本书主要介绍统一建模语言及其应用。首先介绍面向对象方法与软件过程、面向对象分析、面向对象设计、面向对象程序设计等与面向对象软件工程相关的内容，然后基于UML 2.5.1 规范，介绍UML的基本概念、用例模型与用例图、类模型与类图、状态机与状态机图、活动图、交互图、包图、组件图和部署图等常用的模型和图，后以一个学生选课系统的案例研究综合展示了几个模型。每章后面都附有思考题。本书以面向对象程序设计语言Java作为模型的实现语言，使用StarUML作为建模工具，不仅阐述UML图的语法，还强调模型与代码的映射。书后有三个附录： StarUML、UML标准版型和中英文术语对照。 本书可作为计算机专业高年级本科生和电子信息专业硕士学位研究生学习UML与面向对象建模的教材，也可作为软件开发人员自学UML与面向对象软件工程的参考书。
（1）以控制复杂性作为软件设计哲学理念，从依赖关系和可理解性两个角度组织内容。
（2）强调从模型到代码的映射，方便读者根据程序设计语言的语义理解图形元素的语义。
（3）区分建立UML模型和编辑UML图的工程过程，分离UML模型元素和图形元素。
当前，软件已经融入社会生活的各个角落，成为一种社会服务。遗憾的是，软件服务的提供者感到服务的构建越来越复杂；软件服务的客户感到对软件系统的变更越来越困难，对服务供应商的变更也越来越困难。其本质原因在于软件的复杂性。
结构化方法和面向对象方法是控制软件系统复杂性的有效方法。面向数据流的功能分解、把对数据流的变换映射到模块是结构化分析和设计方法的要点；把现实世界问题空间的事物映射到计算机系统内求解空间的对象，通过对象间消息的交互完成业务功能则是面向对象软件开发方法的范型。
控制复杂性的另外一个方面是控制软件的可理解性。结构化方法使用数据流图、数据字典、程序流程图，使得人们不必学习计算机程序设计语言就能理解软件的结构和行为；统一建模语言（UML）综合了各种对象建模模型，成为工业界流行的建模语言，支持UML的建模工具也很多。用例模型、类模型和状态机等为早期软件开发阶段的分析提供了表达工具；交互图（顺序图、协作图、交互概览图和时序图）和活动图有力地表达了面向对象的设计决策和业务流程；包图、组件图和部署图则更多关注实现和部署。
大多数理工科的毕业生都至少学习过一门高级程序设计语言，程序设计语言中的控制结构、模块调用、人机交互等概念形成软件服务的利益相关者理解软件行为的本体。另外，建立模型的终目标也是为了得到可运行的程序。所以本书把从模型到代码的映射作为范式，使得读者能够根据源代码的语义理解UML模型或者UML图的语义。
全书内容分为三部分： 面向对象范型、UML以及案例研究。面向对象范型部分介绍面向对象方法、技术以及面向对象软件工程过程。从控制依赖复杂性角度，介绍了架构设计、设计模式等；从可理解性角度出发，还介绍了编码规范和软件质量等内容。UML部分根据UML 2.5.1介绍了常用的UML模型和UML图。使用StarUML作为建模工具，该工具支持模型元素与图形元素分离。后一部分内容是一个综合案例面向对象的学生选课系统开发。该案例以迭代开发方式，依次设计和构建了无界面无持久化设施的控制台应用版本、无界面并以文件作为持久化设施的应用版本、无界面以MySQL数据库管理系统作为持久化设施的应用版本、有桌面图形用户界面但无持久化设施的GUI版本以及基于Web的版本。通过该案例，不仅展示了如何应用面向对象的方法和技术构造系统，还展示了界面、业务逻辑和持久化等重要的架构设计概念。
三个附录依次是如何使用建模工具StarUML、UML标准版型和中英文术语对照表。
书中所用案例是2012年以来作者面向专业硕士讲授的学位基础课面向对象软件工程所使用的案例的精简版，该案例于2019年被评为省级专业学位教学案例（库）。其他内容是在讲义的基础上进一步修改和补充资料而成。在UML章节，每章都是先介绍模型元素，再介绍UML图的语法和语义，后是一个小型案例研究。所有章节后面均有思考题。
限于学识，书中不当和疏漏之处敬请读者批评指正。
董东于河北师范大学2021年8月
主讲课程本科生课程2门：Java面向对象程序设计（河北师范大学双语示范课程）、编译原理；主讲研究生课程2门：面向对象技术 高级软件工程。
第1章面向对象方法与过程/1
1.1控制软件复杂性1
1.2面向对象范型4
1.2.1面向对象语言的发展4
1.2.2面向对象范型的基本概念6
1.2.3面向对象程序设计语言Java8
1.2.4面向对象程序设计的特点13
1.2.5面向对象程序设计的原则17
1.3面向对象的软件开发方法23
1.4软件开发过程24
1.4.1软件开发过程概述24
1.4.2统一软件开发过程26
1.4.3RUP 4 1视图26
1.4.4RUP主要概念28
1.4.5RUP软件生命周期31
思考题32
第2章面向对象分析/33
2.1分析技术34
2.1.1名词动词分析34
2.1.2基于对象关系的分析38
2.1.3角色分析38
2.1.4基于场景的分析39
2.1.5类职责协作者分析40
2.2质量需求分析42
思考题45
第3章面向对象设计/46
3.1软件体系结构风格48
3.1.1Layer风格49UML面向对象分析与设计目录3.1.2Tier风格50
3.1.3模型视图控制器54
3.1.4面向服务的架构56
3.1.5微服务架构57
3.2组消息通信模式58
3.2.1消息队列58
3.2.2发布/订阅58
3.3设计模式59
3.3.1单例模式60
3.3.2抽象工厂模式61
3.3.3工厂方法模式62
3.3.4原型模式64
3.3.5建造者模式65
3.3.6适配器67
3.3.7外观模式68
3.3.8代理模式70
3.3.9策略模式72
3.3.10观察者模式74
3.3.11迭代器模式78
3.3.12访问者模式79
3.3.13命令模式81
3.4模块设计83
3.4.1内容耦合84
3.4.2公用耦合85
3.4.3控制耦合85
3.4.4标记耦合87
3.4.5数据耦合87
3.4.6例程调用耦合87
3.4.7类型使用耦合88
3.4.8导入耦合88
3.4.9外部耦合88
思考题89
第4章实现与维护/90
4.1代码习惯用语90
4.1.1对象相等equals()方法的实现90
4.1.2生成某区间内的随机整数91
4.1.3tryfinally块91
4.1.4验证实在参数92
4.1.5遍历时删除92
4.2代码异味93
4.3代码规范95
4.4可维护性101
4.5重构103
思考题106
第5章UML概述/109
5.1UML的作用109
5.2UML的发展111
5.3UML的特点113
5.4UML建模工具113
5.4.1StarUML114
5.4.2Enterprise Architect114
5.4.3Rational Software Architect115
思考题116
第6章UML基本概念/117
6.1类型和多重性117
6.2名字空间118
6.3特征集119
6.4关联124
6.5依赖126
6.6约束128
6.7类129
6.8模型和图130
6.9概要图132
思考题133
第7章用例模型与用例图/134
7.1用例模型134
7.2用例图136
7.3用例的规格说明139
7.4建立用例模型141
7.4.1寻找参与者的方法142
7.4.2识别用例142
7.4.3识别用例关系142
7.5案例研究145
思考题147
第8章类模型与类图/150
8.1类模型150
8.1.1定义类的属性150
8.1.2类的操作151
8.1.3类之间的关系153
8.2类图160
8.2.1类的记号160
8.2.2实体类、控制类和边界类161
8.2.3类之间的关系162
8.3建立类模型166
8.3.1识别类167
8.3.2识别关系167
8.3.3识别属性168
8.3.4识别操作168
8.4对象关系映射168
8.4.1关系模型168
8.4.2把类映射到关系169
8.5对象图172
8.6案例研究173
思考题176
第9章状态机与状态机图/179
9.1状态机179
9.1.1状态180
9.1.2转移180
9.1.3事件181
9.2状态机图181
9.2.1状态的记号182
9.2.2转移183
9.2.3区域184
9.2.4状态的内部行为184
9.2.5伪状态185
9.3建立状态机图188
9.4案例研究189
思考题191
第10章活动图/193
10.1模型元素193
10.1.1令牌194
10.1.2可执行节点的执行194
10.1.3控制节点的执行195
10.1.4对象节点与对象令牌195
10.1.5异常196
10.1.6活动组196
10.2活动图196
10.2.1动作节点和对象节点197
10.2.2边199
10.2.3控制节点200
10.2.4分区202
10.3绘制活动图204
10.4案例研究205
思考题207
第11章交互图/208
11.1顺序图208
11.1.1生命线208
11.1.2消息210
11.1.3交互片段213
11.1.4顺序图的绘制方法222
11.2协作图222
11.3交互概览图224
11.4时序图225
11.5案例研究227
思考题233
第12章物理模型/235
12.1包图235
12.1.1包与包之间的关系236
12.1.2包的归并238
12.1.3案例研究240
12.1.4设计包的原则24312.2组件图245
12.2.1组件245
12.2.2案例研究248
12.3部署图249
12.3.1部署图的组成249
12.3.2案例研究251
思考题251
第13章面向对象的学生选课系统开发/254
13.1引言254
13.2用例模型254
13.3类模型255
13.3.1名词短语分析255
13.3.2确定关联类256
13.3.3识别属性256
13.3.4识别方法258
13.4把类模型映射到代码259
13.5控制台应用269
13.5.1创建接口269
13.5.2创建实现类272
13.5.3运行一个业务场景279
13.6使用文件作为持久化设置282
13.6.1从文件记录创建对象282
13.6.2封装持久化细节284
13.6.3运行同一个业务场景292
13.7使用MySQL作为持久化设施293
13.7.1准备数据库和建表294
13.7.2创建数据库访问实用类296
13.7.3运行业务场景306
13.8图形用户界面307
13.8.1界面需求分析308
13.8.2开发工具准备308
13.8.3设计309
13.9Web应用313
`13.9.1准备开发环境313
13.9.2设计基于Web的学生选课系统314思考题323
附录AStarUML/325
附录BUML标准版型/329
附录C中英文术语对照/331
参考文献/335
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