uml实验报告1-9讲解.doc

实验一 UML建模基础一、实验目的1. 熟悉UML建模工具Rational rose的可视化环境。2. 掌握利用Rational rose进行建模的步骤。二、实验内容1. 熟悉Rational rose建模环境(1) 单击“开始所有程序IBM RationalRational Rose Enterprise Edition”，启动Rational Rose建模环境，软件启动后产生如图1.1所示的建模模型窗口。图1.1 Rational rose 启动提示界面(2) 选项卡【new】用来选择新建模型时采用的模板。单机【Details】按钮可以查看选中模板的描述。【Existing】选项卡用于打开一个已经存在的模型。【Recent】选项卡可以打开一个最近打开的模型文件。如暂时不需要任何模板，只需要建立一个新的空白模型文件，单击【Cancel】按钮，显示Rational rose主界面，如图1.2所示。图1.1 Rational rose主界面(3) 主界面包含五大部分：导航窗口、绘图窗口、工具栏、文档窗口和日志窗口。导航窗口：用于在模型中迅速漫游。导航窗口类似于windows操作系统的资源管理器，它以树形结构显示了模型中的所有元素，包括参与者、用例、类、组件等。利用导航窗口可以：a) 增加模型元素参与者、用例、类、组件、框图。b) 浏览现有模型元素。c) 浏览现有模型元素间的关系。d) 移动模型元素。e) 更名模型元素。f) 将模型元素加进框图。g) 将文件或UML链接到元素。h) 将元素组成包。i) 访问元素的详细规范。图1.3 导航窗口j) 打开图形。导航窗口四个视图根结点。a) 用例视图(Use Case View)：用于管理需求分析获取的所有用例、参与者和用例图。b) 逻辑视图(Logic View)：分析和设计完成的所有制品(如类图、对象图、顺序图、活动图、状态图等)放置在逻辑视图中。c) 组件视图(Component View)：逻辑视图中的类实现后成为软件的组件，可以放在组件视图中创建这些组件，并绘制组件图描述它们之间的依赖关系。d) 部署视图(Deployment View):系统最终要实现物理部署，在部署视图中创建物理系统中的节点和节点的连接，并描述软件组件在物理节点中的分布。绘图窗口：当在导航窗口中选中某个图双击后，就会打开一个绘图窗口并显示该图，可以使用左边工具栏进行绘图。根据图型的不同，工具栏提供与之相应的图形符号。工具栏：提供了所有UML中的图示符号，包括用例、参与者、类、关系、注释等等，按下任意一个图形元素，就可以在绘图窗口中绘制出来。文档窗口：图形符号提供的信息经过了抽象和压缩，提供的信息量有限，每张图或每个图形元素的详细信息可以补充在文档窗口中。比如书写用例规约时，只要在绘图窗口中点击选中某个用例，然后在文档窗口中输入规约内容，系统就会自动保存文档内容，并与该用例关联起来。日志窗口：使用Rose工具时，有些信息会在日志窗口中显示出来，比如在生成代码时可能发生的任何错误。2. 建模基本步骤(1) 启动Rational rose软件，建立空白模型文件。(2) 双击Use Case View 节点下的main，出现如图1.4所示，为绘制用例图做好准备。 图1.4 绘制用例图(3) 添加参与者：在图1.4中的工具栏选取Actor图标，在右边的图中添加一个Actor，选中新添加的Actor，单击鼠标右键，出现如图1.5所示的快捷菜单，选择“Open Specification”项，打开该Actor的设置对话框，如图1.6所示。在name框中为该参与者命名为学生，单击【OK】按钮。图1.5 Actor设置图1.6 Actor命名(4) 添加用例：如图1.7在左边的用例工具栏选取用例图标，在右边的图中添加一个Use Case，选中新添加的“Use Case”，单击鼠标右键，选择“Open Specification”项，打开该Use Case的设置对话框，如图1.8所示。在name框中为该用例命名为“登陆系统”，在Documentation框中键入“登陆”的用例规格说明，单击【OK】按钮。从此以后只要选中“登陆系统”用例，则界面上的文档窗口就会显示其对应的用例规格说明。图1.7 添加用例图1.8 用例命名(5)按照(4)反复操作，分别加入“成绩查询”、“退出系统”、“输入系统密码”、“找回系统密码”用例，如图1.9所示。图1.9 用例添加(6)用例的实现：在绘出了参与者和用例后，接下来的是绘制参与者与用例实现，如图1.10所示。图1.10 用例实现(7)绘制用例间的关系：根据需求分析可得出“找回系统密码”是“登陆系统”的扩展，用例“登陆系统”包含用例“输入密码”。如图1.11，利用工具栏依赖关系图标绘制相应关系。同时右键在Open Specification按钮(如图1.12)，在相应对话框中设计依赖关系的类型，设置结果如图1.13所示。图1.11 用例间关系1.12 类型设置1.13 图形结果(8)保存模型：选择菜单栏【File-Save】或者标准工具栏的【Save】按钮，可以保存已建立好的系统模型，UML中模型文件扩展名为.mdl。3. 结合日常生活中实际使用的系统，模仿2中的用例模型绘制用例图，并保存模型，熟悉利用Rational rose的建模过程，要求绘制的用例图中用例与2中的用例图不相同。实验二 用例图一、实验目的1. 熟悉UML用例图的基本图形元素。2. 掌握用例与用例之间的各种关系。3. 熟悉针对具体场景使用例图进行软件建模的方法。4. 掌握用例规格说明的概念和基本结构，以及用例规格说明的作用。二、实验内容1. 根据实验一建模实例，熟悉利用Raional rose软件绘制用例图的基本方法。2. 通过对“学生信息管理系统”的需求描述，确定系统用例图：“学生信息管理系统”的需求描述如下： 在每个新学年开始都会有新生入学，这时系统的管理人员可以通过系统将这些新生的学籍、年龄、家庭住址、性别、身高、学生证号、身份证号等基本信息存入数据库，每个新生都对应一个唯一的编号，此编号可以是学生，在日程管理中，系统管理员还可以对所有学生的基本信息进行查询、修改和删除等操作；同时校领导可以查询、修改全校所有学生的基本信息。 学校领导可以通过本系统了解每个班的任课教师、辅导员、学生姓名、学生人数、专业等班级基本信息。系统管理员可以进行查询班级基本信息、添加班级、修改班级基本信息、删除班级等操作。 在考试结束以后，教师可以将学生的考试成绩录入系统，还可以对学生的成绩进行查询和修改。学生可以通过本系统进行成绩的查询。 学生还可以在网上选择自己选修的课程(必修课必须上，所以不用选)，学生通过本系统可以看到有哪些课程可以选以及课程的基本信息。课程的基本信息包括：课程号、所属专业、课程名称、开课学期、学时数、学分、任课教师等。每个学生每学期的选修课程数不得大于6门，如果已经选择了6门课程则不能再选择其他课程。只有将已选择的课程删除掉才能再选择新课程。系统管理员负责修改、增加、删除选修课程。 系统管理员可以对系统的账号进行添加、设置、删除、查询等操作，同时可以设置每个账号的权限以及对应的个人信息。a) 请根据上述描述，确定系统的参与者b) 确定系统的用例并绘制完整的用例图。3. 根据2中所绘制的“学生信息管理系统”用例图，写出学生“选择课程”用例的用例规格说明。“选择课程”用例规格说明用例编号：UC21用例名称：选择课程简要说明：用户选择课程并保存参与者：学生、教师、校领导、管理员前置条件：用户正确登录系统后置条件：成功完成选课并保存基本事件流1.用户向系统发送选课请求2.用户选择欲选课程3.系统核对用户身份条件4.选课成功并且自动保存扩展事件流：3a身份条件验证失败，显示选择所需条件并提示重新选择或者放弃选课3a 1）用户重新选择课程，跳转到23a 2）放弃选课，终止操作4. 考虑一个网络订餐系统的需求，并绘制出完整的用例图。实验三 类图一、实验目的1. 熟悉UML中类的定义和图形符号。2. 掌握类与类之间的各种关系代表的含义及表示方法。3. 掌握类图的绘制方法。4. 了解对象图的绘制方法。二、实验内容1. 按照如下操作要求，绘制图书管理系统各类图，掌握绘制类图的步骤：(1)新建模型文件，打开模型文件中的逻辑视图(Logical View)，用鼠标右击逻辑视图，在弹出来的菜单中选择“NewClass diagram”项，创建“图书馆业务功能”类图，如图3.1所示。图3.1 新建类图(2)双击新建的“图书馆业务功能”类图，并点右边控件集中选中的“Class”图标，并用鼠标在图中拖出一个类图，并命名为Book，如图3.2所示。图3.2 新建类(3)下一步为设置Book类的属性，在类图中双击Book类，可以在打开的“Class Specification”对话框中设置Book类的属性和方法等其他的信息；点击“Attributes”选项卡，此选项卡可以设置类的属性，在图中间单击右键，可以看到有一个“Insert”的选项，选中这个选项，然后在出现的对话框中输入相关信息，即书本的ISBN号属性，在“Type”方框内输入此属性的类型值，同时可以看到一栏可以设置此属性的访问权限，一般将属性设置为“private”。Book类的其他属性也可以按照以上的做法设置，具体操作过程如图3.3所示。 图3.3 类的属性设置(4)设置好Book类的属性，即可以设置Book类的方法(操作)。双击Book类后在“Class Specification”对话框中选“operations”选项卡，在图中的空白地方，单击右键，在弹出的菜单中选“insert”选项，输入方法名，同时可以设置该方法的返回类型以及可见性，并可以在Documentation的方框内填写一些相关的方法说明，具体设置方法见图3.4。 图3.4 类的方法设置(5)完成上述操作即可完成类的设置，如图3.5所示。图3.5 类2. 根据以下描述画出类图，并注明多重性关系(省略类的属性和关系)： 一个学生可以选修多门课程，也可能没有任何课程；一门课程可以被多个学生选修；一个老师可以教多门课程或者不教课；每门课程至少有一个老师，也可以有多个老师任教；每门课程可以有0或1本教材，每本教材只能用于一门课程。class Course private：string courseName;string teacher;string student100;const int courseNum; static double courseAverScore;public:Course();void SetCourseTeacher(string teacher);double CaculateScore(int studentNum=1);double Course:courseAverScore=0.0;3. 根据下面的代码画出Course类的类图，要求标明各属性的类型和可见性以及类方法。4. 根据以下描述，画出相应的UML类图：(1) 神舟六号飞船是神州飞船系列的一种，它由轨道舱、返回舱、推进舱和逃逸救生塔等组成。(2) 航天员可以在返回舱内驾驶飞船，轨道舱是航天员工作和休息的场所。在紧急的情况下，颗粒利用逃逸救生塔逃生。(3) 在飞船两侧有多个太阳能电池翼，可以为飞船提供电能。5. 在下图中最上面的对象的名称是什么？该图表示的意思是什么？图3.6 对象图6. 针对实验二中的“学生信息管理系统”绘制类图，要求注明类间的关系以及每个类应有的属性和方法(省略属性的类型以及方法的返回值、参数)。实验四 状态图一、实验目的1. 掌握状态的定义和组成部分。2. 掌握UML中状态的表示方法。3. 掌握转换的定义及转换的5要素。4. 解触发事件、监护条件、动作的定义。5. 掌握阅读和绘制状态图的方法。 二、实验内容1. 阅读计算机线程的状态图，完成下列问题。 图1 状态图(1) 该图中线程有几种状态？分别是什么？初态、就绪、运行、阻塞、终态(2) 请使用文字描述线程的基本运行过程。线程开始进入就绪态，当获得cpu时间片进入运行态，如果运行结束进入终态，但是如果时间片用完就回到就绪态，运行期间如果不满足所需资源进入阻塞态，处于阻塞态的如果资源满足又会重新进入就绪态。 2. 根据问题描述，完成电梯状态图绘制。电梯开始处于空闲状态(idle)，当有人按下按钮要求使用电梯时(事件is required发生)，电梯进入运行状态(run)。如果电梯的当前楼层比想要的楼层高时(监护条件currentFloordesiredFloor成立)，电梯进入下降状态(moving down)；反之，如果电梯的当前楼层比想要的楼层低时(监护条件currentFloordesiredFloor成立)，电梯进入上升状态(moving up)；如果电梯的当前楼层与想要的楼层相同时(监护条件else成立)，电梯门打开(door open)。在电梯上升或下降期间，每经过一个楼层就判断监护条件(currentFloor=desiredFloor)是否成立，若不成立，继续移动，若成立，就进入停止状态(stop)，15秒后，电梯门自动打开(door open)，2分钟后，电梯门自动关上(door close)，如果有更多的电梯使用请求，进入运行状态(run)，反之，则进入空闲状态(idle)。3. 根据问题描述，完成手机状态图绘制。当手机开机时，它处于空闲状态(idle)，当用户使用电话呼叫某人(call someone)时，手机进入拨号状态(dialing)。如果呼叫成功，即电话接通(connected)，手机就处于通话状态(working);如果呼叫不成功(cant connect)，例如对方线路有问题，关机、拒绝接听。这时手机停止呼叫，重新进入空闲状态，手机进入空闲状态下被呼叫(be called)，手机进入响铃状态(ringing)，如果用户接听电话(pick)，手机处于通话状态，当手机进入通话状态时自动进行计时，通话结束手机自动停止计时，通话过程中手机可以实时显示通话时间；如果用户未做出任何反应(havent acts)，可能他没有听见铃声，手机一直处于响铃状态，如果用户拒绝来电(refused)，手机回到空闲状态(idle)。实验五 活动图一、实验目的1. 掌握活动的概念以及表示方法。2. 掌握活动图中个元素表示的意义和表示方法。3. 掌握分支、监护条件、分岔、汇合和泳道的概念。4. 掌握阅读和绘制活动图的方法。二、实验内容1. 依据下列要求绘制活动图：绘制“删除读者信息”用例的活动图(原始用例图自行绘制)。删除读者信息一般按照以下步骤进行：(1)管理员在录入界面，输入待删除的读者名；(2)“业务逻辑”组件在数据库中查找待删除的读者名；(3)如果不存在，则显示出错信息，返回步骤(1)，如果存在则继续；(4)“业务逻辑”组件判断“待删除的读者”是否可以删除；(5)如果不可以，则显示出错信息，返回步骤(8)，如果可以则继续；(6)在数据库中，删除相关信息；(7)显示删除成功信息；(8)结束。(1)在用例图中，找到“删除读者信息”的用例，如图1所示，在“删除读者信息”用例上单击右键，在弹出的快捷菜单中选“New”，Rose工具也会弹出一个菜单，选”Activity Diagram”，选中后单击，便可以新建好一个活动图。图 1 用例图(2)新建好活动图后，双击“删除读者信息”的活动图，得到如图2所示，然后在左边的工具栏内点击“Swimlane”，在右边的图添加一个泳道，如图3所示，并命名为administrator.按照此步骤，再添加另一个泳道，并命名为SystemTool，得到图4。 图2 图3 图4(3)在左边的工具上选取“Start State”，并在administrator的泳道上添加，如图5所示；添加完开始结点后，再来为此活动图添加活动，图6所示，在左边的工具栏上选中“Activity”这个图标，在administrator这边的泳道上添加一个活动，命名为登录(login)，再在开始结点和活动登录(login)之间添加活动关系，如图7所示。 图5 图6 图7(4)完成步骤(3)后，登录输入需要对输入的信息进行验证，则在图中利用“Decision”图标添加一个验证框，如图8所示：添加验证框后，验证的内容，如果通过，则允许管理员进行查询操作，如图9所示；如不能通过，则结束，如图10所示。 图8 图9 图10(5)验证后，下一步的操作是查询需要删除的记录，添加一个活动，命名为delete，如图11和图12所示。 图11 图12(6)最后，在删除后，系统会返回操作结果给操作者，图13所示；删除成功或删除失败系统都会有信息返回给操作者。图13(7)根据分析设计情况，进一步添加或细化活动图。2. 下图中表示某公司的销售过程活动图，请用文字详细说明。图14【活动图说明】(1) 收到订单：收到客户的订单。(2) 分叉：同时进行准备货物（3）和开具发票（6）(3) 准备货物：准备货物。(4) 分支：判断是否是加急件，是的话发EMS跳到步骤（8）(5) 普通包裹：发普通包裹。(6) 开具发票：开具发票。(7) 收款：根据订单收款。(8) 汇合节点：如果收款和发送都完成，进行下一步。(9) 关闭订单：关闭订单，交易完成(10) 结束3. 用活动图表示for(i=0；iCreate Collaboration Diagram）2. 根据实验六中题目3的描述绘制协作图。3. 根据下列交互过程描述，绘制协作图。(1) 学生通过界面发送选课命令。 (2) 界面向控制对象请求课程信息。 (3) 控制对象向数据库发送查询数据消息。 (4) 控制对象暂存数据库的查询结果。 (5) 界面对象从控制对象中取得所有的课程信息。 (6) 在界面上显示所有的课程信息。 (7) 界面对象发送命令要求控制对象删除课程信息。 (8) 学生选择课程。 (9) 界面对象要求学生输入学号。 (10) 界面对象向控制对象发送信息，查询该生是否可以选择选定的课程。 (11) 控制对象从数据库中查询关联信息。 (12) 控制对象判断是否可以选课。 (13) 如果可以选课，则向数据库中添加关联信息。(14) 向界面对象返回信息。4. 绘制网络订餐系统中订餐用例交互过程的协作图。实验八 组件图与配置图一、实验目的1. 了解组件的概念以及引入组件的原因。 2. 掌握组件的要素，组件和类的比较。3. 掌握UML中组件图配置图的图形元素。 4. 掌握阅读和绘制组件图和配置图的方法。5. 了解组件图和配置图的应用。二、实验内容1. 根据要求绘制组件图。分析：在LSTC的图书馆管理系统中，通过分析可以发现类图中的类应分为4个部分：(1) 用户接口模块（UI），主要负责系统和用户的交互，包括Frame类，Dialog类等。(2) 业务对象模块（BO），主要负责处理系统中的业务计算，如借书，还书等功能的具体操作。(3) 数据存储模块（DB），主要负责处理对数据的存储。(4) 通用工具模块（UTIL），包括系统中通用函数。通过一个主程序StartClass来启动。由于系统中的类较多，这里以业务对象模块（BO）为例来讲解如何创建组件图，BO模块中包括：Item类：书目类，表示一本（不是一种）实际存在的书籍或杂志；Loan类：借书业务类，将借阅者和图书馆关联起来，一个Loan对象表示借出的一本书；BorrowerInfomation类：借阅者信息类，表示一个借阅者；Title类：表示一种书或一种杂志。如C+编程思想就是一种书，用1个title对象表示，如果有2本这样的书，则需要用2个Item对象表示； Reservation类：预定信息类，表示一个预定信息。Item类和Loan类之间互相依赖，Loan类和BorrowerInfomation类之间互相依赖，BorrowerInfomation类和Reservation类之间互相依赖，Reservation类和Title之间互相依赖，Title和Item类之间互相依赖。绘图步骤：(1) 在组件视图中双击Main图，出现图1，为编辑组件图做好准备，这时绘图工具栏中的图标如图中椭圆所示。图1(2) 在组件视图中，从工具栏中选择MainProgram图标，在右边的绘图区中添加一个新组件，并取名StartClass.java表明新增一个主程序。图2(3) 选择新创建的组件点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Open Sepcification”,如图3。图3(4) 在对话框中，可以修改组件的名称，设置组件的类型，指定实现的语言。这里新组件的名称定为“StartClass.java”，组件构型为Main Program（Rose中提供了多种构型），实现语言为JAVA（Rose中默认的是分析语言Analysis），修改结果如图4所示。图4(5) 组件图描述的是系统的实现视图，因此要指定实现组件功能的文件。点击File选项卡，在列表框中点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Insert File”，弹出文件对话框。在对话框中，键入StartClass.java，点击“打开”按键，这时对话框如图5所示。图5(6) 双击StartClass.java，弹出是否创建对话框，询问是否创建文件，选择“YES”,弹出记事本，这时可输入相应的源程序（注意：如果这里选择的文件已经存在，则不会弹出创建文件对话框，而是直接显示相应文件内容）。(7) 创建相应的包。选择包图标，在右图中创建。这里同样需要对每个组件打开“Open Specification”对话框，设置具体的属性，对“包”组件来说需要在Files选项卡中指明与其对应的目录。创建完毕的组件图如图6所示。图6(8) 选择业务对象包（BO），双击，打开业务对象包的详细组件图，这里根据分析的结果分别创建Title.java，Item.java，Loan.java，BorrowerInfomation.java，Reservation.java组件，并设置好每个组件的构型和对应的文件。创建好的BO包组件图如图7。图7(9) 创建依赖关系。在本节前述一段中，已经描述过各个类之间的依赖关系，依赖关系使用虚线表示，因此根据分析中的结果，在图中将相互依赖的组件连接即可。完成后的组件图如图8。图82. 绘制图书管理系统部署图分析：图书管理系统中，对于“借书、还书”等基本功能和“书目维护、读者信息维护”等信息维护功能来说，是在图书馆内部发生的，并且客户端的数量有限，由于其使用频率较高，故效率和使用的方便性需要侧重考虑，而客户端软件的维护工作量相对较少，则可以不用考虑，因此这部分业务将采用传统的C/S架构；对于图书的查询和预定功能来说，我们希望在整个校园网内提供这些功能，所以这部分业务我们将会采用B/S架构，这样将会使得读者在校园网的任何地方都能使用，且能简化系统的部署和维护。基于上述考虑，该系统将由5个节点构成：应用服务器、数据库、Web应用服务器、基本业务服务器、信息维护服务器。(1) 应用服务器，其类型是Processor，负责整个系统的总体协调工作。(2) 数据库，其类型是Device，负责数据管理。(3) Web应用服务器，其类型是Processor，负责读者网上查询和预定业务。(4) 基本业务服务器，其类型是Processor，负责处理读者借书和还书等一些基本的业务流程。(5) 信息息维护服务器，其类型是Processor，负责系统基本信息维护的业务流程，如：书目维护、读者信息维护等。绘制步骤：(1) 建立图书管理系统模型文件。(2) 导航窗口中双击“Deployment View”,在绘图窗口中打开如图9所示部署图。图9 (3) 添加Processor主机节点：如图10所示，选择部署图工具栏的“Processor”图标，在右边的绘图窗口中添加一个Processor，鼠标右击新加的Processor，选择菜单项“Open Specification”，打开Processor的设置对话框，如图11所示。在Name框中为该Processor命名：Application Server”，点击OK按钮即可完成该物理节点的设置。 图10图11(4) 添加Device数据库节点：如图6.19所示，选择部署图工具栏的“Device”图标，在右边的绘图窗口中添加一个Device，同设置Processor类似，为该Device命名：Database，完成后，绘图窗口如图12所示。 图12(5) 添加连接：如图13所示，选择部署图工具栏的“Connection”，在右边的绘图窗口中为“应用服务器节点”与“数据库节点”添加连接。图12(6) 重复步骤(3)和(5)，添加其余的三个服务器节点，并为它们添加连接，完成后如图13所示。至此，部署图完成，保存模型文件为“图书管理系统.mdl”即可。图133. 下图是对callcenter.exe的结构进行组件建模的结果，请说明该图所表示的含义。可执行文件callcenter.exe执行时需要调用动态链接库sha_a3.dll、sh_ttsu.dll，和文件config.ini，sh_ttsu.dll运行时又会调用sha_a3.dll和libtts.dll4. 绘制网络订餐系统的部署图(客户端可以为PC或者手机)。实验九 双向工程一、实验目的1理解双向工程的基本概念。2利用Rose正向工程工具生成代码框架。二、实验内容1.根据要求完成正向工程代码框架。使用Rose工具将设计的模型通过正向工程生成代码框架。按照使用Rose工具生成代码的5步基本步骤可以顺利的完成代码框架的生成工作。（1）创建模型；（2）创建组件；（3）将类映射到组件；（4）设置代码生成属性；（5）生成代码。步骤：(1)浏览窗口中选择“Logical View”，建立如图9.所示的类图。图9.1 建立类图(2)用People类为例实现正向工程，首先在左边的工具栏组件视图内建立一个组件，并命名