（通信与信息系统专业论文）cldc规范的uml模型.pdf

摘要摘要互联网的出现，为无线通信业带来了非常可观的应用前景，但是，无线设备也面临着新的挑战：即未来的无线通信应能提供丰富多彩的无线应用和服务，以满足用户的个性化需求。j a v a 语言是一种面向对象的网络编程语言，由于它具有平台无关性、安全性和动态下载的特点，非常适合于无线设备的应用开发。j 2 m e ( j a v a2p l a t f o r m ，m i c r oe d i t i o n ) 是s u n 公司的j a v a 2 平台微型版，它的目标设备是互联的、资源受限的设备。j 2 m e 可以使设备制造商、服务供应商和内容创建者都能在竞争中获得利益，通过为众多的用户开发和提供新的应用和服务来增加收入。为了支持各种消费类和嵌入式市场的灵活的配置要求，j 2 舵的系统结构应该是模块化和可升级的。j 2 m e 的配置为“垂直”类或家族设备定义了一个最小化的平台，每种配置都针对总内存和处理能力相似的设备。目前j 2 m e 有两种标准的配置：c d c ( 互联设备配置) 和c l d c ( 互联有限设备配置) 。本文着重讨论后者。c l d c 的目标是为小型、资源受跟、互联的设备定义一个标准的、具有最小资源占用的j a v a 平台。c l d c 规范定义了j a v a 语言和虚拟机特征、核心库、输入输出、网络、安全和国际化。统一建模语言u m l 的出现使面向对象方法第一次得到统，同时也为建模和编码的统一提供了条件。u m l 吸收了许多先进的面向对象思想，具有更强的模型表达能力。因此，在进行系统分析和设计时，采用u m l 来实现系统，将会极大提高软件文档的可理解性和可维护性。本论文的主要工作是在研究c l d c 规范和u m l 的基础上，利用u m l 来对c l d c规范建模。该模型以w i n d o w s 为其底层的操作系统，主要可从运行时管理、通信管理、通用连接框架等方面来进行建模，其中重点分析了通用连接框架的数据报协议和t c p 流协议管理涉及的用例，并通过用例图、类图、交互图等分别从静态和动态的角度来对其建模。关键词：c l d c ：u m l ；j 2 m e ；模型华南理工大学工程硕士学位论文a b s t r a c tw i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e t ，t h ei n d u s t r yo fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nh a sa l lc o n s i d e r a b l ef o r e g r o u n di na p p l i c a t i o n 。y e ti ti si nf a c eo fn e wc h a l l e n g e ：i no r d e rt om e e t i n gw i t hc u s t o m s i n d i v i d u a lr e q u i r e m e n t ，t h ef u t u r ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns h o u l dp r o v i d er i c ha n dc o l o r f u la p p l i c a t i o n sa n ds e r v i c e s 。j a v ai sao b j e c t e d - o r i e n tl a n g u a g ei nn e t w o r kp r o g r a m m i n g ，w h i c hi ss u i t a b l ei nd e v e l o p i n ga p p l i c a t i o no fw i r e l e s sd e v i c ef o ri t sp l a t f o r m ，i n d e p e n d e n t 、s a f e t ya n dd y n a m i cd o w n l o a d i n g 。j 2 m ei sj a v a 2p l a t f o r mm i c r oe d i t i o np r o v i d e db ys u nm i c r o s y s t e m s ， n c 。t h eg o a lo fj 2 m ei sc o n n e c t e d 、r e s o u r c e l i m i t e dd e v i c e saj 2 m ee n a b l e sd e v i c em a n u f a c t u r e r s 。s e r v i c ep r o v i d e r sa n dc o n t e n tc r e a t o r st og a i nac o m p e t i t i v ea d v a n t a g ea n dc a p i t a l i z eo nn e wr e v e n u es t r e a mb yd e v e l o p i n ga n dd e p l o y i n gc o m p e l l i n gn e wa p p l i c a t i o n sa n ds e r v i c e st ot h e i rc u s t o m e r sw o r l d w i d e 。t h j 2 m ea r c h i t e c t u r ei sm o d u l a ra n ds c a l a b l es ot h a ti tc a r ls u p p o r tt h ek i n do ff l e x i b l ed e p l o y m e n td e m a n d e db yt h ec o n s u m e ra n de m b e d d e dm a r k e t s - aj 2 m ec o n f i g u r a t i o nd e f i n e sam i n i m u mp l a t f o r mf o ra “h o r i z o n t a l ”c l a s so rf a m i l yo fd e v i c e s ，e a c hw i t hs i m i l a rr e q u i r e m e n t so nt o t a lm e m o r yb u d g e ta n dp r o c e s s i n gp o w e r 。c u r r e n t l y ，t h e r ea r et w os t a n d a r d2 2 m ec o n f i g u r a t i o n s ，o n ei sc d c ( c o n n e c t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ) ，t h eo t h e ri sc l d c ( c o n n e c t e d , l i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ) 。i nt h i sa r t i c l e ，t h el a t t e ri sf o c u s e d 。t h eh i g h l e v e lg o a lf o rc l d ci st od e f i n eas t a n d a r d ，m i n m u mf o o t p r i n tj a v ap l a t f o r mf o rs m a l l 。r e s o u r c e c o n s t r a i n e d ，c o n n e c t e dd e v i c e ，t h ec l d cs p e c i f i c a t i o nw i l la d d r e s st h ef o l l o w i n ga r e a ：j a v al a n g u a g ea n dv i r t u a lm a c h i n ef e a t u r e s 、c o r ei a v al i b r a r i e s 、i n p u t o u t p u t 、s e c u r i t ya n di n t e r n a t i o n a l i z a t i o n 。t h eu n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ( u m l ) m l i t e sk i n d so fo b j e c t e d t o r i e n t e d ( o o )m e t h o d sf i r s t l y ，s u p p l y i n gt h ec o n d i t i o nf o ru n i f i c a t i o nb e t w e e nm o d e l i n ga n dc o d i n g 。t h eu m lh a ss t r e n 9 1 l h e nt h em o d e l i n ge x p r e s s i o na b i l i t y ，a b s o r b i n ga d v a n t a g e so fm a n ya d v a n c e d0 0m e t h o d 。w h e na n a l y z i n ga n dd e s i g n i n gf o rac e r t a i ns y s t e m ，t h ei n t e l l i g i b i l i t ya n dm a i n t a i n a h i l i t yo fd o c u m e n t sw i l lb ea d v a n c e di fw eu t i l i z eu m lt or e a l i z ei t 。l a s t l y ，t h ep a p e rc o n c e r n so nm o d e l i n gf o rt h ec l d cs p e c i f i c a t i o nu s i n gu m l t h em o d e li sb u i l tf r o ma s p e c t so fr u n t i m em a n a g e m e n t 、c o m m u n i c a t i o nm a n a g e m e n ta n dg e n e r i cc o n n e c t i o nf r a m e t h eu s ec a s e sr e l a t e dt ot h ed a t a g r a mp r o t o c o la n dt c ps t r e a mp r o t o c o li nt h eg e n e r u i cc o n n e c t i o nf r a m ea r ee m p h a t i c a l yd i s c u s s e d t h em o d e li sd e s c r i b e df r o ms t a t i co rd y n a m i ca s p e c t s ，s u c ha su s ec a s ed i a g r a m ，c l a s sd i a g r a ma n dc o l l a b o r a t i o nd i a g r a me t c k e y w o r d s ：c l d c ；u m l ；j 2 m e ；m o d e li i i华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：际日本日期：矽年7 月f 曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密品。( 请在以上相应方框内打“”)作者签名：导师签名：碌i j 峰诱坦勘日期：工一；年7 月1 日日期：加弓年7 月旧第一章绪论= # e 目l _ _ _ _ l _ _ = $ l l l _ 自! j _ 日! _ _ _ _ _ -t i _第一章绪论随着通信技术和计算机新技术的飞速发展，无线通信设备的应用越来越广泛，无线通信也成为最热门和发展速度最快的技术之一。本论文的研究工作，主要是作为广东省十五工业重点攻关计划“嵌入式j a v a 运行平台的研制及在国产手机的实现”的前期工作。1 1 无线设备的软件开发1 1 1 无线设备的新挑战特别是i n t e r n e t ( 互联网) 的出现，为计算机和通信业带来了非常可观的应用的前景。无线通信的内容也不再局限于语音通信，还有数据、图像等信息的交互。因此，无线设备正面l 临着新的挑战，即未来的无线通信应能提供丰富多彩的无线应用和服务，以满足用户的个性化需求。传统的无线通信设备只是一种带有固定编码特点的装置，主要用于语音通信，其应用较为有限。为了适应新的应用，必须使这些无线设备变得可定制，即可以通过无线网络下载新应用和新特性。近年来，新一代宽带无线网络技术得到很大的发展，这不仅为数据通信提供了更高的数据传输率和更好的服务质量，同时也为无线设备的支持动态软件下载功能提供了可行性。1 1 2 无线设备与计算机类设备在软件开发上的不同点无线设备与固定的计算机类设备之间存在很大的差异，因而在软件开发也有很大的区别，具体体现在：1 拥有的资源不同。固定的计算机类设备往往具有较高的硬件配置( 如：c p u 、内存、外存等) ，因而在软件开发时，可使用的软件工具更多，而且大多不用考虑实现硬件上的约束。无线设备则不同，由于其体积、成本等原因的限制，其硬件资源是非常有限的，因此在软件开发工具的选择和实现上有很大的限制。2 网络运行环境不同。计算机类设备通常是运行在可靠的、高速的网络环境下；无线设备则是在不断移动，允许在不同的环境下使用( 如：汽车、火车等) ，多数的无线设备只具有非连续的、低带宽的网络连接a 因此，无线设备的软件开发更注重安全性和可靠性，同时，无线设备不仅要能够运行设备制造商提供的软件，而且能够运行第三方软件开发商所提供的软件。华南理工大学工程硕士学位论文可见，研究无线设备的软件开发具有很大的现实意义。1 2j a v a 技术在无线设备开发上的优势为了使传统的无线设备变得可定制，开发出更多的应用，这就要求提供一个易于移植、安全的环境。j a v a 语言是一种面向对象的网络编程语言，它非常适合于无线设备的应用开发。自1 9 9 5 年j a v a 语言正式发布以来，就以其强大的生命力吸引了众多的软件开发人员。j a v a 平台具有以下的优点：1 平台无关性。j a v a 的最大目标和特点，就是“一次编写，到处运行”的平台无关性。其标准化语言组件和库可以支持应用和内容在不同的设备之间灵活传输。2 安全性。类文件校验、明确定义的应用程序编程接口和安全组件确保了第三方应用程序的行为是可靠的，不会对设备或网络造成损害。3 动态内容传输和交互。新的内容、应用和服务可以通过不同类型的网络动态下载；同时，j a v a 语言支持非常复杂的用户交互以及对于小型设备强制性图形处理能力的要求。4 简单性。j a v a 语言的简单性体现在精简的系统，力图用最小的系统实现足够多的功能。j a v a 的基本解释器只有4 0 k b 左右，比起其它功能强大的编程工具( 如：v i s u a lc + + 等) ，体积小得多。除此以外，j a v a 语言还具有离线获取的能力，而且拥有巨大的开发者团体。以上的诸多优点，证明了j a v a 语言更适合资源受限的无线设备的软件开发。1 3c l d c 的研究意义1 3 1w a p 的局限性无线应用协议( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l ，w a p ) 是一组标准，将i n t e r n e t 服务扩展到电话、传呼机和p d a 等无线设备中。w a p 是个开放式的协议，采用并不复杂的微浏览器，只需要有限资源和一个w a p 网关从存储内容的服务器中传递内容。但是，w a p 也存在一些缺点，比如安全性，以及在单机或离线操作时需要持续的广播时间。w a p 目前使用无线传输层安全规范( w i r e l e s st r a n s p o r tl a y e rs e c u r i t v ，w t l s ) 来保证安全性。w t l s 是特意为保障低带宽环境下，在计算处理能力和内存有限的无线设备中进行安全交易而设计的。为了满足这种要求，w a p交换机作为一个在w t l s 加密和作为w e b 标准的更健壮的s s l ( s e c u r es o c k e t sl a y e r ) 之间进行转换的翻译器。但是当数据从w t l s 移交到s s l 的过程中，需要2第章绪论l l 目_ _ 目_ l _ l i l l l i _ _ _ l e _ = 目日j - _ _ - l _ i _ = 一经过一个先解密然后再加密的过程，而这意味着数据在一个很短的时间内是不安全的“1 。1 3 2 关于j 2 n ej 2 m e ( j a v a2p l a t f o r m ，m i c r oe d i t i o n ) 是s u n 公司推出的j a v a 2 平台微型版。为适应不同的领域，s u n 公司将j a v a 组织成3 个版本：j a v a 2 标准版( j a v a 2p l a t f o r m ，s t a n d a r de d i t i o n ，j 2 s e ) 、j a v a 2 企业版( j a v a 2p l a t f o r m ，e n t e r p r i s ee d i t i o n ，j 2 e e ) 和j 2 m e 。j 2 m e 并不是w a p 的替代品，而是进一步扩展无线访问和应用的一个补充技术。j 2 m e 主要面向消费类设备，如；电视机顶盒、i n t e r n e t 电视、导航系统、手机、双向传呼机和个人信息管理器等。这些消费类设备在外观、功能和特性上有很大的差别，为了适应这些差异，j 2 m e 的最基本要求是占用尽量小的资源，而且应是模块化和可定制的。为了实现以上目标，j 2 m e 环境提供了很多领域的j a v a 虚拟机技术，分别对不同处理器类型和内存模式进行了优化。同时，j 2 m e环境提供了支持j a v a 库的最小配置，这些最小配置仅包含最基本的功能，但可针对特定市场类别扩展额外的库。1 3 3 配置为了支持无线设备类型的可定制性和可扩展性，j 2 m e 环境定义了两种核心的概念：配置( c o n f i g u r a t i o n ) 和描述( p r o f i l e ) 。其中，配置定义了设备制造商或者内容提供者应该在相同的所有设备中都实现的最小的j a v a 语言、虚拟机和最小的类库；描述是位于配置之上的一个层( 从而扩展了该配置) ，其主要目的是在个纵向的设备家族或者设备领域内部确保互操作的实现。1 。1 3 2 1 配置的意义：通过配置，实现了描述和设备间的可移植性在j 2 m e 环境中，应用是“为”特定的描述写的，描述是“基于”或“扩展”一个特定的配置。因此，配置的所有特征都会自动包含到描述中，并且可以被为这个描述写的应用程序所利用。配置为设备制造商和描述实现者定义了“最低公共标准”平台或者构建块。所有具有大体相同的内存量和处理能力的设备都要实现定义在配置中的所有特征。描述的实现者要同意只使用配置定义的特征。因此，通过配置层实现了描述和设备之间的可移植性。在j 2 m e 中仅提供了很少数量的配置，因为跨大量不同j a v a 平台实现的核心j a v a 库总是同一个j a v a 虚拟机的实现紧密地结合在一起，在配置规范中很小的华南理工大学工程硕士学位论文差别就需要对一个j a v a 虚拟机内部设计进行很大的改动，并且会需要附加一些实际的内存，维护这样的改变是非常昂贵而且耗时的。有很少数量的配置意味着很少数量的j a v a 虚拟机实现就可以满足大量的描述和大量不同硬件设备类型的需求。因而j 2 m e 所提供的经济方案，给消费类和嵌入式工业带来巨大的效益。1 3 2 2c l d c ( c o n n e c t e d ，l i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ，互联有限设备配置)目前只有两种标准的j 2 m e 配置：c d c ( c o n n e c t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ，有限设备配置) 和c l d c 。其中c l d c 是本论文的研究目标。c l d c 。该配置致力于低端的消费类设备。低端消费类设备的典型例子包括个人的、移动的、电池供电的、互联的信息设备如手机、双向传呼机和个人信息管理器。c l d c 配置中包含了一些不是来自j 2 s e 的特定类，这些类是专为小型设备而设计的。c d c 。该配置致力于高端的消费类产品。高端消费类产品的典型例子包括共享的、互联的信息设备如电视机顶盒、i n t e r n e t 电视和高端通信设备。c d c 配置包含了比c l d c 更加复杂的j a v a 库和虚拟机特征的集合。1 4 论文的主要工作c l d c 规范是s u n 公司推出的j a v a 手机运行平台j 2 m e 的一个重要组成部分，目前国内尚未有j a v a 手机问世。本论文主要围绕以下几个方面来展开：一首先介绍了本论文的课题来源及c l d c 规范的研究意义。二介绍了u m l 建模方法及有关知识，并介绍了常用的模型图。三介绍c l d c 规范，并运用u m l 知识来对其进行静态建模。通过详细的用例分析，分析所涉及的用例、用例间的关系，并描述用例的步骤及出现异常情况的处理。四分析了c l d c 规范所涉及的类及类间的层次关系，通过层次图来描述类间的继承关系，通过类图来描述类的关联关系及类的属性和操作。五在静态模型的基础上，运用活动图、交互图从动态角度来对c l d c 规范建模。六对所做的研究进行小结，并指出后继研究工作的内容。其中，第三、四、五部分是本人的主要工作，通过运用u m l 知识来对c l d c 规范进行建模，得到了一个易维护、易扩充的模型。4第二章统一建模语言u m ll e l e 自_ _ _ _ _ _ _ _ _ 目目目= 目= = = = = = l _ _ _ - _ _ j 一第二章统一建模语言u m l2 1 面向对象开发方法在面向对象方法出现以前，出现了功能分解法、数据流法、信息建模法等面向过程的建模方法，它们都是以过程为中心组织系统。根据l o a d y o u r d o m 对系统建模成分易变性和稳定性的分析，各种需求的变化主要体现在函数过程的变化，面向过程的设计系统需求的变化将使其遭受灾难性的后果。而以对象为中心的系统是最稳定的，它所建立的模型是对问题域的直接映射，并在整个软件生命周期的全过程保持高度一致。面向对象系统的开发方法是从8 0 年代各种面向对象的程序设计方法逐步发展而来的。面向对象方法认为客观世界由一系列彼此独立却又相互联系的实体一对象组成，每种对象都有各自的内部状况和运动规律，对象间通过消息传递和数据关联( 数据流) 实现相互联系。对象是封装了数据属性和操作的实体，这就保证了面向对象系统的可扩展性和可维护性得到大大提高。因此面向对象开发方法的研究成为软件工程最活跃的领域，是目前公认的最好的软件开发方法。面向对象方法强调直接以问题域中的事物为中心来思考问题、认识问题，并从对象层、特征层、关系层等三个层次来描述。客观世界中的事物根据它们的本质特征被抽象成对象，事物的静态特征被抽象成对象的属性，事物的动态特性( 行为) 用对象的服务加以表示。通过对事物的分类，将具有相同属性和服务的对象集抽象成类，每个对象都是该类的一个实例。类之间的关系分为静态关系和动态关系，静态关系既有一般和特殊继承关系，也有整体和部分的聚合关系，它们通过实例对象间的关联来表达。动态关系则通过它们的相互间消息传递来实现，系统模型的运行就是靠这些消息的传递来驱动。类具有封装性、多态性、继承性等特征，类的封装性使得事物的属性和服务结合在起，降低了事物间的耦合度；类的继承性提高了代码重用率，优化了系统的软件结构；而类的多态性为一个类提供了一个具有多种实现的接口，降低了建模时系统的复杂度。面向对象建模基本原则就是：从现实世界客观存在的事物出发构造软件系统，按人们的思维方法建立问题域的模型，并使软件的设计尽可能表现求解问题域的方法，使人们对系统的建模过程同对客观世界的认识过程尽可能做到一致。2 2u m l 的诞生在众多的面向对象开发方法中，影响较大的有c o a d y o u r d o n 的o o a o o d 方5华南理工大学工程硕士学位论文法、b o o c h 方法、r a m b o u g h 的o m t 方法和j a c b o s o n 的o o s e 方法。由于这些方法存在着差异，因而限制了应用和推广。统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，u m l ) 吸取了以上不同方法的精华，而抛弃了那些不清晰的、冗余的和很少使用的内容，并且加入了新的理论和描述方法。u m l 的出现，不仅消除了不同方法在表示法和术语上的差异，而且具有更强的表达能力，使表达更清晰、一致。因此，u m l 在1 9 9 7 年被国际对象管理组织o m g 采纳为面向对象建模语言的国际标准，成为当今世界上最优秀的建模工具之一。模型是系统的蓝图，是对系统规划的补充，是系统质量的保证。模型可以使建立和维护系统越来越容易，同时又能保证系统能适应需求的改变。可视化建模将模型中的信息用标准图形元素直观地显示。利用系统的可视化建模，可以在几个不同层次上显示系统如何工作。u m l 作为一种可视化的建模语言，它能让系统构造者用标准的、易于理解的方式建立起能够表达出他们想象力的系统蓝图，并且提供了便于不同的人之间有效地共享和交流设计结果的机制“1 。u m l 的目标是以面向对象的思想来描述任何类型的系统，同时它支持系统开发的不同阶段，而且也不限制使用某一种具体的开发过程。u m l 可以建模用户与系统间的交互，可以建模系统对象间的交互，甚至可以建模系统之间的交互。近年来，面向对象世界发生了较大的变化。基于w e b 的系统大量出现，面向对象与语言不断革新，开发工作更加全球化。u m l 也在不断演变，它已经成为一个综合性语言，可以建模系统设计的所有不同方面。u m l 由一组图组成，其中，用例图、包图、对象图、构件图和部署图用来建立系统的静态模型；状态图、活动图、顺序图和合作图用来建立系统的动态模型。通过这些图综合运用全面刻划整个系统的全貌。2 3u m l 静态建模机制静态模型定义并描述了系统的结构和组成，是描述动态模型的基础。2 3 1 用例图用例模型描述的是外部执行者( a c t o r ，又称角色) 所理解的系统功能。用例模型表明了开发者和用户对需求规格达成的共识，是系统开发者和用户反复讨论的结果。用例模型驱动了需求分析之后各阶段的开发工作，不仅在开发过程中保证了系统所有功能的实现，而且被用于验证和检测所开发的系统，从而影响到开发工作的各个阶段和u m l 的各个模型。在u m l 中，一个用例模型由若干个用例图描述，用例图包括角色、系统边界、用例和角色与用例间的关联。角色( a c t o r )第二章统一建模语言u m l角色是指使用系统的用户或者是与其交互的其他系统，它的引入有利于划清系统的边界。角色负责驱动与之关联的用例的执行。u 札中通常以一个稻草人图符来表示。用例( u s ec a s e )用例是系统提供的功能块，用来描述角色可以感受到的完整的功能。用例可以帮助分析员和用户确定系统使用情况。一组用例就是从用户约角度出发对如何使用系统的描述。用例间的扩展和使用关系扩展关系允许一个用例扩展另一个用例提供的功能。扩展关系实质上是用例间的一般特殊化关系，也即继承关系( 因为用例本质上是一仓类) 。u m l 中，扩展关系表示为箭头和( ( e x t e n d s ) 字样。使用关系使个用例可以利用另一个用例提供的功能。使用关系通常用于造型一些两个或多个用例的共同的可复用功能。u m l 中，使用关系表示为箭头和( ( i n c l u d e 或( ( u s e s 字样。2 3 2 类图类图从静态的角度描述类以及类之间的关系，如关联、聚合和继承。同时类图还描述类的属性和操作。类的识别类的识别是贯穿整个面向对象开发过程的一个重要活动。u m l 最终目标是识别出所有必须的类来，并分析这些类之间的关系，从而通过编程语言来实现这些类，并最终实现整个系统。类的识别是面向对象开发中一项困难较大的活动。在分析阶段，类的识别通常是由分析员在分析闯题域的基础上完成的。这个阶段识别出的类实质上是问题域实体的抽象，故通常以这些实体( 类) 在问题域中担当的角色来命名。类属性的识别类是面向对象的标志，是包装了信息和行为的项目。属性描述了类的对象所具有的一系列特性值，它可以区分对象以及对象的状态。为了有效地识别类的属性，可从类的语义完整性角度列举出类的候选属性。类的语义完整性是指类属性能够在一起完整地描述一个类所具有的特性和特征。属性应该反映属性所属的类在问题域中的特征。经过问题域分析。对候选属性进行筛选，确定是否将其作为正式属性。类的表示u m l 的类图符用矩形来表示。第一层是类名或其他性质( 如版型) ；第二、三7华南理工大学工程硕士学位论文层是可选项，分别描述类的属性和操作。类之间的关联关系关联是类之间的一种连接关系，通常是一种双向关系。在分析阶段，关联反映的是类( 对象) 间的问题域联系，对于系统的构造具有重要的意义。u m l 中，关联用一根连接类的实线来表示。继承关系( 泛化，g e n e r l a i z a t i o n )一个类( 子类) 可以继承另一个类( 父类) 的属性和操作。u m l 中，继承用一根由子类指向父类的带空心三角形箭头的连线表示。依赖关系在依赖关系中，一个类使用了另一个类。u m l 中，依赖关系用一根由依赖类指向被依赖类的带箭头的虚线表示。聚合关系( a g g r e g a ti o n )聚合是类之间的一种整体与部分的关系。聚合机制使得面向对象方法可以基于分解的方式来分析问题域，并以基于组合的方式来实现问题域的建模。聚合又可以细分为两种：聚集和组合。聚集关系中的部分类可以是多个不同整体的一部分；组合则相反，部分体只能属于一个整体。u m l 中，用一根由部分指向整体的带空心菱形箭头的连线表示聚合，带实心菱形箭头的连线表示组成。2 3 3 包图u m l 提供了用例来实现对问题域的分解，并且提供了包图来管理类、用例等模型元素。包是一种分组机制，它把d m l 模型元素中那些紧密相关的部分放置在同一个包中，实现集中管理，同时也减小了模型规模“1 。包中可以放置u m l 的任何模型元素。不同的分组策略会得到不同的包，但依据的原则都是依赖性。包之间也会发生关系，有依赖关系、泛化关系和细化关系。2 4u m l 动态建模机制任何实际的系统都是活动的，都通过系统结构元素问的“互动”来达到系统目标。动态模型的任务就是定义并描述系统结构元素的动态特性和行为a2 4 1 交互模型对象在其生命周期内需要不断地与其他对象交互，交互模型就是用来描述对象间的动态交互行为。u m l 使用两个模型来表示交互模型：顺序模型和合作模型。顺序模型用顺序图( s e q u e n c ed i a g r a m ) 表示，合作模型用合作图( c o l l a b o r a t i o n第二章统一建模语言u m ld i a g r a m ) 表不。顺序图以时间顺序显示对象在其生命周期内的交互活动。它只显示对象，而不刻画对象间的关系或对象的属性。对象图标排列在顺序图的顶部，从上到下代表时间的流逝，箭头指示了对象之间传递的消息。合作图与顺序图在实质上是等价的，只是侧重点不同。合作图强调的是对象间的合作，顺序图则强调时间的顺序。2 4 2 状态图状态图规定了对象在其生命周期内对事件的响应所经历的状态序列，以及对象的响应和动作。状态图包括状态和状态转移。状态的u m l 图标是一个圆角矩形，状态转移用状态之间的有向连线表示。2 4 3 活动图活动是完成系统任务所必需执行的处理步骤。活动图可用来描述对象操作的实现过程。活动图展示出对象执行某种行为时或者在业务过程中经历的步骤和判定点。每个步骤( 活动) 用一个圆角矩形表示，菱形图标代表判定点。2 4 4 实现图实现图用来展示系统的源代码的结构和运行时刻的实现结构，包括组件图和配置图。2 4 4 1 组件图( c o m p o n e td i a g r a m )组件图是对系统中的软件组件建模。组件是对建模元素物理实现的抽象，通常为代码块、二进制代码块和可执行部件。类是代表一组属性和操作的抽象实体，而一个组件则可视为多个类的实施。组件的u m l 图标是一个左边界插入两个小的矩形框的大矩形框。2 4 4 2 配置图( d e p l o y m e n td i a g r a m )配置图展示了基于计算机的系统的物理体系结构。它说明了系统中的硬件设备和计算机以及驻留在这些设备或计算机中的软件组件。计算机或节点的图标是一个立体矩形，其中可视化地表示出了在该节点中驻留的软件组件。9华南理工大学工程硕士学位论文2 5 本章小结面向对象开发方法是目前最先进的开发方法之一。统一建语言u m l 是对多种面向对象开发方法的结合( 主要是o o a o o d 方法、b o o c h 方法、o m t 方法和o o s e方法) ，它的出现使面向对象方法得到统一。u m l 吸收了许多先进的面向对象思想，去除了许多冗余的、不清晰的内容；同时，又消除了不同方法在表示法和术语上的差异，使表达更清晰、一致，而且具有更强的表达能力。u m l 已被o m g 组织采纳，成为工业界的标准。因此，在面向对象分析和设计阶段如果采用u m l 来实现系统，将会极大提高软件文档的可理解性和可维护性。u m l 是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。u m l 从静态模型和动态模型两个方面来描述系统模型。静态模型定义并描述了系统的结构和组成，是动态模型的基础；动态模型定义并描述系统结构元素的动态特性及行为。1 0第三章c l d c 规范及u m l 用例分析第三章c l d c 规范及u m l 用例分析3 1c l d c 规范c l d c ( c o n n e c t e d ，l i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ，互联有限设备配置)的目标是为小型、资源受限、互联的设备定义一个标准的、具有最小资源占用的j a v a 平台。本小节的内容主要由文献 1 2 得到。3 1 1j 2 m e 的体系结构一j 2 m e 技术由于传统的无线设备普遍使用c 语言和专用的实时操作系统，开发速度慢，也没有动态加载应用程序的能力。一方面，应用程序的开发变得越来越困难，单纯依靠设备制造商自身的软件开发能力难以满足市场的需求，另一方面广大的软件开发商却又无法参与进来，开发适用于无线设备的应用程序。这无疑极大地制约了新应用的推广和普及。j z m e 的出现则使上述问题迎刃而解。因为j a v a 语言是跨平台运行的，这一特性使第三方软件开发商可以很容易地介入应用程序的开发，也可以很方便地将应用程序安装移植到无线设备上，开发周期也大大缩短，而且还能支持应用程序的动态下载和升级。此外，j 2 m e 能够更好地增强无线设备上已有的应用，通过提供了h t t p 高级i n t e r n e t 协议，使无线设备能以c 1 i e n t s e r v e r ( 客户机1 1 1 i 务器，c s ) 方式直接访问i n t e r n e t 上的全部信息，而且还能访问本地存储区，提供最高效率的在线交易。利用j 2 m e 技术还可以开发如字典、图书、游戏、遥控家电和定时提醒等新的应用，并能提供对电子邮件、即时消息、股票和电子地图等信息的访问能力。二j 2 m e 体系结构在下代的计算模式中，移动计算和无线计算将占据非常重要的比重，而其中的核心将是j 2 m e ，而j 2 m e 的核心是嵌入式j a v a 虚拟机k v m ( k i l o b y t e v i r t u a lm a c h i n e )基于虚拟机的配置和描述。图3 - 1 从宏观的角度表明了不同软件层一一j v m 、配置、描述和主机操作系统之间的关系。华南理工大学工程硕士学位论文图3 - 1j 2 m e 设备的软件层f i g 3 1s o f t w a r eh i e r a r c h yo fj 2 m ed e v i c ej 2 m e 在主机操作系统上建造了配置层和描述层，来实现模块化和可定制性：配置层：配置是一个规范，提供了基本的语言特性，定义了该类设备的共同j a v a 平台，定义与设备无关的j a v a 虚拟机( j a v av i r t u a lm a c h i n e ，j v m ) 和核心库，是平台相容性的基础。配置层针对“水平”市场的需求，定义了j a v a 虚拟机的最小功能集和j a v a 类库的最小集合。在某种意义上，配置层定义了开发者在所有设备上都可以使用的j a v a 特性和类库的“最低公共标准”。描述层：这一层对于用户和应用程序提供者来说是最常见的。它针对“垂直”市场的需求，定义了j a v a 虚拟机的最小功能集和j a v a 类库的最小集合。描述是基于特定的配置层实现的。只要设备支持相同的描述层，针对特定描述层开发的应用程序可以移植到其他设备上。描述提供针对设备的特殊功能a p i ( 应用编程接口，a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 和扩展类库，从而适应特殊设备的需要，彻底发挥设备的功能。应用程序的运行环境需要一个配置和至少一个描述，多个描述可以共存。三j a v a 虚拟机虚拟机通常运行在提供必要的管理底层硬件能力的主机操作系统之上。j a v a虚拟机( j v m ) 是j a v a 语言底层实现的基础，可以看作是可执行j a v a 代码的“虚拟”机器。之所以将其称为“虚拟”的，是因为j v m 是在实际的计算机上通过软件模拟来实现。j a v a 虚拟机最重要的作用是实现了平台独立性，即只要根据j v m的规格描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何j a v a 代码都能在该机器上运行。这就意味着，编译过的j a v a 代码( 类文件形式存在) 既可以在本地机器上形成可执行代码并执行，也可以在网络间传输，在任何不同类第三章c l d c 规范及u m l 用例分析l - _ - - - _ _ _ _ _ _ e 自e e j 自目自t _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 目一一型或同类型的其它计算机上实现代码的共享和重用。j a v a 虚拟机有其本身想象中的硬件，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。无线设备的软件开发是在特定平台上实现j a v a 虚拟机，因而必须深刻理解j a y a 虚拟机的规范。四k 虚拟机c l d c 和描述通常运行在s u n 的k 虚拟机( k i l o b y t ev i r t u a lm a c h i n e ，k v m )之上。k v m 是一个专门为小型、资源受限设备所设计的紧凑的、便携的j a v a 虚拟机。k v m 实现所需要的最小总内存空间大约是1 2 8 k b ，包括虚拟机、最小的库和运行j a v a 应用程序所需要的堆空间。3 1 2c l d c 目标、需求一c l d c 目标c l d c 的目标是为小型、资源受限、互联的设备定义一个标准的、具有最小资源占用的j a v a 平台。对于小型设备来说，使用j a v a 技术的最大受益是能在不同的网络间，将交互的内容和应用动态地、安全地传输到小型的客户端设备上。这个规范不仅是为设备制造商和程序员服务，而且也是为了第三方应用开发者。c l d c 应提供与其他无线应用标准( 如：i - m o d e ，w a p ) 兼容。c l d c 标准并不用来替代小型设备中已经存在的系统软件或者作为一个完整的操作系统来运行，而是通过定义一种开发环境，可以灵活地附加到已经存在的系统软件之上，从而可以支持第三方的应用开发以及应用的安全、动态下载。j 2 m e 标准化成果的一个核心目标是定义可以有效地工作在不同网络技术和标准之上的解决方案，c l d c 和描述的一个目标就是确保这种解决方案不但可以工作在目前的低速的无线网络上，还可以工作在未来的高带宽的无线网络上。二硬件需求c l d c 将要运行在很大范围内互不相同的小型设备上，这些设备的底层硬件能力相差非常大，因此c l d c 规范除了内存容量之外没有强加任何对于硬件的特定需求。它规定：总内存容量：1 6 0 k b - 5 1 2 k b一至少2 8 k b 非易失性内存对于虚拟机和c l d c 库是可用的。- 至少3 2 k b 易失性内存对于运行时虚拟机是可用的。华南理工大学工程硕士学位论文三软件需求类似于硬件的能力，c l d c 目标设备中的系统软件也有很大的差异，因此c l d c对于底层的操作系统只