面向對象分析與設計（高等學校21世紀計算機教材）

第1章 面向對象方法概論 1
1.1 面向對象簡介 1
1.1.1 面向對象的思維 1
1.1.2 什么是面向對象 2
1.1.3 面向對象方法的歷史及現(xiàn)狀 4
1.1.4 當前的研究及實踐領域 5
1.2 面向對象方法的形成 6
1.2.1 對事物的認識和描述 6
1.2.2 對象的特性 7
1.2.3 軟件工程學的作用 8
1.3 面向對象開發(fā)的概念 11
1.3.1 面向對象方法學 11
1.3.2 三種模型 12
1.3.3 功能方法學上的差異 12
1.4 面向對象技術要點 12
1.4.1 抽象 13
1.4.2 封裝 13
1.4.3 數(shù)據(jù)和行為的聯(lián)合 13
1.4.4 共享 14
1.4.5 面向對象開發(fā)重點 14
1.4.6 協(xié)同作用 14
1.5 面向對象開發(fā)的可用性例證 14
1.6 面向對象方法的要點和主要優(yōu)點 15
小結 16
綜合練習一 16
一、填空題 16
二、選擇題 16
三、簡答題 17
第2章 面向對象方法論 18
2.1 面向對象的相關概念 18
2.1.1 對象 18
2.1.2 類 19
2.1.3 對象圖 20
2.1.4 屬性 20
2.1.5 操作和方法 21
2.1.6 封裝 22
2.1.7 繼承 23
2.1.8 多重繼承 24
2.1.9 消息 26
2.1.10 結構與連接 27
2.1.11 多態(tài)性 28
2.1.12 永久對象 28
2.1.13 主動對象 29
2.1.14 對象類的表示方法 302.2 鏈接與關聯(lián) 31
2.2.1 一般概念 31
2.2.2 重數(shù) 31
2.2.3 關聯(lián)的重要性 32
2.2.4 三元關聯(lián) 32
2.2.5 關聯(lián)的候選關鍵字 33
2.2.6 異或關聯(lián) 33
2.2.7 資格關聯(lián) 33
2.2.8 鏈接屬性 34
2.2.9 用關聯(lián)模型化為類 34
2.2.10 角色名 35
2.2.11 排序 35
2.2.12 資格符 362.3 聚合 362.3.1 聚合與關聯(lián) 36
2.3.2 聚合和概括 37
2.3.3 遞歸聚合 38
2.3.4 操作的傳播 38
2.3.5 物理聚合與分類聚合 39
2.3.6 物理聚合的語義擴展 39
2.3.7 分類聚合的語義擴展 402.4 概括 402.4.1 一般概念 40
2.4.2 概括的使用 41
2.4.3 重寫特征 41
2.4.4 抽象類和具體類 41
2.4.5 概括與其他對象建模結構 42
2.5 構造分組 42
2.5.1 模塊 42
2.5.2 表 43
小結 43
綜合練習二 43
一、填空題 43
二、選擇題 43
三、簡答題 44
第3章 面向對象建模 45
3.1 建模 45
3.1.1 使用模型的目的 45
3.1.2 抽象 45
3.2 統(tǒng)一建模語言 46
3.2.1 模型的建立 47
3.2.2 面向對象的理念 48
3.2.3 系統(tǒng)觀點 51
3.2.4 規(guī)劃分析 51
3.2.5 UML的基本圖標 51
3.2.6 軟件開發(fā)的傳統(tǒng)與現(xiàn)代 58
3.2.7 UML的基本元素 60
3.2.8 UML的語法規(guī)則 60
3.2.9 UML的詞別 60
3.3 對象模型技術 61
3.3.1 對象模型 61
3.3.2 動態(tài)模型 61
3.3.3 功能模型 62
3.3.4 三種模型的聯(lián)系 62
3.4 其他方法 62
3.4.1 Rumbaugh面向對象方法論 62
3.4.2 Shlaer/Mellor面向對象方法論 66
3.4.3 Jacobson面向對象方法論 68
3.4.4 Booch面向對象方法論 70
3.4.5 Yourdon面向對象方法論 71
3.4.6 主流面向對象模型 74
3.4.7 Martin/Odell面向對象方法論 79
小結 80
綜合練習三 80
一、填空題 80
二、選擇題 80
三、簡答題 81
第4章 面向對象體系結構 82
4.1 體系結構表示法 82
4.2 流程處理系統(tǒng) 83
4.3 客戶機/服務器系統(tǒng) 83
4.3.1 客戶機/服務器系統(tǒng)簡介 83
4.3.2 基于MVC的網(wǎng)上應用系統(tǒng) 84
4.4 層狀系統(tǒng) 85
4.4.1 層狀系統(tǒng)簡介 85
4.4.2 以服務對象分層 85
4.5 三級和多級系統(tǒng) 86
4.5.1 三級系統(tǒng) 86
4.5.2 多級系統(tǒng) 86
4.6 代理 86
4.7 聯(lián)邦體系結構和聚合體系結構 87
4.7.1 聯(lián)邦體系結構 87
4.7.2 聚合體系結構 87
4.8 體系結構的樣式 88
4.9 案例：自動柜員機系統(tǒng)軟件 89
4.10 案例：租借公司 90
4.11 案例：共用討論板 91
4.11.1 組的動態(tài)組合變更過程 91
4.11.2 界面層與控制層 92
4.11.3 同步及相關問題 94
4.12 案例：EJB的架構 94
4.12.1 靜態(tài)結構 94
4.12.2 資源管理策略 97
4.12.3 實體豆的動態(tài)行為 97
小結 99
綜合練習四 99
一、填空題 99
二、選擇題 99
三、簡答題 99
第5章 動態(tài)模型 100
5.1 事件和狀態(tài) 100
5.1.1 事件 100
5.1.2 腳本和事件軌跡 101
5.1.3 狀態(tài) 102
5.1.4 狀態(tài)圖 103
5.1.5 條件 104
5.2 操作 105
5.2.1 控制操作 105
5.2.2 操作的狀態(tài)圖小結 105
5.3 嵌套狀態(tài)圖 106
5.3.1 平狀態(tài)圖問題 106
5.3.2 嵌套狀態(tài)圖 106
5.3.3 狀態(tài)概括 107
5.3.4 事件概括 108
5.4 并發(fā)性 109
5.4.1 聚合并發(fā)性 109
5.4.2 對象內部并發(fā)性 109
5.4.3 進入和退出動作 110
5.4.4 內部動作 111
5.4.5 自動變遷 111
5.4.6 發(fā)送事件 111
5.4.7 并發(fā)活動的同步 112
5.5 動態(tài)模型的實例 113
5.6 對象模型和動態(tài)模型的關系 115
5.7 實踐技巧 116
小結 116
綜合練習五 116
一、填空題 116
二、選擇題 117
三、簡答題 117
第6章 功能模型 118
6.1 功能模型 118
6.2 數(shù)據(jù)流圖 119
6.2.1 處理 119
6.2.2 數(shù)據(jù)流 120
6.2.3 施動者 120
6.2.4 數(shù)據(jù)存儲 121
6.2.5 嵌套數(shù)據(jù)流圖 121
6.2.6 控制流 122
6.3 指定的操作 122
6.4 約束 123
6.5 數(shù)據(jù)庫應用中的功能模型 124
6.5.1 偽碼 124
6.5.2 ONN的偽代碼 125
6.5.3 ONN的構造 126
6.5.4 組合ONN構造 130
6.5.5 添加ONN特性 131
6.5.6 其他范型 132
6.5.7 實踐技巧 134
6.6 功能模型的實例（飛行模擬機
裝置） 135
6.7 功能模型與對象模型和
動態(tài)模型的關系 137
小結 138
綜合練習六 138
一、填空題 138
二、選擇題 139
三、簡答題 139
第7章 發(fā)現(xiàn)對象、建立對象類 140
7.1 對象、主動對象以及它們的類 140
7.2 表示法 141
7.3 研究問題域和用戶需求 142
7.3.1 研究用戶需求，明確系統(tǒng)責任 142
7.3.2 研究問題域 143
7.3.3 確定系統(tǒng)邊界 144
7.4 發(fā)現(xiàn)對象 144
7.4.1 發(fā)現(xiàn)對象技術概要 144
7.4.2 正確地運用抽象原則 145
7.4.3 策略與啟發(fā) 145
7.4.4 審查和篩選 147
7.4.5 識別主動對象 149
7.5 對象分類，建立類圖的對象層 149
7.5.1 異常情況的檢查和調整 149
7.5.2 類的命名 150
7.5.3 建立類圖的對象層 150
7.6 電梯例子 151
7.6.1 功能需求 151
7.6.2 發(fā)現(xiàn)對象 151
7.6.3 對象層表示 152
小結 152
綜合練習七 152
一、填空題 152
二、選擇題 153
三、簡答題 153
第8章 定義屬性與服務 154
8.1 對象的屬性和服務 154
8.2 表示法 155
8.3 定義屬性 155
8.3.1 策略與啟發(fā) 155
8.3.2 審查與篩選 156
8.3.3 推遲到OOD考慮的問題 157
8.3.4 屬性的命名和定位 158
8.3.5 屬性的詳細說明 158
8.4 定義服務 158
8.4.1 對象的狀態(tài)與狀態(tài)轉換圖 158
8.4.2 行為分類 160
8.4.3 發(fā)現(xiàn)服務的策略與啟發(fā) 161
8.4.4 審查與調整 161
8.4.5 認識對象的主動行為 162
8.4.6 服務的命名和定位 162
8.4.7 服務的詳細說明 162
8.5 建立類圖的特征層 163
8.6 電梯例子 163
8.6.1 電梯系統(tǒng)的屬性描述 163
8.6.2 電梯系統(tǒng)的服務定義 165
8.6.3 電梯系統(tǒng)的特征層 170
小結 171
綜合練習八 171
一、填空題 171
二、選擇題 171
三、簡答題 171
第9章 定義結構與連接 172
9.1 整體-部分結構 172
9.1.1 整體-部分結構及其用途 172
9.1.2 表示法 174
9.1.3 如何發(fā)現(xiàn)整體-部分結構 175
9.1.4 審查與篩選 175
9.1.5 簡化對象的定義 176
9.1.6 支持軟件復用 176
9.1.7 整體-部分結構的進一步運用 177
9.1.8 調整對象層和屬性層 1799.2 一般-特殊結構 179
9.2.1 一般-特殊結構及其用途 179
9.2.2 表示法 180
9.2.3 如何發(fā)現(xiàn)一般-特殊結構 180
9.2.4 審查與調整 181
9.2.5 多繼承及多態(tài)性問題 182
9.2.6 一般-特殊結構的簡化 184
9.2.7 調整對象層和特征層 1859.3 實例連接 1859.3.1 簡單的實例連接 185
9.3.2 復雜的實例連接及其表示 186
9.3.3 三元關聯(lián)問題 188
9.3.4 如何建立實例連接 189
9.3.5 對象層、特征層的增補及
實例連接說明 1909.4 消息連接 1909.4.1 消息的定義 190
9.4.2 順序系統(tǒng)中的消息 190
9.4.3 并發(fā)系統(tǒng)中的消息 191
9.4.4 消息對OOA的意義 194
9.4.5 OOA對消息的表示
–––消息連接 1949.5 如何建立消息連接 1969.5.1 建立控制線程內部的消息連接 1969.5.2 建立控制線程之間的消息連接 1969.5.3 對象分布問題及其消息的影響 1979.6 消息的詳細說明 1989.7 電梯例子 1989.7.1 一般-特殊關系 1989.7.2 整體-部分關系 198
9.7.3 連接 199
9.7.4 電梯控制系統(tǒng)的關系層 199
小結 199
綜合練習九 200
一、填空題 200
二、選擇題 200
三、簡答題 200
第10章 面向對象方法的轉換 201
10.1 從布什的面向對象升級到UML 201
10.2 對象模塊化技術升級到UML 202
10.3 一般性的升級方式 203
10.4 模塊化會議 204
小結 206
綜合練習十 206
一、填空題 206
二、選擇題 206
三、簡答題 207
第11章 面向對象設計原則 208
11.1 類型一致性與閉合行為 208
11.1.1 類與類型 208
11.1.2 類型一致性原則 208
11.1.3 閉合行為原則 209
11.2 封裝與共生性 210
11.2.1 封裝結構 210
11.2.2 共生性 211
11.2.3 面向對象系統(tǒng)中共生性的
濫用 213
11.2.4 共生性的術語 214
11.3 領域、依附集和內聚 214
11.3.1 對象類的領域 214
11.3.2 依附集 216
11.3.3 類的內聚：一個類和
它的特性 218
11.4 繼承與多態(tài)性的危險性 220
11.4.1 繼承的濫用 220
11.4.2 錯誤的聚集 220
11.4.3 倒置的層次結構 221
11.4.4 混淆類及其實例 221
11.4.5 誤用 222
11.4.6 多態(tài)性的危險性 22211.5 狀態(tài)空間和行為 22411.5.1 一個類的狀態(tài)空間和行為 22411.5.2 子類的狀態(tài)空間 22511.5.3 子類的行為 225
11.5.4 狀態(tài)空間的一個約束條件：
類的不變式 225
11.5.5 前置條件和后置條件 226
11.5.6 類接口中支持的狀態(tài) 227
11.5.7 類接口中支持的行為 228
11.5.8 類接口中操作的聚合 229小結 229綜合練習十一 229一、填空題 229二、選擇題 229
三、簡答題 230
第12章 控制驅動部分的設計 231
12.1 什么是控制驅動部分 23112.2 相關技術問題 231
12.2.1 系統(tǒng)總體方案 231
12.2.2 軟件體系結構 232
12.2.3 分布式系統(tǒng)的體系結構風格 233
12.2.4 系統(tǒng)的并發(fā)性 23612.3 如何設計控制驅動部分 23912.3.1 選擇軟件體系結構風格 239
12.3.2 確定系統(tǒng)分布方案 239
12.3.3 識別控制流 243
12.3.4 用主動對象表示控制流 245
12.3.5 把控制驅動部分看作
一個主題 247小結 247綜合練習十二 247一、填空題 247
二、選擇題 247
三、簡答題 248
第13章 設計軟件構件 24913.1 構件的構成與表達方式 249
13.2 構件與對象的相似性和區(qū)別 250
13.3 構件技術簡介 251
13.3.1 構件技術的概念及發(fā)展 251
13.3.2 當前的三種構件標準規(guī)范 252
13.3.3 三種分布式構件的比較分析 254
13.4 構件的大小與分類 255
13.4.1 構件的大小 255
13.4.2 構件的分類 256
13.5 如何用好構件 256
13.5.1 原則 257
13.5.2 過程 258
13.5.3 Java應用構件平臺 259
13.6 構件的優(yōu)點和缺點 260
13.6.1 構件的優(yōu)點 260
13.6.2 構件的缺點 260
小結 261
綜合練習十三 261
一、填空題 261
二、選擇題 262
三、簡答題 262第14章 對象設計 26314.1 對象設計綜述 263
14.1.1 從分析和系統(tǒng)結構著手 263
14.1.2 對象設計的步驟 264
14.1.3 對象模型工具 264
14.2 組合三種模型 26414.3 設計算法 265
14.3.1 選擇算法 265
14.3.2 選擇數(shù)據(jù)結構 267
14.3.3 定義內部類和操作 267
14.3.4 指定操作的職責 26814.4 設計優(yōu)化 268
14.4.1 添加冗余關聯(lián)獲取有效訪問 269
14.4.2 重新安排執(zhí)行次序以
獲得效率 270
14.4.3 保存導出屬性避免重復計算 270
14.5 控制實現(xiàn) 271
14.5.1 在程序內進行狀態(tài)設置 271
14.5.2 狀態(tài)機器引擎 272
14.5.3 控制作為并發(fā)任務 272
14.6 繼承的調整 272
14.6.1 重新安排類和操作 272
14.6.2 抽象出公共的行為 273
14.6.3 使用授權共享實現(xiàn) 274
14.7 關聯(lián)設計 275
14.7.1 分析關聯(lián)遍歷 275
14.7.2 單向關聯(lián) 275
14.7.3 雙向關聯(lián) 276
14.7.4 鏈接屬性 276
14.8 對象的表示 277
14.9 物理打包 277
14.9.1 信息隱藏 278
14.9.2 實體的相關性 278
14.9.3 構造模塊 279
14.10 設計決策文檔 279
小結 280
綜合練習十四 280
一、填空題 280
二、選擇題 280
三、簡答題 281
第15章 數(shù)據(jù)庫及其接口設計 282
15.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及其選擇 282
15.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 289
15.2.1 面向對象技術 293
15.2.2 面向對象數(shù)據(jù)庫的應用 295
15.2.3 應用程序設計程序 296
15.2.4 面向對象數(shù)據(jù)庫的最佳化 297
15.3 技術整合 297
15.4 數(shù)據(jù)接口 298
15.5 對象存儲方案和數(shù)據(jù)接口的
設計策略 300
15.5.1 針對文件系統(tǒng)的設計 300
15.5.2 針對RDBMS的設計 304
15.5.3 使用OODBMS 313
小結 313
綜合練習十五 313
一、填空題 313
二、選擇題 314
三、簡答題 314
第16章 人機交互部分的設計 315
16.1 什么是人機交互部分 315
16.2 人機交互部分的需求分析 315
16.2.1 分析活動者
——與系統(tǒng)交互的人 316
16.2.2 從Use Case分析人機交互 316
16.2.3 分析處理異常事件的
人機交互 319
16.2.4 命令的組織 320
16.2.5 輸出信息的組織結構 323
16.2.6 總結與討論 324
16.3 人機界面的設計準則 325
16.4 人機界面（OO）設計 326
16.4.1 界面支持系統(tǒng) 326
16.4.2 界面元素 327
16.4.3 設計過程與策略 328
16.5 可視化編程環(huán)境下的
人機界面設計 332
16.5.1 問題的提出 332
16.5.2 設計的必要性 332
16.5.3 基于可視化編程環(huán)境的
設計策略 334
小結 336
綜合練習十六 337
一、填空題 337
二、選擇題 337
三、簡答題 337
第17章 面向對象分析與軟件復用 338
17.1 軟件開發(fā)方法 338
17.1.1 結構化方法 338
17.1.2 Jackson方法 338
17.1.3 維也納開發(fā)方法 339
17.1.4 面向對象方法 340
17.2 軟件復用 340
17.2.1 軟件復用的層次 340
17.2.2 軟件復用所遭遇的問題 341
17.3 對象模型化技術 341
17.3.1 OMT的三大模型 341
17.3.2 基本結構技術 343
17.3.3 抽象類技術 343
17.3.4 組件技術 343
17.3.5 設計樣板技術 344
17.4 統(tǒng)一建模語言（UML） 344
17.4.1 UML的發(fā)展 344
17.4.2 統(tǒng)一建模語言（UML）的
內容 345
17.4.3 統(tǒng)一建模語言（UML）的
主要特點 347
17.4.4 統(tǒng)一建模語言（UML）的
應用領域 347
17.5 面向對象技術的新應用 347
17.5.1 可重用軟件組件 348
17.5.2 分布式對象中間件 350
17.5.3 并發(fā)面向對象技術 351
17.5.4 基于面向對象技術的
應用軟件體系結構 352
17.6 面向對象的分布式開發(fā)系統(tǒng) 355
17.6.1 概述 355
17.6.2 分布式系統(tǒng)所應具有的
體系結構 355
17.6.3 分布式系統(tǒng)的關鍵技術 357
17.6.4 分布式系統(tǒng)對開發(fā)流程的
改進 360
小結 361
綜合練習十七 361
一、填空題 361
二、選擇題 361
三、簡答題 361第18章 實時系統(tǒng) 362
18.1 實時系統(tǒng)的簡介及其分類 362
18.1.1 實時系統(tǒng)簡介 362
18.1.2 實時系統(tǒng)的分類 363
18.2 實時系統(tǒng)的相關概念 363
18.2.1 實時系統(tǒng)的概念 364
18.2.2 前后臺系統(tǒng) 364
18.2.3 任務與多任務 364
18.2.4 共享資源與臨界區(qū) 366
18.2.5 內核 366
18.2.6 調度 368
18.2.7 同步 370
18.2.8 互斥 371
18.2.9 中斷 376
18.2.10 使用實時內核的優(yōu)缺點 380
18.3 實時系統(tǒng)與通用系統(tǒng)的區(qū)別 380
18.4 多種實時系統(tǒng)的比較 381
18.4.1 基本特征概述 381
18.4.2 體系結構異同 382
18.4.3 調度策略分析 382
18.4.4 系統(tǒng)開放性對比 383
18.4.5 系統(tǒng)服務比較 384
18.5 實時系統(tǒng)與面向對象 385
小結 386
綜合練習十八 386
一、填空題 386
二、選擇題 386
三、簡答題 386
第19章 模糊面向對象數(shù)據(jù)模型 387
19.1 模糊集合理論 387
19.1.1 模糊理論簡介 387
19.1.2 模糊集合及邏輯 388
19.2 數(shù)據(jù)系統(tǒng)模型和結構 390
19.2.1 層次模型 391
19.2.2 網(wǎng)狀模型 392
19.2.3 關系模型 393
19.3 模糊數(shù)據(jù)模型 394
19.3.1 模糊網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 394
19.3.2 模糊層次數(shù)據(jù)模型 397
19.3.3 模糊實體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型 398
19.3.4 模糊關系數(shù)據(jù)模型 400
19.3.5 面向對象的模糊數(shù)據(jù)模型 407
19.4 模糊數(shù)據(jù)庫語言 411
19.4.1 語言的模糊模型 411
19.4.2 面向對象的模糊數(shù)據(jù)庫語言 412
小結 414
綜合練習十九 414
一、填空題 414
二、選擇題 415
三、簡答題 415
參考文獻 416