UML与系统分析设计实验手册

软件建模与软件建模与 UML 实验手册实验手册 第一部分 课程与 实验 综述 一 课程简介及实践要求 软件建模与 UML 是以介绍面向对象的统一建模语言 UML 为主 使学生了解面向对象技 术的基本概念 掌握面向对象的分析和设计方法 以及与面向对象技术相关的一些软件开发技术 同时掌握在 Rational Rose 环境下用 UML 进行分析和设计的技术 本课程在教学内容方面着重基 本理论 基本知识和基本方法 在培养实践能力方面着重设计构思和设计技能的基本训练 熟 练的上机操作能力和分析能力 实验实践训练是 UML 与面向对象分析与设计教学的重要技能环节 通过实验 使学生加 深理解 验证 巩固课堂教学内容 特别是通过设计和综合实验 发挥学生的想象力和创新能 力 二 课程实验目的要求 通过 UML 的实验 学生应该 1 学会用面向对象的思想去分析和设计相关系统 2 学会用 Rose StarUML 建模工具进行软件建模 三 课程实验参考资料 1 美 Joseph Schmuller 著 UML 基础 案例与应用 人民邮电出版社 2004 2 美 Hans Erik Eriksson UML 2 工具箱 电子工业出版社 2004 3 吴际 金茂忠 UML 面向对象分析 北京航空航天大学出版社 2002 4 赵从军 UML 设计及应用 机械工业出版社 2004 5 Grady Booch James Rumbaugh Ivar Jacobson UML 用户指南 机械工业出版社 2001 6 吴建 郑潮 汪杰 UML 基础与 Rose 建模案例 人民邮电出版社 2004 第二部分 实验 实践 指导 实实验验一一 用用例例图图 一 实验目的 1 学会分析系统中的参与者和用例 2 掌握用例图的绘制方法 二 实验器材 1 计算机一台 2 Rational Rose 工具软件 三 实验内容 画出 ATM 系统的用例图 四 实验步骤 1 分析分析 ATM 自动取款机 客户可以取钱 存钱 查询余额 转帐 修改密码 通过分析可找出如下几个参与者 1 ATM 2 客户 通过分析得到如下用例 1 存款 2 取款 3 查询余额 4 转帐 5 修改密码 6 打印收据 2 绘图步骤 绘图步骤 下面介绍在 Rose2003 中创建用例图的过程 1 在 Use Case View 中双击 Main 图 或者右击 Use Case View 弹出在快捷菜单 中选择 New UseCase Diagram 双击图标 出现图 1 为编辑用例图做好准备 2 在用例视图中 从工具栏中选择 Actor 图标 在右边的绘图区中添加一个新元素 并 取名客户表明新增一个参与者 如图 2 所示 图 2 3 同样的方法添加参与者 ATM 如图 3 所示 图 3 4 在工具栏上选择用例的图标 依次添加存款 取款 查询余额 转帐 修改密码 打印 收据 如图 4 所示 图 4 5 添加参与者和用例间的关联关系 如图 5 所示 图 5 五 实验报告要求 1 整理实验结果 2 小结实验心得体会 实实验验 二二 交交互互 图图 一 实验目的 1 学会用协作图实现用例 2 掌握顺序图的绘制方法以及顺序图和协作图的相互转换 二 实验器材 1 计算机一台 2 Rational Rose 工具软件 三 实验内容 画出 ATM 取款的顺序图 并转换为协作图 四 实验步骤 1 分析分析 ATM 取款的场景 1 通过读卡机 用户插入 ATM 卡 2 ATM 系统从卡上读取银行 ID 帐号 加密密码 并用主银行系统验证银行 ID 和帐号 3 用户输入密码 ATM 系统根据上面读出的卡上加密密码 对密码进行验证 4 用户输入取款数量 5 ATM 系统通知主银行系统 传递储户帐号和取款数量 并接收返回的确认信息 6 ATM 系统输出先进 ATM 卡和显示帐户余额的收据 7 ATM 系统记录事务到日志文件 寻找场景中的对象 ATM 客户和帐户 2 绘图步骤 绘图步骤 下面介绍在 Rose2003 中创建顺序图的过程 1 在 Logical View 中新建 Sequence Diagram 双击图标 出现图 1 为编辑顺序 图做好准备 2 在顺序图编辑窗口中 从工具栏中选择 Object 图标 在右边的绘图区中添加一个新 元素 并取名 Customer 表明新增一个对象 如图 2 所示 图 2 3 同样的方法 添加 ATM 对象和 Account 对象 如图 3 所示 图 3 4 根据 ATM 取款的场景 获得第一条消息为 客户向 ATM 机提交取款需求 向图中 添加消息 如图 4 所示 图 4 5 同样的方法添加其它消息 如图 5 所示 图 5 6 根据顺序图生成协作图 步骤如下 Browse Create Collaboration Diagram 生成的协作图 如图 6 所示 图 6 五 实验报告要求 1 整理实验结果 2 小结实验心得体会 实实验验三三 类类图图 一 实验目的 1 理解类的基本概念 2 理解类间的关系 3 掌握类图的绘制方法 二 实验器材 1 计算机一台 2 Rational Rose 工具软件 三 实验内容 分析选课系统中的类及关系 然后画出它们的类图 四 实验步骤 1 分析分析 在选课系统中 通过分析可抽象出如下几个类 1 学生类 2 管理员类 3 课程类 学生类和管理员类的属性较容易分析 这里只列出课程类的属性和方法 1 课程名称 2 开课教室 3 课程号 4 授课教师 5 选课的学生 6 开课起始时间 7 允许选课的学生人数 8 设置课程号 9 设置课程名称 10 查询课程号 11 查询允许选课的学生人数 2 绘图步骤 绘图步骤 下面介绍在 Rose2003 中创建类和它们之间关系的过程 1 在 Logical View 中双击 Main 图 或者右击 Logical View 弹出在快捷菜单中选 择 New Class Diagram 双击图标 出现图 1 为编辑类图做好准备 图图 1 2 在逻辑视图中 从工具栏中选择 class 图标 在右边的绘图区中添加一个新元素 并 取名 Student 表明新增一个类 图图 2 3 选择新创建的元素 点击鼠标右键 在弹出的菜单中选择 Open Sepcification 弹出 图 3 对话框 4 在对话框中 可以修改元素的名称 这里新元素的名称定为 Student 如图 4 所 示 图图 3 图图 4 5 点击 Attributes 选项卡 添加属性 如图 5 所示 图图 5 6 点击 operations 选项卡 添加方法如图 6 所示 图 6 7 同样的方法添加 Course 类 如图 7 所示 图图 7 8 创建两个类之间的关系 通过分析得出 学生类和课程类之间为单向关联 选择图标栏的 关联 由学生类指向课程类 如图 8 所示 图图 8 9 创建关联名 右击关联 选择 open specification 键入关联名 如图 9 所示 图图 9 10 分别在 Role A Detail 和 Role B Detail 选项卡中键入名称和多重性 如图 10 所示 图图 10 11 重复 2 10 中的步骤完成选课系统整个类图的创建 五 实验报告要求 1 整理实验结果 2 小结实验心得体会 实实验验四四 状状态态图图和和活活动动图图 一 实验目的 1 熟悉状态图和活动图的基本功能和使用方法 2 掌握如何使用建模工具绘制状态图和活动图方法 二 实验器材 1 计算机一台 2 Rational Rose 工具软件 三 实验内容 1 分析图书管理系统中的书和借书证的状态 画出它们的状态图 2 分析管理员的活动状态 画出管理员的活动图 四 实验步骤 1 分析分析 在图书管理系统中 分析书的状态如下 1 可借 2 被借 3 被预约 4 删除 借书证的状态如下 1 可用 2 不可用 3 删除 管理员的活动如下 1 处理还书 2 处理借书 3 处理罚款 读者的活动如下 1 登录 2 找书 3 预约 4 浏览 2 绘图步骤 绘图步骤 下面介绍在 Rose2003 中创建类和它们之间关系的过程 1 在 Logical View 中信件 StateChart Diagram 双击图标 出现图 1 为编辑状态 图做好准备 图 1 2 在工具栏中选择 Start State 图标添加到编辑窗口中 如图 2 所示 图 2 3 在工具栏中选择 State 图标 添加一个元素 命名为 New book 如图 3 所示 图 3 4 同样的方法添加其它状态 如图 4 所示 图 4 5 书的各个状态之间添加转移及相应的事件 如图 5 所示 图 5 6 同样的方法得借书证的状态图 如图 6 所示 图 6 7 在 Rose2003 中 绘制图书管理员的活动图 新建 Activity Diagram 如图 7 所示 图 7 8 读者的活动图如图 8 所示 图 8 五 实验报告要求 1 整理实验结果 2 小结实验心得体会 实实验验五五 对对象象图图 包包 组组件件图图及及部部署署图图 一 实验目的 1 对象图的基本概念 2 包的基本概念 3 掌握在 Rational Rose 中绘制对象图和包 4 理解组件图的基本概念 5 理解组件图的应用 逻辑部署 6 理解部署图的基本概念 7 理解部署图的应用 物理部署 8 掌握组件图和部署图绘制的方法 二 实验器材 1 计算机一台 2 Rational Rose 工具软件 三 实验内容 图书馆管理系统 的分析和设计已按计划完成类图和交互图的分析与设计 不过当这份 文档提交给图书馆的使用人员审查时 他们认为最好能用一个实例来说明系统的运作 现系统 分析部指派您完成该项任务 为系统绘制一张对象图 1 以借书过程为例绘制对象图 2 完成系统的组件图 四 实验步骤 1 为了更好的描述借书过程 根据图 5 1 绘制借书过程中某一时刻的对象图 lendBook BookName ReaderId LendFrame lendBook findBookByName BookManager findFreeItem BookName ISBN Book getItemId setLoanState ItemId ISBN State Item 图 5 1 1 确定对象的值 假定管理员在为读者 S05001 办理 UML Guide 的借书手续 这时首先弹出一个借书 窗口 lfLend 在其上输入读者 ID 和书名 点击 借书 按钮 这里 lfLend 对象将调用业务 管理者类 bmMain 对象的 findBookByName 方法去获取一个书名为 UML Guide 的 Book 对象 bLend 然后 bmMain 再通过 lendBook 方法 去调用 bLend 对象 findFreeItem 方法 去查找一本 可借阅的图书 这里假定找到图书 iLend 然后使用 setLoanState 更改 iLend 的借阅状态为 借 出 完成借书过程 表 751 描述了在成功设置 iLend 对象借阅状态为 借出 状态时 与借书过程有关的各对 象的值 表 7 1 类名对象名属性值方法 LendFramelfLendBookName UML Guide ReaderID S05001 lendBook BookManagerbmMainfindBookByName lendBook BookbLendBookName UML Guide ISBN ISBN12315 findFreeItem ItemiLendISBN ISBN12315 ItemID B05001 getItemID setLoanState 2 绘图 根据 1 中的描述 绘制出当 iLend 状态变更时 系统中各对象的状态如图 7 2 所示 3 根据分析设计情况 进一步设计对象和包之间的关系 BookName UML Guide ReaderId S05001 lfLend bmMain BookManager BookName UML Guide ISBN ISBN12315 bLend Book ItemId B05001 ISBN ISBN12315 State 借出 iLend Item 图 5 2 2 绘制组件图绘制组件图 分析 分析 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 表示 如 果有 2 本这样的书 则需要用 2 个 Item 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 绘图步骤绘图步骤 1 在组件视图中双击 Main 图 出现图 8 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 其中具体含义可参看本节 补充图标 一段的介绍 图 8 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 8 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 弹出 图 10 3 对话框 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 大部分在 补充图标一段中均有简单的介绍 实现语言为 JAVA Rose 中默认的是分析语言 Analysis 修改结果如图 8 4 所示 图 8 3 图 8 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 8 5 所示 图 8 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 对应的目录目录 创建完毕的组件图如图 8 6 所示 图 8 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 8 7 图 10 7 9 创建依赖关系 在本节 关系 一段中 已经描述过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 8 图 8 8 3 绘制部署图绘制部署图 分析 分析 图书馆管理系统 目前开发的是一个单机版系统 其中所有的运算均在一台机器上完成 但是由于打印报表的需要 系统还应配备一台打印机 因此得出系统中存在 2 个节点 一台主机 其类型是 Processor 一台打印机 其类型是 Device 绘图步骤 绘图步骤 1 浏览窗口中选择 Deployment View 弹出如图 8 9 所示窗口 图 8 9 2 在图中添加分别添加一个 Processer 和 Device 并分别命名为 computer with java support 和 Printer 添加完毕后 其结果如图 8 10 所示 图 8 10 3 为节点添加连接关系 全图如图 8 11 图 8 11 五 实验报告要求 1 整理实验结果 2 小结实验心得体会 实实验验六六 正正向向工工程程 一 实验目的 1 理解正向工程的基本概念 2 利用 Rose 工具生成代码框架 3 在实现过程中使用转换后的代码 4 Java 编程综合练习 二 实验器材 1 计算机一台 2 Rational Rose 工具软件 三 实验内容 现在 图书馆管理系统 的分析和设计工作已经基本完成 即将进入编码阶段 为了加 快编码进度 可以利用建模工具执行正向工程 将系统中的模型转换成指定语言类型的代码框 架 现要求您完成该项任务 四 实验步骤 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