UML 2.2面向对象分析与设计

章节摘录

版权页：   插图：   本书的作者在购买一双鞋子的时候，店员为正确录入商品价格而费尽力气。会有新的现金金额录入系统，但是因为这双鞋子是促销产品，所以录入起来很困难。顾客购买这种鞋子，并且免费附赠一双袜子。因为袜子也是常规商品，所以需要对袜子也进行记录。这意味着袜子通过促销被“卖出”，尽管是免费的。处理这种问题的一个简单方法就是在出售时由助理人员将价格置零。助理人员会尝试这样做，但是系统可能会特别阻止商品以零售价卖出。助理求助于经理。在经过一些类似情况后，会发现解决这种交易的唯一方法就是把鞋子的价格降低1便士，而袜子以1便士的价格售出，因此总的售价是正确的。既然店员明白如何做，那么在以后类似的情况下，他们处理起来也就简单多了。但是处理一项经常出现的任务是很繁琐的。这种糟糕的设计还有很多例子，它们给用户带来了不少不快，并且浪费了时间。 “这个系统看起来很美观——但是能用来完成一点有用的事情吗？” 系统可能设计得美观，易于使用，但是仍然不能处理“正确的”事情，这对于应该由系统执行的任务来说是一个问题。例如图书馆分类查询系统，如果只有在书的名称和作者姓名都拼写无误的情况下才能检索出书号，那么这一系统的功能就受限。读者在查询的时候很可能不知道书的名称，即便知道作者的姓名，也可能拼写错误。系统失败的另一个例子是，虽然满足了用户的需求，但是系统性能很差（这一点与刚才系统可用性的问题重复）。 系统对用户来说，作用可能值得怀疑，因为系统要求他们按照看起来毫无意义的方式工作。用于佐证的例子虽然很古老，但是依旧很有价值，因为作者可以清晰地描述出来。设计仓库管理系统的部分原因是，提高管理员对仓库中紧张空间的使用控制。工人发现新的系统为了以最佳的方式最大化存储空间的利用率，但这却剥夺了他们的自由决定权： 因为他们会看到，节省这些空间能为公司带来改善，他们找到了使用系统的方法。 他们因为态度不好而饱受管理人员的责难，而且作为部门的主要职员，工人被自认为，不必要的废文和程序而烦恼，但是使用它们却又是他们对公司的责任。 如果软件错误和失败危及生命，那么将更加令人忧心。一个极端的例子是伦敦救护车服务计算机辅助调度（London Ambulance Service Computer Aided Dispatch，LASCAD）系统，该系统在1992年发布之后不久就被弃置。估计总的开发成本为4300万英镑。该系统本来是为了加快为紧急情况派出救护车的流程，但实际上却降低了响应时间。在出现几次因为病人长时间等待而导致死亡的情况之后，该系统被弃置了。虽然这些声明从未被证实过，但是继续运行该系统的风险是不可接受的。 关于是否是因为软件错误而导致英国皇家空军Chinook直升机在Kintyre半岛的Mull坠机的争论，至今尚未停息。机上所有的29人全部丧生，包括高级警官和军方情报长官。英国政府能接受的定论是飞行员的疏忽大意。然而，事故调查组的结论是机组人员可能因主要的技术（例如软件）故障而分心。Computer Weekly的一系列报道以及British TV的4频道新闻，宣称英国国防部内部报告已经对此类型直升机在特定情况下引擎控制软件的稳定性产生了顾虑。英国上议院选举委员会建议驳回国防部的观点。在最近，2007年6月份，又有新的证据可能推翻官方结论（Collins，2007），但是至今政府拒绝重启调查，而将责任继续归咎于飞行员。

内容概要

作者介绍：

本书的作者，Simon Bennett、Steve McRobb和Ray Farmer自从1999年本书第1版付梓的时候就一起工作。他们的合作汇集了各自在信息系统学科丰富的教学研究经验。他们丰富的业界经验也保证了在实际组织中UML知识实践应用的正确性。

Simon Bennett是De Montfort大学技术学院的培训顾问，他在这里提供UML、分析和设计，以及系统架构方面的培训。他是计算机智能中心的准会员。之前作为企业架构师供职于Celesio AG，作为ICT主管供职于Leicester议会的复兴和文化事务部，并且在1999年之前作为首席讲师任教于De Montfort大学。Simon是Schaum’s Outline of UML(2nd edition)一书的合著者，该书也由McGraw-Hill出版。

Steve McRobb是De Montfort大学信息学院的首席讲师。他教授面向对象系统分析与设计课程十几年，目前是“计算、信息技术和信息系统管理”研究生课程的课程负责人。他最近的研究范围主要集中在在线隐私以及ICT对权利关系的影响方面。Steve是Yorkshire Dales国家公园的前任首席行政主任。

Ray Farmer是Coventry大学工程和计算学院的副院长。他的研究兴趣包括信息系统分析与设计、面向服务架构以及工程和计算教育方面的教学研究。他定期作为英国和国际上面向对象分析与设计方面的咨询师。Ray之前在De Montfort大学的信息系统学院担任不同的职位。

书籍目录

案例A1  Agate公司案例研究——

简介
1

A1.1  Agate公司介绍
1

A1.2  现有计算机系统
2

A1.3  使用当前系统的业务活动
2

A1.4  需求总结
3

案例B1  FoodCo公司案例研究——

简介
5

B1.1  FoodCo公司介绍
5

B1.2  现如今的FoodCo公司
8

B1.3  建议
11

第1章  信息系统
13

1.1  介绍
13

1.2  信息系统的历史
14

1.3  信息系统现状
16

1.4  何为系统
17

1.4.1  系统思考
18

1.4.2  系统思考的益处
21

1.4.3  信息系统发展过程中

的系统
26

1.5  信息与信息系统
27

1.5.1  信息
27

1.5.2  组织中信息系统的工作
27

1.5.3  信息技术
29

1.6  成功战略
30

1.6.1  确认商业战略
30

1.6.2  信息系统的贡献
31

1.6.3  信息系统和信息技术战略
31

1.7  本章小结
33

问题回顾
33

案例研究、练习和项目
33

拓展阅读
34

第2章  信息系统开发面临的挑战
35

2.1  介绍
35

2.2  挑战
36

2.2.1  终端用户的视角
37

2.2.2  客户的视角
39

2.2.3  开发者的视角
41

2.3  出错的原因
42

2.3.1  质量问题
43

2.3.2  生产率问题
45

2.4  道德层面
46

2.4.1  项目内的道德问题
47

2.4.2  更为广泛的道德问题
48

2.5  失败的代价
49

2.6  本章小结
50

问题回顾
50

案例研究、练习和项目
50

拓展阅读
51

第3章  面对挑战
52

3.1  介绍
52

3.2  问题响应
54

3.2.1  质量问题
54

3.2.2  安装和运行问题
55

3.2.3  生产率问题
56

3.3  项目的生命周期
57

3.3.1  瀑布型生命周期模型
58

3.3.2  原型
60

3.3.3  迭代和增量型开发
62

3.4  方法论
62

3.4.1  统一软件开发过程
63

3.4.2  敏捷方法
64

3.5  信息系统开发管理
65

3.6  用户参与
67

3.7  软件开发工具
68

3.7.1  模型和技术支持
68

3.7.2  软件构建
70

3.7.3  使用软件开发工具的益处

和困难
71

3.8  本章小结
71

问题回顾
71

案例研究、练习和项目
72

拓展阅读
72

第4章  面向对象
73

4.1  介绍
73

4.2  基本概念
73

4.2.1  对象
74

4.2.2  类和对象
75

4.2.3  类成员
76

4.2.4  一般化和特殊化
78

4.2.5  封装、信息隐藏和消息

传递
82

4.2.6  多态
84

4.2.7  对象状态
85

4.3  面向对象的起源
86

4.4  当前的面向对象语言
88

4.5  本章小结
89

问题回顾
90

案例研究、练习和项目
90

拓展阅读
91

第5章  建模的概念
92

5.1  介绍
92

5.2  模型和图
92

5.2.1  模型的含义
93

5.2.2  图
94

5.2.3  模型和图的区别
96

5.2.4  UML中的模型
97

5.2.5  开发模型
98

5.3  绘制活动图
99

5.3.1  活动图的目的
99

5.3.2  活动图的标记法
100

5.4  开发过程
103

5.4.1  基本原则
104

5.4.2  主要活动
105

5.5  本章小结
109

问题回顾
109

案例研究、练习和项目
110

拓展阅读
110

第6章  需求获取
111

6.1  介绍
111

6.2  用户需求
111

6.2.1  当前系统
112

6.2.2  新的需求
113

6.3  事实发现技术
114

6.3.1  背景阅读
114

6.3.2  访谈
115

6.3.3  观察
117

6.3.4  文档抽样
118

6.3.5  调查问卷
119

6.3.6  记住上述技术
121

6.3.7  其他技术
122

6.4  用户参与
122

6.5  文档需求
123

6.6  用例
125

6.6.1  目的
125

6.6.2  标记法
126

6.6.3  使用原型支持用例
130

6.6.4  CASE工具支持
131

6.6.5  使用用例图的业务

模型
131

6.6.6  测试和用例
132

6.7  需求获取和建模
132

6.8  本章小结
133

问题回顾
135

案例研究、练习和项目
135

拓展阅读
136

案例A2  Agate公司案例研究——

需求模型
138

A2.1  介绍
138

A2.2  需求列表
138

A2.3  执行者和用例
139

A2.4  术语表
144

A2.5  最初架构
144

A2.6  需求建模活动
145

第7章  需求分析
147

7.1  介绍
147

7.2  分析模型
148

7.2.1  分析模型和其他模型

的区别
148

7.2.2  好的分析
149

7.3  分析类图：概念和标记法
150

7.3.1  类和对象
150

7.3.2  特性
151

7.3.3  特性和状态
152

7.3.4  实例之间的链接
153

7.3.5  类之间的关联
154

7.3.6  关联和状态
154

7.3.7  多重性
155

7.3.8  操作
156

7.3.9  操作和状态
158

7.3.10  分析类图的稳定性
158

7.4  用例实现
159

7.5  绘制类图
161

7.5.1  健壮性分析
161

7.5.2  分析类stereotype
161

7.5.3  确认类
164

7.5.4  从通信图到类图
168

7.5.5  查找对象和类的其他

方法
169

7.5.6  添加和定位特性
173

7.5.7  添加关联
175

7.5.8  确定多重性
175

7.5.9  寻找操作
175

7.5.10  初始操作分配
175

7.6  CRC卡
176

7.7  整合分析类图
178

7.8  本章小结
179

问题回顾
179

案例研究、练习和项目
180

拓展阅读
183

案例A3  Agate公司案例研究——

需求分析
184

A3.1  介绍
184

A3.2  用例实现
184

A3.3  整合分析类图
189

A3.4  需求分析活动
189

第8章  完善需求模型
191

8.1  介绍
191

8.2  软件和规范重用
192

8.2.1  为何重用
192

8.2.2  难以重用的原因
192

8.2.3  面向对象对重用的贡献
193

8.3  进一步向结构中添加内容
195

8.3.1  寻找和建模一般化
195

8.3.2  寻找和建模组合
199

8.3.3  组合或聚集与一般化

的合并
200

8.3.4  组织分析模型——包

和依赖关系
201

8.4  重用软件组件
202

8.4.1  组件的UML标记法
203

8.4.2  基于组件的开发
204

8.4.3  组件建模实例
205

8.5  软件开发模式
207

8.5.1  模式的起源
207

8.5.2  什么是软件模式
208

8.5.3  分析模式
209

8.6  本章小结
211

问题回顾
211

案例研究、练习和项目
211

拓展阅读
212

第9章  对象交互
213

9.1  介绍
213

9.2  对象交互和协作
214

9.3  交互顺序图
215

9.3.1  基本概念和标记法
216

9.3.2  管理顺序图
223

9.3.3  分支
226

9.3.4  延续
227

9.3.5  异步消息
227

9.3.6  时间约束
228

9.3.7  实时系统和并发的建模
229

9.3.8  准备顺序图的指导原则
230

9.4  通信图
230

9.4.1  基本概念和标记法
231

9.4.2  通信图中的信息标签
232

9.5  交互概览图
234

9.6  时序图
236

9.7  模型一致性
237

9.8  本章小结
238

问题回顾
238

案例研究、练习和项目
238

拓展阅读
239

第10章  规范对象操作
240

10.1  介绍
240

10.2  操作规范的角色
241

10.3  合同
242

10.4  描述操作逻辑
243

10.4.1  非算法型方法
243

10.4.2  算法型方法
246

10.5  对象约束语言
251

10.6  创建操作规范
253

10.7  本章小结
255

问题回顾
255

案例研究、练习和项目
256

拓展阅读
256

第11章  规范控制
257

11.1  介绍
257

11.2  状态和事件
258

11.3  基本标记法
259

11.4  深度标记法
264

11.4.1  组合状态
264

11.4.2  并发状态
265

11.4.3  进入和退出伪状态
267

11.4.4  交叉和选择伪状态
268

11.4.5  历史伪状态
268

11.4.6  状态机的特殊化
269

11.5  准备状态机
269

11.5.1  行为型方法
270

11.5.2  生命周期方法
273

11.6  协议型和行为型状态机
273

11.7  一致性检查
274

11.8  质量准则
274

11.9  本章小结
275

问题回顾
275

案例研究、练习和项目
276

拓展阅读
276

案例A4  Agate公司案例研究——

深入分析
277

A4.1  介绍
277

A4.2  顺序图
277

A4.3  状态机
278

A4.4  操作规范
280

A4.5  对类图的进一步修订
281

A4.6  需求分析的深入活动
283

第12章  设计
285

12.1  介绍
285

12.2  设计和分析有何不同
285

12.2.1  设计
286

12.2.2  迭代型生命周期中

的设计
287

12.3  逻辑设计和物理设计
287

12.4  系统设计和详细设计
289

12.4.1  系统设计
290

12.4.2  详细设计
290

12.5  设计的质量和目标
290

12.5.1  目标和约束
291

12.5.2  设计折中
294

12.5.3  设计中的可衡量目标
295

12.6  本章小结
296

问题回顾
296

案例研究、练习和项目
297

拓展阅读
297

第13章  系统架构
298

13.1  介绍
298

13.2  架构的含义
299

13.3  生成架构模型的原因
301

13.4  对系统架构的影响
302

13.4.1  现有系统
303

13.4.2  企业级架构
304

13.4.3  技术参考架构
305

13.5  架构风格
305

13.5.1  子系统
306

13.5.2  分层和分区
307

13.5.3  MVC架构
311

13.5.4  分布式系统架构
314

13.5.5  架构和开发的组织

结构
316

13.6  并发
317

13.7  处理器分配
318

13.8  系统设计标准
319

13.8.1  数据库设计
319

13.8.2  用户界面设计标准
319

13.8.3  构建准则
319

13.9  Agate软件架构
320

13.10  本章小结
321

问题回顾
322

案例研究、练习和项目
322

拓展阅读
322

第14章  详细设计
324

14.1  介绍
324

14.2  在面向对象的详细设计中

添加的内容
325

14.3  特性和操作规范
325

14.3.1  特性的数据类型
325

14.3.2  派生特性
326

14.3.3  主操作
327

14.3.4  操作签名
328

14.3.5  可见性
329

14.4  将特性和操作归入类中
331

14.4.1  分配职责
331

14.4.2  接口
332

14.4.3  耦合和内聚
333

14.4.4  Liskov替换原则
336

14.5  设计关联
336

14.5.1  一对一关联
337

14.5.2  一对多关联
338

14.5.3  多对多关联
340

14.5.4  保持类最小
341

14.6  完整性约束
342

14.6.1  引用完整性
342

14.6.2  依赖约束
343

14.6.3  域完整性
344

14.7  设计操作算法
344

14.8  本章小结
345

问题回顾
345

案例研究、练习和项目
346

拓展阅读
346

第15章  设计模式
347

15.1  介绍
347

15.2  软件开发模式
348

15.2.1  框架
348

15.2.2  模式目录和语言
348

15.2.3  软件开发原则和模式
348

15.2.4  模式和非功能性需求
349

15.3  文档模式——模式模板
349

15.3.1  模板内容
349

15.3.2  模板的其他方面
350

15.4  设计模式
350

15.4.1  设计模式的类型
350

15.4.2  创建型模式
351

15.4.3  结构型模式
355

15.4.4  行为型模式
359

15.5  如何使用设计模式
363

15.6  使用模式的优缺点
364

15.7  本章小结
365

问题回顾
365

案例研究、练习和项目
365

拓展阅读
365

第16章  人机交互
367

16.1  介绍
367

16.2  用户界面
368

16.2.1  什么是用户界面
368

16.2.2  对话隐喻
368

16.2.3  直接操纵隐喻
370

16.2.4  良好对话的特征
372

16.2.5  风格指导
374

16.3  用户界面设计方法
375

16.3.1  非正式方法和正式

方法
375

16.3.2  实现可使用性
381

16.4  标准和合法需求
382

16.5  本章小结
383

问题回顾
384

案例研究、练习和项目
384

拓展阅读
384

第17章  设计边界类
386

17.1  介绍
386

17.2  表示层结构
387

17.3  为用户界面建立原型
388

17.4  设计类
390

17.5  使用顺序图设计交互
393

17.6  类图回顾
399

17.7  用户界面设计模式
400

17.8  使用状态机建模界面
402

17.9  本章小结
408

问题回顾
409

案例研究、练习和项目
409

拓展阅读
409

第18章  数据管理设计
411

18.1  介绍
411

18.2  持久性
412

18.2.1  持久性需求
412

18.2.2  存储机制概述
412

18.2.3  持久性架构
413

18.3  文件系统
415

18.3.1  文件和记录结构
415

18.3.2  文件的组织方式
416

18.3.3  文件访问
416

18.3.4  文件类型
419

18.3.5  文件使用示例
420

18.4  数据库管理系统
421

18.4.1  文件和数据库
421

18.4.2  数据库的类型
423

18.5  设计关系型数据库管理

系统
425

18.5.1  关系型数据库
425

18.5.2  数据建模和规范化
426

18.5.3  将类映射为表
430

18.6  设计对象数据库管理系统
432

18.7  分布式数据库
436

18.8  数据管理类设计
438

18.8.1  分层结构
438

18.8.2  PersistentObject超类
439

18.8.3  数据库代管者框架
441

18.8.4  使用数据管理产品

或框架
445

18.9  本章小结
447

问题回顾
447

案例研究、练习和项目
447

拓展阅读
448

案例A5  Agate公司案例——简介
449

A5.1  介绍
449

A5.2  架构
449

A5.3  用例示例
450

A5.4  类图
451

A5.5  顺序图
455

A5.6  数据库设计
458

A5.7  状态机
459

A5.8  设计活动
460

第19章  实现
461

19.1  介绍
461

19.2  软件实现
462

19.2.1  软件工具
462

19.2.2  编程和文档标准
464

19.3  组件图
465

19.4  部署图
467

19.5  软件测试
469

19.5.1  由谁执行测试
469

19.5.2  测试内容
470

19.5.3  测试文档
472

19.6  数据转换
473

19.7  用户文档和培训
474

19.7.1  用户手册
474

19.7.2  用户培训
474

19.8  实现策略
475

19.9  评审和维护
476

19.9.1  下一步骤
476

19.9.2  评审过程和评估报告
477

19.9.3  维护活动
478

19.10  本章小结
480

问题回顾
480

案例研究、练习和项目
481

拓展阅读
481

第20章  软件重用
482

20.1  介绍
482

20.2  为什么要进行重用
482

20.2.1  项目的选择
484

20.2.2  组织的结构
485

20.2.3  重用合适的单元
486

20.2.4  组件标准
487

20.3  为重用规划策略
489

20.3.1  选择视角法
489

20.3.2  RSEB
490

20.4  商用组件
491

20.5  案例研究示例
493

20.6  Web服务
499

20.7  本章小结
501

问题回顾
501

案例研究、练习和项目
501

拓展阅读
502

第21章  软件开发过程
503

21.1  介绍
503

21.2  过程、方法和方法论
504

21.2.1  方法论
504

21.2.2  为何使用方法论
506

21.3  统一软件开发过程
506

21.4  动态系统开发方法
510

21.4.1  Atern生命周期
511

21.4.2  DSDM Atern技术
513

21.4.3  DSDM中的项目选择
514

21.5  Scrum
514

21.6  极限编程
516

21.7  选择方法论时的考虑
517

21.8  硬性与软性方法论
519

21.9  本章小结
521

问题回顾
521

案例研究、练习和项目
522

拓展阅读
522

附录A  标记法汇总
523

附录B 部分解决方案和答案指导
531

术语表
540

编辑推荐

《国外计算机科学经典教材:UML 2.2面向对象分析与设计(第4版)》对前一版进行了修订，反映了信息系统开发中最前沿的方法。Bennett、McRobb和Farmer撰写的这本《国外计算机科学经典教材:UML 2.2面向对象分析与设计(第4版)》是面向对象分析与设计领域的经典图书，是本科生和研究生“系统分析和设计”课程重要的教学用书。

作者简介

本书对前一版进行了修订，反映了信息系统开发中最前沿的方法。Bennett、McRobb和Farmer撰写的这本书是面向对象分析与设计领域的经典图书，是本科生和研究生“系统分析和设计”课程重要的教学用书。

本书为使用UML 2.2中的主要技术进行面向对象分析与设计给出了清晰实用的结构，遵循迭代和增量型方法(它们基于业内标准的统一过程)，将系统分析和设计置于整个系统生命周期的背景中。本书分为4部分：第1部分为信息系统的分析和设计以及面向对象提供了背景；第2部分关注需求获取和系统分析活动以及UML的基本标记法；第3部分涉及系统架构和设计活动，以及对象设计的UML标记法；第4部分介绍系统的实现，如何组织系统生命周期，以及如何开发可重用

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