

5.7.7 高级概念：关联类和注解

5.8 序列图

5.8.1 基本概念：对象与交互

5.8.2 基本概念：生命线与消息

5.8.3 高级概念：销毁事件

5.8.4 高级概念：执行说明

5.8.5 高级概念：交互使用

5.8.6 高级概念：控制结构

5.9 交互概述图

5.9.1 基本概念：框

5.9.2 基本概念：控制流元素

5.9.3 基本概念：交互图元素

5.10 组合结构图

5.10.1 基本概念：组合结构的部分

5.10.2 基本概念：组合结构的部分与接口

5.10.3 基本概念：组合结构连接器

5.10.4 高级概念：协作

5.11 状态机图

5.11.1 基本概念：初始状态、最终状态和简单状态

5.11.2 基本概念：转换与事件

5.11.3 高级概念：状态活动——入口活动、执行活动和出口活动

5.11.4 高级概念：控制转换

5.11.5 高级概念：复合状态与嵌套状态

5.11.6 高级概念：并发与控制

5.11.7 高级概念：子状态机状态

5.11.8 高级概念：其他状态机图元素

5.12 时间图

5.12.1 基本概念：更多相同之处

5.12.2 基本概念：布局

5.12.3 基本概念：事件

5.12.4 基本概念：约束

5.12.5 高级概念：另一种表示形式

5.12.6 高级概念：事件与消息

5.13 对象图

5.13.1 基本概念：对象

5.13.2 基本概念：对象关系

5.13.3 高级概念：端点名称和限定符

5.14 通信图

5.14.1 基本概念：对象、链接和消息

5.14.2 基本概念：顺序表达式

5.14.3 高级概念：消息与同步

5.14.4 高级概念：迭代子句和约束条件

5.15 小结

第 6 章过程

6.1 首要原则

6.1.1 成功项目的特征

6.1.2 追求理性的开发过程

6.2 宏观过程：软件开发生命周期

6.2.1 概述

6.2.2 宏观过程的内容维：科目

6.2.3 宏观过程的时间维：里程碑和阶段

6.2.4 宏观过程的时间维：迭代

6.2.5 发行计划

6.3 微观过程：分析与设计过程

6.3.1 概述

6.3.2 抽象层次

6.3.3 活动

6.3.4 产品

6.3.5 微观过程与抽象层次

6.3.6 识别元素

6.3.7 确定元素间的协作

6.3.8 确定元素间的关系

6.3.9 详细确定元素的语义

6.4 小结

第 7 章实战

7.1 管理和计划

7.1.1 风险管理

7.1.2 任务计划

7.1.3 开发复查

7.2 人员配备

7.2.1 资源配置

7.2.2 开发团队角色

7.3 发布版本管理

7.3.1 配置管理和版本控制

7.3.2 集成

7.3.3 测试

7.4 复用

7.4.1 复用的元素

7.4.2 建立复用制度

7.5 质量保证和测量指标

7.5.1 软件质量

7.5.2 面向对象测量指标

7.6 文档化

7.6.1 开发遗产

7.6.2 文档化的内容

7.7 工具

7.7.1 工具种类

7.7.2 组织上的意义

7.8 特殊主题

7.8.1 领域特定问题

7.8.2 采纳面向对象技术

7.9 面向对象开发的好处和风险

7.9.1 面向对象开发的好处

7.9.2 面向对象开发的风险

7.10 小结

第 3 篇应用

第 8 章系统架构——基于卫星的导航

8.1 初始

8.1.1 卫星导航系统的需求

8.1.2 定义问题的边界

8.1.3 确定任务用例

8.1.4 确定系统用例

8.2 细化

8.2.1 开发一个好的架构

8.2.2 定义架构开发活动

8.2.3 验证所建议的系统架构

8.2.4 分配非功能需求和确定接口

8.2.5 规定系统架构及其部署

8.2.6 分解系统架构

8.3 构造

8.4 交付之后

8.4.1 添加新的功能

8.4.2 改变目标硬件

第 9 章控制系统——交通管理

9.1 初始

9.1.1 列车交通管理系统的需求

9.1.2 决定系统用例

9.2 细化

9.2.1 分析系统功能

9.2.2 定义 TTMS 架构

9.2.3 从系统工程到硬件和软件工程

9.2.4 关键抽象和机制

9.3 构造

9.3.1 消息传送

9.3.2 列车时刻表计划

9.3.3 显示信息

9.3.4 传感器数据采集

9.3.5 发布版本管理

9.3.6 系统架构

9.3.7 子系统规格说明

9.4 交付之后

第 10 章人工智能——密码分析

10.1 初始

10.1.1 密码分析需求

10.1.2 定义问题的边界

10.1.3 黑板框架的架构

10.1.4 知识源的分析

10.2 细化

10.2.1 黑板对象

10.2.2 依赖和认定

10.3 构造

10.3.1 设计黑板对象

10.3.2 设计知识源

10.3.3 设计控制器

10.3.4 集成黑板框架

10.3.5 添加新的知识源

10.4 交付之后

10.4.1 系统增强

10.4.2 改变需求

第 11 章数据采集——气象监测站

11.1 初始

11.1.1 气象监测站需求

11.1.2 定义问题的边界

11.1.3 场景

11.2 细化

11.2.1 气象监测系统用例

11.2.2 架构框架

11.3 构造

11.3.1 帧机制

11.3.2 发布计划

11.3.3 传感器机制

11.3.4 显示机制

11.3.5 用户界面机制

11.4 交付之后

第 12 章 Web 应用——休假跟踪系统

12.1 初始

12.1.1 需求

12.1.2 用例模型

12.2 细化

12.2.1 部署视图

12.2.2 逻辑视图

12.2.3 进程视图

12.2.4 实现视图

12.2.5 用例视图

12.3 构造

12.3.1 用户体验模型

12.3.2 分析和设计模型

12.3.3 实体

12.3.4 控制器

12.3.5 Web 页面和用户界面

12.4 交付和交付之后

附录 A 面向对象编程语言

附录 B 进一步阅读

注解

术语表

感悟与笔记

OO 并不只是 OOP

面向对象的方法不仅用于编码阶段（软件工程的实现阶段），还用于软件工程的其他阶段（比如，统一软件过程的需求分析和设计阶段）。需求分析阶段使用OOA（面向对象的分析）来从问题域（软件要解决的问题及其背景）中发现类；设计阶段利用从OOA得到的问题抽象通过对机制（机制即模式）的设计（设计即选择）获取符合要求的解决方案；最后在编码阶段编码实现设计中的类的细节。

设计永远是困难的，OO仅是减少了”痛苦”

实际上，正如所有复杂问题的解决一样，软件设计的过程也存在大量的不确定性、疑惑、烦恼。使用OO仅仅减轻了这种烦恼，但是始终没有办法摆脱设计过程中感受到的各种疑问。“我究竟要设计成什么样的？我应该具体做些什么才能确定设计？”因为在设计结果出现之前，你更本不知道设计是什么样的。而对设计方法的使用有是十分“随机”和“个性”的。

设计过程

“设计行为，不论是细微的还是庞大而复杂的，都完全是设计者当时在头脑中的模式记忆以及将这些模式组合成一个新设计的能力所决定的。” —— Alexandar

oo 的基本问题是确定类和对象

在OOA阶段，要从问题域中发现类。发现的过程就是分类的过程。而每个人具有不同的认知，有不同的分类倾向，最终得到的分类就完全不同。即时是同一个人，在给定不同的目的的情况下，其分类也是不同的。

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