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第1篇 面向过程的软件工程2

第1章 概述2

1.1软件和软件危机2

1.1.1软件的定义、特点及分类2

1.1.2软件危机的定义及表现形式3

1.1.3软件危机的产生原因及解决途径4

1.2软件工程5

1.2.1软件工程的定义及目标5

1.2.2软件工程的研究内容和基本原理6

1.2.3软件工程的发展史7

1.3软件过程和软件的生存周期8

1.3.1软件过程8

1.3.2软件生存周期8

1.4软件开发模型10

1.4.1瀑布模型10

1.4.2快速原型模型11

1.4.3增量模型12

1.4.4螺旋模型13

1.4.5喷泉模型14

1.4.6基于构件的开发模型14

1.4.7统一过程（RUP）模型15

1.4.8基于形式化的开发模型15

1.5传统的软件工程和面向对象的软件工程15

1.5.1传统软件工程方法15

1.5.2面向对象软件工程方法15

1.5.3传统软件工程和面向对象软件工程的分析方法对比16

本章小结16

习题116

第2章 可行性研究17

2.1可行性研究的目的和任务17

2.2可行性研究的步骤18

2.3系统流程图19

2.3.1系统流程图的符号19

2.3.2系统流程图示例20

2.4成本—效益分析20

2.4.1货币的时间价值20

2.4.2投资回收期21

2.4.3纯收入21

2.5可行性研究报告的主要内容21

本章小结22

习题222

第3章 软件需求分析23

3.1需求分析的任务和步骤23

3.1.1需求分析的任务23

3.1.2需求分析的步骤24

3.2需求获取的常用方法25

3.2.1需求获取的常用方法25

3.2.2快速建立软件原型模型来获取需求26

3.3需求分析的常用方法27

3.3.1功能分解方法27

3.3.2结构化分析方法27

3.3.3信息建模方法27

3.3.4面向对象方法28

3.4结构化分析方法28

3.4.1自顶向下逐层分解的分析策略28

3.4.2结构化分析描述工具29

3.4.3数据流图29

3.4.4数据字典32

3.4.5加工逻辑的描述34

3.5需求分析图形工具36

3.5.1层次方框图36

3.5.2维纳图36

3.5.3 IPO图37

3.6 SA方法的应用37

3.7数据库内容的需求分析和描述42

3.7.1数据库内容的需求分析42

3.7.2数据库内容的需求分析描述44

3.8需求规格说明书45

本章小结46

习题346

第4章 软件总体设计48

4.1软件总体设计的目标和任务48

4.2软件结构设计准则48

4.2.1软件体系结构设计准则49

4.2.2软件模块设计准则49

4.3软件设计的概念和原理50

4.3.1模块和模块化50

4.3.2抽象51

4.3.3信息隐蔽和局部化51

4.3.4模块独立性及其度量52

4.4数据库设计54

4.4.1数据库系统的三级模式概念54

4.4.2数据库逻辑设计原则55

4.4.3关系数据库规范化56

4.5软件结构设计的图形工具58

4.5.1软件结构图58

4.5.2层次图58

4.5.3 HIPO图59

4.6结构化设计方法59

4.6.1数据流图及其类型59

4.6.2结构化设计方法的步骤60

4.6.3变换型数据流图的分析设计61

4.6.4事务型数据流图的分析设计62

4.6.5综合分析设计64

4.7总体设计说明书64

本章小结65

习题466

第5章 软件详细设计67

5.1详细设计的目的与任务67

5.2结构化程序设计67

5.3详细设计工具68

5.3.1程序流程图68

5.3.2盒图（N-S图）69

5.3.3问题分析图（PAD图）69

5.3.4过程设计语言（PDL）70

5.4人机界面设计73

5.4.1人机界面设计问题73

5.4.2人机界面设计原则75

5.4.3人机界面设计过程75

5.5详细设计说明书76

本章小结76

习题577

第6章 软件编码78

6.1程序设计语言的分类78

6.1.1基础语言78

6.1.2结构化语言79

6.1.3面向对象语言80

6.2程序设计语言的选择81

6.3程序设计风格82

6.3.1程序内部文档82

6.3.2数据说明83

6.3.3语句构造83

6.3.4输入/输出83

6.3.5效率83

本章小结85

习题685

第7章 软件测试86

7.1软件测试的目标86

7.2软件测试的原则86

7.3软件测试方法及分类87

7.3.1静态测试与动态测试87

7.3.2黑盒测试与白盒测试88

7.4软件测试用例的设计89

7.4.1白盒技术89

7.4.2黑盒技术93

7.5软件测试过程97

7.5.1单元测试98

7.5.2集成测试99

7.5.3确认测试101

7.5.4系统测试102

7.5.5α测试和β测试103

7.6调试103

7.6.1调试的目的和任务103

7.6.2常用调试技术103

7.7软件测试阶段终止的条件104

本章小结105

习题7105

第8章 软件维护107

8.1软件维护概述107

8.1.1软件维护的定义107

8.1.2软件维护的分类107

8.1.3软件维护的特点109

8.2软件维护的过程109

8.2.1结构化维护与非结构化维护109

8.2.2维护组织110

8.2.3维护工作的流程111

8.2.4维护工作的组织管理113

8.3软件可维护性113

8.3.1软件可维护性的定义114

8.3.2软件可维护性的度量115

8.3.3提高软件可维护性的方法115

8.4软件维护中存在的问题117

8.4.1软件维护困难的表现117

8.4.2软件维护的副作用118

8.4.3软件维护的代价118

8.5再工程和逆向工程119

8.5.1再工程与逆向工程的概念119

8.5.2为什么要实施软件再工程120

8.5.3软件再工程技术121

本章小结122

习题8123

第2篇 面向对象的软件工程125

第9章 面向对象方法学125

9.1面向对象方法概述125

9.1.1面向对象方法学的发展125

9.1.2面向对象方法学的优点和不足126

9.2面向对象的软件工程127

9.2.1面向对象基本概念128

9.2.2对象、类及类之间关系的分析129

9.2.3典型的面向对象开发方法133

9.3统一建模语言UML138

9.3.1 UML的发展138

9.3.2 UML的定义及主要内容139

9.3.3 UML的特点和用途141

9.3.4 UML的模型视图简介142

9.3.5 UML常用软件开发工具144

9.4统一软件开发过程RUP概述148

9.4.1 RUP的历史149

9.4.2 RUP的特色149

9.4.3 RUP软件开发的生存周期150

9.4.4 RUP过程的建模152

本章小结153

习题9153

第10章 面向对象的分析155

10.1面向对象的分析过程155

10.1.1用例模型156

10.1.2对象模型156

10.1.3动态模型156

10.1.4物理（实现）模型157

10.1.5 4种模型之间的关系157

10.2建立用例模型158

10.2.1需求分析与用例建模158

10.2.2确定系统范围和系统边界158

10.2.3确定参与者158

10.2.4确定用例159

10.2.5确定用例之间的关系161

10.3建立对象模型162

10.3.1确定类和对象163

10.3.2确定关联163

10.3.3确定属性164

10.3.4建立对象类图164

10.3.5划分主题165

10.3.6优化对象模型165

10.4建立动态行为模型166

10.4.1建立顺序图166

10.4.2建立通信图167

10.4.3建立状态图168

10.4.4建立活动图171

10.5建立物理实现模型175

10.5.1建立构件图175

10.5.2建立部署图178

10.6面向对象软件开发过程的案例分析181

10.6.1系统需求181

10.6.2系统用例模型182

10.6.3系统对象模型182

10.6.4系统动态行为模型183

10.6.5系统物理实现模型185

本章小结186

习题10186

第11章 面向对象的设计与实现188

11.1面向对象的设计准则和启发式规则188

11.1.1面向对象设计准则188

11.1.2启发式规则189

11.2系统设计190

11.2.1问题域子系统设计191

11.2.2人机交互子系统设计193

11.2.3任务管理子系统设计194

11.2.4数据管理子系统设计195

11.3服务、关联与聚合关系设计197

11.3.1服务设计197

11.3.2关联设计198

11.3.3聚合关系设计202

11.4面向对象设计优化203

11.5面向对象系统的实现205

11.5.1面向对象程序设计语言的选择205

11.5.2面向对象程序设计风格205

本章小结206

习题11206

第12章 软件开发工具StarUML及其应用208

12.1软件开发工具StarUML概述209

12.1.1 StarUML的安装及使用209

12.1.2 StarUML的主要功能209

12.2 StarUML环境下的UML图形建模211

12.2.1 StarUML的用例图、类图和包图213

12.2.2 StarUML的交互图和状态机图217

12.2.3 StarUML的构件图与部署图222

12.2.4 StarUML的正向工程和逆向工程223

12.3一个简易教学管理系统的分析和设计225

12.3.1系统需求描述及分析226

12.3.2系统问题领域分析226

12.3.3静态结构模型的建立230

12.3.4动态行为模型的建立232

12.3.5系统物理模型的建立236

12.3.6代码框架自动生成的过程237

本章小结238

习题12238

第13章 软件体系结构240

13.1软件体系结构概述240

13.2经典的软件体系结构风格241

13.2.1管道-过滤器（流程处理）体系结构241

13.2.2分层体系结构242

13.2.3客户机/服务器体系结构243

13.2.4浏览器/服务器体系结构（B/S）245

13.3现代的软件体系结构风格246

13.3.1公共对象请求代理体系结构246

13.3.2基于层次消息总线的体系结构风格248

13.3.3异构结构风格248

本章小结251

习题13251

第14章 设计模式252

14.1设计模式概述252

14.1.1设计模式的出现和发展252

14.1.2设计模式和软件体系结构的关系253

14.1.3设计模式的优点和分类253

14.2 GRASP设计模式及其应用254

14.2.1 GRASP设计模式概念及其分类254

14.2.2几种典型的GRASP设计模式应用简介256

14.3 GoF设计模式及其应用258

14.3.1 GoF设计模式的组成及其分类260

14.3.2创建型GoF设计模式应用实例261

14.3.3结构型GoF设计模式应用实例265

14.3.4行为型GoF设计模式应用实例268

本章小结269

习题14270

第15章 软件工程新技术271

15.1软件复用技术271

15.1.1软件复用概念及分类271

15.1.2软件复用的关键技术和复用粒度272

15.2基于构件的软件工程技术272

15.2.1中间件技术273

15.2.2构件与构件化275

15.2.3构件模型及描述语言276

15.2.4构件的检索与组装278

15.2.5基于构件的软件工程方法281

15.2.6 SOA与SaaS283

15.3软件过程与标准化285

15.3.1软件过程及其改进285

15.3.2 ISO 9000标准286

15.3.3软件能力成熟度模型（CMM）287

15.3.4 PSP、TSP和CMMI289

15.4敏捷软件开发过程291

15.4.1敏捷及敏捷过程相关概念292

15.4.2典型的敏捷过程模型294

15.5 Web软件工程298

15.5.1 Web软件工程概述298

15.5.2 Web软件的需求分析300

15.5.3 Web软件的设计302

15.5.4 Web软件的测试305

15.6软件产品线技术306

15.6.1软件产品线基本概念307

15.6.2软件产品线方法309

15.6.3北大青鸟工程310

本章小结311

习题15312

第3篇 软件工程实验314

第16章 软件工程实验314

16.1面向过程的软件工程实验315

实验1图书管理系统的可行性分析316

实验2图书管理系统的项目开发计划316

实验3图书管理系统的需求分析317

实验4图书管理系统的总体设计317

实验5图书管理系统的详细设计及编码实现318

实验6图书管理系统的测试319

实验7图书管理系统用户手册的撰写319

实验8图书管理系统项目开发总结报告的撰写320

16.2面向对象的软件工程实验320

实验9浏览器系统的可行性分析320

实验10浏览器系统的项目开发计划321

实验11浏览器系统的需求分析322

实验12浏览器系统的体系结构设计327

实验13采用面向对象方法进行浏览器系统的详细设计329

实验14利用StarUML正向工程功能完成代码框架的自动生成实验331

实验15利用StarUML逆向工程功能完成修改设计的实验332

实验16浏览器系统的测试332

实验17浏览器系统用户手册的撰写334

实验18浏览器系统项目开发总结报告的撰写334

附录A UML图总结335

A.1活动图335

A.2类图336

A.3通信图336

A.4构件图337

A.5组合结构图337

A.6部署图337

A.7对象图338

A.8包图338

A.9参数化通信图338

A.10顺序图338

A.11状态图338

A.12计时图339

A.13用例图339

附录B UML中定义的常用版型（stereotype）、约束（constraint）和标记（tag）341

附录C GOF给出的软件设计模式344

C.1创建型模式（Creational）344

C.2结构型（Structural）模式346

C.3行为（Behavioral）模式349

参考文献354