Предисловие 17
Часть I. Концепции 31
Глава 1. Сложность 33
Глава 2. Объектная модель 59
Глава 3. Классы и объекты 106
Глава 4. Классификация 150
Часть П. Метод 175
Глава 5. Обозначения 177
Глава 6. Процесс 281
Глава 7. Практические вопросы 338
Часть III. Приложения 367
Глава 8. Системная архитектура: спутниковая система навигации 370
Глава 9. Система управления трафиком 413
Глава 10. Искусственный интеллект: криптоанализ 452
Глава И. Сбор данных: метеорологическая станция 487
Глава 12. Web-приложение: система планирования отпусков 526
Приложение А. Объектно-ориентированные языки программирования 575
Приложение Б. Рекомендации по дальнейшему чтению 595
Примечания 605
Глоссарий 629
Библиография 641
Предметный указатель 715
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 17
Изменения, внесенные в третье издание 17
Часть I. Концепции 31
Глава 1. Сложность 33
1.1 Структура сложных систем 34
Структура персонального компьютера 34
Структура растений и животных 35
Структура материи 36
Структура общественных институтов 37
1.2 Сложность, присущая программному обеспечению 37
Определение сложности программного обеспечения 37
Почему программному обеспечению присуща сложность? 38
Сложность предметной области 38
Трудности управления проектированием 40
Необходимость обеспечить гибкость программ 41
Сложность описания дискретных систем 41
1.3 Пять признаков сложной системы 42
Иерархическая структура 42
Относительность выбора элементарных компонентов 43
Разделение функций 43
Общая структура 44
Устойчивые промежуточные формы 44
1.4 Организованная и неорганизованная сложность 45
Каноническая форма сложной системы 45
Пределы человеческих возможностей 48
1.5 Упорядочение хаоса 48
Роль декомпозиции 49
Алгоритмическая декомпозиция 49
СОДЕРЖАНИЕ
7
Объектно-ориентированная декомпозиция 50
Сравнение алгоритмической и объектно-ориентированной
композиции 51
Роль абстракции 51
Роль иерархии 54
1.6 О проектировании сложных систем 55
Инженерное дело как наука и искусство 55
Смысл проектирования 55
Важность моделирования 56
Элементы методологии проектирования программного
обеспечения 57
Объектно-ориентированные модели 57
Резюме 58
Глава 2. Объектная модель 59
2.1 Эволюция объектной модели 59
Поколения языков программирования 60
Топология языков первого поколения и ранних языков
второго поколения 62
Топология языков программирования позднего второго
и раннего третьего поколения 63
Топология поздних языков третьего поколения 64
Топология объектных и объектно-ориентированных языков 65
2.2 Основные положения объектной модели 67
Объектно-ориентированное программирование 69
Объектно-ориентированное проектирование 72
Объектно-ориентированный анализ 73
2.3 Составные части объектного подхода 73
Абстрагирование 75
Инкапсуляция 81
Модульность 85
Иерархия 89
Контроль типов 94
Параллелизм 97
Персистентность 100
2.4 Применение объектной модели 102
Преимущества объектной модели 103
Нерешенные вопросы 104
Резюме 104
Глава 3. Классы и объекты 106
3.1 Природа объектов 106
8
СОДЕРЖАНИЕ
Что является и что не является объектом? 107
Состояние 109
Поведение 112
Операции 113
Роли и обязанности 114
Объекты как автоматы 116
Индивидуальность 116
3.2 Отношения между объектами 119
Связи 119
Видимость 122
Синхронизация 122
Агрегация 122
3.3 Природа класса 123
Что такое класс 123
Интерфейс и реализация 124
Жизненный цикл класса 126
3.4 Отношения между классами 127
Ассоциация 127
Наследование 129
Агрегация 139
Зависимости 140
3.5 Взаимосвязь классов и объектов 141
Отношения между классами и объектами 141
Роль классов и объектов в анализе и проектировании 141
3.6 Качество классов и объектов 142
Измерение качества абстракции 142
Выбор операций 144
Временная и пространственная семантика 145
Выбор отношений 146
Выбор реализации 147
Упаковка 148
Резюме 148
Глава 4. Классификация 150
4.1 Важность правильной классификации 150
Трудности классификации 151
Итеративная суть классификации 153
4.2 Идентификация классов и объектов 154
Классический и современный подходы 155
Применение классических и современных теорий 159
Объектно-ориентированный анализ 160
СОДЕРЖАНИЕ
9
Анализ характеристик 161
4.3 Основные абстракции и механизмы 167
Идентификация основных абстракций 168
Идентификация механизмов 170
Резюме 173
Часть II. Метод 175
Глава 5. Обозначения 177
5.1 Элементы обозначений 177
Краткий исторический очерк 178
Модели и представления 178
Таксономия диаграмм 179
Практическое использование диаграмм 181
Концептуальные, логические и физические модели 182
Роль инструментов проектирования 183
Продукты объектно-ориентированного конструирования 184
Пропорциональное увеличение или уменьшение 184
Синтаксис и семантика языка UML 185
Источники информации о языке UML 2.0 185
5.2 Диаграммы пакетов 186
Основы: обозначения пакетов 186
Основы: области видимости элементов 187
Основы: отношение зависимости 189
Основы: диаграммы пакетов 189
Уточненная концепция: импорт и доступ 191
5.3 Диаграммы компонентов 195
Основы: обозначение компонентов 195
Основы: диаграмма компонентов 197
Основы: интерфейсы компонентов 199
Основы: реализация компонентов 200
Уточненная концепция: внутренняя структура компонентов 202
5.4 Диаграммы развертывания 203
Основы: обозначение артефактов 204
Основы: обозначение узла 205
Основы: диаграмма развертывания 206
5.5 Диаграммы прецедентов использования 208
Основы: действующие лица 208
Основы: прецеденты использования 209
Основы: диаграмма прецедентов использования 209
Уточненная концепция: отношения «include>>
и «extend» 212
СОДЕРЖАНИЕ
Уточненная концепция: обобщение 217
5.6 Диаграммы деятельности 218
Основы: действия 218
Основы: начало и остановка 219
Основы: узлы принятия решений и слияний 219
Основы: разделы 220
Уточненные концепции: разветвления, объединения
и параллельность 221
Уточненные концепции: потоки объектов 223
Уточненные концепции: дополнительные элементы 223
5.7 Диаграммы классов 223
Основы: классы 225
Основы: отношения между классами 226
Уточненные концепции: шаблонные (параметризованные)
классы 229
Уточненные концепции: видимость 231
Уточненные концепции: имена полюсов ассоциации
и квалификаторы 233
Уточненные концепции: ограничения 234
Уточненные концепции: классы ассоциаций и примечания 237
5.8 Диаграммы последовательностей 239
Основы: объекты и взаимодействия 239
Основы: "линия жизни" и сообщения 240
Уточненные концепции: уничтожение 242
Уточненные концепции: спецификация выполнения 242
Уточненные концепции: механизм использования
взаимодействий 243
Уточненные концепции: управляющие конструкции 244
5.9 Диаграммы обзора взаимодействий 245
Основы: рамки 246
Основы: элементы потока управления 247
Основы: элементы диаграммы взаимодействий 248
5.10 Диаграммы композитных структур 248
Основы: части композитных структур 249
Основы: порты и интерфейсы сложной структуры 249
Основы: соединительные звенья композитной структуры 250
Уточненные концепции: механизм сотрудничества 250
5.11 Диаграммы конечных автоматов 252
Основы: начальное, конечное и простое состояния 253
Основы: переходы и состояния 254
Уточненные концепции: вход, операция и выход из состояния 255
СОДЕРЖАНИЕ
11
Уточненные концепции: управляемые переходы 256
Уточненные концепции: сложные и вложенные состояния 258
Уточненные концепции: параллельность и управление 259
Уточненные концепции: состояние конечного автомата 265
Уточненные концепции: дополнительные элементы
диаграмм конечных автоматов 265
5.12 Диаграммы синхронизации 265
Основы: элементы диаграмм синхронизации 267
Основы: схема 267
Основы: события 268
Основы: ограничения 268
Уточненные концепции: альтернативное представление 269
Уточненные концепции: события и сообщения 270
5.13 Диаграммы объектов 271
Основы: объекты 271
Основы: отношения между объектами 272
Уточненные концепции: имена и квалификаторы 273
5.14 Диаграммы коммуникации 274
Основы: объекты, связи и сообщения 274
Основы: нумерация сообщений 275
Уточненные концепции: сообщения и синхронизация 277
Уточненные концепции: итерационные выражения
и дополнительные условия 278
Резюме 279
Глава 6. Процесс 281
6.1 Основные принципы 281
Характерные черты удачных проектов 281
Рациональный процесс проектирования 285
6.2 Макропроцесс: жизненный цикл разработки программного
обеспечения 290
Обзор 291
Содержание макропроцесса — стадии 291
Временные координаты макропроцесса — контрольные
точки и этапы 295
Временной аспект макропроцесса — итерации 301
Планирование выпусков 304
6.3 Микропроцесс: анализ и проектирование 307
Обзор 307
Уровни абстракции 308
Микропроцесс и уровни абстракции 315
12
СОДЕРЖАНИЕ
Идентификация элементов 318
Определение взаимодействия между элементами 324
Определение отношений между элементами 328
Детализация семантики элементов 331
Резюме 336
Глава 7. Практические вопросы 338
7.1 Управление и планирование 339
Управление риском 339
Планирование заданий 340
Инспектирование проекта 342
7.2 Подбор кадров 343
Распределение ресурсов 343
Роли разработчиков 344
7.3 Управление выпусками 348
Управление конфигурацией и контроль версий 348
Интеграция 349
Тестирование 349
7.4 Повторное использование 350
Элементы повторного использования 350
Как осуществить повторное использование? 351
7.5 Гарантия качества и его показатели 351
Качество программного продукта. 352
Объектно-ориентированные показатели 353
7.6 Документация 356
Наследие разработки 356
Содержание документации 357
7.7 Инструменты 358
Виды инструментов 358
Организационные выводы 359
7.8 Специальные вопросы 360
Специализированные проблемы 360
Адаптация объектных технологий 361
7.9 Преимущества и риски объектно-ориентированной разработки 363
Преимущества 363
Риски, связанные с объектно-ориентированным
проектированием 363
Резюме 365
Часть III. Приложения 367
Глава 8. Системная архитектура: спутниковая система навигации 370
8.1 Начало 371
СОДЕРЖАНИЕ
13
Требования, предъявляемые к спутниковой системе навигации 371
Определение границ задачи 374
Формулировка прецедентов выполнения заданий 377
Определение сценариев использования системы 380
8.2 Разработка 383
Разработка хорошей архитектуры 385
Определение действий, связанных с разработкой архитектуры 386
Обоснование предложенной системной архитектуры 387
Распределение нефункциональных требований
и определение интерфейсов 397
Согласование системной архитектуры и ее разворачивание 400
Декомпозиция системной архитектуры 403
8.3 Конструирование 410
8.4 Сопровождение 410
Добавление новых функциональных возможностей 410
Изменение аппаратного оборудования 411
Глава 9. Система управления трафиком 413
9.1 Начало 414
Требования к системе управления движением 415
Определение прецедентов использования системы 417
9.2 Разработка 423
Анализ функциональных возможностей системы 423
Определение архитектуры системы TTMS 426
От проектирования системы к разработке аппаратного
оборудования и программного обеспечения 430
Ключевые абстракции и механизмы 434
9.3 Конструирование 435
Механизм передачи сообщений 436
Планирование расписания движения поездов 440
Отображение информации 443
Сбор показаний датчиков 445
Управление версиями 445
Архитектура системы 446
Спецификация подсистем 447
9.4 Эксплуатация 450
Глава 10. Искусственный интеллект: криптоанализ 452
10.1 Начало 453
Требования криптоанализа 453
Определение границ задачи 454
Архитектура информационной доски 456
14
СОДЕРЖАНИЕ
Анализ источников знаний 459
10.2 Разработка 460
Объекты информационной доски 460
Зависимости и утверждения 462
10.3 Конструирование 464
Проектирование объектов класса Blackboard 465
Проектирование источников знаний 470
Проектирование специализированных источников знаний 470
Обобщение источников знаний 472
Проектирование модуля управления 477
Интеграция модели 478
Интеграция объектов верхнего уровня 478
Реализация механизма оценки предположений 482
Добавление новых источников знаний 483
10.4 Сопровождение 484
Расширение функциональных возможностей 484
Изменение технических требований 486
Глава 11. Сбор данных: метеорологическая станция 487
11.1 Начало 487
Требования к метеорологической станции 488
Определение границ рассматриваемой задачи 488
Сценарии 499
11.2 Проектирование 500
Прецеденты использования системы мониторинга погодных
условий 501
Архитектурная основа 511
11.3 Конструирование 513
Механизм временных рамок 513
Планирование выпусков 516
Механизм датчиков 517
Механизм работы дисплея 520
Механизм пользовательского интерфейса 521
11.4 Эксплуатация 524
Глава 12. Web-приложение: система планирования отпусков 526
12.1 Начало 527
Требования 527
Модель использования 529
12.2 Разработка 531
Представление развертывания 532
Логическое представление 533
СОДЕРЖАНИЕ
15
Представление процессов 535
Представление реализации 538
Представление сценариев использования 538
12.3 Конструирование 543
Модель действий пользователя 544
Модели анализа и проектирования 546
Сущности 557
Сервисные объекты данных 561
Генерация первичного ключа 563
Методы поиска 565
Контроллеры 567
Web-страницы и пользовательский интерфейс 567
Заполнение динамического содержания 569
Вызов бизнес-функций 572
12.4 Внедрение и эксплуатация 573
Приложение А. Объектно-ориентированные языки
программирования 575
Эволюция языков программирования 575
Язык программирования Smalltalk 578
Язык программирования C++ 584
Язык программирования Java 589
Приложение Б. Рекомендации по дальнейшему чтению 595
Примечания 605
Глоссарий 629
Библиография 641
Предметный указатель 715
