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1、1第 五 章 統(tǒng) 一 建 模 語 言UML與 實 例 5.1 UML概 述5.2 UML視 圖5.3 可 視 化 軟 件 開 發(fā) 工 具 Rose5.4 UML實 例 軟 件 工 程5.3 可 視 化 軟 件 開 發(fā) 工 具 Rose Rational Rose是 圖 形 化 的 OO CASE工 具 。 它 包 括 系 統(tǒng) 建 模 (OO的 系 統(tǒng) 分 析 與設 計 )、 模 型 集 成 、 源 代 碼 生 成 、 軟 件 系統(tǒng) 測 試 、 軟 件 文 檔 的 生 成 、 往 返 工 程 、軟 件 開 發(fā) 項 目 管 理 、 團 隊 開 發(fā) 管 理 ， 以及 Internet Web發(fā) 布

2、等 工 具 ， 是 一 個 強大 的 軟 件 開 發(fā) 集 成 環(huán) 境 。 Rational Rose應 用 于 windows 9X、windows NT、 Sun/OS、 IBM/OS2等 平 臺 。 UML與 系 統(tǒng) 分 析 設 計 張 龍 祥 編 著人 民 郵 電 出 版 社第 11章 2 Rational Rose的 主 要 優(yōu) 點 :低 開 發(fā) 風 險 ；軟 件 成 分 的 高 可 用 性 ；高 度 的 系 統(tǒng) 彈 性 ；開 發(fā) 進 程 的 高 靈 活 性 ；低 開 發(fā) 成 本 。軟 件 工 程 3 (1)支 持 OO建 模 Rose支 持 OO系 統(tǒng) 分 析 與 設 計 模 型 。

3、 它 涉 及 了 OO的 所 有 主 要概 念 和 成 分 ， 如 對 象 類 、 對 象 、 操 作 、 服 務 、 狀 態(tài) 、 模 塊 、 子系 統(tǒng) 、 處 理 器 ， 以 及 它 們 之 間 的 各 種 聯(lián) 系 。 Rose把 這 些 模 型 成 分 組 成 系 統(tǒng) 的 4個 視 圖 :UseCase視 圖 、 邏輯 視 圖 、 組 件 視 圖 和 配 置 視 圖 。 Rose支 持 用 戶 分 別 從 靜 態(tài) 與 動 態(tài) 兩 方 面 建 立 系 統(tǒng) 的 邏 輯 模型 和 物 理 模 型 。 Rose是 可 視 化 的 建 模 工 具 ， 它 提 供 的 創(chuàng) 建 模 型 圖 的 功 能

4、可以 創(chuàng) 建 :包 圖 (子 系 統(tǒng) )、 UseCase圖 、 對 象 類 和 對 象 圖 、 交 互 圖 、狀 態(tài) 圖 、 活 動 圖 、 組 件 圖 和 配 置 圖 。 此 外 還 有 對 象 消 息 圖 、 消息 蹤 跡 圖 、 過 程 圖 、 模 塊 圖 等 。軟 件 工 程 4 軟 件 工 程 (2)支 持 螺 旋 上 升 式 開 發(fā) 過 程 從 項 目 開 發(fā) 的 開 始 、 精 化 、 系 統(tǒng) 構 建 到 過 渡 ， 每 個 階段 中 都 進 行 多 次 循 環(huán) ， 每 次 循 環(huán) 都 產(chǎn) 生 一 個 軟 件 的 原 型 ，每 次 循 環(huán) 基 于 前 一 個 循 環(huán) ， 是 前

5、 一 個 循 環(huán) 的 深 化 。 Rose提 供 了 軟 件 調(diào) 試 工 具 。 Rational Robot支 持 軟 件的 功 能 測 試 和 性 能 測 試 。 5 軟 件 工 程(3)支 持 往 返 工 程 (Round-Trip Engineering) 往 返 工 程 可 以 幫 助 開 發(fā) 人 員 把 實 現(xiàn) 中 的 修 改 變 動 映 射 到 系 統(tǒng)模 型 ， 從 而 修 改 原 設 計 的 系 統(tǒng) 模 型 。 傳 統(tǒng) 方 法 很 難 實 現(xiàn) 。 Rose提 供 了 一 套 支 持 往 返 工 程 的 工 具 ， 通 過 代 碼 生 成 、 逆 向工 程 、 區(qū) 分 模 型 差

6、 異 、 設 計 修 改 等 機 制 來 實 現(xiàn) 往 返 工 程 。 逆 向 工 程 就 是 對 程 序 分 析 ， 得 到 其 中 的 數(shù) 據(jù) 結 構 、 體 系 結 構和 程 序 的 設 計 信 息 ， 最 后 得 到 原 設 計 的 系 統(tǒng) 模 型 。 Rose的 逆 向 工 程 包 括 語 義 分 析 和 設 計 輸 出 。 第 一 步 ： 分 析 源 代 碼 的 語 義 ， 抽 取 其 中 的 設 計 信 息 ， 產(chǎn) 生 相 應 的 數(shù) 據(jù) 文 件 。 這 是 一 個 從 代 碼 到 設 計 的 映 射 過 程 。 第 二 步 是 輸 出 設 計 ， 由 數(shù) 據(jù) 文 件 生 成 模

7、型 文 件 。 6 軟 件 工 程結 構 管 理 系 統(tǒng) 它 允 許 把 一 個 模 型 劃 分 為 不 同 的 受 控 單 元 ， 并 自 動 維 護 這 些 受 控 單 元 的 完 整 性 。 (4)支 持 團 隊 開 發(fā) Rose提 供 團 隊 開 發(fā) 管 理 功 能 ：個 人 工 作 室 (子 目 錄 ) 每 個 開 發(fā) 人 員 都 有 一 個 個 人 工 作 室 ， 可 以 對 它 設 置 寫保 護 。 7提 供 與 ClearCASE和 MS Visual SourceSafe的 內(nèi) 置 集 成 使 開 發(fā) 組 通 過 集 成 標 準 版 本 控 制 系 統(tǒng) 進 行 模 型 管 理

8、 ， 保持 與 項 目 的 其 它 成 果 協(xié) 調(diào) 一 致 。 軟 件 工 程虛 擬 路 徑 地 圖 對 受 控 單 元 的 存 儲 和 引 用 使 用 一 種 稱 為 虛 擬 路 徑 地 圖的 路 徑 映 射 機 制 。 虛 擬 路 徑 地 圖 使 得 模 型 很 容 易 在 不 同 的文 件 夾 間 移 動 ， 而 且 可 以 從 不 同 的 工 作 室 更 新 它 。 8 軟 件 工 程(5)對 工 具 的 支 持 Rose支 持 當 今 廣 泛 使 用 的 軟 件 開 發(fā) 工 具 ， 可 以 通 過 它 的Add-Ins管 理 器 ， 把 外 部 軟 件 與 Rose集 成 在 一 起

9、 ， 協(xié) 同 工 作 。 在 程 序 設 計 語 言 方 面 ， Rose支 持 標 準 C+、 MS VC+、 VB、JAVA等 ， 既 可 以 從 模 型 生 成 源 代 碼 ， 也 可 以 從 源 代 碼 抽 象 出 模型 ， 實 現(xiàn) 往 返 工 程 。 9 軟 件 工 程5.4 UML實 例 第 五 章 統(tǒng) 一 建 模 語 言UML與 實 例 5.1 UML概 述5.2 UML視 圖 5.3 可 視 化 軟 件 開 發(fā) 工 具 Rose5.4 UML實 例 簡 易 教 學 管 理 系 統(tǒng) JXGL。 采 用 基 于 實 例 (Use Case)的 軟 件 開發(fā) 方 法 。 JXGL系

10、統(tǒng) 需 求 包 括 選 課 管 理 和 成 績管 理 。 10 軟 件 工 程(2)成 績 管 理 ： 成 績 錄 入 ； (教 學 管 理 員 錄 入 ) 成 績 查 詢 ； (只 能 查 詢 自 己 的 成 績 ) 成 績 統(tǒng) 計 與 報 表 生 成 ； (打 印 )(1)選 課 管 理 ： 錄 入 與 生 成 新 學 期 課 程 表 ； (10人 -30人 /課 程 ) 學 生 選 課 注 冊 ； (選 課 門 數(shù) 4門 ) 查 詢 ； (不 能 查 詢 別 人 的 選 課 情 況 ) 選 課 注 冊 信 息 的 統(tǒng) 計 與 報 表 生 成 ； (打 印 ) 學 生 選 課 注 冊 信

11、息 傳 給 財 務 系 統(tǒng) ； (交 納 費 用 ) 11 軟 件 工 程JXGL系 統(tǒng) 的 直 接 用 戶 有 ： 學 生 、 教 師 和 教 學 管 理 員 。 教 學 管 理 員 有 權 操 縱 數(shù) 據(jù) 庫 的 數(shù) 據(jù) ， 進 行 添 加 、 更 新 、 刪除 等 操 作 。 學 生 和 教 師 一 般 只 查 詢 信 息 ， 只 允 許 對 自 已 有 關 的 數(shù) 據(jù) 進行 添 加 、 更 新 、 刪 除 等 操 作 。 JXGL將 采 用 C/S結 構 建 立 ， JXGL系 統(tǒng) 的 應 用 服 務 器 和 數(shù) 據(jù)庫 服 務 器 設 置 在 學 校 計 算 中 心 的 工 作 站 。

12、 學 生 、 教 師 和 教 學 管 理 員 可 以 在 各 系 、 各 部 門 、 圖 書 館 、 學 生 宿 舍 的 臺 式 PC機 上 使用 JXGL系 統(tǒng) 。 12 軟 件 工 程5.4.1 分 析 問 題 域 第 五 章 統(tǒng) 一 建 模 語 言UML與 實 例5.1 UML概 述5.2 UML視 圖5.3 可 視 化 軟 件 開 發(fā) 工 具 Rose5.4 UML實 例 5.4.1 分 析 問 題 域 5.4.2 建 立 靜 態(tài) 結 構 模 型 5.4.3 建 立 動 態(tài) 行 為 模 型 5.4.4 建 立 物 理 模 型 分 析 問 題 域 的 主 要 任 務 : 對 問 題 域

13、進 行 抽 象 ， 提 出 解 決 方 案 ； 對 未 來 的 系 統(tǒng) 進 行 需 求 分 析 ， 確 定系 統(tǒng) 的 職 責 范 圍 、 功 能 需 求 、 性 能 需 求 、應 用 環(huán) 境 及 假 設 條 件 等 ； 用 UseCase圖 對 系 統(tǒng) 的 外 部 行 為 建 立模 型 ， 初 步 確 定 系 統(tǒng) 的 體 系 結 構 等 。 13 軟 件 工 程 分 析 問 題 域 的 主 要 步 驟 : 確 定 系 統(tǒng) 范 圍 和 系 統(tǒng) 邊 界 定 義 活 動 者 定 義 UseCase 繪 制 UseCase 繪 制 交 互 圖 確 定 業(yè) 務 需 求 和 系 統(tǒng) 目 標 ， 搞 清JX

14、GL系 統(tǒng) 的 職 責 范 圍 。4個 活 動 者 ： 學 生 、 老 師 、 教 學 管理 員 和 財 務 系 統(tǒng) 。 應 當 明 確 每 個活 動 者 業(yè) 務 活 動 的 內(nèi) 容 、 對 系 統(tǒng)的 服 務 要 求 。從 頂 層 UseCase抽 象 ， 可 以 確 定 兩 個UseCase:“ 選 課 管 理 ” 和 “ 成 績 管理 ” 。 “ 選 課 管 理 ” 與 4個 活 動 者 存在 交 互 ， “ 成 績 管 理 ” 與 活 動 者“ 學 生 ” 、 “ 老 師 ” 、 “ 教 學 管 理員 ” 存 在 交 互 。 分 解 ， 得 較 小 的UseCase。從 繪 制 頂 層

15、UseCase圖 開 始 ， 逐 步 分解 細 化 ， 直 到 滿 足 分 析 和 建 立 模 型 的 需 要 為 止 。對 主 要 的 UseCase做 交 互 行 為 分 析 ，繪 制 交 互 圖 。 14 軟 件 工 程 頂 層 用 例 圖 描 述 了 活 動 者 和系 統(tǒng) 的 關 系 ， 但 畢 竟 太 抽 象 了 ,需 進 一 步 細 化 (有 多 個 用 例 圖 )。 15 軟 件 工 程 畫 用 例 圖 還 要 表 達 用 例 之間 的 聯(lián) 系 。 如 “ 選 課 注 冊 ” 與“ 身 份 驗 證 ” 存 在 使 用 關 聯(lián) 。 16 軟 件 工 程 繪 制 用 例 圖 后 ，

16、應繪 制 交 互 圖 ， 描 述 用 例如 何 實 現(xiàn) 對 象 之 間 的 交互 。 交 互 圖 包 括 順 序 圖協(xié) 作 圖 ， 它 用 于 建 立 系統(tǒng) 的 動 態(tài) 行 為 模 型 。 17 軟 件 工 程5.4.2 建 立 靜 態(tài) 結 構 模 型 第 五 章 統(tǒng) 一 建 模 語 言UML與 實 例5.1 UML概 述5.2 UML視 圖5.3 可 視 化 軟 件 開 發(fā) 工 具 Rose5.4 UML實 例 5.4.1 分 析 問 題 域 5.4.2 建 立 靜 態(tài) 結 構 模 型 5.4.3 建 立 動 態(tài) 行 為 模 型 5.4.4 建 立 物 理 模 型 靜 態(tài) 結 構 模 型 由

17、 對 象 類 圖 和 對 象 圖組 成 。 靜 態(tài) 模 型 的 主 要 任 務 : 發(fā) 現(xiàn) 對 象 類 及 其 聯(lián) 系 確 定 靜 態(tài) 結 構 繪 制 靜 態(tài) 結 構 圖 (對 象 類 圖 、 包 圖 ) 建 立 數(shù) 據(jù) 庫 模 型 18 軟 件 工 程一 、 建 立 對 象 類 圖 1、 定 義 對 象 類 從 用 例 圖 和 交 互 圖 中 發(fā) 現(xiàn) 對 象 類 ， 確 定 類 的 屬 性 和 主 要 操 作 。 例 如 從 課 程 信 息 管 理 順 序 圖 中 抽 象 出 “ 課 程 類 ” 的 操 作 。 19 軟 件 工 程 下 面 是 JXGL系 統(tǒng) 的 對 象 類 及 其 主 要

18、 屬 性 和 操 作 。學 生姓 名 年 齡 性 別 通 信 地 址 聯(lián) 系 電 話 專 業(yè) 班 級 查 詢 （ ） 添 加 （ ） 修 改 （ ） 刪 除 （ ） 教 師姓 名 年 齡 性 別 通 信 地 址 聯(lián) 系 電 話 職 稱 查 詢 （ ） 添 加 （ ） 修 改 （ ） 刪 除 （ ） 開 設 課 程授 課 日 期 授 課 時 間 授 課 地 點 授 課 教 師 注 冊 學 生 數(shù) 加 入 選 課 學 生 （ ）加 入 授 課 教 師 （ ）判 學 生 數(shù) 滿 （ ） 學 生 登 記學 期 課 程 名 加 入 課 程 （ ）打 印 （ ） 課 程 登 記學 期 學 生 名 加 入

19、學 生 （ ）打 印 （ ） 還 包 括 選 課 統(tǒng) 計 、 學 生 成 績 登 記 、 成 績 統(tǒng) 計 等 對 象 類 。 20 軟 件 工 程(2)定 義 用 戶 接 口 除 了 一 般 類 外 ， 還 要 分 析 與 定 義 系 統(tǒng) 的 用 戶 接 口 對 象 類 。 JXGL系 統(tǒng) 有 以 下 一 些 用 戶 接 口 類 。 21 軟 件 工 程(3)定 義 聯(lián) 系 定 義 對 象 類 后 ， 需 分 析對 象 間 的 聯(lián) 系 ： 關 聯(lián) 、 聚 合 、泛 化 、 依 賴 等 。(4)繪 制 對 象 類 圖 在 上 述 分 析 的 基 礎 上 ， 繪 制 JXGL系 統(tǒng) 的 對 象 類

20、 圖 。通 過“ 授 課 ”關 聯(lián)通 過 “ 登 記注 冊 ” 關 聯(lián)“ 課 程 ” 由“ 開 設 課 程 ”聚 合教 師學 生 “ 教 師 ” 和 “ 學生 ” 泛 化 為 “ 師生 ” “ 選 課 統(tǒng) 計 ” 依賴 于 “ 開 設 課 程 ” 22 軟 件 工 程“ 成 績 統(tǒng) 計 ” 依 賴于 “ 學 生 成 績 登 記 ”1對 0.*的 關 聯(lián) “ 教 師 ” 和 “ 學生 ” 泛 化 為 “ 師生 ” 23 軟 件 工 程二 、 建 立 數(shù) 據(jù) 庫 模 型 JXGL系 統(tǒng) 采 用 關 系 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 存 儲 和 管 理 數(shù) 據(jù) 。 在 分 析 和設 計 系 統(tǒng) 的 靜 態(tài) 結

21、 構 模 型 時 需 要 進 行 數(shù) 據(jù) 分 析 和 數(shù) 據(jù) 庫 設 計 。 JXGL系 統(tǒng) 有 4個 方 面 的 數(shù) 據(jù) 需 要 管 理 ： 人 員 數(shù) 據(jù) (學 生 、 教師 )、 課 程 數(shù) 據(jù) 、 選 課 注 冊 數(shù) 據(jù) 、 學 生 成 績 數(shù) 據(jù) 。 經(jīng) 分 析 ， JXGL系 統(tǒng) 至 少 應 有 6個 數(shù) 據(jù) 庫 表 :學 生 表 、 教 師 表 、 課 程 表 、 開 設 課 程 表 、 選 課 表 、 任 課 表 。 24 這 些 基 本 表 定 義 為 : (1)學 生 表 (學 生 號 、 姓 名 、 出 生 日 期 、 性 別 、 籍 貫 、 地 址 、電 話 、 入 學

22、 時 間 、 專 業(yè) 、 班 級 、 備 注 ) (2)教 師 表 (教 師 號 、 姓 名 、 出 生 日 期 、 性 別 、 籍 貫 、 地 址 、電 話 、 職 稱 、 專 長 、 備 注 ) (3)課 程 表 (課 程 號 、 課 程 名 、 描 述 、 學 分 、 學 時 、 性 質(zhì) 、備 注 ) (4)開 設 課 程 表 (課 程 號 、 學 期 、 授 課 門 數(shù) 、 授 課 時 間 、 地點 、 選 修 人 數(shù) 、 備 注 )軟 件 工 程 25 (5)選 課 表 (學 生 號 、 課 代 號 、 學 期 、 成 績 、 備 注 ) (6)任 課 表 (教 師 號 、 課 程

23、號 、 學 期 、 備 注 ) 對 于 上 述 的 基 本 表 需 要 進 行 關 系 規(guī) 范 化 ， 設 計 用 戶 視 圖 、觸 發(fā) 器 、 存 儲 過 程 等 。 數(shù) 據(jù) 庫 模 式 通 常 用 實 體 聯(lián) 系 模 型 (ERD)表 示 ， 如 果需 要 也 可 以 用 對 象 類 圖 為 數(shù) 據(jù) 庫 模 式 建 立 模 型 。軟 件 工 程 26 軟 件 工 程三 、 建 立 包 圖 對 于 大 型 的 復 雜 系 統(tǒng) ， 常 需 要 把 大 量的 模 型 元 素 用 包 組 織 起 來 ， 以 方 便 理 解 和處 理 。 JXGL系 統(tǒng) 雖 然 不 算 很 大 ， 但 也 可 以

24、把系 統(tǒng) 的 對 象 類 組 織 成 包 ， 以 便 更 清 楚 地 了解 系 統(tǒng) 的 結 構 。 包 圖 表 示 的 是 系 統(tǒng) 的 靜 態(tài) 結 構 ， 但 是 建 立 包 圖 應 當 同 時 考 慮 系 統(tǒng) 的 動 態(tài) 行 為 。 27 軟 件 工 程 28 軟 件 工 程5.4.3 建 立 動 態(tài) 行 為 模 型 第 五 章 統(tǒng) 一 建 模 語 言UML與 實 例5.1 UML概 述5.2 UML視 圖5.3 可 視 化 軟 件 開 發(fā) 工 具 Rose5.4 UML實 例 5.4.1 分 析 問 題 域 5.4.2 建 立 靜 態(tài) 結 構 模 型 5.4.3 建 立 動 態(tài) 行 為 模

25、 型 5.4.4 建 立 物 理 模 型 系 統(tǒng) 動 態(tài) 行 為 模 型 由 交 互 圖 (順 序圖 和 協(xié) 作 圖 )、 狀 態(tài) 圖 、 活 動 圖 表 達 。(1)建 立 順 序 圖 首 先 確 定 參 與 交 互 的 活 動 者 、 對 象和 交 互 事 件 ， 然 后 繪 制 順 序 圖 。 29 軟 件 工 程管 理 員 注 冊 表 單 :開 設 課 程 表 單 :開 設 課 程1:登 錄 2:驗 證3:查 詢4:設 置 課 程 5:增 加 6:刪 除7:提 交 8:存 儲9:退 出 設 置 開 設 課 程 順 序 圖 30 軟 件 工 程管 理 員 注 冊 表 單 :開 設 課 程

26、 表 單 :開 設 課 程1:登 錄 2:驗 證3:查 詢4:設 置 課 程 5:增 加 6:刪 除7:提 交 8:存 儲9:退 出 成 績 登 記 與 統(tǒng) 計 順 序 圖 31 軟 件 工 程(2)建 立 協(xié) 作 圖 (協(xié) 同 圖 ) 首 先 確 定 參 與 協(xié) 作 的 對 象 角 色 、 關 聯(lián) 角 色 和 消 息 ， 再 繪 制協(xié) 作 圖 。 32 軟 件 工 程(3)建 立 狀 態(tài) 圖 先 確 定 一 個 對 象的 生 命 期 中 可 能 出 現(xiàn)的 全 部 狀 態(tài) ， 哪 些 事件 引 起 狀 態(tài) 轉 移 ， 將會 發(fā) 生 哪 些 動 作 ， 然后 繪 制 狀 態(tài) 圖 。 33 軟 件

27、 工 程 34 軟 件 工 程(4)建 立 活 動 圖 首 先 確 定 參 與 活 動 的 對 象 、 動 作 狀 態(tài) 、 動 作 流 和 對 象 流 ，再 繪 制 活 動 圖 。 35 軟 件 工 程5.4.4 建 立 物 理 模 型 第 五 章 統(tǒng) 一 建 模 語 言UML與 實 例5.1 UML概 述5.2 UML視 圖5.3 可 視 化 軟 件 開 發(fā) 工 具 Rose5.4 UML實 例 5.4.1 分 析 問 題 域 5.4.2 建 立 靜 態(tài) 結 構 模 型 5.4.3 建 立 動 態(tài) 行 為 模 型 5.4.4 建 立 物 理 模 型包 括 建 立 組 件 圖 和 配 置 圖

28、。 36 軟 件 工 程 37 軟 件 工 程數(shù) 據(jù) 庫服 務 器應 用服 務 器 課 程 管 理 成 績 管 理JXGL系 統(tǒng) 配 置 圖 數(shù) 據(jù) 庫教 學 管 理服 務 器圖 書 館客 戶 端 專 業(yè) 系客 戶 端JXGL系 統(tǒng) 的 客 戶 機 /服 務 器 結 構 配 置 圖宿 舍客 戶 端 JXGL系 統(tǒng) 是 一 個 基 于 校 園 網(wǎng) 和 數(shù) 據(jù) 庫 的 應 用 系 統(tǒng) ， 其 各 組成 部 分 可 以 配 置 在 不 同 結 點 上 ， 通 過 校 園 網(wǎng) 相 互 通 信 。 38 軟 件 工 程作 業(yè) ： JXGL系 統(tǒng) 。 UML與 系 統(tǒng) 分 析 設 計 張 龍 祥 編 著人 民 郵 電 出 版 社第 12章