《UML面向对象设计与分析教程(第二版)(微课版)》全面讲述面向对象设计与分析技术和统一建模语言(UML)的基本内容和相关知识。全书共分为11章，深入介绍面向对象的基本概念、UML视图、UML模型图、需求分析、静态分析、动态分析、用例图模型、类图和对象图建模、交互模型、行为模型、系统设计模型、软件开发过程等内容。
《UML面向对象设计与分析教程(第二版)(微课版)》采用微课形式配合视频讲解和实践操作，帮助读者全面了解面向对象设计与分析的理论知识及实践方法，并掌握UML建模工具的使用技巧。本书内容丰富，结构合理，语言简练流畅，示例翔实，适合初学者使用。本书可作为高等院校软件开发技术及相关专业、软件工程专业的教材，也可作为软件系统开发人员的参考资料。
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实用性强。面向对象设计和分析基础知识与UML建模实践相结合，实例丰富，操作性强，可切实提高读者的学习兴趣。
深入浅出。覆盖相关的基础知识和前沿知识，并且结合实际场景，让学生能够看到知识点之间的联系和应用，从而更好地理解和掌握知识。
图文并茂。充分运用图片、图表、插图等多种形式辅助文字说明，以便更好地呈现知识点和概念，帮助学生更好地跟踪和理解复杂的概念与信息。
自20世纪40年代计算机问世以来，计算机在人类社会的各个领域得到了广泛应用。为了解决计算机软件开发的低效率，以及传统过程式编程方法在处理复杂问题时所遇到的难维护、重用性差等问题，计算机业界提出了软件工程的思想和方法。面向对象技术是一种系统开发方法，是软件工程学的一个重要分支。面向对象设计与分析是使用现实世界的概念模型来思考问题的一种方法。对于理解问题、与应用领域专家交流、建模企业级应用、编写文档、设计程序和数据库来说，面向对象模型都非常有用。
统一建模语言(unified modeling language，UML)是一种功能强大且普遍适用的面向对象建模语言。它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发全过程。
UML的应用贯穿于软件开发的五个阶段。
需求分析阶段。UML 的用例视图可以表示客户的需求。通过用例建模，可以对外部的角色以及它们所需要的系统功能建模。
分析阶段。分析阶段主要考虑所要解决的问题，可用UML的逻辑视图和动态视图来描述。
设计阶段。在设计阶段，把分析阶段的结果扩展成技术解决方案。加入新的类来提供技术基础结构，如用户界面、数据库操作等。分析阶段的领域问题类被嵌入这个技术基础结构中。
构造阶段。在构造(或程序设计)阶段，把设计阶段的类转换成某种面向对象程序设计语言的代码。
测试阶段。不同的测试小组使用不同的UML图作为其工作的基础：单元测试使用类图和类的规格说明，集成测试典型地使用组件图和协作图，而系统测试通过实现用例图来确认系统的行为符合这些用例图中的定义。
UML模型在面向对象软件开发中的使用非常普遍。本书全面讲述面向对象设计与分析技术UML的相关知识，主要内容包括面向对象的基本概念、UML视图、UML模型图、需求分析、静态分析、动态分析、系统设计模型及软件开发过程等，并且运用大量实例对各种关键技术进行深入浅出的分析。从相关内容中，读者能感受到UML在描述软件系统方法方面十分有效，以及使用UML建模工具开发面向对象设计与分析模型的便捷性和高效性。为了提高学习效率，在每一章的末尾还提供了一定数量的思考练习题。
本书采用微课形式配合视频讲解和实践操作，帮助读者全面了解面向对象设计与分析的理论知识及实践方法。全书由具体案例贯穿始终，并由案例引入相关的操作和模型创建过程。同时，本书在讲解相关概念时，列举了大量实例。利用这些实例，读者可以更快地掌握UML的基本元素和建模技巧，也能让读者更好地理解面向对象技术的基本原理。
本书主要针对面向对象技术的初学者，适合作为高等院校软件开发技术及相关专业、软件工程专业的教材，也可作为软件系统开发人员的参考资料。
由于作者水平有限，本书难免有不足之处，欢迎广大读者批评指正。我们的电子邮箱是992116@qq.com，电话是010-62796045。
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作 者
2023年10月
第1章 面向对象与UML 1
1.1 面向对象介绍 1
1.1.1 软件系统概述 2
1.1.2 软件工程 3
1.1.3 面向对象的含义 7
1.1.4 什么是对象 8
1.1.5 类 10
1.1.6 封装、信息隐藏和消息传递 13
1.1.7 继承与多态 14
1.2 面向对象的开发模式 17
1.2.1 面向对象程序的工作原理 17
1.2.2 面向对象方法论 18
1.2.3 面向对象建模 21
1.2.4 对概念而非实现建模 22
1.2.5 面向对象分析与面向对象设计 23
1.3 UML带来了什么 25
1.3.1 什么是UML 26
1.3.2 UML与面向对象软件开发 26
1.4 UML建模工具 29
1.4.1 UML建模工具概述 29
1.4.2 常用的UML建模工具 30
1.4.3 三种常用UML建模工具的性能
?对比 31
1.5 小结 32
1.6 思考练习 32
第2章 UML构成与建模工具Rational Rose简介 33
2.1 UML表示法 33
2.1.1 用例图 34
2.1.2 类图 34
2.1.3 对象图 35
2.1.4 序列图 35
2.1.5 协作图 36
2.1.6 状态图 36
2.1.7 活动图 37
2.1.8 构件图 38
2.1.9 部署图 38
2.2 UML视图 39
2.2.1 UML视图概述 39
2.2.2 用例视图 41
2.2.3 逻辑视图 43
2.2.4 并发视图 46
2.2.5 构件视图 46
2.2.6 部署视图 46
2.3 UML元素 47
2.3.1 参与者 48
2.3.2 用例 49
2.3.3 关系 49
2.3.4 包 51
2.3.5 构件 51
2.3.6 节点 52
2.3.7 构造型 52
2.4 UML公共机制 52
2.4.1 规格说明 52
2.4.2 修饰 53
2.4.3 通用划分 53
2.4.4 扩展机制 53
2.5 Rational Rose简介 54
2.5.1 Rational Rose的启动与主界面 55
2.5.2 使用Rational Rose建模 58
2.5.3 Rational Rose全局选项设置 60
2.5.4 Rational Rose视图 61
2.5.5 Rational Rose双向工程 62
2.6 小结 71
2.7 思考练习 72
第3章 需求分析与用例建模 141
3.1 需求分析 73
3.1.1 软件需求的含义 74
3.1.2 需求分析的要点和难点 74
3.1.3 如何做需求分析 77
3.2 参与者 78
3.2.1 参与者的定义 78
3.2.2 参与者的确定 79
3.2.3 参与者之间的关系 79
3.2.4 业务主角与业务工人 80
3.2.5 参与者与用户的关系 82
3.3 用例 82
3.3.1 用例定义 82
3.3.2 用例特点 83
3.3.3 用例间关系 84
3.3.4 用例描述 85
3.3.5 用例粒度 89
3.3.6 业务用例和系统用例 89
3.4 建立用例图模型 90
3.4.1 创建用例图 91
3.4.2 用例图的工具栏按钮 91
3.4.3 创建参与者与用例 92
3.4.4 创建关系 92
3.4.5 用例图建模案例 93
3.5 小结 95
3.6 思考练习 95
第4章 静态分析与类图 97
4.1 类图的定义 97
4.1.1 类图概述 98
4.1.2 类及类的表示 98
4.1.3 接口 102
4.1.4 类之间的关系 103
4.1.5 基本类型的使用 103
4.2 类之间的关系 103
4.2.1 关联关系 104
4.2.2 泛化关系 108
4.2.3 依赖关系 110
4.2.4 实现关系 110
4.3 系统静态分析技术 111
4.3.1 如何获取类 111
4.3.2 领域分析 112
4.3.3 保持模型简单 112
4.3.4 启发式方法 113
4.3.5 静态分析过程中的技巧 114
4.4 构造类图模型 114
4.4.1 创建类 115
4.4.2 创建类与类之间的关系 116
4.4.3 案例分析 117
4.5 小结 120
4.6 思考练习 120
第5章 静态分析与对象图 121
5.1 对象简介 121
5.1.1 对象的概念 121
5.1.2 封装 124
5.1.3 关联和聚合 124
5.2 对象图 126
5.2.1 对象图的表示法 126
5.2.2 链的可导航性 128
5.2.3 消息 128
5.2.4 启动操作 130
5.2.5 面向对象程序的工作原理 130
5.2.6 垃圾收集 131
5.2.7 术语 132
5.2.8 类图与对象图的区别 133
5.3 对象图建模 133
5.3.1 使用Rational Rose建立对象图 134
5.3.2 对象属性建模详解 134
5.3.3 关联类 137
5.3.4 有形对象和无形对象 137
5.3.5 好的对象 140
5.4 小结 140
5.5 思考练习 140
第6章 动态分析与序列图 141
6.1 序列图简介 141
6.1.1 动态分析 142
6.1.2 对象交互 143
6.1.3 序列图概述 144
6.2 序列图的组成要素 145
6.2.1 对象 145
6.2.2 生命线 146
6.2.3 激活 146
6.2.4 消息 148
6.3 序列图建模及示例 149
6.3.1 创建对象 149
6.3.2 创建生命线 152
6.3.3 创建消息 152
6.3.4 销毁对象 154
6.3.5 序列图建模示例 155
6.4 序列图建模的指导原则与并发
???????建模 158
6.4.1 指导原则 158
6.4.2 并发建模 159
6.5 小结 160
6.6 思考练习 160
第7章 动态分析与协作图 161
7.1 协作图简介 161
7.1.1 协作图的定义 161
7.1.2 与序列图的区别与联系 163
7.2 协作图的组成要素 163
7.2.1 对象 164
7.2.2 消息 164
7.2.3 链 166
7.2.4 边界、控制器和实体 166
7.3 协作图建模及示例 167
7.3.1 创建对象 167
7.3.2 创建消息 170
7.3.3 创建链 171
7.3.4 示例 171
7.4 小结 173
7.5 思考练习 173
第8章 动态分析与状态图 174
8.1 状态图简介 174
8.1.1 状态机 174
8.1.2 状态和事件 176
8.1.3 对象的特性和状态 176
8.1.4 状态图 177
8.2 状态图的组成要素 178
8.2.1 状态 178
8.2.2 转换 184
8.2.3 判定 186
8.2.4 同步 187
8.2.5 事件 187
8.2.6 状态图的特殊化 190
8.3 状态图建模及示例 190
8.3.1 创建状态图 190
8.3.2 创建初始状态和终止状态 191
8.3.3 创建状态 191
8.3.4 创建状态之间的转换 193
8.3.5 创建事件 193
8.3.6 创建动作 194
8.3.7 创建监护条件 194
8.3.8 状态图建模示例 195
8.3.9 生命周期方法 196
8.3.10 一致性检查 197
8.3.11 质量准则 197
8.4 小结 198
8.5 思考练习 198
第9?章 活动图 199
9.1 活动图简介 199
9.1.1 基于活动的系统行为建模 199
9.1.2 活动图的作用 200
9.1.3 活动图建模目的 201
9.2 活动图的组成要素 202
9.2.1 动作状态 202
9.2.2 活动状态 202
9.2.3 组合活动 203
9.2.4 分叉与汇合 204
9.2.5 分支与合并 204
9.2.6 泳道 205
9.2.7 对象流 206
9.3 活动图建模 207
9.3.1 创建活动图 207
9.3.2 创建初始状态和终止状态 209
9.3.3 创建动作状态 209
9.3.4 创建活动状态 210
9.3.5 创建转换 210
9.3.6 创建分叉与汇合 211
9.3.7 创建分支与合并 211
9.3.8 创建泳道 212
9.3.9 创建对象流 212
9.3.10 活动图建模示例 213
9.4 小结 216
9.5 思考练习 216
第10?章 系统设计模型 217
10.1 系统体系结构概述 217
10.1.1 系统设计的主要任务 217
10.1.2 系统体系结构建模的主要活动 218
10.1.3 架构的含义 219
10.2 包图 220
10.2.1 包图的基本概念 220
10.2.2 包的表示方法 222
10.2.3 可见性 223
10.2.4 包之间的关系 223
10.2.5 使用Rational Rose创建包图 224
10.3 构件图的基本概念 226
10.3.1 构件 227
10.3.2 构件图 230
10.3.3 基于构件的开发 231
10.4 部署图的基本概念 232
10.4.1 节点 232
10.4.2 部署图 234
10.5 构件图与部署图建模及案例
?分析 235
10.5.1 创建构件图 235
10.5.2 创建部署图 238
10.5.3 案例分析 242
10.6 小结 244
10.7 思考练习 244
第11章 统一软件开发过程 245
11.1 软件开发过程概述 245
11.1.1 软件开发方法学 245
11.1.2 软件开发过程中的经典阶段 247
11.1.3 关键问题 249
11.2 传统软件开发方法学 250
11.2.1 传统软件开发方法学简介 250
11.2.2 瀑布模型 251
11.2.3 瀑布模型的有效性 252
11.2.4 瀑布模型存在的问题 253
11.3 现代软件开发方法学 254
11.3.1 什么是统一过程(RUP) 254
11.3.2 RUP的发展历程及应用 255
11.3.3 RUP二维模型 256
11.3.4 RUP的核心工作流 261
11.3.5 RUP迭代开发模型 263
11.3.6 RUP的应用优势和局限性 263
11.4 其他软件开发模型 264
11.4.1 喷泉模型 264
11.4.2 原型模型 265
11.4.3 XP模型 265
11.4.4 动态系统开发方法 266
11.4.5 选择方法论时的考虑 267
11.5 小结 268
11.6 思考练习 268
参考文献 269
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