隨著計算機與互聯(lián)網在經濟與日常生活中的滲透，各種形態(tài)的軟件層出不窮，如傳統(tǒng)的桌面軟件、瀏覽器-服務器結構的Web應用、軟件和服務SaaS及移動應用程序APP等，國家和社會對各類軟件的需求不斷增加。特別是移動APP的出現(xiàn)，再次凸顯了小型軟件開發(fā)的重要性。

傳統(tǒng)計算機學科的課程體系涵蓋了大量軟件開發(fā)的知識，如高級語言程序設計、數(shù)據(jù)結構與算法、數(shù)據(jù)庫、計算機網絡、操作系統(tǒng)、編譯原理、軟件工程等，傳授方式理論化、知識碎片化。設置和講授這些課程的主要目的，甚至有些課程的唯一目的不是提升編程解決問題的能力，而是理解和研制計算機及系統(tǒng)軟件。軟件工程課程的核心作用是培養(yǎng)軟件開發(fā)的需求分析、軟件建模及團隊協(xié)作、項目管理等實際工作需要的綜合能力，但其基本前提是要求學生具備軟件構造能力，即通過設計、編碼、單元測試、集成測試和調試的組合，創(chuàng)建有用的軟件。現(xiàn)代軟件開發(fā)方法包括極限編程、測試驅動開發(fā)等敏捷方法，突出特點是每個程序員都具有高超的軟件開發(fā)能力。他們不僅熟練掌握多種類型的編程語言、框架與中間件、設計模式、軟件設計和測試技術及數(shù)據(jù)處理、用戶交互等方面的知識，還要熟悉開發(fā)流程，具備把實際問題轉換成軟件的分析、設計和構造能力。

本書旨在以案例為引導，通過集成化解決軟件知識的碎片化，提升個人的軟件構造能力，加快從程序編寫到軟件開發(fā)的轉變，在孤立的基礎課程與軟件工程課程之間搭建橋梁。目標是把學生培養(yǎng)成能獨立地綜合運用技術、開發(fā)可用產品的高級程序員，再通過后續(xù)課程（如軟件工程、綜合課程設計和實習實訓）培養(yǎng)成軟件工程師。

主要內容與結構

本書內容涵蓋IEEE計算機學會最新頒布的“軟件工程知識體系”中“軟件構造”知識域的95%以上，以及軟件設計、軟件測試和敏捷開發(fā)的最佳實踐，主要包括：

? 軟件構造的一般原理：模塊化，信息隱藏，逐步求精，面向對象原則，增量迭代，軟件復用，軟件質量。

? 軟件構造的常用技巧：表驅動編程，防御式編程，按意圖編程，事件驅動編程，代碼重構，框架與程序包，測試驅動開發(fā)。

? 軟件設計：軟件建模及其語言UML，E-R圖，控制流圖，狀態(tài)圖，設計原則，設計模式，契約式設計，面向對象，用戶交互，數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)。

? 軟件知識：軟件過程，敏捷開發(fā)，最佳實踐，面向對象編程，數(shù)據(jù)結構與算法的實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫編程，軟件復用。

? 軟件構造的工作要素：編碼及其規(guī)范，構造工具如IDE、Ant、JUnit。

? 軟件構造的活動：設計，編碼，調試，集成，測試（單元測試、回歸測試、集成測試、靜態(tài)測試）。

不同于傳統(tǒng)軟件教材按照開發(fā)活動或知識域的編寫方式，本書以一個案例的演變，模擬不斷變化的用戶需求，以增量迭代的開發(fā)模式，編排這些教學內容。每章完成之后都有可用的、實現(xiàn)了用戶要求功能或特性的程序。每章以案例故事引出構造問題，通過例子及設計和代碼，討論解決問題的基本原理、方法、技術等最佳實踐，給出一個可操作的構造方案，問題的可選設計、擴展則作為提升或留作練習。

全書共9章。第1章概述軟件與軟件開發(fā)的基本概念，說明軟件構造的含義及其在整個軟件開發(fā)過程中的地位和作用，引入本書案例。第2～9章以增量迭代方式，將功能開發(fā)、用戶交互及數(shù)據(jù)處理等知識，與軟件開發(fā)的原理、技術和工具融合到設計、編碼、調試及測試的構造過程。第2章說明模塊化概念及其軟件的構造技術。第3章描述面向對象的設計原則及其軟件的構造技術。第4章學習容器類數(shù)據(jù)結構與文件的使用和構造。第5章學習用戶界面與軟件集成的基礎，說明非圖形菜單式用戶交互的設計與實現(xiàn)。第6章學習重構技術、自動化的軟件打包與交付。第7章深入學習圖形用戶界面軟件的構造。第8章學習數(shù)據(jù)庫的設計并在應用程序中使用數(shù)據(jù)庫。第9章學習軟件復用，使用框架和程序包構造軟件。

作者借鑒了國內外計算機科學與軟件工程領域的研究與教學成果。首先是主編在德國斯圖加特大學計算機系進修期間，其導師路德維希教授于20世紀末在德國大學開創(chuàng)性地設立了“軟件工程”示范專業(yè)。其次是最近10多年我國軟件工程領域教育先行者的大膽探索和實踐。最后，在學科和專業(yè)技術方面對本書產生巨大影響的是“個體軟件過程PSP”、軟件復用、敏捷開發(fā)方法及軟件測試。在此對這些研究者和教育者表示崇高敬意和衷心感謝！

李勁華設計了本書的結構、內容及風格，編寫了第1～6章、第9章內容及程序，審閱、校對了全書。周強編寫了第7章內容及程序，陳宇編寫了第8章內容及程序。

本書在編寫過程中得到了學校、學院和電子工業(yè)出版社的大力支持，在此表示感謝！

本書謹代表作者們對軟件構造的理解與探索。由于認識有限，加之時間倉促，難免存在疏漏和謬誤，歡迎讀者批評指正�？煞答伣o出版社（wangxq@phei.com.cn）或作者（E-mail：qduli@126.com，QQ：1487220149）。

使用建議

本書試圖將軟件構造的原理、原則、方法、技術、流程和技能整合，通過案例的展開由淺及深地學習。對知識的引入遵循足夠、按需和漸進的原則。很多方面的知識（如調試、測試、設計、復用）分布在若干章節(jié)。讀者最好把書中的知識通過案例串連起來，根據(jù)需要，可以跳過某個章節(jié)、提前看某個章節(jié)、需要時回過頭來再看前面章節(jié)的內容或者查閱相關資料。建議讀者一邊思考案例問題，一邊學習，一邊動手實踐。

就作者所知，目前國內外的課程體系中缺乏《軟件構造》及相應的教材。本書可作為“軟件構造”、“Java面向對象課程設計”的教材，也可以選作部分專業(yè)面向實用的“軟件工程”的參考書。用于“軟件工程課程設計”、“軟件工程綜合實訓”等課程時，需補充軟件建模、項目管理、團隊合作、應用領域等方面的知識。

受篇幅限制，書中對介紹的最佳實踐僅給出了關鍵的實現(xiàn)代碼，建議授課教師根據(jù)課時選擇性采納或改寫。本書提供配套電子課件、案例源程序、例子代碼、教學參考方案等，請登錄華信教育資源網（http: //www.hxedu.com.cn）注冊下載或聯(lián)系本書編輯（wangxq@phei.com.cn）索取。

本書面向計算機學科的本科學生，也適合學習軟件開發(fā)的其他學生及愛好者。建議在第4～6學期使用。要求讀者具備程序設計和面向對象編程基礎。有些內容可在需要時適當補充。對軟件工程專業(yè)，后續(xù)課程可以是：軟件工程、軟件設計、軟件測試、軟件項目管理等。對計算機及其他應用程序設計技術的專業(yè)，建議選修“軟件工程”或概論/導論，學習團隊開發(fā)大型軟件的技術和方法。

關于案例

案例的目的是模仿實際工作，傳授軟件構造的基本知識、主要活動、技術與工具的綜合運用能力。案例不宜太難，需求簡單明了，使沒有多少經驗的學生容易理解，把重點放在軟件的設計與構造，在一個學期就完成一個可運行的、有意義的程序。設計的案例產生3000行左右的代碼，計劃持續(xù)3個月、60人時的工作量。案例開發(fā)不指定某種具體編輯語言和軟件過程。

案例是開發(fā)一個“50道100以內的加減法口算習題”的程序。具體要求模擬現(xiàn)實生活，在用戶使用程序的過程中，不斷提出新的要求和功能。

案例看似簡單，卻可以有多種理解方式及擴展。例如，100以內的運算數(shù)可包含100或0；可將運算數(shù)值擴大到500、1000；算式可以是至多包含兩個運算符的加減法算術運算，還可以是至多包含4個運算符的四則算術運算。每章的提升與課后練習對案例提出了一些變化、延伸及構造，滿足不同層次的教學要求。

本書程序主要采用Java語言。除個別情況外，書中不提供完整代碼，意在培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力，構造不同的、可運行的軟件。

教學方案

本書面向普通高校本科學生，提供3種教學參考方案，任課教師可更根據(jù)需要調整。例如，如果面向對象程序設計的基礎較弱，可減少第2章學時；如果僅用GUI界面的用戶交互，可減少第5章學時；如果學生程序設計能力較強，可減少第5章之前的實驗，增加第9章學時。

（1）基本教學方案（方案1），72學時（18學時×5周），講課38學時，實驗34學時。

章 節(jié) 基 本 內 容 講課 實驗內容 實驗

1 掌握1.3節(jié)、1.5節(jié)和1.6節(jié)，理解1.1節(jié)、1.2節(jié)和1.4節(jié)，閱讀案例1.7節(jié) 掌握程序與軟件的異同、影響軟件開發(fā)的因素、典型的軟件開發(fā)過程、軟件構造，理解軟件的相關概念、軟件生存周期和敏捷開發(fā)，閱讀案例 3 　

2 掌握2.2～2.4節(jié)、2.7.3節(jié)、2.7.4節(jié)，理解2.1節(jié)、2.5節(jié)、2.7.1節(jié)，閱讀與實踐2.6節(jié)，其余了解 掌握模塊化設計、數(shù)據(jù)結構與算法的選擇、測試設計、編碼風格，理解模塊化概念、測試概念、調試概念，閱讀案例，其余了解 4 構造1、2 4

3 掌握3.2～3.5節(jié)，理解3.1節(jié)、3.7.2節(jié)、3.7.3節(jié)，閱讀與實踐3.6節(jié)，其余了解 掌握基本的面向對象設計技術、調試技術、測試框架，理解抽象、封裝、ADT、面向對象的概念、設計模式、設計原則，閱讀案例，其余了解 5 構造3 4

4 掌握4.2～4.4節(jié)、4.5.2節(jié)、4.6節(jié)、4.7.1～4.7.3節(jié)，理解4.1節(jié)、4.5.1節(jié)、4.7.4節(jié)，閱讀與實踐4.8節(jié)，其余了解 掌握文件/輸入/輸出流的編程、防御性編程、正則表達式、表驅動編程、白盒測試設計、JUnit其他測試，理解數(shù)據(jù)持久性、算式基及測試斷言，閱讀案例，其余了解 5 構造4、5、6 6

5 掌握5.1.4節(jié)、5.3節(jié)、5.4.3節(jié)、5.5節(jié)、5.7.1節(jié)、5.7.2節(jié)，理解5.1節(jié)其他、5.2節(jié)、5.4節(jié)，閱讀與實踐5.6節(jié)，其他了解 掌握菜單式用戶交互的設計與編程、原型法、代碼走查、靜態(tài)分析工具、軟件集成與測試、基于狀態(tài)圖的測試，理解用戶交互的原則和開發(fā)過程、回歸測試、靜態(tài)測試，閱讀案例，其余了解 5 構造7 4

6 掌握6.1.1節(jié)、6.2.2節(jié)、6.2.3節(jié)，理解6.1.2節(jié)、6.2.1節(jié)，閱讀與實踐6.3節(jié)、6.4.2節(jié)，其余了解 掌握基本的重構技術和過程、Java程序打包/交付，理解代碼重構、軟件交付，閱讀案例和TDD，其余了解 4