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现代信息技术与计算科学系列丛书 《面向对象程序设计与UML建模实践》 作者： 张伟 教授，李明 工程师 出版社： 科技文献出版社 ISBN： 978-7-5043-XXXX-X --- 内容简介 本书是为计算机科学与技术、软件工程、信息管理等相关专业高年级本科生和研究生精心编写的一本深度实践型教材。它旨在系统、全面地介绍现代软件开发领域中占据核心地位的面向对象（Object-Oriented, OO）设计思想以及统一建模语言（Unified Modeling Language, UML）的实际应用。全书紧密围绕“理论指导实践，实践深化理解”的原则，避免冗长抽象的理论灌输，强调通过大量真实、复杂案例的剖析与建模，使读者真正掌握将现实问题转化为高质量、可维护、可扩展软件系统的能力。 本书共分为四大模块，共计22章，力求覆盖从OO基础原理到高级架构设计的完整知识体系。 --- 第一模块：面向对象基础与核心概念（第1-6章） 本模块为读者打下坚实的面向对象理论基础，是理解后续所有高级技术的前提。 第1章：软件危机与编程范式演进 深入探讨传统结构化编程的局限性，引出面向对象范式的必要性。详细对比过程化、函数式与面向对象编程在解决复杂系统问题上的优劣。 第2章：对象导向思维的建立 重点讲解“万物皆对象”的哲学思想如何转化为工程实践。通过生活实例，教授如何识别类、属性、行为，并理解对象间的交互关系。 第3章：四大基本特性深度解析 (封装、继承、多态) 不仅限于教科书式的定义，本章着重于讨论封装的边界设计艺术、继承链的合理深度控制，以及多态在实现代码灵活性和可扩展性中的决定性作用。特别讨论了组合优于继承的设计原则。 第4章：抽象的力量：接口与抽象类的艺术 详细阐述接口（Interface）在定义契约和实现松耦合方面的关键作用。对比抽象类与接口的使用场景，并给出如何根据系统需求选择合适抽象机制的决策树。 第5章：SOLID 原则的工程应用 这是本书的基石之一。系统性讲解单一职责原则（SRP）、开放封闭原则（OCP）、里氏替换原则（LSP）、接口隔离原则（ISP）和依赖反转原则（DIP）。每项原则都配有“坏代码-重构-好代码”的对比实例，并使用Java/C语言进行代码演示。 第6章：设计模式的预备知识 概述设计模式的历史背景和分类（创建型、结构型、行为型）。介绍如何通过识别“代码坏味道”（Code Smells）来触发模式的应用。 --- 第二模块：UML 建模语言的精要与应用（第7-12章） 本模块聚焦于如何使用UML作为面向对象分析与设计的通用语言。本书采用最新的UML 2.X标准，并结合主流的建模工具（如Enterprise Architect或PlantUML）进行同步实践。 第7章：UML 概述与结构图谱 介绍UML的组成结构，重点讲解类图（Class Diagram）的详细标记法，包括可见性、多重性、关联、聚合与组合的精确表达。 第8章：行为建模核心：用例图与活动图 详细讲解如何通过用例图（Use Case Diagram）捕获系统范围和用户需求。深入分析活动图（Activity Diagram）在描述复杂工作流和业务流程自动化中的应用，重点关注泳道（Swimlanes）的使用。 第9章：交互与时序的精确描述：序列图 序列图是理解对象间消息传递的关键。本章详细剖析消息的类型（同步、异步、返回）、生命线、片段（如`alt`, `opt`, `loop`）的绘制和解读，用于调试和理解复杂的系统调用栈。 第10章：状态与组件的视角：状态机图与包图 讲解状态机图（State Machine Diagram）在描述对象生命周期和事件驱动系统中的重要性，例如在游戏逻辑或设备控制中的应用。同时，介绍包图（Package Diagram）在组织大型项目结构方面的作用。 第11章：面向对象分析（OOA）的实践 将前述建模知识应用于需求分析阶段。重点介绍如何从自然语言的需求文档中提取类、用例和约束，并进行初步的高层设计。 第12章：面向对象设计（OOD）的实现与映射 讨论如何将分析模型精确地转化为实现语言的代码结构。讲解类图到源代码的直接映射规则，以及如何在设计阶段应用设计原则来优化模型结构。 --- 第三模块：经典设计模式的深入剖析（第13-18章） 本模块是本书的核心实践部分，涵盖了GoF（Gang of Four）提出的所有23种经典设计模式，并辅以Java/C的完整可运行示例。 第13章：创建型模式：对象的诞生之道 聚焦于解耦对象的创建过程。详细讲解单例（Singleton）、工厂方法（Factory Method）、抽象工厂（Abstract Factory）、建造者（Builder）和原型（Prototype）模式的适用场景和潜在陷阱（如序列化问题）。 第14章：结构型模式：组件的灵活组合 讲解如何使用适配器（Adapter）、桥接（Bridge）、装饰器（Decorator）、组合子（Composite）、外观（Facade）、享元（Flyweight）和代理（Proxy）模式来构建灵活的类结构。特别强调桥接模式在分离抽象与实现维度上的强大能力。 第15章：行为型模式（上）：职责与协作 深入探讨责任链（Chain of Responsibility）、命令（Command）、迭代器（Iterator）和中介者（Mediator）模式。通过一个权限管理系统案例，演示责任链如何替代大量的`if-else`结构。 第16章：行为型模式（下）：通信与状态 解析观察者（Observer）、策略（Strategy）、模板方法（Template Method）、访问者（Visitor）和备忘录（Memento）模式。重点分析策略模式与状态模式在封装算法族和管理对象内部状态转换上的区别与联系。 第17章：面向对象架构模式 超越GoF范畴，引入 MVC (Model-View-Controller)、MVP (Model-View-Presenter) 等更宏观的架构模式，并结合UML组件图和部署图展示其结构。 第18章：反模式与模式的滥用 讨论常见的“反模式”（Anti-patterns），如“上帝对象”、“雪球效应”等，并指导读者何时不应该使用设计模式，避免过度设计（Over-engineering）。 --- 第四模块：面向对象在现代系统中的集成与测试（第19-22章） 本模块将理论和设计提升到软件工程实践层面，关注代码质量保障和系统集成。 第19章：依赖注入（DI）与控制反转（IoC） 将面向对象与现代框架（如Spring/.NET Core）的核心概念连接起来。详细解释IoC容器的工作原理，以及如何通过依赖注入（DI）来实现更彻底的解耦，这是实现SOLID原则的关键技术。 第20章：面向对象系统的测试策略 讲解如何针对面向对象代码设计有效的测试用例。重点介绍单元测试（Unit Testing）的原则，以及如何使用Mocking和Stubbing技术来隔离被测单元，确保多态和依赖关系得到有效验证。 第21章：领域驱动设计（DDD）的初步接触 为高级主题做铺垫。介绍DDD的核心概念，如限界上下文（Bounded Context）、实体（Entity）、值对象（Value Object）和领域服务（Domain Service），展示如何用OO和UML来驱动复杂的业务建模。 第22章：工具链与持续集成 总结全书内容，介绍如何利用自动化工具（如代码生成器、静态分析工具）辅助UML模型到代码的转换，以及如何将这些高质量的设计集成到持续集成/持续部署（CI/CD）流程中。 --- 本书特色 1. 实践驱动的案例库： 全书包含超过100个源代码片段和15个贯穿始终的综合案例（如小型电子商务系统、实时交通模拟器、图形编辑器），确保读者能将抽象概念与具体实现无缝对接。 2. 模型驱动（MDD）视角： 强调从需求捕获（用例图）到高层设计（类图/组件图）再到具体实现（代码）的完整流程，使读者不仅学会画图，更学会“用图思考”。 3. 语言中立性与通用性： 虽然示例代码主要使用现代主流的、强类型的面向对象语言（Java/C），但核心设计思想和UML规范完全符合国际标准，适用于任何OO语言的学习者。 4. 深度与广度兼顾： 覆盖了从基础语法到高级架构模式，尤其对SOLID原则和23种经典模式的“为什么这样做”进行了深入探讨，而非仅仅停留在“如何这样做”的层面。 本书是所有致力于成为优秀软件架构师、系统分析师或资深开发工程师的读者的必备参考资料。学完本书，读者将能够自信地参与到任何现代软件项目的分析、设计和实现工作中。
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