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第8章系统模型 目标 理解为什么确立系统的边界和对系统在上下文建模是重要的 理解行为建模 数据建模和对象建模等概念 介绍统一建模语言 UML 中定义的一些符号 理解CASE工作台是如何支持系统建模的 内容 上下文建模行为模型数据模型对象模型结构化方法 系统建模 系统建模有助于分析者增进对系统功能的理解 这些模型用来与客户进行通信 不同的模型从不同的视角去表述系统 从外部来看 它是对系统上下文或系统环境建模 从行为上看 它是对系统行为建模 从结构上看 它是对系统的体系结构和系统处理的数据的结构建模 系统模型类型 数据流模型说明在系统的不同阶段数据是如何被处理的 组成模型说明系统中的实体是如何由其他实体组成的 体系结构模型说明主要的子系统 分类模型说明实体间怎样具有共同特性 激励 响应模型说明系统对来自内部和外部的事件的响应 上下文模型 Contextmodels 在需求导出和分析过程的早期阶段 应该首先界定系统的边界 与系统信息持有者一起明确系统是什么以及系统的环境是什么 社会性和组织性的关注可能会影响系统边界的决定 体系结构模型描述系统的环境 不描述其他子系统之间的关联关系 也不描述要分析的系统本身 ATM系统的上下文 过程模型 Processmodels 过程模型给出系统中支持的各种活动 这些活动是系统所支持的 数据流模型给出数据如何在系统间传输 设备采购的过程模型 行为模型 Behaviouralmodels 行为模型用来描述系统的所有行为 两类行为模型 数据流模型 用来描述系统中的数据处理过程 状态机模型 用以描述系统如何对事件做出响应 这两种模型显示了系统的不同方面 所以两者都被用来描述系统的行为 数据处理模型 数据流图 DFDs 用来建模系统的数据处理方式 数据流模型用来描述数据是怎样一步步在处理序列中流动的 数据流模型是许多分析方法中的固有部分 数据流图使用的是一些浅显易懂的符号 数据流模型展示了系统中端到端的处理过程 订单处理的数据流图 数据流图 Dataflowdiagrams 数据流模型 DFDsmodel 是从功能角度来看待系统而得到的模型表示 数据流模型的价值主要体现在它对系统中的数据和数据在特定的过程中的流动的跟踪和记录 有助于系统分析人员理解系统中到底发生了什么 数据流图也可以用来显示一个系统在它的环境中 与其他系统进行的数据交换 胰岛素泵中的数据流图 状态机模型 Statemachinemodels 状态机模型是一种描述系统对内部或外部事件响应的行为模型 这种模型适合用来描述实时系统 因为这类系统多是由外界环境的刺激而驱动的 状态机模型用节点表示系统状态 用节点之间的弧来表示事件 当一个事件发生的时候 系统从一个状态转移到一个新的状态 状态图表 Statecharts 是UML中的主要部分 经常用来描述状态机模型 状态图表 Statecharts 它允许将一个模型分解成多个子模型 见下一页 在某个状态内以 do 开头的一个简单的动作描述表示在该状态下系统的行为 状态图可以用表格加以补充 来描述状态和激励 简单微波炉的状态机模型 微波炉状态描述 微波炉激励描述 微波炉操作 语义数据模型 语义数据模型 Semanticdatamodels 用来描述系统处理的数据的逻辑结构 最广泛采用的数据建模技术是实体 关系 属性建模 它描述数据实体 关联属性以及实体之间的关系 实体 关系模型在数据库设计中被广泛采用 使用关系型数据库 它很容易得到实现 UML没有为此模型引进专门的描述符号 其开发过程和模型数据用对象和对象间的关系来表达 LIBSYS系统的语义数据模型 数据字典 数据字典 Datadictionaries 是系统的模型中出现的所有名字的罗列 除名字之外还包括对有关命令实体 关系和属性的描述 优点它支持名字管理 避免了名字被重用 作为连接软件分析 设计 实现和进化各阶段的开发机构的信息存储 许多支持系统建模的CASE工具也支持数据字典 数据字典实体的例子 对象模型 对象模型 Objectmodels 用对象类和它们的关系来描述系统对象类是对具有相同属性 服务和操作的一组对象的抽象 不同的对象模型有 继承模型 Inheritancemodels 聚合模型 Aggregationmodels 交互模型 Interactionmodels 对象模型 对象模型是一种映射真实世界中实体及其操作的自然方式 实体越抽象 用这种方法来建模就越困难 对象类识别被看作是一个很难的过程 它需要对应用领域有一个深层次的理解 反映应用领域实体的对象类是可以通过系统复用的 继承模型 继承模型把领域对象类组织成一个层次结构 最一般的对象类居于层次关系的顶端 较专门的对象类既继承通用类中的属性和服务 又具有自身的属性和服务 设计类层次不是件容易的事 分析人员需要对所要分析的领域有充分的了解 对象模型和UML UML是由开发人员集成的一种标准表示 广泛应用于面向对象的分析和设计方法中 UML已经成为了对象建模的标准 符号上面一栏是对象类的名字 中间一栏是对象类的属性 下面一栏是对象类中的操作 对象类之间的关系 称为关联 用线路连接对象来表示 继承是指泛化关系 在继承图中使用 向上 而不是 向下 的箭头来表示 图书馆系统的部分类层次 用户类层次 多重继承 多重继承是一个对象可以同时从多个类继承属性和操作 这样它的属性就是所有父类的属性和操作的和 这可能会导致语义冲突 也就是在不同的超类中 有相同的名字的属性或服务有不同的语义 多继承使得类的层次组织更复杂 多重继承 对象聚合 聚合模型 Aggregationmodels 显示了对象类是如何由其他一组对象组合而成的 聚合模型类似于语义数据模型中的部分 整体关系 表示课程的聚合对象 对象行为建模 行为模型 behaviouralmodel 显示了对象是如何与其他对象进行交互来产生某种特殊的系统行为的 可以用用例来描述 在UML中 序列图 Sequencediagrams 能描述在用例当中所包含的动作的序列 协作图 collaborationdiagrams 描述在对象间所交换的消息的序列 电子科目的发放 结构化方法 结构化方法 Structuredmethods 是一种系统建模方法 对现有系统和将要建立的系统建立模型 方法定义一系列模型 一个过程 借此能到处这些模型 还有可以应用于模型的一组规则和方针 CASE工具作为结构化方法的一部分 支持系统建模 结构化方法的弱点 它们不能对非功能系统需求的理解和建模提供有效支持 它们是难以区分的 因为它们不总是能包括一些方针来帮助用户确定是否一个方法适合他们的特殊问题 它们通常产生大量的文档 所产生的模型粒度太细 用户通常发现这些模型很难理解 CASE工具组件 CASE工具组件是一系列连贯的工具集 它设计用来支持相关的软件过程活动 如分析 设计和测试 在需求工程和系统设计期间 分析和设计工具组件支持系统建模 这些工具组件通常能支持一个特定的设计方法 或者是为创建几种不同类型的系统模型提供支持 支持结构化方法的CASE工具组件 分析工具组件 图形编辑器设计 分析和检验工具存储查询语言数据字典报告定义和生成工具表格创建工具导入 导出工具代码生成器 要点 模型是系统的抽象视图 辅助模型的开发能够反映系统中不同的信息 上下文模型表示出了要建模的系统在整个环境中与其他系统和过程间的位置关系 数据流图可以用来描述系统中数据的加工