《10软件工程及考试系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《10软件工程及考试系统（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第10章 在线考试系统的分析与设计,1,0,内容提要,本章介绍面向对象系统的分析与设计，介绍了目前最常用的建模语言UML以及如何用Rose绘制。介绍常用项目评价标准：CMM（Capability Maturity Model For Software）。介绍在线考试系统的设计与开发。利用这个案例进一步巩固本书前面各章节的内容。分别介绍考试系统的数据库结构、考试系统的登录界面、考试系统的考试界面和考试的评分程序。,面向对象的项目分析与设计概述,系统分析（System Analysis）的主要任务是分析问题论域，找出问题解决方案，发现对象，分析内部构成和外部关系，建立软件系统的模型。系统设计（Sy
2、stem Design）的主要任务是根据已经确定的系统模型，进行软件体系、流程的设计。,OOAD,OOA（Object Oriented Analysis）就是面向对象系统分析，OOD（Object Oriented Design）就是面向对象系统设计，统称为OOAD，UML（Unified Modeling Language：统一建模语言）是目前最好的OOAD工具。在系统分析过程中，注意力着重在分析问题和系统责任，确定问题的解决方案，建立独立于实现的系统模型，暂时忽略系统实现的相关问题。在系统设计中则着重研究系统的软件实现问题。例如，在系统设计的时候需要考虑将使用的程序设计语言，未来运行环境
3、等等，在系统设计中则不用考虑这些问题。,面向对象建模语言与建模工具,目前面向对象建模语言一般采用国际上最流行的UML语言建模工具一般目前专业的设计工具：Rational Rose,UML发展史,自20世纪70年代面向对象技术出现以后，面向对象技术在软件业界得到了广泛的应用。为了解决复杂软件系统的开发，纷纷推出了各种面向对象的软件工程方法，比较流行的有Booch、Rumbaugh（OMT）、Jacoboson（OOSE）、Coad-Yourdon等等方法，它们各有长处，也各有缺陷。1994-1996年软件工程学家Grady Booch、Ivar Jacobson和James Rumbaugh先后
4、到Rational公司携手合作，以各自原有的方法为基础，并吸收其他方法的长处，共同提出了统一建模语言UML。UML0.9草案在1996年6月发布，它结合了三人方法的主要技术。1997年1月Rational公司向美国工业标准化组织OMG递交了UML1.0标准版本。1997年11月OMG宣布接受UML，并正式颁布了UML1.1作为官方的标准文本，此后，OMG的修改任务组（Revision Task Force：RTF）的专家负责对UML不断进行扩充与完善，相继推出了UML1.2、UML1.3、UML1.4版本。,UML的特点,（1）统一标准：UML融合了当前一些流行的面向对象开发方法的主要概念和技
5、术，成为一种面向对象的标准化的建模语言，结束了以往各种方法的建摸语言的不一致和差别。UML提供了标准的面向对象的模型元素的定义和表示法，以及对模型的表示法的规定，使得对系统的建模有章可循，有标准的语言工具可用，有利于保质保量地建立起软件系统模型。（2）可视化、表示功能强大：UML是一种图形化语言，系统的逻辑模型或实现模型都能用UML的模型图形清晰地表示，UML不只是一堆图形符号，在每一个UML的图形表示符号背后，都有良好定义的定义。UML还可以处理与软件的说明和文档有关的问题，包括需求说明、体系结构、设计、源代码、项目计划、测试、原型和发布等等。（3）独立于过程：UML是建模语言，独立于开发过
6、程。虽然UML与Rational统一过程配合使用，将发挥强大的效用，但是UML也可以在其他面向对象的开发过程中使用，在常规的软件生命周期法中使用。（4）容易掌握：UML的概念明确，建模表示法简洁明了，图形结构清晰，容易掌握使用。学习UML应着重它的三方面的主要内容：UML的基本模型元素，把这些模型元素组织在一起的规则，UML语言的公共机制。只要具备一定的软件工程和面向对象技术的基础知识，通过运用UML建立实际问题的系统模型的实践，很快就能掌握和熟悉UML。,UML模型的基本概念,组成UML有三种基本的建筑块： 1、事物（Things） 2、关系（Relationships） 3、图（Diagr
7、ams） 事物是UML中重要的组成部分。关系把事物紧密联系在一起。图是很多有相互相关的事物的组。,UML的事物,1、结构事物（Structural things） 2、动作事物（Behavioral things） 3、分组事物（Grouping things） 4、注释事物（Annotational things） 这些事物是UML模型中最基本的面向对象的建筑块。它们在模型中属于最静态的部分，代表概念上等或物理上的元素。,结构事物类,首先是类（class），类是描述具有相同属性、方法、关系和语义的对象的集合。一个类实现一个或多个接口。在UML 中类被画为一个矩型，通常包括它的名字、属性和方法
8、。,结构事物接口,接口是指类或组件提供特定服务的一组操作的集合。因此，一个接口描述了类或组件的对外的可见的动作。一个接口可以实现类或组件的全部动作，也可以只实现一部分。接口在UML 中被画成一个圆和它的名字。,结构事物协作,协作定义了交互的操作，是一些角色和其它元素一起工作，提供一些合作的动作，这些动作比元素的总和要大。因此，协作具有结构化、动作化、维的特性。一个给定的类可能是几个协作的组成部分。这些协作代表构成系统的模式的实现。协作在UML 中用一个虚线画的椭圆和它的名字来表示。,结构事物用例,use case是描述一系列的动作，这些动作是系统对一个特定角色执行，产生值得注意的结果的值。在模
9、型中use case通常用来组织动作事物。Use case是通过协作来实现的。在UML 中，use case画为一个实线椭圆，通常还有它的名字。,结构事物活动类,活动类是这种类，它的对象有一个或多个进程或线程。活动类和类很相象，只是它的对象代表的元素的行为和其他的元素是同时存在的。在UML 中活动类的画法和类相同，只是边框用粗线条。,结构事物组件,组件是物理上或可替换的系统部分，它实现了一个接口集合。在一个系统中，你可能会遇到不同种类的组件，例如COM+ 或JAVA BEANS。组件在UML中用如下的图表示：,结构事物结点,结点是一个物理元素，它在运行时存在，代表一个可计算的资源，通常占用一些
10、内存和具有处理能力。一个组件集合一般来说位于一个结点，但有可能从一个结点转到另一个结点。结点通常用如下的图形表示：,动作事物,动态事物是UML 模型中的动态部分。它们是模型的动词，代表时间和空间上的动作。总共有两种主要的动作事物。一种是ineraction，interaction是由一组对象之间在特定上下文中，为达到特定的目的而进行的一系列消息交换而组成的动作。 interaction中组成动作的对象的每个操作都要详细列出，包括消息、动作次序（消息产生的动作），连接（对象之间的连接）。在UML 中消息画成带箭头的直线，通常加上操作的名字。第二种是状态机（state machine），状态机由一
11、系列对象的状态组成。在UML 中状态表示为下图interaction和状态机是UML 模型中最基本的两个动态事物元素，它们通常和其他的结构元素、主要的类、对象连接在一起。,动作事物包,分组事物是UML 模型中组织的部分，可以把它们看成是个盒子，模型可以在其中被分解。总共只有一种分组事物，称为包（package）。包是一种将有组织的元素分组的机制。结构事物、动作事物甚至其他的分组事物都有可能放在一个包中。与组件（存在于运行时）不同的是包纯粹是一种概念上的东西，只存在于开发阶段。在UML 中用如下图表示包：,注释事物,注释事物是UML模型的解释部分。UML中用如下图表示：,UML中的关系,UML中
12、有四种关系： 1. 依赖（Dependencies） 2. 关联（Association） 3. 一般化（generalization）4. 实现(realuzation),UML中的图,类图（class diagram）：展示了一组类、接口和协作及它们间的关系，在建模中所建立的最常见的图就是类图。用类图说明系统的静态设计视图，包含主动类的类图专注于系统的静态进程视图。系统可有多个类图，单个类图仅表达了系统的一个方面。要在高层给出类的主要职责，在低层给出类的属性和操作。 对象图：展示了一组对象及它们间的关系。用对象图说明类图中所反应的事物实例的数据结构和静态快照。对象图表达了系统的静态设计视图
13、或静态过程视图，除了现实和原型的方面的因素外，它与类图作用是相同的。 用例图：展现了一组用况、参与者以及它们间的关系。可以用用例图描述系统的静态使用情况。在对系统行为组织和建模方面，用例图的是相当重要的。,UML中的图,交互图：展现了按一定的目的进行的一种交互，它由在一个上下文中的一组对象及它们间交互的信息组成。交互图也可用于描述一个用况的行为。顺序图和协作图都是交互图，顺序图和协作图可以相互转换。 顺序图：展现了一组对象和由这组对象收发的消息，用于按时间顺序对控制流建模。用顺序图说明系统的动态视图。 协作图：展现了一组对象，这组对象间的连接以及这组对象收发的消息。它强调收发消息的对象的结构组
14、织，按组织结构对控制流建模。 状态图：展示了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引起的状态间的转移。一个状态图描述了一个状态机，用状态图说明系统的动态视图。它对于接口、类或协作的行为建模尤为重要，可用它描述用况实例的生命周期。 活动图：是一种特殊的状态图，描述需要做的活动、执行这些活动的顺序（多为并行的）以及工作流（完成工作所需要的步骤）。它对于系统的功能建模特别重要，强调对象间的控制流程。,UML中的图,高层活动图：用于表示需要完成的一些任务，即用于分析用况，理解涉及多个用况的工作流、多线程及并行，显示相互联系的行为整体，还可用于对企业过程建模，对系统的功能建模。低层活动图用于
15、表示类的方法。但活动图不适用于描述动作与对象间的关系，显示对象间的合作以及显示对象在生命周期内的运转情况。 构件图：展现了一组构件之间的组织和依赖，用于对原代码、可执行的发布、物理数据库和可调整的系统建模。 部署图：展现了对运行时处理节点以及其中构件的配署。它描述系统硬件的物理拓扑结构(包括网络布局和构件在网络上的位置)，以及在此结构上执行的软件（即运行时软构件在节点中的分布情况）。用部署图说明系统结构的静态部署视图，即说明分布、交付和安装的物理系统。,UML绘制工具,目前有很多UML图的绘制工具，比如微软的Viso，Visual Modler和Rational Rose等等。其中最为专业和正
16、规的是Rational Rose。Rose提供一套完整的绘图工具，是Rational公司研制的面向对象的CASE（Computer Asisted Software Engineering）工具。Rose启动画面如图,UML用例建模的慨念和应用,UML的作用就是用很多图从静态和动态方面来全面描述我们将要开发的系统。 用例建模的最主要功能就是用来表达系统的功能性需求或行为。用例建模可分为用例图和用例描述。用例图由参与者（Actor）、用例（Use Case）、系统边界、箭头组成，用画图的方法来完成。用例描述用来详细描述用例图中每个用例，用文本文档来完成。,用例图,参与者不是特指人，是指系统以外的
17、，在使用系统或与系统交互中所扮演的角色。因此参与者可以是人，可以是事物，也可以是时间或其他系统等等。参与者在画图中用简笔人物画来表示，人物下面附上参与者的名称。用例是对包括变量在内的一组动作序列的描述，系统执行这些动作，并产生传递特定参与者的价值的可观察结果。用例在画图中用椭圆来表示，椭圆下面附上用例的名称系统边界是用来表示正在建模系统的边界。边界内表示系统的组成部分，边界外表示系统外部。系统边界在画图中方框来表示，同时附上系统的名称，参与者画在边界的外面，用例画在边界里面。箭头用来表示参与者和系统通过相互发送信号或消息进行交互的关联关系。箭头尾部用来表示启动交互的一方，箭头头部用来表示被启动的一方，其中用例总是要由参与者来启动。,
