（计算机应用技术专业论文）契税征管系统的设计与实现.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 契税征管系统的设计与实现 摘要 随着计算机技术和网络技术的应用和普及，世界范围内电子政务的迅猛发展和我国 房地产市场的快速升温，契税收入作为地方财政收入的重要来源之一，契税征收管理工 作作为调控房地产市场的一个重要手段，相应地增加了许多新的需求，已有的契税征管 系统已不能满足现今和将来的应用需求，迫切需要全面更新和升级原有系统。 契税征收管理系统作为一个典型的集管理和业务应用于一体的企业级应用，系统不 但包括多个硬件和软件单元，还要跨越长距离的网络设施；不但要管理本部门的大量信 息，还包含复杂的业务应用，而且还要连接到其他相关部门的数据库上。从而构成一个 结构、流程复杂、跨越i n t e r n e t 和i n t r a n e t 的分布式企业应用群集。其特点是结构复杂、 涉及的外部资源众多、事物密集、数据量大、用户多。同时，作为企业级应用，其不但 要有强大的功能，还要能够满足未来业务需求的变化，易于升级和维护。面对这样一个 复杂系统，传统的软件工程由于其固有的局限性，很难开发出满足需求的新系统，更不 用说需求经常变更的系统。面向对象方法是我们目前知道的能很好驾驭新型事件驱动的 高度交互式软件开发的方法。 本文应用面向对象的思想和方法设计和实现契税征收管理系统，在系统理论和信息 工程理论的指导下，遵循信息系统建设的科学规律和原则，借助统一建模语言( u m l ) 建立系统的需求模型、分析模型、设计模型，应用m ss q ls e r v e r2 0 0 0 存储和管理系统 的持久化数据，在i t - k i d 框架下，应用m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 结合m i c r o s o f tv s s 进行团队开发实现，实现过程中选用一系列国际先进技术，如构件、工作流、x m l 等， 充分利用市财政局现有的软硬件平台并结合沈阳市及其下属各区县财政局契税征收机关 的实际完成。 应用面向对象的开发方法设计实现系统的同时，建造由网络技术和数据库组成的支 持系统，以支持个分系统的信息共享、交换与集成，使系统实现用户要求的功能。实现 后的系统不但适应新的业务流程，满足新需求，而且具有易扩充、易维护的特点。 关键词：契税；面向对象；u m l ；分析；p a r s e r ；设计；a u t o ；实现 i i 东北大学硕士学位论文 d e s i g n i n g a n d i m p l e m e n t i n g d e e dt a x a t i o na n d m a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ew i d eu s eo ft h ec o m p u t e ra n dn e tt e c h n o l o g y , t h er a p i dd e v e l o p m e n to f e l e c t r o n i cg o v e m m e n ta d m i n i s t r a t i o ni nt h ew o r l da n de s t a t em a r k e ti nc h i n a , t h ed e e dt a xi s a l li m p o r t a n ts o u r c eo fl o c a lf i n a n c i a l ，d e e dt a x a t i o na n dm a n a g e m e n ti so n eo fi m p o r t a n t m e a s u r e so fa d j u s t i n ga n dc o n t r o l l i n gt h ee s t a t em a r k e t ，w h i c hh a sm a n yn e wn e e d s t h e e x i s t i n gs y s t e mc a n ta d a p tt h en e wn e e d si nt h ep r e s e n ta n di nt h ef u t u r e i tm u s tb er e p l a c e d a n du p d a t e d a sa r e p r e s e n t a t i v ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n ，d e e dt a x a t i o n a n dm a n a g e m e n ts y s t e m i n t e g r a t e si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n do p e r a t i o na p p l i c a t i o n t h es y s t e mn o to n l yi n c l u d e s m a n yh a r d w a r ea n ds o f t w a r eu n i t s ，b u ta l s oi ts p a n sl o n g - d i s t a n c en e t w o r ke s t a b l i s h m e n t s i t m a n a g e sam a s so fi n f o r m a t i o no ft h ed e p a r t m e n ti n s i d e ，a n di n c l u d e sc o m p l e xo p e r a t i o n a p p l i c a t i o n ，a n dc o n n e c tw i t he l s e c o r r e l a t i o nd e p a r t m e n t sd a t a b a s e t h e r e b y , i ti sa d i s t r i b u t i n ge n t e r p r i s ea p p l i c a t i o np a c kw h i c hs t r u c t u r ea n df l o wi sc o m p l e xa n ds p a ni n t e m e t a n di n t r a n e t i t sc h a r a c t e r i s t i ci st h a ti t ss t r u c t u r ei sc o m p l e x ，i td e a l sw i t he x t e r i o rr e s o u r c e ， i n c l u d e ss e r r i e db u s i n e s sa n dag r e a td e a lo fd a t aa n di n v o l v e d sm u l t i u s e r a tt h es a l n et i m e ， t h es y s t e mn o to n l yh a ss t r o n gf u n c t i o n ，b u ta l s oi tm e e t sf u t u r er e q u i r e m e n tc h a n g ea n db e p r o n et ou p g r a d ea n dm a i n t e n a n c e b e c a u s eo ft r a d i t i o n a ls o f t w a r ee n g i n e e r i n g sl i m i t a t i o n ，i t i sv e r yd i f f i c u l tt od e v e l o ps u c hac o m p l e xs y s t e m , a n dm o r ed i f f i c u l tt od e v e l o pn e ws y s t e m w h i c hm e e t sr e q u i r e m e n ta n di t sr e q u i r e m e n t sa r ec h a n g e du s u a l l y 0 0i sak i n do fn e wh i 曲 r e c i p r o c a ls o f t w a r ed e v e l o p i n go n e t od e v e l o pa n dd e s i g nn e wm a n a g i n gs y s t e m t h i st h e s i sd e s i g n sa n dr e a l i z e sd e e dt a x a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e mb yu s i n g0 0 u n d e rt h eg u i d eo f s y s t e ma n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n gt h e o r i e s ，i tb u i l d st h es y s t e m sn e e d i n g m o d e l ，a n a l y z i n gm o d e l ，a n dd e s i g i n i n gm o d e l 谢t l lt h eh e l po fu m l i t u s e sm ss q ls e r v e r 2 0 0 0t os t o r ea n dm a n a g et h el o n g l a s t i n gd a t a i tr e a l i z e si t sf u n c t i o n sb yu s i n gm i c r o s o f t v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3a n dm i c r o s o f tv s s d u r i n gt h ec o u r s e ，i tc h o o s e sas e r i e so f i n t e r n a t i o n a la d v a n c e dt e c h e n o l o g i e ss u c ha sc o m p o n e n t s ，w o r k f l o wa n dx m l i tf i n i s h e sa n d i i i 东北大学硕士学位论文 r e a l i z e si t sf u n c t i o n sa tt h eb a s i so ft h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ep l a t f o r m so ft h em u n i c i p a l f i n a n c i a lb u r e a ua n di t ss u b o r d i n a t e s m e a n w h i l e ，i tb u i l d sas u p p o r t i n gs y s t e mo fn e t t e c h n o l o g ya n dd b a s ei no r d e rt os h a r e ，e x c h a n g ea n di n t e g r a t et h ei n f o r m a t i o n t h en e w s y s t e mn o to n l ya d a p t st h en e wp r o f e s s i o n a l ，m e e t st h en e wn e e d s ，b u ta l s oi ti se a s yt oe n l a r g e a n dm a i n t a i n k e yw o r d s ：d e e dt a x a t i o n ；0 0 ；u m l ；o o a ；p a r s e r ；o o d ；a u t o ；i m p l e m e n t i n g i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为 获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名：丸宠庑 签字日期：例f i ，沙 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交 流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期： 东北大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 本章阐述本文研究的课题及其意义。首先概述了契税征管系统开发的背景、原有系 统的现状和不足，接着提出了解决问题的方法一面向对象开发方法，论述了实现新版契 税征管系统的重要意义。最后，列出本文所做的主要工作和本文的结构。 1 1 引言 随着科学技术的发展，计算机应用越来越广泛，世界范围内电子政务高速发展，为 了适应这一潮流，我国政府明确提出，“发展电子政务，提高行政效率，降低行政成本， 形成行为规范、运转有效、公正透明、廉洁高效的行政管理体制”。并在全国范围内实施 “金财工程”、“金税工程”。契税征收管理工作作为政务工作的底层应用也不例外，需要 建设支持电子政务的契税征管系统。 契税是指在土地、房屋权属转移时，向取得土地使用权、房屋所有权的单位和个人 征收的一种税。契税政策随着房地产市场的变化而变化，契税的征收管理是房地产市场 管理的组成部分。契税作为国家税收的组成部分，实现契税征管工作的计算机化和信息 化具有重要意义 1 】 2 】。沈阳市财政局及下属各县区契税征收机关从1 9 9 8 年开始实旆计算 机化的契税征管工作。原系统在日程化的契税征管中发挥了积极稳定的作用，取得了良 好的经济效益和社会效益。 近年来，随着国民经济地稳步发展，房地产市场的逐步升温、广大公民个人和相关 单位对房产交易的关注达到了前所未有的程度。同时由于各种房产交易盛会的进行，房 产交易的数量达到一个高潮。契税税源不断增加，契税征收工作作为房产交易中一个关 键环节，其地位至关重要，因此，实现契税征收管理网络一体化、实现和相关部门组织 真正意义上的信息共享、防止契税税源流失、简化手续、提高窗口办事效率刻不容缓， 迫切需要全面更新和升级原有系统。 1 2 现状和发展 1 2 1 现状和不足 1 2 1 1 系统开发方法方面 原系统采用结构化系统开发方法，这种方法基于过程建模的数据流图( d f d ) 和数 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 据建模的实体关系图( e r d ) ，以功能为中心，并将数据流图( d f d ) 作为驱动开发的 动力，随着关系数据库模型的流行，已经变为以数据为中心，重点放在e r d 上。该种 开发方法的特点决定了它的不足：倾向于按次序以及变换的方式，而不是迭代增量的 方式，不支持通过迭代求精和增量式的软件提交而产生的无缝开发过程：倾向于提交 灵活的解决方案来满足所确定的、但将来难以扩大规模和扩展业务功能的集合；基本 上从零开始进行开发，不支持以前存在的构件的复用。 1 2 1 2 软件体系结构方面 沈阳市财政局及下属各县区契税征收机关实施计算机化的契税征管工作已有多年时 间，原系统在日程化的契税征管中发挥了积极稳定的作用，满足当时契税征收和管理的 需求。原系统采用传统的二层c s 软件体系结构，虽然c s 体系结构具有强大的数据操 作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受。但随着需求增加，软件的复 杂程度不断提高，传统的二层c s 结构存在以下几个局限：二层c s 结构是单一服务 器且以局域网为中心的，所以难以扩展至大型企业广域网或i n t e r n o t ；软、硬件的组合 及集成能力有限；客户机的负荷太重，难以管理大量的客户机，系统的性能容易变坏； 数据安全性不好。因为客户端程序可以直接访问数据库服务器，那么，在客户端计算 机上的其他程序也可想办法访问数据库服务器，从而使数据库的安全性受到威胁。 1 2 2 发展趋势 1 2 2 1 面向对象的系统开发 计算机和网络技术的不断发展，使计算机及网络应用越来越广泛，交由计算机解决 的问题越来越难，技术先进、功能强大的计算机软件系统变得越来越复杂和庞大，这样 的系统也给软件开发者和用户带来了相应的问题： 软件系统规模庞大，研制周期长，维护费用高： 软件系统过于复杂，在一个系统中集成了各种功能，大多数功能不能灵活地装卸、 单独升级或重复利用； 应用软件不易集成，即使各应用程序是用相同的编程语言编写的，并且运行在相同 的计算机上，特定应用程序的数据和功能也不能提供给其他应用程序使用。 满足新需求的契税征收管理系统就是这样一个复杂系统，传统的软件工程由于其固 有的局限性，很难开发出满足需求的新系统，更小用说需求经常变更的系统。克服上述 困难的关键屉解决软件系统的可操作性、可扩展性、语言独立性和跨平台的操作能力。 作为解决这类问题的一种方案，面向对象的程序设训思想2 0 多年来得到很大发展， 是我们目前知道的能很好驾驭新型事件驱动的高度交互式软件开发的方法。面向对象方 祛的具有以下优点； 法的具有以下优点： 2 东北大学硕士学位做第一聿绪论 面向对象更加以数据为中心； 面向对象支持复用，系统完成后，不但设计和实现的方法成为一笔财富，创建的对 象也将随项目一起继续生存下来： 面向对象增强系统可维护性； 在现有对象的基础上构建应用程序，而不是从零开始。 1 2 2 2 三层或多层软件体系结构 软件体系结构是一个程序或系统的构件的组织结构、它们之间的关联关系以及支配 系统设计和演变的原则和方针。一般地，一个系统的软件体系结构描述了该系统中的所 有计算构件，构件之间的交互、连接件以及如何将构件和连接件结合在一起的约束。 随着计算机网络技术和软件技术的发展，针对规模日益庞大、结构日益复杂的应用 软件，软件体系结构也在不断地发生变化。为了提高实际应用系统的开放性和集成性， 同时兼顾效率，现今对于大型、复杂软件系统多采用三层或多层软件体系结构。这种体 系结构具有以下优点 ( 1 ) 允许合理地划分三层或多层结构的功能，使之在逻辑上保持相对独立性，从而 使整个系统的逻辑结构更为清晰，能提高系统和软件的可维护性和可扩展性。 ( 2 ) 允许更灵活有效地选用相应的平台和硬件系统，使之在处理负荷能力上与处理 特性上分别适应于结构清晰的三层或多层；并且这些平台和各个组成部分可以具有良好 的可升级性和开放性。 三层或多层结构中，应用的各层可以并行开发，各层也可以选择各自最适合的开发 语言。使之能并行地而且是高效地进行开发，达到较高的性能价格比；对每一层的处理 逻辑的开发和维护也会更容易些。 允许充分利用功能层有效地隔离开表示层与数据层，未授权的用户难以绕过功能层 而利用数据库工具或黑客手段去非法地访问数据层，这就为严格的安全管理奠定了坚实 的基础；整个系统的管理层次也更加合理和可控制。 该系统采用面向对象的分析方法，按照标准的体系结构框架与系统的总目标做出总 体规划方案、建立完整的功能模型和信息模型；用面向对象的开发方法完成体系结构及 其各分系统的设计；同时建造由网络技术和数据组成的支持系统，以支持个分系统的信 息共享、交换与集成，使系统实现用户要求的功能。 1 3 系统设计与实现的重要意义 契税是国家税收的重要组成部分，实现契税征管系统具有重要意义。 ( 1 ) 系统实现解决多种软件平台同时运行，数据互不相通等历史遗留问题，实现网 络一体化。 - 3 - 东北大学硕士学位论文第一章绪论 ( 2 ) 系统实现了对多种契税税源数据的规范、集中管理，实现信息化共享。 ( 3 ) 系统实现提供实时正确的数据，从而保证税源的正确性、有效性、一致性，防 止重复现象出现。 ( 4 ) 系统辅助契税征收管理工作实现正规化、科学化以及信息化的管理，进一步减 少了以往征收过程中的手工作业，方便对契税的税源、税款及年度报表的管理，从而进 一步提高了工作人员办事效率。同时，提供领导所需要的综合信息查询以及决策支持系 统的服务； ( 5 ) 系统实现使沈阳市本级及下属各县区的契税征收管理工作工作取得了显著经济 效益和社会效益。主要表现在： ( a )新系统适应房地产市场快速发展和契税税源大幅度增长的需求，和房地产部 门联网，有效地避免了税源流失，契税作为地方税，其收入主要归地方财政， 增加了地方财政收入。 ( b )新系统增加了契税及其相关房地产数据的统计分析，帮助政府决策，制定相 应政策，有效调控房地产市场，规范房地产交易行为。与此同时，更好地调 节社会收入分配。 1 4 本文的主要工作和组织结构 1 4 1 本文完成的主要工作： ( 1 ) 应用面向对象分析方法结合u m l 、p a r s e r 对系统进行分析，在充分理解需 求的基础上建立系统的用例模型、静态模型、动态模型。 ( 2 ) 应用面向对象设计结合a u t o 确定系统物理结构和软件架构，在此基础上， 结合分析模型进行界面设计、对象设计、数据库设计并建立相应模型。 1 4 2 本文的组织结构 全文共分为六章：第一章是绪论，主要介绍了课题研究的背景和现实意义：第二章 介绍系统开发中用到的面向对象和u m l 的有关知识，以及面向对象的软件开发过程； 第三章介绍了契税征管系统面向对象分析，首先描述系统的需求，理解需求，抽象出契 税征收管理活动的特征：然后分析需求，建立系统用例模型；再通过定义系统中的关键 域类模型；第四章本章应用面向对象和u m l 进行契税征收管理系统的设计，包括系统 体系结构基础上的软件架构设计和详细设计 第五章描述了系统运行平台及开发工具， 以及应用开发工具实现契税征管系统；第六章总结全文并提出未来的研究方向。 4 东北大学硕士学位论文 第二章系统开发的理论与技术简介 第二章系统开发的理论与技术简介 本章介绍契税征管系统实际用到的面向对象和u m l 的有关知识，以及本系统的面 向对象的软件开发过程。 2 1 面向对象基础 2 1 1 面向对象思想 面向对象的软件件开发方法是在结构化开发范型和实体关系开发范型的基础上发展 起来的，它运用分类、封装、继承、消息等人类自然的思维机制，允许软件开发者处理 更为复杂的问题域和其支持技术，在很大程度上缓解了软件危机。面向对象技术发端于 程序设计语言，以后又向软件开发的早期阶段延伸，形成了面向对象的分析与设计。 面向对象的基本思路是：从现实世界中客观存在的事物即对象出发来构造软件系统， 并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式。面向对象方法强调以问题域中的事物 为中心来思考问题、认识问题、根据事物的本质特征把它们抽象地表示为系统中的对象， 作为系统的基本构成单位，这些对象对应着问题域中的各个事物，它们内部的属性与服 务刻画了事物的静态特征和动态特征，对象类之间的继承关系、聚合关系、消息和关联 如实地表达了问题域中事物之间实际存在的各种关系，因此，无论系统的构成成分，还 是通过这些成分之间的关系而体现的系统结构都可直接地映射问题域。同时，面向对象 方法强调运用人类在日常的逻辑思维中经常采用的思想方法与原则，例如抽象、分类、 继承、聚合、封装等，使得软件开发者能对问题域中事物的相互关系产生正确的认识并 以其他人也能看得懂的方式把自己的认识表达出来 面向对象方法都支持三种基本的活动：识别对象和类，描述对象和类之间的关系， 以及通过描述每个类的功能定义对象的行为。 2 1 2 面向对象的概念 面向对象( o o ) 是认识事物的一种方法，是一种以对象为中心的思维方式。包括以 下几个主要概念：对象、类、封装、继承、多态性、消息、关联。 ( 1 ) 对象：世界上所有的事物都可以称为对象。对象可以是有形的，也可以是无形 的。一个对象就是一个独立存在的客观事物，它由一组属性和对属性进行操作的一组操 5 东北大学硕士学位论文 第二章系统开发的理论与技术简介 作构成。对象具有静态特征和动态特征。属性和操作是对象的两大要素。属性是对象静 态特征的描述，操作是对象动态特征的描述。对象名也称为对象标识。 ( 2 ) 类：根据抽象的原则对客观事物进行归纳和划分，把具有相同特征的事物归为 一个类。类是具有相同属性和相同操作( 服务) 的对象的集合。它包括属性和操作( 服 务) 。它是一个抽象的概念。 ( 3 ) 封装：封装是指按照信息屏蔽的原则，把对象的属性和操作结合在一起，构成 一个独立的对象。外部对象不能直接操作对象的属性，只能使用对象提供的服务。 ( 4 ) 继承：继承表达了对象的一般与特殊的关系。特殊类的对象具有一般类的全部 属性和服务。继承具有传递性。 ( 5 ) 消息：向某个对象发出的服务请求称作消息。对象提供的服务规定的消息格式 称作消息协议。消息包括：被请求的对象标识、被请求的服务标识、输入信息和应答信 息。 ( 6 ) 结构与连接：一个系统一般由很多对象组成，对象之间并不是互相孤立的，而 是存在着各种各样的关系。包括：部分整体、一般，特殊、实例连接、消息连接。 ( a ) 部分整体：对象之间存在着部分与整体的结构关系。部分整体关系中有 两种方式：组合和聚合。组合关系中部分和整体的关系很紧密。聚合关 系中则比较松散，一个部分对象可以属于几个整体对象。 ( b )一般特殊：对象之间存在着一般和特殊的结构关系，也就是说它们存在 继承关系。很多时候也称作泛化和特化关系。 ( c ) 实例连接：实例连接表现了对象之间的静态联系，它通过对象的属性来 表现出对象之间的依赖关系。对象之间的实例连接称作链接，对象类之 间的实例连接称作关联。 ( d )消息连接：消息连接表现了对象之间的动态联系，它表现了这样一种联 系：一个对象发送消息请求另一个对象的服务，接收消息的对象响应消 息，执行相应的服务。 ( 7 ) 多态性：多态性是指一般类中定义的属性和服务，在特殊类中不改变其名字， 但通过各自不同的实现后，可以具有不同的数据类型或具有不同的行为。 2 1 3 几种主要面向对象方法 八十年代末以来，随着面向对象技术成为研究的热点出现了几十种支持软件开发的 面向对象方法。其中b o o c h ，c o a d y o u r d o n ，o m t , 和j a c o b s o n 的方法在面向对象软件开 发界得到了广泛的认可。 6 东北大学硕士学位论文 第二章系统开发的理论与技术简介 2 1 _ 3 1b o o t h 方法 b o o e h 是面向对象方法最早的倡导者之一，他提出了面向对象软件工程的概念。1 9 9 1 年，他将以前面向a d a 的工作扩展到整个面向对象设计领域。b o o t h1 9 9 3 比较适合于系 统的设计和构造。 b o o c h 方法的过程包括： 在给定的抽象层次上识别类和对象，找出问题空间中关键的抽象和产生动态行为的 重要机制。 识别这些对象和类的语义。 识别这些类和对象之间的关系，这些关系包括使用、实例化、继承、关联和聚集等。 建立静态和动态关系模型。确定类和对象之间的可见性。 实现类和对象，考虑如何用选定的编程语言实现，如何将类和对象组织成模块。 这四种活动不仅仅是一个简单的步骤序列，而是对系统的逻辑和物理视图不断细化 的迭代和渐增的开发过程。 在面向对象的设计方法中，b o o t h 强调基于类和对象的系统逻辑视图与基于模块和 进程的系统物理视图之间的区别。他还区别了系统的静态和动态模型。然而，他的方法 偏向于系统的静态描述，对动态描述支持较少。 b o o c h 方法包含丰富的符号体系，包括：类图、对象图、状态转移图、时态图、模 块图、进程图。但是，其语法和语义并没有严格地定义。 2 1 3 2r u m b a u g h 的o m t 方法 r u m b a u g h 等人提出了面向对象的建模技术( o m t ) 方法，采用了面向对象的概念， 并引入各种独立于语言的表示符。这种方法用对象模型、动态模型、功能模型和用例模 型，共同完成对整个系统的建模，所定义的概念和符号可用于软件开发的分析、设计和实现 的全过程，软件开发人员不必在开发过程的不同阶段进行概念和符号的转换。o m t - 2 特别 适用于分析和描述以数据为中心的信息系统。 r u m b a u g h 的o m t 方法从三个视角描述系统，相应地提供了三种模型，对象模型， 动态模型和功能模型。对象模型描述对象的静态结构和它们之间的关系。主要的概念包 括：类、属性、操作、继承、关联( 即关系) 、聚集。 动态模型描述系统那些随时间变化的方面，其主要概念有：状态、子状态和超状态、 事件、行为、活动。 功能模型描述系统内部数据值的转换，其主要概念有：加工、数据存储、数据流、 控制流、角色。 该方法将开发过程分为四个阶段： 分析：基于问题和用户需求的描述，建立现实世界的模型，包括：问题描述对象模 一7 一 东北大学硕士学位论文 第二章系统开发的理论与技术简介 型、动态模型、功能模型。 系统设计：结合问题域的知识和目标系统的体系结构( 求解域) ，将目标系统分解为 子系统。 对象设计：基于分析模型和求解域中的体系结构等添加的实现细节，完成系统设计。 建立细化的对象模型、细化的动态模型、细化的功能模型。 实现：将设计转换为特定的编程语言或硬件，同时保持可追踪性、灵活性和可扩展 性。 2 1 3 3c o a d y o u r d o n 方法 c o a d y o u r d o n 方法严格区分了面向对象分析o o a 和面向对象设计o o d 。该方法利 用五个层次和活动定义和记录系统行为，输入和输出。这五个层次的活动包括：发现类 及对象。描述如何发现类及对象。从应用领域开始识别类及对象，形成整个应用的基础， 然后，据此分析系统的责任。 在面向对象分析阶段，经过识别结构( 识别一般一特殊结构，识别整体一部分结构) 、 定义主题、定义属性、定义服务( 其中包括定义对象之间的消息连接) 五个层次的活动 后，建立起一个分成五个层次的问题域模型，包括主题、类及对象、结构、属性和服务 五个层次，由类及对象图表示。五个层次活动的顺序并不重要。 该方法将面向对象设计模型进一步区分为以下四个部分： 问题域部分( p d c ) ：面向对象分析的结果直接放入该部分。 人机交互部分( h i c ) ：这部分的活动包括对用户分类，描述人机交互的脚本，设计 命令层次结构，设计详细的交互，生成用户界面的原型，定义m c 类。 任务管理部分( t m c ) ：这部分的活动包括识别任务( 进程) 、任务所提供的服务、 任务的优先级、进程是事件驱动还是时钟驱动、以及任务与其它进程和外界如何通信。 数据管理部分( d m c ) ：这一部分依赖于存储技术，是文件系统，还是关系数据库 管理系统，还是面向对象数据库管理系统。 2 1 3 4j a e o b s o n 方法 j a c o b s o n 于1 9 9 4 年提出了o o s e 方法，该方法与上述三种方法有所不同，其最大 特点是面向用例( u s e c a s e ) ，并在用例的描述中引入了外部角色的概念。用例的概念不但 是精确描述需求的重要武器，用例贯穿于整个开发过程，包括对系统的测试和验证。 o o s e 涉及到整个软件生命周期，包括需求分析、设计、实现和测试等四个阶段。需求 分析和设计密切相关。需求分析阶段的活动包括定义潜在的角色( 角色指使用系统的人 和与系统互相作用的软、硬件环境) ，识别问题域中的对象和关系，基于需求规范说明和 角色的需要发现w ec a s e ，详细描述w ec a s e 。设计阶段包括两个主要活动，从需求分析 模型中发现设计对象，以及针对实现环境调整设计模型。第一个活动包括从w ec a s e 的 一8 一 东北大学硕士学位论文第二章系统开发的理论与技术简介 描述发现设计对象，并描述对象的属性、行为和关联。在这里还要把u s ec a s e 的行为分 派给对象。o o s e 比较适合支持商业工程和需求分析。 j a c o b s o n 方法还将对象区分为语义对象( 领域对象) 、界面对象( 如用户界面对象) 和控制对象( 处理界面对象和领域对象之间的控制) 。 在该方法中的一个关键概念就是u s ec a s e u s ec i s e 是指行为相关的事务( t r a n s a c t i o n ) 序列，该序列将由用户在与系统对话中执行。基于这种系统视图，j a c o b s o n 将u s ec a s e 模型分别与领域对象模型、分析模型、设计模型、实现模型、测试模型五种系统模型关 联。 2 2u m l 概述 面向对象是一种思维方式，需要用一种语言来表达、来交流。u m l 就是表达面向对 象的标准化语言。 2 2 1u m l 简史 面向对象建模语言出现于7 0 年代中期。从1 9 8 9 年到1 9 9 4 年，其数量从不到十种增 加到了五十多种，其中，一批新方法出现了，其中最引人注目的是b o o c h ，c o a d y o u r d o n ， o m t , 和j a c o b s o n 方法等。但是，面向对象( o o ) 方法的用户并不了解不同建模语言 的优缺点及其表示法差异，不利于进一步的交流和协作。在这种情况下，统一建模语言 ( u m l ) 应运而生。 1 9 9 4 年1 0 月，g r a d yb o o c h 和j i mr u m b a u g h 开始致力于这一工作。他们首先将 b o o c h 9 3 和o m t - 2 统一起来，并于1 9 9 5 年1 0 月发布了第一个公开版，称之为统一方法 u m 0 8 ( u n i t i e dm e t h o d ) 。1 9 9 5 年秋，o o s e 的创始人i v a rj a c o b s o n 加盟到这一工作。经 过b o o c h ，r u m b a u g h 和j a c o b s o n 三人的共同努力，于1 9 9 6 年6 月和l o 月分别发布了 两个新的版本，即u m l0 9 和u m lo 9 1 ，并将u m 重新命名为u m l ( u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e ) 。1 9 9 6 年，u m l 己成为可视化建模语言事实上的工业标准，并成立了u m l 成员协会，以完善、加强和促进u m l 的定义工作。这一机构对u m l1 0 ( 1 9 9 7 年1 月) 及u m l1 1 ( 1 9 9 7 年1 1 月1 7 日) 的定义和发布起了重要的促进作用。此后，u m l 继续改 进，目前最新的版本是u m l2 0 。 u m l 作为基于面向对象技术的标准建模语言，不仅统一了b o o c h 、r u m b a u g h 和 j a c o b s o n ( u m l 之父：三人) 的表示方法，而且对其作了进一步的发展，代表了面向对象 方法的软件开发技术的发展方向，同时也提供软件工程化的思想和方法。 9 东北大学硕士学位论文第二章系统开发的理论与技术简介 2 2 2u m l 语言的体系结构 任何语言都有语法和语义两个方面。u m l 采用元一元模型、元模型、模型和用户对 象四个层次来定义其体系结构。 这四个层次中，除元一元模型外，每一层都是上一层的实例。 ( 1 ) 元一元模型是定义描述元模型的语言，它是任何模型的基础。 ( 2 ) 元模型是描述模型的语言。在u m l 语言的元模型中，定义了面向对象范畴的 概念，如：对象类、关联、链接等。 ( 3 ) 模型是对现实世界的抽象，用来描述信息领域，如：契税征管系统中的纳税人、 税源等它们都是元模型中对象类的实例。 ( 4 ) 用户对象是一个特定的信息领域对象，如：张三( 张三是契税纳税人对象类的 一个实例) 。 2 2 3u m l 组成 元一元模型 元模型 模型 用户对象 图2 1u m l 语言体系结构图 f i g 2 1u m l a r c h i t e c t u r ed i a g r a m u m l 是基于面向对象的可视化建模语言，支持面向对象的各种概念，提供了丰富的 概念元素和图形表示元素。 表2 1u m l 组成结构表 t a b l e 2 1u m l c o m p o s i t i o n 事物关系图 结构事物行为事物分组事物注释事物 类交互包注释依赖类图 接口状态机关联对象图 协作泛化用例图 用例实现顺序图 主动类协作图 构件状态图 节点活动图 构件图 部署图 1 0 东北大学硕士学位论文第二章系统开发的理论与技术简介 2 2 3 1u m l 基本构造块 u m l 中有三种基本构造块，分别是事物、关系和图。 事物分结构事物( 包括类、接口、协作、用况、主动类、构件和节点) 、行为事物( 包 括交互和状态机) 、分组事物( 包) 和注释事物( 注解) 。 u m l 中有四种关系，分别是依赖、关联、泛化和实现关系。 下面对u m l 中的九种图的要点进行简要阐述。 ( 1 ) 类图( c l a s sd i a g r a m ) ：类图展示了一组类、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。 ( 2 ) 对象图( o b j e c td i a g r a m ) ：对象图展示了一组对象及它们问的关系。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 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。 ( 3 ) 用况图( u s e rc a s ed i a g r a m ) ：用况图展现了一组用况、参与者以及它们间的关 系。可以用用况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，用况图的 是相当重要的。 ( 4 ) 交互图( i n t e r a c t i o n d i a g r a m ) ：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。 ( a ) 顺序图( s e q u e n c ed i a g r a m ) ：展现了一组对象和由这组对象收发的消息， 用于按时问顺序对控制流建模。用顺序图说明系统的动态视图。 ( b ) 协作图( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) ：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织，按组织结构 对控制流建模。 ( 5 ) 状态图( s t a r c h a l t d i a g r a m ) ：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。 ( 6 ) 活动图( a 砸v 时d i a g r a m ) ：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。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。低层活动图用于表示类的方 东北大学硕士学位论文第二章系统开发的理论与技术简介 法。但活动图不适用于描述动作与对象问的关系，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。 ( 7 ) 构件图( c o m p o n e n td i a g r a m ) ：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。 ( 8 ) 部署图( d e p l o y m e n td i a g r a m ) ：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。 u m l2 0 中增加了三种的新图【4 】： ( 1 ) 组成结构图：展示类的内部结构，从类结构的内部审视类。 ( 2 ) 交互纵览图：在活动图中，用顺序图或协作图( 或者二者的结合体) 来替换其 中的某些活动而得到的图。 ( 3 ) 计时图：用来表示对象处于某一状态中的持续时间的图，顺序图中并没有标明 这些持续时间。 2 2 3 2 运用构造块的规则 u m l 用于描述事物的语义规则分别是：为事物、关系和图命名；给一个名字以特定 含义的语境，即范围：怎样使用或看见名字，即可见性；事物如何正确、一致地相互联 系，即完整性；运行或模拟动态模型的含义是什么，即执行。另外，u m l 还允许在一定 的阶段隐藏模型的某些元素、遗漏某些元素以及不保证模型的完整性，但模型逐步地要 达到完整和一致。 2 2 3 3 机制 有四种在整个语言中一致应用的机制，使得该语言变得较为简单。这四种机制是详 细说明、修饰、通用划分和扩展机制。 u m l 不只是一种图形语言。实际上，在它的图形表示法的每部分背后都有一个详细 说明，提供了对构造块的语法和语义的文字叙述。 u m l 表示法中的每一个元素都有一个基本符号