（载运工具运用工程专业论文）基于uml和net框架的船厂物料管理系统设计与实现研究.pdf

武汉理t 大学硕士学位论文 摘要 随着计算机技术特别是网络技术的飞速发展，计算机的应用领域不断扩大， 各行各业都离不开计算机，企业物料管理也不例外。物料管理被认为是企业继 降低物质消耗和提高劳动生产率之后的“第三利润源泉”。在电子商务环境下， 企业物料管理的信息化已经成为企业信息化建设的重要部分。 随着信息系统的复杂性、多样性和相互关联性不断增长，传统的面向功能 开发方法已逐渐不适应越来越复杂和多变的需求，其成果不能得到很好的重用。 而面向对象建模技术能够有效地控制复杂性、适应多变性，具有灵活性、低风 险性、可重用性，能大大提高系统的效率。统一建模语言u m l 融合了当前流行 的面向对象方法的主要概念，吸收了多种方法的成果，表达能力丰富，开发过 程规范，适用于软件生命开发周期的各个阶段建模。 论文总结了u m l 的技术，指出了u m l 的建模过程和建模工具，并通过与 传统方法比较指出了其建模的优势。针对船舶企业目前实施企业资源管理e r p 的情况，选择e r p 环境下的重要子系统物料管理系统，从需求分析、系统分析、 系统设计及系统实现等阶段进行建模分析，建立了系统体系结构，详细分析了 各阶段的建模过程。首先对船厂物料管理系统进行了详细的需求分析，在需求 分析的基础上给出了系统的用例图，然后在用例模型的基础上给出系统的静态 模型和动态模型，系统的静态模型部分所包含的主要是部分类图；而系统的动 态模型部分包含的主要有顺序图、协作图和活动图。最后给出了系统的配置图、 数据库设计和系统的部分实现。在实现阶段，系统选择了c s 软件体系结构， 以v b n e t 作为开发工具，以大型关系数据库m ss q ls e r v e r2 0 0 0 作为后台数 据库。 基于u m l 的船厂物料管理系统在网络环境下高效的管理仓库，使仓库作业 规范化，并协调各部门的物资流动，这对于实时全面地掌握仓储信息，增强可 视性，提高物料管理与运作的效率，具有一定的现实意义和应用价值。 关键词：物料管理，u m l ，r u p ，分析设计 武汉理t 大学硕十学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y ，e s p e c i a l l yt h ei n t e r n e t t e c h n o l o g y ，c o m p u t e ra p p l i c a t i o nd o m a i ne x p a n d su n c e a s i n g l y , a l li n d u s t r i e si n v o l v e c o m p u t e r s ，a sw e l la st h ee n t e r p r i s em a t e r i a lm a n a g e m e n t ，t h em a t e r i a lm a n a g e m e n t c o n s i d e r e da s t h et h i r dp r o f i ts o u r c e ”a f t e rr e d u c i n gt h em a t e r i a lc o n s u m p t i o na n d i m p r o v i n gt h ep r o d u c t i v i t y u n d e rt h ee - c o m m e r c ee n v i r o n m e n t ，t h ei n f o r m a t i o n i z a - t i o nc o n s t r u c t i o no ft h ee n t e r p r i s em a t e r i a lm a n a g e m e n th a sb e c o m ea ni m p o r t a n t p a r t w i t ht h ei n f o r m a t i o ns y s t e mb e c o m i n gi n c r e a s i n g l yc o m p l e x ，m u l t i p l e xa n d i n t e r a c t i v e ，t h et r a d i t i o n a lf u n c t i o n o r i e n t e dm e t h o d so fd e v e l o p m e n tc a n n o tf i ti n w i t ht h ec o m p l e x i t ya n di n c o n s t a n tr e q u i r e m e n t s ，t h er e s u l to fa n a l y s i sa n dd e s i g n c a n n o tb er e u s e de f f e c t i v e l y b yc o m p a r i s o n ，o b j e c t - o r i e n t e dm o d e l i n gt e c h n i q u ei s f l e x i b l e ，r e u s a b l ea n dc a nr e d u c et h er i s ko fd e v e l o p m e n tb e c a u s ei tm a k e st h e c o m p l e x i t ya n dc h a n g e a b i l i t yi nc o n t r 0 1 s ot h eo b j e c t e dt e c h n i q u ec a ni m p r o v et h e d e v e l o p m e n te f f i c i e n c y 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 ) i n o s c u l a t e st h em a i n c o n c e p t sa n dt e c h n o l o g i e so fp r e v a l e n to b j e c t o r i e n t e dm e t h o d sa n da b s o r b st h e i r p r o d u c t i o n w i t hi t sa b u n d a n te x p r e s s i o na n ds t a n d a r dp r o c e s s ，u m li sf i tf o rs y s t e m m o d e l i n gi ne v e r yp h a s eo fl i f e c y c l e t h et h e s i ss u m m a r i z e su m l t e c h n o l o g y , p o i n t so u tm o d e l i n gp r o c e s sa n dt o o l ， a n ds h o w si t sa d v a n t a g ei nc o m p a r i s o nt ot r a d i t i o n a lm e t h o d s a i m e da ti m p l e m e n t o f e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n gf o rs h i p y a r de n t e r p r i s e ，t h i st h e s i sa n a l y s e sa n dd e s i g n s m a t e r i a l m a n a g e m e n ts y s t e mo fe r pf r o mr e q u i r e m e n t ，a n a l y s i s ，d e s i g nt o r e a l i z a t i o n f i r s t l y , i tf i n i s h e dt h ed e t a i ld e m a n da n a l y s i sa n dg a v et h es y s t e m su s e c a s ed i a g r a mb a s e do nt h ed e m a n da n a l y s i s s e c o n d l y , i tg a v et h es y s t e m ss t a t i ca n d d y n a m i cm o d e lb a s e do nt h eu s ec a s em o d e l t h es y s t e m ss t a t i cm o d e lc o n t a i n sa p a r to fc l a s sd i a g r a m s t h es y s t e m sd y n a m i cm o d e lc o n t a i n st h es e q u e n c ed i a g r a m s ， t h ec o o p e r a t i o nd i a g r a m sa n dt h ea c t i v i t i e sd i a g r a m s f i n a l l y , i tg a v et h ed e p l o y m e n t d i a g r a m so fs y s t e m ，d a t a b a s ed e s i g na n dap a r to fr e a l i z a t i o n i nt h ei m p l e m e n t a t i o n i i p h a s e ，t l l es y s t 锄c h o s et h ec ss o f l - w a r ea r c h i t e c t u r e t h es y s t e md e v e l o p e dw i t h v b n e ta st h ed e v e l o p m e n tt o o la n dt h el a r g er e l a t i o n a ld a t a b a s es q l s e r v e r2 0 0 0 a st h eb a c k s t a g ed a t a b a s e t h es h i p y a r dm a t e r i a lm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e d o nu m lm a n a g e st h e w a r e h o u s ee 伍c i e n t l yu n d e rt h en e t w o r ke n v i r o n m e n t ，i tm a k e st h e w a r e h o u s e o p e r a t i o ns t a n d a r d i z a t i o na n dc o o r d i n a t e sw i t ht h em a t e r i a lf l o wo f e a c hd e p a r t m e n t ， w h i c hh a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n da p p l i c a t i o nv a l u et og r a s pt h ew a r e h o u s e i n f o r m a t i o nc o m p r e h e n s i v e l yi n r e a lt i m e ，i m p r o v et h ev i s i b i l i t ya n di m p r o v et h e e f f i c i e n c yo f t h em a t e r i a lm a n a g e m e n ta n dt h eo p e r a t i o n s k e y w o r d s ：m a t e r i a lm a n a g e m e n t ，u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，r a t i o n a l u n i f i e d p r o c e s s ，a n a l y s i sa n dd e s i g n i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。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了谢意。 期：冽p ，p 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：佥 新签名邀型珂瓤一7 0 0 3 2 ，。 武汉理工大学硕士学位论文 1 1研究背景 第1 章绪论 在当今经济全球化的社会，信息成为了企业成长的关键因素，相应的信息 处理技术也在日新月异。企业的信息技术水平成为企业具有强竞争力的重要标 志。信息技术大大提高了企业在信息收集、处理和发布方面的能力。因此，一 个企业要想在这样极具竞争力的信息社会保持不败之地，必须关注信息技术发 展，应用先进的信息技术【1 1 。 随着计算机网络技术和现代企业管理技术的紧密结合，企业资源计划 ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 在生产企业将得到普遍和深入的应用，己 成为世界各国企业提高管理水平，增强企业竞争力的有利工具。e r p 是当今世 界上最主要的管理手段之一【2 】。在企业中成功地实施e r p 可以促使企业物质流、 资金流、信息流的整合，可以最大限度地优化企业资源配置，以达到提高经营 管理效率，提升整个企业的管理水平的目的。 当前，物料管理被认为是企业继降低物质消耗和提高劳动生产率之后的“第 三利润源泉”。物料管理是企业生产经营活动中一项最基本的不可或缺的活动， 是一种系统地计划、协调和控制企业各部门的活动。物料管理其目的在于协调 企业内部各职能部门之间的关系，从整个企业的角度控制物料“流，做到供应 好、周转快、消耗低、费用省、取得好的经济效益，以保证企业生产顺利进行。 物料管理是任何一个企业提高其管理水平必不可少的一环，物料管理是企业生 产管理的基础，它的管理水平是反映企业生产技术和经营管理水平的重要标志， 加强物料管理直接关系到企业的生产经营成果，决定企业的经济利益【3 】。因此， 利用先进的管理理论和信息技术进行有效的物料管理是很有必要的。 船舶物料的供应与管理在船舶营运中是非常重要的工作，它与船舶营运中 的盈利、亏损以及物料的供应管理、使用都有着很大的关系。及时了解、掌握 各种物料的入库量、出库量和库存量，以及对各种物料的实际供应情况，对于 物料供应人员的合理安排、调配等各个环节工作既是非常重要的，又是很繁琐 的1 4 】。在今后对于物料的供应、管理及使用中，公司与船舶相互依赖，这也是公 司与船舶不可缺少的管理环节。 武汉理工大学硕+ 学位论文 自从信息系统的概念提出以来，信息系统技术得到了飞快的发展，特别是在 信息系统的开发方法方面。现在信息系统的开发方法有很多，各有各的用途、 长处和使用范围。目前最常用的方法有：结构化系统开发方法、原型法、面向 对象的方法及c a s e 方法等。传统的结构化软件开发方法主要是在进行系统分 析后，根据系统功能把系统分成若干功能模块进行开发，在整个过程中或多或 少地将功能和数据进行了分离。随着计算机技术的开发，软件危机的产生表明 这种面向功能的软件开发方法已经不再适用现代软件的开发。自从第一种面向 对象的编程语言s m a l l t a l k 及其环境出现以来，面向对象技术被迅速应用在各个 领域，面向对象技术在软硬件开发中显示出巨大的优越性，使人们认为其是解 决软件危机最有希望的突破口。在长期的开发和研究过程中，人们愈来愈深刻 地认识到，建立简明准确的表示模型是把握复杂的关键，模型可以使人们从全 局上把握系统的全貌及其相关部件之间的联系，可以防止人们过早地陷入各个 模块的细节，因此面向对象的建模方法正得到日益广泛应用。 2 0 世纪8 0 年代以来，随着面向对象技术的发展，先后出现了几十种面向对 象软件开发方法。其中b o o c h ，o m t 和o o s e 在面向对象软件开发界得到了广 泛的认可。这三种方法也是u m l 的直接来源。 ( 1 ) b o o c h 方法是g r a d yb o o c h 从1 9 8 3 年开始研究，1 9 9 1 年后走向成熟的一 种方法。b o o c h 方法区分系统的逻辑和物理结构并描述这两种结构的静态和动态 语义。b o o c h 方法是u m l 的主要来源，其面向对象的概念十分丰富。主要概念 有：类、对象、继承、元类、消息、域、操作、机制、模块、子系统、进程等， 其模型主要包括：逻辑静态视图( 类图、对象图) ，逻辑动态视图( 状态图、时 序图) ，物理静态视图( 模块图、进程图) 以及物理动态视图。 ( 2 ) o m t 方法( o b j e c tm o d e l i n gt e c h n i q u e ) 方法最早是由l o o m i s ， s h a n 和r u m b a u g 在1 9 8 7 年提出的，曾扩展应用于关系数据库设计，r u m b a u g h 在1 9 9 1 年正式把o m t 应用于面向对象的分析和设计。这个方法是在实体关系模型 上扩展了类、继承和行为而得到的。 ( 3 ) o o s e 方法( o b j e c t o r i e n t e ds o t t w a r ee n g i n e e r i n g ) 是i v a rj a c o b s o n 在 1 9 9 2 年提出的一种面向对象开发方法，以“用例驱动( u s ec a s ed r i v e n ) 思想 而著称。o o s e 法与上述两种方法有所不同，它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。 b o o c h 方法的优点是它在项目的设计和构造阶段的表达能力特别强，其迭代 2 武汉理t 大学硕十学位论文 和增量的思想也是大型软件开发中的重要思想。而o m t 的来源决定了它在分析 数据密集型信息系统时具有很大的优势，是m i s 系统建模常用的方法之一。 o o s e 对以用例作为一种途径来驱动需求捕获、分析和高层设计提供了很好的支 持，使用用例捕获需求是o o s e 对传统面向对象建模方法的很好补充。o o s e 方法与上述两种方法所不同的地方是它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。 面向对象建模方法在构造系统模型和分解子系统方面很有优势，它很好地 解决了需求变化的适应性问题，软件的可维护问题。总的来说，面向对象方法 是以前软件开发技术自然演进的成果，对许多应用领域的软件开发都极具前途。 随着计算机应用的飞速发展和软件系统的复杂程度不断提高，人们越来越强调 软件体系结构的抽象性和合理性，以期最大限度地获得系统的可复用度。 u m l 对系统进行可视化建模，并将模型中的信息用标准图形元素直观地显 示，建模的主要目的就是用户、开发人员、分析人员、测试人员、管理人员和 其他涉及项目的人员之间的通信。利用非可视信息也能进行通信，但毕竟是百 闻不如一见，通过图形比通过文字更容易理解事物的结构。利用系统的模型， 可以在几个层次上显示系统的工作。我们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问的交互。用户可以通过模型直 观地看到用户与系统间的交互，分析人员可以看到系统对象间的交互，开发人 员可以看到开发的对象和每个对象的任务，测试人员可以看到对象间的交互并 根据这些交互准备测试案例，项目管理人员可以看到整个系统及各部分的交互， 而决策者可以查看高层模型，查看系统是如何相互交互。u m l 的目标是以面向 对象图的方式来描述系统，尤其适合描述复杂的软件系统【5 】。 本课题通过研究业务建模的过程，提炼出业务建模的标准化方法，建模过 程中所使用的工具是基于u m l 的，建模过程是以r u p ( r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ) 为指导的。我们不希望业务建模是可有可无的、孤立的、随意的，而是将之融 入统一的业务建模过程中，也不希望建模的工具和模型表现方法同之后的需求 分析，系统分析设计所用的工具和表现方法割裂开来，因此u m l 是必然的选择。 开发者将通过业务流程建模来了解系统运行环境的业务流程，准确定位待开发 项目的价值所在，确定系统功能和流程，为最终开发出能为客户创造价值的成 功系统打下坚实的基础。 在业务流程建模中，传统的流程模型是由活动及其逻辑关系组成，重在对 武汉理工大学硕士学位论文 活动关系的描述而不是角色之间的承诺( c o m m i t m e n t ) ，对参与者的角色定位和 合理配置重视不够【6 】。一个角色通常负责流程的多个活动。在传统的流程模型中， 它们交错分布在一个模型中，对于复杂的流程不易从整体上把握角色的责任及 其合作关系( 这里的角色属于层次型概念，它是对流程参与者的目标、能力、 责任、约束和协议等属性和行为的封装) 。u m l 给出了两种形式的交互图：顺序 图和协作图。顺序图展示对象按时间顺序进行的交互，而协作图表示的是角色 之间的协作关系，以及为产生所要求结果所交换的一组消息，但不强调协作的 顺f 序关系。流程的角色模型是以角色为中心，由多个角色构成的“客户服务 链，便于理解、实施以顾客为中心的战略。它不是排斥基于活动的流程管理， 相反在寻求两者的结合。流程的动态变化，如活动的增删、顺序的调整、合并 以及串行活动并行化等可以映射到角色及其关系的调整【_ 卜8 1 。 本论文以一个信息系统船厂物料管理系统为例，采用u m l 技术对其进 行分析与设计。在分析模型中，采用用例( u s ec a s e s ) 和域分析( d o m a i na n a l y s i s ) 技术对其进行描述，然后进一步把它扩展成设计模型，这个过程充分展示运用 u m l 建模技术在信息系统开发中的巨大优势。 1 2 研究的目的及意义 1 在理论上，通过u m l 和n e t 实现信息系统的设计技术与实现技术的有 机结合，使信息系统具备稳定性、可重用性、可扩展性和可维护性，可以提高 信息系统设计人员与开发人员的工作效率，把复杂重复的工作简化，使快速、 高效地构筑高质量的信息系统成为可能。 目前，信息系统广泛应用于企业、政府及各行各业的管理中。对于复杂度高 的业务管理信息系统，信息系统应用软件要面对复杂的网络环境、多样化的用 户需求、灵活的业务模式和业务流程、众多的组织机构及层次、角色分工等问 题，这就要求信息系统在业务管理和技术实现上具备应对复杂多变的能力【9 】。因 此，在信息系统构建中，设计技术与实现技术至关重要。 2 在应用上，通过船厂的物料管理系统的开发，可以充分快速有效地利用 企业内、外部资源，提高企业的整体竞争力，优化企业资源配置，以达到提高 经营管理效率，提升整个企业的管理水平的目的。 随着中国加入w t o 和信息技术的广泛应用，给船舶企业带来了机遇和挑 4 武汉理工大学硕士学位论文 战，船舶企业急需进一步提高整体竞争力。企业在竞争中是否具有持续发展的 能力，关键是在于管理。企业面临的不仅是产品、价格、质量、技术等的竞争， 而且要在不断变化的市场需求的情况下，充分快速有效地利用企业内、外部资 源，提高企业的整体竞争力【l0 1 。企业资源的综合营运能力己成为市场竞争力的 主要标志，其中e r p 思想、方法及运用将成为管理创新的重要内容。 物料管理是企业管理的一个重要部分，其内容概括来说主要有物料供应、 物料使用和库存控制。由于船舶企业通常需要品种、规格繁多的原材料和配套 件，为了保证生产过程的连续、均衡，保质、保量地及时供应各类物料就显得 十分重要；同时，加强物料管理又是减少流动资金占用，改善企业各项技术经 济指标的重要环节。 1 3 研究目标和研究方法 1 3 1 研究目标 本课题的研究目标是通过r u p 过程的指导，使用面向对象的设计方法，将 u m l 与v b n e t 这两种技术结合起来，完成物料管理系统的设计与实现。 随着u m l 和r u p 过程的出现，它们可以确保一个项目具备取得成功需求的 所有条件，更重要的是，项目可以根据所支持的底层业务和所基于的技术框架 变化，进行灵活的调整。r u p 是以用例为驱动、体系结构为中心、迭代和增量 的过程。在实现上，使用u m l 这种标准的面向对象表示法可以构建更为健壮 的n e t 应用程序，从而满足用户的需求，并使程序经得起时间的考验。 1 开发一个能满足企业的物料业务流程，具备较好的稳定性和扩展性，操 作界面友好的物料系统。 2 系统满足物资入库、出库、移位等作业信息一体化、标准化和规范化， 充分体现现代管理手段的优势，具有较先进的数据收集、汇总和查询功能，协 助领导及时了解仓库的业务情况，为领导能作出正确决策提供帮助。 3 系统提供一套可靠的安全机制，可对用户进行权限控制，保证系统安全 使用。系统具备方便灵活的系统维护及二次开发功能，能够方便地与企业其他 信息系统进行数据交流，符合企业发展的需求。 5 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 2 研究方法 1 深入企业的部门、车间、班组进行详细调查，完整、清楚地掌握企业信 息系统的主要内容，为e r p 系统的开发创造条件。 2 采用r a t i o n a l 公司的统一开发过程，用规范的方式构建船厂物料管理系 统。 3 利用u m l 的统一语义和符号为软件系统的整个开发阶段建立静态模型 和动态模型。 4 采用n e t + s q ls e r v e r 的技术模式实现软件系统的开发。 1 4 论文的主要研究内容 本论文引入面向对象建模的思想，结合船厂物料流动的特点和现代先进的物 料管理思想，运用统一建模语言( u m l ) 及r o s e 工具对物料管理系统进行了建 模，并通过n e t 框架对物料管理系统进行了设计，从而实现了u m l 在物料管 理系统开发中的应用。 本文主要工作有以下几个方面： 1 研究u m l 的知识体系，包括面向对象的设计方法、系统的开发过程r u p 、 系统建模语言u m l 以及系统建模工具r a t i o n a lr o s e 。 2 研究生产企业物料管理的理论与方法，把船舶企业的物料管理和一般生 产企业的物料管理联系起来，比较相同点和不同点。 3 运用u m l 对船厂物料管理系统进行需求捕获、分析与设计，主要研究如 何利用u m l 的静态、动态建模机制来对系统进行建模。 4 利用n e t 框架对船厂物料管理的模型进行部分实现，包括代码设计、数 据库设计。 6 武汉理工大学硕+ 学位论文 第2 章u m l 技术知识体系 2 1 面向对象的设计方法 2 1 1 面向对象的概念 面向对象方法学认为，客观世界是由许多各种各样的对象所组成的，每个 对象都有各自的内部状态和运动规律，不同的对象相互作用和联系就构成不同 的系统。在用计算机求解的过程中，尽可能追求解空间对问题空间的直接模仿， 即尽可能使数据模型与概念模型相对应( 数掘模型是概念模型在数据世界的抽 象描述) 。此外，还要建立一套适应人们一般思维方式的描述方式。面向对象技 术引入对象和消息传递来分别表示事物以及事物之间的相互关系，类和继承是 适应人们一般思维方式的描述方式。对象簇形成问题空间，对象问的消息传递 表示用户需求。方法是作用在对象上的各种操作，通过封装将对象的定义与实 现分开，面向对象的软件系统是由对象组成的，对象通过消息传递相互联系， 协同完成某一活动，类和继承用于描述对象，类是构造软件系统的最小单位， 对象是系统执行的最小单位。相对于其它的系统分析方法，面向对象分析的优 点主要有以下一些【l 卜1 3 j ： 1 面向对象分析强调从问题域中的实际事物以及与系统责任有关的概念出 发来构造系统的模型。这使系统中的对象、对象的分类、对象的内部构成以及 对象之问的结构与连接能直接地描述问题域和系统责任，并与之产生良好的对 应。因此，面向对象分析非常有利于对问题域和系统责任的理解。 2 面向对象分析使用了与问题域一致的概念及术语，并且面向对象分析体 现了人类的同常思维方式，从而使与分析有关的各类人员具有一种比较易懂的 共同语言，有利于人员之问的交流。 3 面向对象分析的封装原则是以稳定的成分对象作为构成系统的基本 单位，而把易变化的成分服务及属性封装在对象之中。因此，面向对象分 析对变化比较有弹性，对需求变化具有良好的适应性。 4 面向对象分析支持软件复用。面向对象分析中的类具有完整性和独立性， 7 武汉理工大学硕士学位论文 这两点是可复用的重要条件，因而面向对象分析中的类很适合于作为一个可复 用构件。 2 1 2 面向对象设计方法的特点 下面简单介绍面向对象设计方法的一些特性【1 4 15 1 。 1 对象( o b j e c t ) 在计算机系统中，对象是指一组属性以及这组属性上的专用操作的封装体。 属性通常是一些数据，有时也可以是另外一个对象。每个对象都有自己的属性 值，表示该对象的状态。对象中的属性只能通过该对象所提供的操作来存取或 修改。操作也称为方法或服务，它规定了对象的行为，表示对象所能提供的服 务。一个对象通常由对象名、属性和操作三部分组成，它具有自己的静态特征 和动态特征。静态特征即可以用某种数据来描述的特征，动念特征即对象所表 现的行为或对象所提供的服务。 2 类( c l a s s ) 类是具有相同属性和操作的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提 供了统一的抽象描述，其内部包括属性和操作两个主要部分。类是对象的抽象 描述。在分析和设计时，通常把注意力集中在类上，而不是具体的对象上。 3 继承( i n h e r i t a n c e ) 一个特殊的子类可以定义为父类的特殊情况。继承是指子类可以自动拥有 父类的全部属性和服务。子类在继承了父类的属性和操作的基础上可以添加一 些专属自己所有的属性和操作。继承简化了人们对事物的认识和描述。在定义 子类时不必重复定义那些已在父类中定义过的属性和服务，只要声明自己是某 个类的子类，继承提高了软件的可复用性。 4 消息( m e s s a g e ) 消息是指对象之间在交互中所传送的通信信息。一个消息通常包括接收对 象名、调用的操作名和适当的参数。一个对象通过向另一个对象发送消息来请 求其服务。消息只告诉接收对象需要完成什么操作，但并不指示接收者如何完 成操作。消息完全由接收者解释，接收者独立决定采用什么方法完成所需的操 作。消息是对象间实现通信的手段。 5 多念性( p o l y m o r p h i s m ) 武汉理1 人学硕十学位论史 多态性足指同一力法( 过程或函数) 可应用f 许多不，日的类，而每类则 以其独有的方式执行此方法，不同的类叮能有性质卡同的方法，在不同的类中 以不同的方式实现，并产生不同的行为。对象发出的川一消息给不同的对象， i 叮以有刁i 同的解释，解释的方法依赖于接收消息的对象，而币依赖于发送消息 的对象。多态性机制不但为软件的结构设计提供了灵活性，减少信息冗余，而 u 显著提高了软件丌发的町复用性和可扩充性。 2 2 系统开发过程r u p 2 , 2 1r u p 简介 r u p 是一个软件工程化过程。它提供厂在丌发机构q ，分派任务和责任的方 法，它的目标是在r 叮预见的f 1 程和预算前提f 确保满足最终用户需求的高质量 软件的产生。 r u p 的开发过程是个维结构，可以用一个：维牮标来表1 i ：横坐标代 表制定开发过程时的时问，体现了过程的动态结构，它以术语周期、阶段、迭 代和里程碑来袁达：纵坐标表现了过程的静态结构，它用术语活动、产物、角 色和工作流柬描述m ”】，如图2 - 1 所示。 w 钿士口岍 b u s i n e s sn o d e l i n g a c q u i r e m e n t s a n e i v s i s & o e s l g n i m p l e m e n 协t l o n t e s t d e p l o y m e n t c o n 内明蚶呷 c h n g en g m t p 啊e c t - h 怕g e m e 呲 | 鼙| 2 - ir u p 的开发过程框架 9 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 2r u p 的各个阶段 r u p 中的软件生命周期在时间上被分解为四个顺序的阶段，分别是初始阶 段、细化阶段、构造阶段和交付阶段。每个阶段结束于一个主要的里程碑；每 个阶段本质上是两个里程碑之间的时间跨度。在每个阶段的结尾执行一次评估 以确定这个阶段的目标是否已经满足。如果评估结果令人满意的话，可以允许 项目进入下一个阶段。 1 初始阶段 初始阶段的目标是为系统建立商业案例并确定项目的边界。为了达到该目的 必须识别所有与系统交互的外部实体，在较高层次上定义交互的特性。在这个 阶段中所关注的是整个项目进行中的业务和需求方面的主要风险。对于建立在 原有系统基础上的开发项目来讲，初始阶段可能1 6 很z 短。 2 细化阶段 细化阶段的目标是分析问题领域，建立健全的体系结构基础，编制项目计划， 淘汰项目中最高风险的元素。为了达到该目的，必须在理解整个系统的基础上， 对体系结构作出决策，包括其范围、主要功能和诸如性能等非功能需求。同时 为项目建立支持环境，包括创建开发案例，创建模板、准则并准备工具。 3 构造阶段 在构造阶段，所有剩余的构件和应用程序功能被开发并集成为产品，所有 的功能被详细测试。从某种意义上说，构造阶段是一个制造过程，其重点放在 管理资源及控制运作以优化成本、进度和质量，要确定软件、环境、用户是否 可以开始系统的运作。此时的产品版本也常被称为“b e t a ”版。 4 交付阶段 交付阶段的重点是确保软件对最终用户是可用的。交付阶段可以跨越几次 迭代，包括为发布做准备的产品测试，基于用户反馈的少量的调整。在生命周 期的这一点上，用户反馈应主要集中在产品调整、设置、安装和可用性问题， 所有主要的结构问题应该已经在项目生命周期的早期阶段解决了。在交付阶段 的终点要确定目标是否实现，是否应该开始另一个开发周期。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 3 r u p 的核心工作流 r u p 中有九个核心工作流，分为六个核心过程工作流和三个核心支持工作 流。尽管六个核心过程工作流可能使人想起传统瀑布模型中的几个阶段，但应 注意迭代过程中的阶段是完全不同的，这些工作流在整个生命周期中一次又一 次被访问。九个核心工作流在项目中轮流被使用，在每一次迭代中以不同的重 点和强度重复。 1 业务建模 业务建模工作流描述了如何为新的目标组织开发一个构想，并基于这个构 想在商业用例模型和商业对象模型中定义组织的过程、角色和责任。 2 需求 需求工作流的目标是描述系统应该做什么，并使开发人员和用户就这一描 述达成共识。为了达到该目标，要对需要的功能和约束进行提取、组织和文档 化最重要的是理解系统所解决问题的定义和范围。 3 分析和设计 分析和设计工作流将需求转化成未来系统的设计，为系统开发一个健壮的 结构并调整设计使其与实现环境相匹配，优化其性能。分析设计的结果是一个 设计模型和一个可选的分析模型。设计模型是源代码的抽象，由设计类和一些 描述组成。设计类被组织成具有良好接口的设计包和设计子系统，而描述则体 现了类的对象如何协同工作实现用例的功能。设计活动以体系结构设计为中心， 体系结构由若干结构视图来表达，结构视图是整个设计的抽象和简化，该视图 中省略了一些细节，使重要的特点体现得更加清晰。体系结构不仅仅是良好设 计模型的承载媒介，而且在系统的开发中能提高被创建模型的质量。 4 实现 实现工作流的目的包括以层次化的子系统形式定义代码的组织结构；以组 件的形式( 源文件、二进制文件、可执行文件) 实现类和对象；将开发出的组 件作为单元进行测试以及集成由单个开发者( 或小组) 所产生的结果，使其成 为可执行的系统。 5 测试 测试工作流要验证对象间的交互作用，验证软件中所有组件的正确集成， 检验所有的需求已被正确的实现，识别并确认缺陷在软件部署之前被提出并处 武汉理工大学硕士学位论文 理。提出了迭代的方法，意味着在整个项目中进行测试，从而尽可能早地发现 缺陷，从根本上降低了修改缺陷的成本。测试类似于三维模型，分别从可靠性、 功能性和系统性能来进行。 6 部署 部署工作流的目的是成功地生成版本并将软件分发给最终用户。部署工作 流描述了那些与确保软件产品对最终用户具有可用性相关的活动，包括：软件 打包、生成软件本身以外的产品、安装软件、为用户提供帮助。在有些情况下， 还可能包括计划和进行测试版、移植现有的软件和数据以及正式验收。 7 配置和变更管理 配置和变更管理工作流描绘了如何在多个成员组成的项目中控制大量的产 物。配置和变更管理工作流提供了准则来管理演化系统中的多个变体，跟踪软 件创建过程中的版本。工作流描述了如何管理并行开发、分布式开发、如何自 动化创建工程。同时也阐述了对产品修改原因、时间、人员保持审计记录。 8 项目管理 软件项目管理平衡各种可能产生冲突的目标，管理风险，克服各种约束并 成功交付使用户满意的产品。其目标包括为项目的管理提供框架，为计划、人 员配备、执行和监控项目提供实用的准则，为管理风险提供框架等。 9 环境 环境工作流的目的是向软件开发组织提供软件开发环境，包括过程和工具。 环境工作流集中于配置项目过程中所需要的活动，同样也支持开发项目规范的 活动，提供了逐步的指导手册并介绍了如何在组织中实现过程。 2 3 系统建模语言u m l 2 3 1u m l 简介 统一建模语言u m l 是用于软件系统建模和开发的图形化语言，支持从需求 分析到软件开发的全过程。它是软件工程领域具有划时代意义的成果之一，于 19 9 6 年由美国r a t i o n a l 软件公司g r a d yb o o c h 、i v a rj a c o b s o n 和j a m e sr u m b a u g h 三位面向对象大师共同提出，吸取三位大师之所长。在短短的几年内，已经成 为软件工业中占支配地位的建模语言。利用u m l 的最主要目的是获取系统的需 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 求，理解问题的起因，开发解决方案的体系结构，构造解决方案的模型，以保 证开发结束后应用程序的质量。 u m l 作为一种建模语言的优点在于：定义良好、易于表达、功能强大且普 遍适用。它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。u m l 能够描述系 统的静态结构和动态行为：静态结构定义了系统中重要对象的属性和操作以及 这些对象之间的相互关系；动态行为定义了对象的时间特性和对象为完成目标 任务而相互进行通信的机制【1 9 2 1 1 。 作为一种统一建模语言，u m l 的定义包括u m l 语义和u m l 表示法两部分。 1 ) u m l 语义。描述基于u m l 的精确元模型定义。元模型为u m l 的所有 元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语 义上取得一致，消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。此外u m l 还支 持对原模型的扩展定义。 2 ) u m l 表示法。定义u m l 的表示符号，为建模者和建模支持工具的开发 者提供了标准的图形符号和正文语法。这些图形符号和文字所表达的是应用级 的模型，在语义上它是u m l 元模型的实例。 u m l 具有如下特点： 1 ) 面向对象的统一的标准。u m l 吸取了面向对象的技术的优点，提供了对 基本模型元素图形化表示，简洁地表达了面向对象的各种概念，结束了以往各 种建模方法的不一致性，为领域内开发人员的交流提供了统一标准。 2 ) 可视化，表达能力强。u m l 采用图形和符号表示系统的逻辑模型和实现 模型，可以清晰地表示各种复杂的系统。 3 ) 独立于开发语言和过程。使用u m l 建立的系统模型可以采用任何一种 面向对象的语言实现，并且可以应用于任何开发过程中，独立于开发过程。 4 ) 良好的易用性。u m l 图形结构清晰，建模方法简洁，容易掌握。 u m l 的目标是以面向对象图的方式来描述系统，广泛应用于信息系统、控 制系统、嵌入式实时系统、分布式系统等不同类型的系统开发，最近几年还应 用于软件再生工程、质量管理、过程管理、配置管理等方面。使用u m l 进行系 统分析和设计，可加速开发软件进程，提高开发质量，以支持动态的开发需求， 促进软件复用，有效处理软件开发中的各种风险。总之，u m l 是一种标准的通 用建模语言，可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 2u m l 的内容体系 u m l 主要使用图形来表示系统建模中动态和静态的关系，这些基本的模型 图如图2 2 所示。 图2 - 2u m l 中的图形 1 ) 用例图。从用户的角度出发描述系统的功能、需求，展示系统外部的各 类活动者与系统内部的各种用例之间的关系，主要元素是用例和活动者。从本 质上讲，一个用例是用户与计算机之间的一次典型交互活动，活动者是指用户 在系统中所扮演的角色。用例图用于需求分析阶段，它的建立是系统开发者和 用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户对需