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出版者:Prentice Hall

作者:Stevens, Perdita

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2006-2

价格:$ 109.16

装帧:Pap

isbn号码:9780321269676

丛书系列:

图书标签:

• CSE105
• UML
• 软件工程
• 面向对象
• 建模
• 设计模式
• 软件开发
• 可视化
• 统一建模语言
• 系统分析
• 需求分析

《信息系统设计与分析：概念、建模与实践》 引言 在当今快速变化的数字时代，信息系统已经成为企业运营、科学研究乃至日常生活不可或缺的基石。一个精心设计、健壮可靠的信息系统，能够极大地提升效率、优化资源配置，并为决策提供坚实的数据支持。然而，信息系统的开发过程并非易事，它涉及复杂的分析、严谨的设计以及精细的实现。本书旨在为读者提供一套系统性的方法论，指导如何从概念伊始，通过有效的建模，最终实现高质量的信息系统。我们关注的是信息系统开发过程中的核心理念、关键技术以及实际操作的经验，而非局限于某一特定的建模语言或工具。 第一章：信息系统概述与生命周期 本章将深入探讨信息系统的本质及其在现代组织中的作用。我们将首先界定信息系统的概念，区分其与纯粹的软件系统或硬件系统的不同。信息系统是由人员、流程、数据和技术相互作用而构成的复杂整体，其目标是支持组织实现其战略和运营目标。接着，我们将详细阐述信息系统的典型构成要素，包括硬件、软件、数据、网络、人员和过程。 随后，我们将重点介绍信息系统生命周期（SDLC）模型。SDLC 提供了一个结构化的框架，用于管理信息系统的开发和维护过程。我们将探讨几种经典的SDLC模型，如瀑布模型（Waterfall Model）、迭代模型（Iterative Model）、原型模型（Prototyping Model）以及敏捷开发模型（Agile Development Models）。对于每种模型，我们将分析其核心思想、适用场景、优点与缺点，帮助读者理解不同模型在应对项目需求、风险和时间约束时的差异。此外，本章还将强调在SDLC的各个阶段，分析和设计扮演的关键角色，为后续章节的学习奠定基础。 第二章：需求分析：理解业务与用户 准确、完整地理解并定义系统需求，是信息系统成功的首要前提。本章将聚焦于需求分析的核心活动，引导读者掌握如何从业务需求出发，逐步细化为功能需求和非功能需求。 我们将首先阐述需求分析的重要性，解释为何不准确的需求会导致项目失败。接着，我们将介绍多种需求获取技术，包括访谈（Interviews）、问卷调查（Questionnaires）、焦点小组（Focus Groups）、原型制作（Prototyping）、观察（Observation）和文档分析（Document Analysis）。每种技术都将配以具体的应用场景和操作指南，帮助读者选择最适合当前项目的方法。 为了系统地记录和管理需求，本章将引入需求规格说明书（SRS）的概念，并详细介绍SRS的关键组成部分，如用户需求、功能需求、非功能需求（性能、安全性、可用性、可维护性等）和系统约束。我们将强调需求文档的可读性、一致性、完整性和可测试性。 此外，本章还将介绍用户画像（User Personas）和用户故事（User Stories）等方法，帮助开发者深入理解目标用户的行为模式、期望和痛点，从而设计出更贴合用户实际需求的系统。我们将引导读者学习如何区分“需要”（Needs）与“想要”（Wants），以及如何处理需求冲突。 第三章：系统设计：架构、模型与决策 需求分析完成后，下一步便是将这些需求转化为可执行的设计。本章将深入探讨信息系统设计的原理、方法和关键考虑因素。设计阶段的目标是将抽象的需求转化为具体的系统蓝图。 我们将首先介绍系统架构设计（System Architecture Design）。这包括对系统的整体结构、主要组件及其相互关系的规划。我们将探讨不同的架构风格，如客户-服务器架构（Client-Server Architecture）、三层架构（Three-Tier Architecture）、微服务架构（Microservices Architecture）和事件驱动架构（Event-Driven Architecture），并分析它们在可伸缩性、可用性、可维护性等方面的权衡。 接着，本章将重点介绍数据建模（Data Modeling）。数据是信息系统的核心，有效的数据库设计是系统成功的关键。我们将深入讲解概念数据模型（Conceptual Data Model）、逻辑数据模型（Logical Data Model）和物理数据模型（Physical Data Model）的区别与联系。读者将学习如何使用实体-关系图（Entity-Relationship Diagrams, ERD）来描述数据之间的关系，包括实体（Entities）、属性（Attributes）、关系（Relationships）以及基数（Cardinality）。 在过程设计方面，我们将介绍如何将系统的功能分解为更小的、可管理的模块或组件。我们将探讨面向过程设计（Procedural Design）和面向对象设计（Object-Oriented Design）的基本原则。面向对象设计将是本章的重点，我们将介绍类（Classes）、对象（Objects）、继承（Inheritance）、多态（Polymorphism）和封装（Encapsulation）等核心概念，并引导读者理解如何通过类图（Class Diagrams）来表示系统的静态结构。 此外，本章还将涵盖用户界面（UI）设计和用户体验（UX）设计的原则，强调设计的直观性、易用性和效率。我们将讨论导航设计、信息架构以及交互设计的基本要素，确保用户能够轻松、高效地与系统互动。 第四章：建模技术与工具：可视化系统 本章将专注于信息系统建模的技术和工具，这些工具能够帮助我们以图形化的方式理解、沟通和验证系统的设计。建模是信息系统开发过程中的重要辅助手段，它将复杂的概念转化为易于理解的图表。 我们将介绍多种面向对象的建模语言（Object-Oriented Modeling Languages）的基本概念，重点在于理解其表示能力和在设计过程中的作用，而非对特定语言进行深入的技术讲解。读者将学习如何利用各种图表来描述系统的不同方面： 用例图（Use Case Diagrams）： 用于描述系统的外部行为，展示用户（或外部系统）与系统之间的交互。我们将解释参与者（Actors）、用例（Use Cases）及其关系。 类图（Class Diagrams）： 用于表示系统的静态结构，包括类、属性、操作以及类之间的关系（关联、聚合、组合、继承、依赖）。 序列图（Sequence Diagrams）： 用于展示对象之间随时间推移的交互顺序，突出消息传递的顺序性。 状态机图（State Machine Diagrams）/状态图（Statecharts）： 用于描述一个对象在其生命周期内的状态以及状态之间的转换，特别适用于建模具有复杂行为的对象。 活动图（Activity Diagrams）： 用于描绘业务流程或操作的流程，类似于流程图，但更侧重于活动的执行顺序和分支。 组件图（Component Diagrams）： 用于展示系统的高层物理结构，描述组件及其接口。 部署图（Deployment Diagrams）： 用于描述系统的物理部署结构，包括硬件节点和软件组件的分布。 本章还将简要介绍各种建模工具的类型和功能，这些工具能够辅助开发者创建、编辑和管理模型。我们将强调建模工具在提高沟通效率、减少错误以及促进团队协作方面的作用。读者将被引导理解，工具本身并非目的，而是实现高效设计与分析的辅助手段。 第五章：面向对象设计原则与模式 本章将深入探讨面向对象设计（OOD）的核心原则和设计模式，这些原则和模式能够帮助开发者构建更灵活、可维护、可重用的软件系统。 我们将首先回顾面向对象设计的四大基本原则： 单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP）： 一个类只应该有一个引起它变化的原因。 开闭原则（Open/Closed Principle, OCP）： 软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）： 子类型必须能够替换掉它们的基类型。 接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）： 客户端不应该被迫依赖于它们不使用的接口。 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle, DIP）： 高层模块不应该依赖于低层模块，两者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。 接着，我们将引入设计模式（Design Patterns）的概念。设计模式是针对软件设计中常见问题的、经过实践检验的解决方案。我们将分类介绍一些经典的设计模式，例如： 创建型模式（Creational Patterns）： 如工厂方法（Factory Method）、抽象工厂（Abstract Factory）、单例模式（Singleton）等，用于处理对象的创建过程。 结构型模式（Structural Patterns）： 如适配器模式（Adapter）、装饰器模式（Decorator）、代理模式（Proxy）等，用于处理类和对象之间的组合。 行为型模式（Behavioral Patterns）： 如策略模式（Strategy）、观察者模式（Observer）、模板方法模式（Template Method）等，用于处理对象间的通信和职责分配。 我们将详细解释每种模式的意图、解决的问题、结构以及适用场景，并通过简单的示例来阐述其应用。理解和运用这些原则与模式，能够显著提升信息系统的设计质量。 第六章：数据库设计与实现 本章将聚焦于信息系统中至关重要的数据存储和管理部分——数据库设计与实现。一个高效、可靠的数据库是信息系统稳定运行的基础。 我们将从数据库的基本概念入手，包括数据库管理系统（DBMS）、数据模型、表、记录、字段等。本章将侧重于关系型数据库的设计，并介绍结构化查询语言（SQL）的基本概念和常用操作。 数据库设计的关键步骤包括： 1. 概念设计： 基于业务需求，识别实体、属性和关系，并绘制概念数据模型（如ERD）。 2. 逻辑设计： 将概念模型转化为特定的数据模型（如关系模型），进行规范化（Normalization）以消除数据冗余和提高数据一致性。我们将深入讲解第一、第二、第三范式（1NF, 2NF, 3NF）以及巴斯-科德范式（BCNF），并说明它们在数据库设计中的重要性。 3. 物理设计： 确定数据的存储结构、索引、文件组织方式等，以优化数据库的性能。 本章还将介绍数据库事务（Transactions）的概念，包括 ACID 属性（原子性、一致性、隔离性、持久性），以及如何通过事务管理保证数据的一致性和完整性。 最后，我们将简要探讨数据库安全性、备份与恢复以及性能调优的基本策略，为读者提供一个全面的数据库设计与实现视角。 第七章：系统集成与测试 信息系统的成功交付不仅在于其设计和实现，还在于将各个组件无缝集成，并通过严格的测试来保证其质量。本章将探讨系统集成和测试的关键活动。 系统集成： 在完成各个模块的设计和实现后，需要将它们整合为一个完整的系统。本章将介绍不同的集成策略，如“大爆炸式集成”（Big Bang Integration）和“增量式集成”（Incremental Integration），并分析其优缺点。我们将强调在集成过程中可能遇到的常见问题，如接口不匹配、数据格式不一致等，以及相应的解决办法。 系统测试： 测试是验证系统是否满足需求、是否存在缺陷的关键环节。本章将介绍不同层次的测试： 单元测试（Unit Testing）： 对系统的最小可测试单元（如函数、方法、类）进行测试。 集成测试（Integration Testing）： 测试不同模块组合在一起时是否能协同工作。 系统测试（System Testing）： 对整个系统进行端到端的测试，验证其是否满足所有功能和非功能需求。 验收测试（Acceptance Testing）： 由最终用户或客户进行的测试，以确认系统是否符合其期望。 除了测试的层次，本章还将介绍不同类型的测试方法： 黑盒测试（Black-box Testing）： 根据功能需求进行测试，不关心内部实现。 白盒测试（White-box Testing）： 根据代码结构和逻辑进行测试，关注内部实现。 灰盒测试（Gray-box Testing）： 结合黑盒和白盒测试的优点。 我们将讲解测试用例的设计原则，包括覆盖率、独立性、可重复性等。此外，本章还将提及测试自动化（Test Automation）的益处，以及一些常用的自动化测试工具的类型。 第八章：系统部署与维护 信息系统的生命周期并未随着部署而终结，持续的维护和必要的更新同样至关重要。本章将探讨系统部署的策略以及系统维护的各个方面。 系统部署： 部署是将开发完成的系统投入实际运行环境的过程。本章将讨论不同的部署环境，如开发环境、测试环境和生产环境。我们将介绍部署计划的重要性，包括环境准备、软件安装、配置、数据迁移以及用户培训等环节。此外，本章还将探讨部署过程中可能遇到的风险，如兼容性问题、性能瓶颈等，并提出相应的应对措施。 系统维护： 系统维护是指在系统投入运行后，对其进行修改以纠正错误、改进性能或适应变化的过程。我们将详细阐述维护的四种主要类型： 纠错性维护（Corrective Maintenance）： 修复系统中发现的错误和缺陷。 适应性维护（Adaptive Maintenance）： 修改系统以适应外部环境的变化，如操作系统升级、硬件更换、法规变更等。 完善性维护（Perfective Maintenance）： 改进系统的性能、可读性或可维护性，如优化代码、增加新功能等。 预防性维护（Preventive Maintenance）： 在系统出现问题之前对其进行修改，以防止未来的故障。 本章还将讨论配置管理（Configuration Management）的重要性，以及如何通过版本控制系统（Version Control Systems）来管理代码和文档的变更。最后，我们将强调建立有效的沟通渠道和反馈机制，以便及时响应用户需求和解决系统问题，确保信息系统的长期稳定运行。 结论 本书围绕信息系统的整个生命周期，从需求分析的深入理解，到系统设计的精妙构思，再到建模技术的辅助应用，以及面向对象设计原则与模式的指导，数据库设计的严谨落地，系统集成的顺畅连接，测试的严格验证，直至最终的系统部署与维护。我们强调的是一套系统性的思维方式和一套灵活实用的方法论，而非仅仅拘泥于某一特定工具或技术。通过学习本书，读者将能够更好地把握信息系统开发的复杂性，掌握构建高质量、可扩展、可维护信息系统的关键技能，从而在不断发展的技术浪潮中，设计并实现真正有价值的信息系统。

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