开放实验1-uml建模-静态模型

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1、软件工程开放实验石家庄铁道大学信息学院计算机系第 1 页共 10 页TutorialTutorial 0 01 1: :软件工程开放实验软件工程开放实验1 1UMLUML 建模实践建模实践- -建立静态模型建立静态模型在软件工程课程中，我们已经学习了面向对象的分析和设计方法，掌握了 UML 建模的 基本概念和基本原理。 在本实验中，将结合一个具体实例，利用 Rose2003 建模工具进行静态模型的建立。通 过本实验，你将学会： （1）如何创建、打开和保存模型文件； （2）学会创建 Usecase 用例视图； （3）学会创建分析类图； （4）掌握基本的面向对象需求分析建摸方法。实例：网上选课系统

2、 需求描述：需求描述： 网上选课系统是一个高等院校用来进行对学生选修课程管理的管理信息系统（MIS）。 该信息系统能够为学生提供方便的选课功能，也能够提高高等院校对学生和教学管理的效 率。网上选课系统的功能性需求包括以下内容： （1）系统管理员负责系统的管理维护工作，维护工作包括课程的添加、删除和修改， 对学生基本信息的添加、修改、查询和删除。 （2）学生通过客户机浏览器根据学号和密码进入选课界面，在这里学生可以进行查询 已选课程、指定自己的选修课程以及对自己基本信息的查询。 满足上述需求的系统主要包括以下几个小的系统模块： （1）基本业务处理模块。基本业务处理模块主要用于实现学生通过合法认证

3、登录到该 系统中进行网上课程的选择和确定。 （2）信息查询模块。信息查询模块主要用于实现学生对选课信息的查询和自身信息的 查询。 （3）系统维护模块。系统维护模块主要用于实现系统管理员对系统的管理和对数据库 的维护，系统的管理包括学生信息、课程信息等信息的维护。数据库的维护包括数据库的备 份、恢复等数据库管理操作。进行系统静态建模，我们按照下面步骤进行： 步骤 1：新建模型文件，保存模型文件 步骤 2：创建用例图 步骤 3：创建类图 步骤 4：你的练习 步骤 5：总结、提交、自评步骤 1：新建模型文件，保存模型文件软件工程开放实验石家庄铁道大学信息学院计算机系第 2 页共 10 页UML模型是

4、以模型文件存储的，文件后缀为.mdl，创建模型文件的操作步骤为： 启动 Rational Rose 2003：点击“开始”- “所有程序”-Rational Software-Rational Rose EnterpriseEdition ，出现图 1 的启动界面。图 1Rational Rose 启动界面 新建模型文件：在启动界面消失后，出现新建模型对话框，如图 2 所示。图 2新建模型对话框 点击 Cancel（取消）按钮，出现 Rational Rose 2003 的主界面，如图 3 所示。图 3 Rational Rose 主界面 保存模型文件：选择菜单 file-save，保存模型文

5、件，保存为“学生选课系统.mdl” 。软件工程开放实验石家庄铁道大学信息学院计算机系第 3 页共 10 页步骤 2：创建用例图Usecase Diagram用例图是由参与者（Actor） 、用例（Use Case）以及它们之间的关系构成的用于描述系 统功能的视图。 用例图是需求分析中的产物， 主要作用是描述参与者和用例之间的关系， 帮助开发人员 可视化的了解系统的功能。借助于用例图，系统用户、系统分析人员、系统设计人员、领域 专家能够以可视化的方式对问题进行探讨， 减少了大量交流上的障碍， 便于对问题达成共识。 用例图可视化地表达了系统的需求，具有直观、规范等优点，克服了纯文字性说明的不 足。

6、 用例方法是完全从外部来定义系统功能， 它把需求和设计完全的分离开来。 我们不用关 心系统内部是如何完成各种功能的，系统对于我们来说就是一个黑箱子。 （1）参与者（Actor）是指存在于系统外部并直接与系统进行交互的人、系统、子系统 或类的外部实体的抽象。 每个参与者可以参与一个或多个用例，每个用例也可以有一个或多个参与者。 在用例图中使用一个人形图标来表示参与者，参与者的名字写在人形图标下面。要在用例图上显示某个用例， 可绘制一个椭圆， 然后将用例的名称放在椭圆的中心或椭 圆下面的中间位置。 要在用例图上绘制一个参与者（表示一个系统用户） ，可绘制一个人形符号。参与者和 用例之间的关系使用带

7、箭头或者不带箭头的线段来描述， 箭头表示在这一关系中哪一方是对 话的主动发起者，箭头所指方是对话的被动接受者。 （2）用例 对于每一个用例， 我们还需要有详细的描述信息， 以便让别人对于整个系统有一个更加 详细的了解，这些信息包含在用例规约之中。 每一个用例的用例规约都应该包含以下内容： 1 简要说明:对用例作用和目的的简要描述。 2 事件流:事件流包括基本流和备选流。 基本流描述的是用例的基本流程， 是指用例 “正 常”运行时的场景。 3 用例场景:同一个用例在实际执行的时候会有很多不同的情况发生， 称之为用例场景， 也可以说用例场景就是用例的实例。 4 特殊需求: 特殊需求指的是一个用例的

8、非功能性需求和设计约束。 特殊需求通常是非 功能性需求，包括可靠性、性能、可用性和可扩展性等。例如法律或法规方面的需求、应用 程序标准和所构建系统的质量属性等。 5 前置条件: 执行用例之前系统必须所处的状态。例如，前置条件是要求用户有访问的 权限或是要求某个用例必须已经执行完。 6 后置条件:用例执行完毕后系统可能处于的一组状态。例如，要求在某个用例执行完 后，必须执行另一个用例。 （3）用例之间的关系 包含关系 include软件工程开放实验石家庄铁道大学信息学院计算机系第 4 页共 10 页包含关系指用例可以简单地包含其他用例具有的行为， 并把它所包含的用例行为作为自 身行为的一部分。在

9、 UML 中，包含关系是通过带箭头的虚线段加字样来表示， 箭头由基础用例(Base)指向被包含用例(Inclusion)。扩展关系 extension 在一定条件下，把新的行为加入到已有的用例中，获得的新用例叫做扩展用例 (Extension)，原有的用例叫做基础用例(Base)，从扩展用例到基础用例的关系就是扩展关系。 一个基础用例可以拥有一个或者多个扩展用例，这些扩展用例可以一起使用。泛化关系 Genalization 用例的泛化指的是一个父用例可以被特化形成多个子用例， 而父用例和子用例之间的关 系就是泛化关系。 在用例的泛化关系中，子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系，子用例是父用

10、例 的一种特殊形式。 子用例还可以添加、覆盖、改变继承的行为。在 UML 中，用例的泛化关系通过一个三 角箭头从子用例指向父用例来表示。下面以“网上选课系统”为例介绍用例图的创建过程。 创建用例图的第一步就是确定系统的参与者 Actor。 “网上选课系统” 的参与者包含以下 两种： 学生：网上选课系统得服务对象首先是学生。学生通过系统选课、查询课程和个人 的基本信息。 系统管理员：系统管理员负责信息和数据库的维护。 因此，系统的参与者包括：Student（学生）和 Systemmanager（系统管理员） 。 根据不同的参与者分别画出其用例图。 1 学生用例图 学生用例能够通过该系统进行如下活

11、动： （1）查询选课信息。学生可以在查询界面了解可供自己选择的各门课程的详细信息。 （2）登录选课系统。学生能够根据自己的学号和密码登录选课系统，如果身份验证软件工程开放实验石家庄铁道大学信息学院计算机系第 5 页共 10 页失败，不得进行下一步操作。如果通过身份验证才能进入下一个操作界面。 （3）选择所修课程。在选择课程的界面选择自己要选修的课程并确认提交。 （4）查询个人信息。可以通过查询界面查询本人的基本信息。操作步骤如下： 双击“学生选课系统”模型文件的“Use CaseView”下的 main，右边出现其操 作框，并出现相应的工具栏。 创建参与者 Student： 点击工具栏上标签，

12、 再单击编辑框， 即可加入一个执行者， 修改名字为 Student。 创建用例“登录” ：在工具栏上单击，再单击编辑框空白处，自动生成一个用 例，输入用例名为“登录”即可。 用同样的方法创建下列用例：查询课程、选择课程、查询个人信息。 添加用例和参与者之间的关联关系：先单击工具栏的标签，然后将鼠标移动到 对应的参与者上（Student） ，这时不松鼠标，移动到用例上（登录）再松开。 得到的学生用例图如图 4 所示。图 4学生用例图 2 系统管理员用例图 系统管理员用例能够通过该系统进行如下活动： （1）登录选课系统。系统管理员使用账号和登录密码登陆系统进行本系统的管理和维 护工作。 （2）添加

13、学生信息。将新入校的新生的个人基本信息录入到本系统，在数据库中保存。 （3）修改学生信息。对于个人基本信息发生变化的学生，修改数据库中相关学生的个 人基本信息并保存。 （4）删除学生信息。将不需要再保存的学生个人基本信息从数据库中删除。 （5）查询学生信息。根据学生的学号和姓名对在校学生的个人基本信息进行相关的查 询。 （6）添加选修课程。将新的课程添加到选课系统并保存到数据库。软件工程开放实验石家庄铁道大学信息学院计算机系第 6 页共 10 页（7）修改选修课程。对数据库中原有的课程信息进行修改并保存到数据库中。 （8）删除选修课程。将不再开设的选修课程从数据库中删除。练习：练习： 根据以上

14、的对系统管理员的活动描述和学生用例图的创建方法， 创建系统管理员的用例 图。步骤步骤步骤步骤 3 3 3 3：创建类图：创建类图：创建类图：创建类图ClassClassClassClass DiagramDiagramDiagramDiagram类图（Class diagram）显示了系统的静态结构，而系统的静态结构构成了系统的概念基 础。 类图，就是用于对系统中的各种概念进行建模，并描绘出它们之间关系的图。 在类图中，具体来讲它一共包含了以下几种模型元素，分别是：类、接口、依赖关系、泛化 关系、关联关系以及实现关系。 类图可以创建约束、注释和包等。 (1) 类：是面向对象系统组织结构的核心。

15、类是对一组具有相同属性、操作、关系和语 义的事物的抽象。 在 UML 的图形表示中，类的表示法是一个矩形，这个矩形由三个部分构成，分别是： 类的名称（Name） 、类的属性（Attribute）和类的操作（Operation） 。（2）接口：类接口是在没有给出对象的实现和状态的情况下对对象行为的描述。通常， 在接口中包含一系列操作但是不包含属性，并且它没有对外界可见的关联。 接口是一种特殊的类，所有接口都是有构造型的类。一个类可以通过实现 接口从而支持接口所指定的行为。 在 UML 中，接口的表示方式是使用一个带有名称的小圆圈来进行表示的，并且我们可 以通过一条 Realize（实现关系）线与

16、实现它的类相连接。（3）类之间的关系软件工程开放实验石家庄铁道大学信息学院计算机系第 7 页共 10 页依赖关系：依赖表示的是两个或多个模型元素之间语义上的连接关系。它表示了这 样一种情形，提供者的某些变化会要求或指示依赖关系中客户的变化。也就是说依 赖关系将行为和实现与影响其他类的类联系起来。泛化关系：泛化关系是用来描述类的一般和具体之间的关系。具体描述建立在对类 的一般描述的基础之上，并对其进行了扩展。因此，在具体描述中不仅包含一般描 述中所拥有的所有特性、成员和关系，而且还包含了具体描述补充的信息。关联关系：关联关系是一种结构关系，指出了一个事物的对象与另一个事物的对象 之间的语义上的连接。关联描述了系统中对象或实例之间的离散连接，它将一个含 有两个或多个有序表的类，在允许复制的情况下连接起来。一个类的关联的任何一 个连接点都叫做关联端，与类有关的许多信息都附在它的端点上。关联端有名称、 角色、可见性以及多重性等特性。关联关系还有两种非常重要的形式：分别是聚集（Aggregation）关系和组成 （Compositio