面向对象方法实验指导书2016.doc

1 面向对象方法面向对象方法 实验指导书 编著：叶文来编著：叶文来 2009 年 2 月 12 日 2 文档信息：文档信息： 文档名称 描述 负责人叶文来 状态修改版 文档变更历史：文档变更历史： 时间时间修改人修改人章节章节描述描述 2009-02-01叶文来所有章节创建文档初稿 2009-2-14叶文来附录 1 增加 2009-2-24叶文来附录 1完善 2009-3-17叶文来增加文本完善 2010-2-10叶文来修改完善 2012-2-10叶文来修改完善 2014-12-31 文档路径：文档路径： 审核结果：审核结果： 审核人审核人意见意见签名档签名档 3 目目 录录 实验一实验一 熟悉面向对象开发过程熟悉面向对象开发过程.4 实验二实验二 业务案例建模业务案例建模.6 实验三实验三 用例建模用例建模.9 实验四实验四 领域模型建模领域模型建模.13 实验五实验五 系统顺序图和操作契约系统顺序图和操作契约.14 实验六实验六 用例实现顺序图建模用例实现顺序图建模.16 实验七实验七 设计类图建模设计类图建模.18 实验八实验八 设计模式实现设计模式实现.20 4 实验一实验一 熟悉面向对象开发过程熟悉面向对象开发过程 一、 实验目的 1. 掌握 UML 工具 Enterprise Architect（Visio 或 Rational Rose）等的使用； 2. 了解面向对象软件建模过程； 3. 了解领域模型、类图、顺序图、代码之间的关系； 4. 实现骰子游戏的编码。 二、 实验环境 1. PC，CPU：P4 2.0GHz 以上，内存：512M，硬盘：40GB 以上； 2. 操作系统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：E.A、Microsoft Visio 或 Rational Rose 三、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观 2. 理解 UML 模型图间的联系 3. 用例图、领域模型类图、顺序图和设计类图之间的关系设定正确 4. 代码实现达到要求 四、 实验内容和步骤 骰子游戏建模与实现扩展 在 Craig 的UML 和模式应用一书中，第一章举了一个骰子游戏的例子：设计一 个骰子游戏，掷两个骰子，如果合计点数为 7，则游戏者赢，否则游戏者输。书中简单 说明面向对象分析与设计整个过程。要求为游戏实现两种不种类型的界面，使用同一组 的业务对象。如一个界面使用 swing，一个界面使用命令行。界面需要提示如下信息： 1.第一颗骰子掷后点数 2.第二颗骰子掷后点数 3.二者计算之各 5 4.胜利或失败的提示。 界面与模型的关系如下图所示。 另外，书中简单说明面向对象分析与设计整个过程。实验要求增加游戏的功能：记 录用户的信息以及赌注，允许用户押注。设计一个游戏排行榜，记录得分最高的前十名 游戏者名称。或者可修改输赢规则，当天日期如果是奇数号，则点数合计为奇数时，游 戏者赢，否则游戏者输。如果当天日期如果是偶数号，则点数合计为偶数时，游戏者赢， 否则游戏者输。还可以发挥想象进行扩展。（这些扩展功能由你来设计） -分割线- 参照书本上的分析与设计过程，重新建立系统的用例模型（包括用例文本）、领域 模型、对象交互的顺序图、类图等模型，并按照模型编程实现。 请注意模型的顺序与前后关系，以及代码与模型的关系。 要求每个人独立完成，并演示。 五、 参考资料 1. UML 和模式应用，李洋等译，机械工业出版社。Applying UML and Patterns, Craig Larman 2. Internet 3. 附录 1 六、 注意事项 各种模型间是相关联。注意保存模型的连贯性。 Swing 界面 命令行界面 骰子类模型 6 实验二实验二 业务案例建模业务案例建模 一、 实验目的与要求 1. 理解软件开发的初始阶段，理解业务案例的用途 2. 分析业务改进点，设计解决方案 二、 实验环境 1. PC，CPU：P4 2.0GHz 以上，内存：512M，硬盘：40GB 以上； 2. 操作系统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：E.A.或 Rational Rose 三、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观 2. 描述业务案例真实，符合客观实际。 3. 设计的解决方案合理，有效，可实现。 四、 实验内容与步骤 业务案例是忠实描述系统存在之前的业务现实，可以使用任意手段描述。如流程图、 顺序图、活动图、自然语言，伪代码等。 为辅导员设计一个考勤管理系统，全面监控学生的考勤情况，包括早操，日常课程， 会议，活动等各方面需要考勤的地方。让辅导员能方便，及时了解学生的考勤状态。请 为该系统描述其业务案例，并分析出业务改进点，设计出你的解决方案。 1.忠实描述现实的考勤业务过程，写出 n 个业务案例。（多种形式表述，用图表示 最佳） 2.指出业务改进点或业务流程，即能用你所设计的系统替代的现有业务的改进点。 3.描述出，假设实现了这个系统后，使用业务的新的处理过程。（用图表示最佳） 也可以选择你所熟悉的业务：如餐馆服务，医院看病，乘车买票等。来完成实验。 -分割线- 7 例：讯雷软件的例子。 1.现实业务过程： 早期下载文件，需要从各个不同的下载点查找，然后用 ftp 下载工具下载。类似现 在查看网上的盗版电影，需要分别从各个不同的网站查找。具体过程如下图所示。用户 使用普通的下载工具访问下载点 1，从下载点 1 查找所需软件，如果存在，则下载。如 果没有找到，则使用下载工具录入新的下载地址，查找软件，直到找到。 没有讯雷 2.存在的改进点： 人工输入下载地址，寻找软件十分不便，可以设计一个工具软件，将下载请求提交 给工具，由工具从多个下载点中搜索查找，然后下载。节省人工搜索的时间，方便下载。 3.工具实现后的业务流程改进： 人工输入下载请求提交给工具，由工具从多个下载点中搜索查找，然后下载。节省 人工搜索的时间，方便下载。如下图所示。 8 使用讯雷 五、 参考资料 1. UML 和模式应用，李洋等译，机械工业出版社。Applying UML and Patterns, Craig Larman 2. Internet 9 实验三实验三 用例建模用例建模 一、 实验目的与要求 1. 掌握使用建模工具绘制用例模型 2. 掌握用例模型的分析 二、 实验环境 1. PC，CPU：P4 2.0GHz 以上，内存：512M，硬盘：40GB 以上； 2. 操作系统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：E.A.或 Rational Rose 三、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观 2. 用例分析正确无误 3. 用例文本编写的要以交互形式给出，步骤合理，符合事实，满足业务要求 四、 实验内容与步骤 选择下面任一案例或从身边实际提取案例（须经教师评审合格后才能使用），根据 材料建立它的用例模型（用例图和用例文本，分析出参与者，后分析出系统用例，然后 编写每个用例的用例文本）。使用建模工具组织用例和绘制。 案例案例 A A 学校的网上选课系统主要是为了方便教师申请公选课和管理学生的选课。 主要希望通过网上选课系统，教师可以在网上申报下学期开设的公选课，教师申报 时，可以要求选择什么样的教室（多媒体教室或普通教室），也可以限定上课人数。申 请的公选课经过专家评审通过后，经教务处统一安排课程的上课时间及地点，然后在网 上发布供学生选择。 在选课期间，学生在网上浏览课程的相关信息，根据自己的兴趣爱好选择课程。每 个学期参加的课程数不能超过 3 门，但不能少于 2 门。但是有由于每门课有限定人数， 10 所以当课程参加人数满额时，学生可以申请当候补，当有人从这门课程中退课时，按候 补学生的先后顺序直接替补。每门课程的候补人数不超过 10 个，申请当候补的课程门数 不限。 学期开始一段时间内，学生可以试听教师教学内容，确定自己是否对课程感兴趣， 如果不感兴趣则退课。当该段时间结束后，不再开放选课，学生不允许退课或选课，替 补失效。如有学生选的课程少于 2 门，则随机安排到人数未满的课程。选课整个过程中， 教师可以看到那些学生选择了自己的课程。学生也可以看到自己所选定的课程。另外， 还需把确定的学生选课信息送给财务部门，财务部门将根据学生所选的课程的费用扣除 学费。 注意： 1不考虑有时由于学生人数众多，而申请开课的课程所能容纳的学生偏少的情况， 这种情况通常教学部门强制要求教师开设课程来解决。 2由于上述材料由教学部门人员整理，可能叙述有不合理之处，或有遗漏，你可以 根据实际情况酌情考虑。（但不要以现实的选课系统为参照，要忠实于材料意思） 案例案例 B B：勤工助学管理系统 为了解决贫困生在校学习生活问题，学校有勤工组织，专门负责针对学生的勤工岗 位信息发布与人员招聘。除了社会上的一些企业需要临时的勤工人员，学校相关部门也 会设立些勤工岗位。 现需要实现一勤工助学管理系统负责勤工岗位信息及人员招聘工作。通过系统，学 生处希望每年统计出学生勤工信息，以便向上级部门汇报；辅导员了解本年级学生勤工 的情况；学生希望能让勤工管理处了解自己的特长，以及能处事的工作及空余时间，这 样方便用人企业或部门了解自己；另外，如果自己私下联系的工作，也希望勤工管理处 能记录备案，以便供用人单位查询，作为自己以后毕业找工作一项工作经历。需要勤工 的单位希望通过勤工管理处，能快速且找到合适的勤工人员。勤工管理处希望记录参加 过勤工的学生信息，方便联系；同时收集单位参勤工学生的评价，以便评定学生工作态 度等情况，利于下次向用人单位推荐，同时希望系统能提高自己工作效率高，能方便为 大家服务。 (可以向有勤工或勤工管理经验的同学请教业务) 案例案例 C C：角色扮演游戏：角色扮演游戏阿呆仙游记（仙剑奇侠前传）阿呆仙游记（仙剑奇侠前传） 阿呆从小梦想练就一身武艺，名震江湖。但小伙伴们都认为他是个幻想狂，总是不 停捉弄、嘲笑他。由于受不了父母的唠叨，在一个飘洒着细雨的早上，带上铁丝拧 11 成的宝剑踏外出的旅途。一天，他无意中走进一片魔法森林神秘墓室梦幻田园。 。经历过一段磨砺后，阿呆终于成为一代大侠，他叫李阿呆。 卓呆游戏设计公司准备以上面一故事为样本，设计一个简单的角色扮演游戏。现 在聘请你来设计游戏，请发挥你无限的想象力，设想阿呆故事中的省略部分。用面向对 象方法设计建模，并实现。 说明： 1.角色扮演游戏（RPG，英文全称 Role-playing game）是一种游戏，在游戏中， 玩家扮演虚拟世界中的一个或者几个特定角色在特定场景下进行游戏。角色根据不同的 游戏情节和统计数据（例如力量、灵敏度、智力、魔法等）具有不同的能力，而这些属 性会根据游戏规则在游戏情节中改变。有些游戏的系统可以根据此而改进。玩家需扮演 游戏中的主角（可以不止一个人）在游戏。 2.一般 RPG 游戏中有个地图（迷宫），主人公行走地图完成预先设计的任务。 行走时，遇到宝物，提升能力，或陷阱，或怪兽等，最后完成任务通关。 3.你的设计可以简单，但必须有趣，而且能玩。 案例案例 D D：网络点评系统：网络点评系统 网络点评已成为流行的网上社交模式。当用户消费或遇到新鲜事情，总是希望能够 有更多的人分享观点。设计网络系统，由用户主动发起某个点评主题（任意类型，可能 是餐馆，电影院、教师、课程）。用户对主题进行点评，可以使用文本或图片评论，也 可以评分，点赞，扔鸡蛋等。也可以点评的内容进行点评。对点评活跃分子进行排名。 对点评的热门话题提供汇聚等功能。（可以参照点评网:/） 案例案例 E E：购物评价系统：购物评价系统 购物已经成为现今日常生活的一种活动，但是要想在网上寻找一个好卖家，购买挑 选一件质优价格便宜的商品并不容易。可能需要你花费更多的时间和精力在网上搜录。 如果有一家网站能公正的推荐和评价商家或商品，就可以减少用户的找商品时间。能自 动收集所有购物优惠信息，发布给用户。购物评价应有合适策略方便用户检索。从而增 加网上购物的乐趣。 案例案例 F F：人才招聘系统设计：人才招聘系统设计 提供人员简历管理，为一个用户建立资料库，自动生成简历功能。允许用户针对不 同类型公司设定多份简历。对资料可设定浏览级别，供不同类型的用户查看，如有的仅 供自己查看，有的可供公司查看，有的可供所有查看。能为用户智能推荐合适的公司， 供其选择。公司用户可设定公司基本信息，发布人才招聘信息，为各招聘设置应聘 12 人员门槛，智能推荐合适的用户供公司审核，每天汇报有谁浏览过招聘信息，游客不显 示。当有人应聘时，可维护应聘的简历，并给应聘者发消息。应聘人员可以知道公司对 待自己应聘的态度，拒绝或待定或录取。也可以知道有那家公司查看过自己的简历。简 历支持贴照片。 案例案例 G G：拍卖网：拍卖网 参考：/ 选择某物品拍卖，用户必须先注册，然后缴交一定数额压金，才允许参与拍卖。每 个物品的拍卖时间有限。用户每次加价固定幅度。最终以出价者高的获得拍品。 案例案例 H H：团购网：团购网 参考 /，需要考虑商品上架以及团购后的财务结算。 案例案例 I I：在线教育网：在线教育网 针对某一学科，建立一个在线学习教育的网络平台。平台部署多门课程，课程以视 频或其他方式提供。能记录学生的过的内容进度等。提供学习交流的社交平台。学习完 成后，直接在平台完成考试，检测在线学习的效果。参考：/ 案例案例 J J：生活随笔：生活随笔 APPAPP（心情日志）（心情日志） 实现手机 APP，允许用户记录平时生活的心情，感受等。参考： / 以上所有系统，请发挥你的想象力，完善系统的功能，设计符合实际需求的软件。 五、 参考资料 1. UML 和模式应用，李洋等译，机械工业出版社。Applying UML and Patterns, Craig Larman 2. Internet 13 实验四实验四 领域模型建模领域模型建模 一、 实验目的与要求 1. 掌握使用建模工具绘制领域模型 2. 掌握领域模型的分析 二、 实验环境 1. PC，CPU：P4 2.0GHz 以上，内存：512M，硬盘：40GB 以上； 2. 操作系统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：EA、Microsoft Visio 或 Rational Rose 三、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观 2. 领域模型分析符合业务要求 3. 通过场景测试保证领域模型正确 四、 实验内容与步骤 第一步.根据你在实验三所选择的案例及在实验三中完成的用例模型，分析领域的内 的概念类和现实问题的对象，找出类间的关联以及类的关键属性，创建问题域的领域模 型。最后使用建模工具绘制。可以对领域模型中概念类注释说明，让别人更容易理解。 (注意：领域模型与设计类图的区别) 第二步.请用某关键用例的场景验证你所创建的领域模型的正确性。（请在实验报告 中举一两个关键场景例子说明领域模型中的对象如何交互实现场景的目标） 五、 参考资料 1. UML 和模式应用，李洋等译，机械工业出版社。Applying UML and Patterns, Craig Larman 2. Internet 14 实验五实验五 系统顺序图和操作契约系统顺序图和操作契约 一、 实验目的与要求 1. 掌握使用建模工具绘制顺序图模型 2. 理解系统顺序图和操作契约的用意，掌握建模方法。 二、 实验环境 1. PC，CPU：P4 2.0GHz 以上，内存：512M，硬盘：40GB 以上； 2. 操作系统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：EA、Microsoft Visio 或 Rational Rose 三、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观 2. 系统顺序图分析符合系统实际 3. 操作契约描述正确 四、 实验内容与步骤 系统顺序图描述与系统相关的输入和输出事件，以快速获得系统边界责任。 第一步.根据你在实验三所选择的案例及在实验三中完成的用例模型，分别绘制出每 个用例的系统顺序图。 第二步. 针对每一个系统操作，结合实验四的领域模型，分析领域模型内的对象变 化（实为对待这一系统操作的内部实现过程，在这个分析过程中，你可以再次充实修正 领域模型）。 五、 参考资料 1. UML 和模式应用，李洋等译，机械工业出版社。Applying UML and Patterns, Craig Larman 2.Internet 15 2. 统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：Microsoft Visio 或 Rational Rose 六、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观； 2. 顺序图绘制的事件清楚，有意义。 3. 顺序图符合规范 4. 注意所绘制顺序图其代码含义 七、 实验内容与步骤 说明：交互图建模与设计类图建模可以并行开始，因此本次实验可以与下次实验交 叉进行。 A.逐一选择用例场景，从领域模型中，寻找承担完成此用例职责的对象. B.根据实验五的系统顺序图及操作契约，如果有些用例没有建立系统顺序图及操作 契约，请考虑外部参与者的请求及满足请求的过程。 C.应用 GRASP 设计原则，分析各领域对象承担的职责。 D.绘制用例实现的交互图。可以使用帧，简化交互图。可以使用多张交互图绘制一 个用例的实现。 注意交互图建模，需要关注各对象的可见性。设计时，应考虑设计初始化用例。满 足交互的对象初始的可见性要求。 八、 参考资料 1. UML 和模式应用，李洋等译，机械工业出版社。Applying UML and Patterns, Craig Larman 2. Internet 16 实验六实验六 用例实现顺序图建模用例实现顺序图建模 一、 实验目的与要求 1. 掌握顺序图绘制的原则 2. 掌握顺序图建模的方法和技巧 二、 实验环境 1. PC，CPU：P4 2.0GHz 以上，内存：512M，硬盘：40GB 以上； 2. 操作系统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：Microsoft Visio 或 Rational Rose 三、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观； 2. 顺序图绘制的事件清楚，有意义。 3. 顺序图符合规范 4. 注意所绘制顺序图其代码含义 四、 实验内容与步骤 说明：交互图建模与设计类图建模可以并行开始，因此本次实验可以与下次实验交 叉进行。 A.逐一选择用例场景，从领域模型中，寻找承担完成此用例职责的对象. B.根据实验五的系统顺序图及操作契约，如果有些用例没有建立系统顺序图及操作 契约，请考虑外部参与者的请求及满足请求的过程。 C.应用 GRASP 设计原则，分析各领域对象承担的职责。 D.绘制用例实现的交互图。可以使用帧，简化交互图。可以使用多张交互图绘制一 个用例的实现。 注意交互图建模，需要关注各对象的可见性。设计时，应考虑设计初始化用例。满 足交互的对象初始的可见性要求。 17 五、 参考资料 1. UML 和模式应用，李洋等译，机械工业出版社。Applying UML and Patterns, Craig Larman 2. Internet 18 实验七实验七 设计类图建模设计类图建模 一、 实验目的与要求 1. 掌握类图绘制的原则 2. 掌握类图建模的方法和技巧 二、 实验环境 1. PC，CPU：P4 2.0GHz 以上，内存：512M，硬盘：40GB 以上； 2. 操作系统：Microsoft Windows 2000 /2003/XP； 3. 软件：EA、Microsoft Visio 或 Rational Rose 三、 实验要求： 1. 绘制的图形清楚，排版美观； 2. 类图绘制的事件清楚，有意义。 3. 类图符合规范 四、 实验内容与步骤 说明：交互图建模与设计类图建模可以并行开始，因此本次实验可以与上次实验交 叉进行。 A.逐一选择用例，及其领域模型. B.根据其用例的交互图，确定设计类及其属性和方法。 C.分析设计类之间的关联、依赖、继承、组合等关系。 D.设计类之关联的导航方向性。 E.绘制系统的设计类图。可以使用多个类图简化。