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出版者:国防工业

作者:郭齐胜

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2006-5

价格:39.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787118043594

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《系统建模》内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的系统建模方法论，涵盖从概念的初步构想到最终的系统实现的整个生命周期。它不只是一个工具手册，更是一种思考方式的引导，教授读者如何清晰、准确地理解、分析和设计复杂系统，并有效地将这些理解转化为可执行的设计方案。本书的核心在于提供一套通用且强大的建模语言和框架，帮助不同领域的专业人士打破沟通壁垒，实现跨学科合作，并最终构建出更健壮、更高效、更易于维护的系统。 第一部分：建模基础与思维范式 在本书的第一部分，我们将深入探讨系统建模的基石。首先，我们会对“系统”本身进行界定和剖析。系统并非孤立存在，而是由相互关联、相互作用的组件构成的整体。理解系统的边界、环境、输入、输出、状态以及它们之间的动态关系，是进行有效建模的前提。我们会阐释不同类型的系统，如物理系统、信息系统、社会系统、生物系统等，并分析它们各自建模时的侧重点与挑战。 接着，我们将聚焦于建模的思维范式。传统的面向过程的开发模式往往难以应对现代软件复杂度的指数级增长。本书将重点介绍面向对象建模（Object-Oriented Modeling）以及更广泛的面向服务建模（Service-Oriented Modeling）和领域驱动设计（Domain-Driven Design）等现代建模思想。我们会详细解释类、对象、封装、继承、多态等面向对象的核心概念，以及如何利用它们来刻画系统的静态结构和动态行为。此外，我们将探讨如何通过识别核心领域、建立通用语言来驱动设计，从而确保模型与业务需求紧密对齐，降低沟通成本，提高开发效率。 建模的本质是抽象与可视化。本书将详细阐述抽象的重要性，以及如何根据不同的建模目的选择合适的抽象级别。从高层次的概念模型到低层次的实现模型，每种抽象都服务于特定的目的。同时，我们会强调可视化的力量，解释为什么图表和模型比纯粹的文字描述更能清晰地传达复杂概念。我们将介绍各种图示约定，以及如何使用它们来描绘系统的不同方面，例如用例图、类图、顺序图、状态图、活动图等，并深入分析每种图的适用场景和绘制技巧。 第二部分：系统分析与需求建模 系统的成功很大程度上取决于对其需求的准确理解和表达。本书的第二部分将聚焦于系统分析与需求建模。我们将从识别和收集需求的各种方法入手，包括访谈、问卷调查、用户故事、原型法等，并提供在不同情境下选择合适方法的指导。 核心内容将围绕如何将收集到的需求转化为结构化的模型。我们将详细介绍用例建模（Use Case Modeling），解释如何通过识别参与者（Actors）和用例（Use Cases）来捕捉系统的功能性需求。我们会深入讲解如何编写清晰、准确、完整的用例描述，包括前置条件、后置条件、主流程、异常流程等，以确保所有关键业务场景都被充分覆盖。 除了功能性需求，非功能性需求（Non-functional Requirements），如性能、安全性、可靠性、可维护性等，同样至关重要。本书将探讨如何将这些非功能性需求体现在模型中，例如通过对系统架构进行性能约束建模，或者在安全需求建模中考虑访问控制策略等。 我们还将介绍用户画像（User Personas）和用户故事（User Stories）等辅助建模技术。用户画像能帮助我们更生动地理解目标用户群体，他们的需求、痛点和期望，从而指导模型设计更加贴合实际使用场景。用户故事则是一种轻量级的需求描述方式，强调“作为一个（角色），我想要（功能），以便于（目标）”，它能促进团队之间的协作和快速迭代。 第三部分：系统设计与架构建模 在需求明确之后，本书将进入系统设计与架构建模的阶段。这一部分将引导读者如何将抽象的概念转化为具体的系统蓝图。我们将重点介绍几种关键的设计方法论，包括面向对象设计（Object-Oriented Design）、领域驱动设计（Domain-Driven Design）以及设计模式（Design Patterns）。 在面向对象设计方面，我们将深入讲解如何从需求模型（如用例模型）映射到类模型。这包括识别类、定义属性和操作、建立类之间的关系（关联、聚合、组合、泛化等）。我们会强调低耦合、高内聚的设计原则，以及如何通过迪米特法则（Law of Demeter）等指导原则来优化类设计。 领域驱动设计（DDD）将是本书的一个重要组成部分。我们将详细解释DDD的核心概念，如领域、子域、限界上下文（Bounded Context）、通用语言（Ubiquitous Language）、实体（Entity）、值对象（Value Object）、聚合（Aggregate）、仓储（Repository）、领域服务（Domain Service）等。DDD旨在通过将软件设计与领域知识紧密结合，来解决复杂业务领域的软件开发难题。本书将提供详细的指导，说明如何识别限界上下文，如何通过建立清晰的界限来管理复杂性，以及如何设计出能够准确反映领域逻辑的模型。 设计模式是前人经验的结晶，它们提供了解决常见设计问题的通用解决方案。本书将介绍一系列经典的设计模式，如工厂模式、单例模式、观察者模式、策略模式、装饰器模式、组合模式等，并解释它们的应用场景、优缺点以及如何在模型中体现。学习设计模式不仅能帮助读者写出更优雅、更健壮的代码，更能提升其解决复杂问题的能力。 架构建模是系统设计的更高层次的抽象。我们将探讨如何使用架构描述语言（Architectural Description Languages）或图表来表示系统的整体结构，例如分层架构、微服务架构、事件驱动架构等。我们会讲解如何识别系统的核心组件、模块及其之间的交互方式，以及如何通过架构模型来评估和沟通系统的关键决策。 第四部分：行为建模与动态分析 一个系统不仅有静态结构，其动态行为同样是理解和设计的关键。本书的第四部分将深入探讨行为建模与动态分析。我们将介绍多种方法来捕捉和描述系统的行为，包括状态机模型（State Machine Modeling）、活动图（Activity Diagrams）和序列图（Sequence Diagrams）。 状态机模型用于描述对象在其生命周期内可能经历的不同状态以及在接收到特定事件时如何从一个状态转移到另一个状态。我们将详细讲解如何绘制状态图，定义状态、事件、转移和动作，并演示如何用状态机来建模具有复杂行为的对象，如用户界面组件、网络协议栈中的状态等。 活动图则更侧重于描述一个过程或操作的流程。它类似于流程图，但提供了更丰富的语义，例如并行活动、分支、合并、泳道（Swimlanes）等。我们将演示如何使用活动图来描绘业务流程、用例的执行流程，以及多线程或并发场景下的操作顺序。 序列图是分析对象之间交互的强大工具。它通过时间轴的方式，清晰地展示对象之间发送和接收消息的顺序。我们将讲解如何绘制序列图，识别消息的发送者和接收者，以及如何在模型中表达方法调用、参数传递和返回值。序列图对于理解和调试复杂的交互逻辑非常有帮助。 除了模型本身，我们还将讨论如何进行动态分析。这包括如何通过模型来推导系统的行为，预测潜在的性能瓶颈或死锁等问题，以及如何利用模型来指导测试用例的设计。 第五部分：模型验证、管理与应用 即使是最精良的模型，也需要经过严格的验证和有效的管理才能发挥其最大价值。本书的第五部分将关注模型验证、管理以及模型在实际工程中的应用。 模型验证是确保模型准确反映需求和设计的关键步骤。我们将介绍多种验证技术，包括模型审查（Model Reviews）、原型验证（Prototyping）、仿真（Simulation）以及基于模型的测试（Model-Based Testing）。我们会强调如何组织跨职能团队进行模型审查，如何利用原型来收集用户反馈，以及如何通过仿真来量化系统性能。 在复杂的软件开发项目中，模型的管理同样至关重要。我们将讨论版本控制（Version Control）在模型管理中的作用，如何处理模型之间的依赖关系，以及如何建立有效的模型库（Model Repository）。我们还会探讨如何保持模型与代码之间的同步，以及如何避免模型腐蚀。 最后，本书将探讨模型在整个软件工程生命周期中的实际应用。我们将分析模型如何促进沟通与协作，如何指导代码实现，如何支持系统维护与演进，以及如何帮助进行风险评估和决策支持。我们将提供一些实际案例研究，展示不同行业的专业人士如何利用系统建模来成功地构建和管理复杂的系统。 通过本书的学习，读者将能够掌握一套强大的系统建模工具和方法论，从而在面对复杂系统时，能够更清晰地思考、更有效地沟通、更准确地设计，并最终构建出高质量的系统。本书的目标是让读者成为一名更优秀的系统思考者和系统构建者。

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**第三段** 如果说前半部分是“做什么”和“怎么做”的指南，那么后半部分就是关于“验证”和“应用”的实战手册。我曾经参加过一个软件架构的设计评审会，当时我们团队的模型在理论上看起来完美无缺，但在实际部署后却漏洞百出。这本书关于“模型验证与确认”（V&V）的章节，简直就是为我们敲响了警钟。作者强调了“假设的局限性”以及“实证检验”的重要性。他详细介绍了如何设计有效的测试用例来充分暴露模型的弱点，而不是仅仅验证它“能工作”的方面。这种批判性的视角，对于任何从事复杂系统构建的人来说都是无价之宝。它将建模从一种纯粹的理论构建活动，提升到了科学实验的高度，强调了与现实世界持续交互的必要性。

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**第一段** 拿到这本《系统建模》时，我本以为会是一本枯燥的教科书，里面充斥着密密麻麻的公式和晦涩难懂的理论。然而，翻开第一页，我就被作者的叙事方式吸引住了。他没有急于抛出复杂的数学模型，而是先从一个生动的案例入手，比如一个城市交通系统的优化问题，让我们直观地感受到“建模”的必要性和魅力。接着，他非常细致地介绍了不同建模方法的选择依据，比如仿真、离散事件模型和面向对象的建模等等。尤其是他对不同建模范式的比较分析，简直是拨云见日，让我这个初学者也明白了为何在不同场景下需要采用不同的工具。书中配图精良，图表清晰易懂，不像有些技术书籍那样图文分离，让人摸不着头脑。读完第一部分，我感觉自己不再是旁观者，而是一个即将参与构建复杂系统的工程师，对未来的学习充满了期待。

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**第二段** 这本书的深度和广度都令人印象深刻。我特别欣赏作者对于“动态系统”这部分的处理。他没有止步于静态的结构描述，而是深入探讨了时间维度对系统行为的影响。书中对反馈回路的分析尤为精彩，各种正反馈和负反馈机制如何相互作用，驱动系统走向稳定或崩溃，被阐述得淋漓尽致。我记得有一次，我在处理一个供应链的波动性问题时感到非常困惑，似乎无论怎么调整参数，系统总会陷入不稳定的循环。翻阅这本书的“反馈与稳定性”章节后，我茅塞顿开，作者用一个非常形象的比喻——“像是在试图用脚后跟去控制一个摇晃的钟摆”，让我立刻明白了问题的症结所在。这本书不仅仅是传授知识，更重要的是教会了我们一种严谨的、具有前瞻性的思维方式，去预见和控制变化。

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**第五段** 作为一个偏向于软件工程背景的读者，我原本对物理系统建模的部分会比较抗拒，担心自己无法理解那些微分方程和状态空间描述。然而，作者的编排策略非常高明。他将物理系统的例子作为理解“连续时间建模”的基础，但随后迅速过渡到了更贴近我日常工作的面向对象建模（UML、SysML等）的应用。他清晰地阐述了如何将物理世界的约束（比如能量守恒）抽象为软件对象之间的交互规则。这使得原本看似隔阂的两个领域——硬科学和软科学——找到了一个完美的交汇点。这本书的最终价值在于，它提供了一个统一的、跨学科的框架，帮助我们用一致的逻辑语言去描述和解决任何领域的复杂问题，真正做到了“工欲善其事，必先利其器”。

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**第四段** 这本书的语言风格非常独特，它既有学术的严谨，又不失工程实践的接地气。作者似乎非常擅长从历史的视角审视技术的发展。比如，在介绍离散事件仿真（DES）时，他追溯了早期的排队论研究，让我们理解这些工具是如何从解决简单的电话交换机问题演变成今天处理大规模物流、医疗流程的强大武器。这种历史的纵深感，使得抽象的理论概念变得有血有肉，充满了人性的光辉。我特别喜欢作者在每章末尾设置的“反思与挑战”部分，它没有提供标准答案，而是抛出一些开放性的难题，鼓励读者跳出书本的框架去思考。这种引导式的学习体验，极大地激发了我主动探索和挑战现有方法的欲望。

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