基于UML的学籍管理系统的分析与设计

基于UML的学籍管理系统的分析与设计摘要：本文阐述了统一建模语言UML面向对象分析与设计的一般过程，并以统一建模语言UML为基础，通过ROSE的运用，探讨了学籍管理系统的实际建模过程，包括对系统的用例和角色，类的抽取和设计以及行为进行详细的分析和设计。关键词：UML；学籍管理系统；ROSE1引言 面向对象技术出现之后，先后出现了很多种面向对象软件开发方法，但是术语不统一，缺乏共同的标准，常给软件开发人员带来困惑。其中统一建模语言UML被认为具有划时代重要意义的成果之一。UML是Booch方法、OOSE方法、OMT方法和其他一些建模方法的组合和延伸。UML是一种用于描述、构造可视化和文档化软件系统的语言，它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，可以用于构造各种类型系统的业务模型和软件模型。本文将以UML为基础，通过ROSE工具，讨论学生学籍管理系统的建模问题。2. UML简介 UML作为一种建模语言，UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分。(1) UML语义 描述基于UML的精确元模型定义。元模型为UML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UML还支持对元模型的扩展定义。 (2) UML表示法 定义UML符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。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UML元模型的实例。UML的主要内容是由用例图、类图、对象图、状态图、活动图、构件图、配置图、顺序图和协作图等图形来描述。这些不同的图形提供了对系统进行分析或开发时的多角度描述，基于这些图就可以分析和构造一个自一致性系统。3. 基于UML的学籍管理系统建模3.1 基于UML的管理系统建模过程 从应用的角度看,当采用面向对象技术设计系统时,首先是描述需求;其次根据需求建立系统的静态模型,以构造系统的结构;第三步是描述系统的行为。其中在第一步与第二步中所建立的模型都是静态的,包括用例图、类图(包含包)、对象图、组件图和配置图等五个图形,是标准建模语言UML的静态建模机制。其中第三步中所建立的模型或者可以执行,或者表示执行时的时序状态或交互关系。它包括状态图、活动图、顺序图和合作图等四个图形,是标准建模语言UML的动态建模机制。因此,标准建模语言UML的主要内容也可以归纳为静态建模机制和动态建模机制两大类。3.2 根据需求建立系统的静态模型学籍管理信息系统以计算机为工具，通过对教务管理所需的信息管理，把管理人员从繁琐的数据计算处理中解脱出来，使其有更多的精力从事教务管理政策的研究实施，教学计划的制定执行和教学质量的监督检查，从而全面提高教学质量。包括学生档案管理、课程管理、成绩管理等功能。3.2.1 用例图的建立 需求定义中，最重要的就是用UML分析建模中得到的用例模型。确定用例模型首先要确定参与者与用例，它是需求定义中最重要的活动。这些活动分为以下几个步骤。（1） 确定角色 角色是系统外部的一个实体，在UML中，角色的表示如图1所示。它是以某种方式参与用例的执行过程，通过向系统输入或请求某些事件来触发系统的执行。 一个角色既可以是人，而且也可以是硬件设备或者另一个系统。在本学籍管理系统中，主要确定的角色有：教师、学生、管理员。（2） 确定用例 用例是指对系统角色的交互进行响应，并产生一个可见的结果所进行的一系列动作，它描述了系统的一个完整的功能需求。在UML中，用例的表示如图2所示：在本学籍管理系统中，主要的一些用例是：学生管理、课程管理、成绩管理等。（3） 建立用例图 一个用例图是由一些角色、一组用例、还可能有一些接口以及这些组成元素之间的关系构成的图，关系是指角色和用例之间的联系。在ROSE工具中，我们得到本学籍管理系统中的一组顶层用例图，如图3、图4、图5所示：图3 管理员用例图图4 教师用例图图5 学生用例图（4） 用例描述 完成用例图后，我们还需要对每个用例进行描述。通常我们用文字性语言进行描述。下面，对本学籍管理系统的成绩管理用例进行描述，系统其他用例描述方法类似。用例名称：成绩管理参与者：教师，学生简要说明：负责对学生成绩信息的添加、查询和更新等。前置条件：已经登成绩管理系统基本事件流：1 教师登录系统并录入学生成绩2 教师查询学生成绩，并根据需要更新学生成绩3 学生登录系统查询个人成绩信息4 用例终止异常事件流：1 提示错误信息，负责人确认2 返回到管理系统主页面后置条件： 学生成绩信息已更新或查询 学生成绩管理的精华用例图如图6所示：3.2.2 类图的建立类图是静态结构模型的图形化视图，它由各种静态关系连接起分类器元素而构成。类图是一组静态的描述性模型元素相互连接的集合图。模型元素包括类、接口和它们之间的关系。它描述的是系统的静态结构，而不是系统的行为。类图的表示如图7所示：图7 类图的表示类图包括类的属性，用户接口及联系等方面的信息。本学籍管理系统的主要类图及关系如图8所示：图8 学籍管理系统中主要类图及关系3.3 根据需求建立系统的动态模型系统的动态模型由交互图和行为图表达。在系统分析设计中对主要的用例和对象类绘制这些图形，可以分析系统的行为，印证和修改系统的静态结构，实现用户需求，达到系统目标。3.3.1 顺序图的建立顺序图用于显示对象之间的动态合作关系, 它强调对象之间消息发送的顺序, 同时显示对象之间的交互。在本学籍管理系统中, 需要建立学生注册顺序图、学生选课顺序图, 详情见图9，图10所示：图9 学生注册顺序图 图10 学生选课顺序图相应的协作图如图11，图12所示：图11学生注册协作图 图12学生选课协作图3.3.2 活动图的建立 活动图用于描述满足用例要求所要进行的活动及活动间的约束关系, 有利于识别并行活动。在本学籍管理系统中, 主要有成绩查询活动图。如图13所示：图13 学生成绩查询活动图3.4 学籍管理系统的物理模型在采用UML分析时，对系统的物理模型是用构件图和部署图来描述的，3.4.1构件图的建立构件图表示软件构件之间的依赖关系。软件构件包括源代码构件、二进制代码构件和可执行构件。构件图是由依赖关系连接起各个构件而成的图，也可能与代表复合关系的物理包容体构件进行连接。在本学籍管理系统中的构件图，成绩管理子系统构件图如图14所示： 图14 成绩管理子系统构件图3.4.2 部署图的建立部署图由节点构成，节点代表系统的硬件，组件在节点上驻留并执行，部署图表达的是运行系统的结构。在本学籍管理系统中的部署图，如图15所示：4. 结语UML是一种建模语言,主要用于软件开发的详细设计环节,功能主要是给开发人员一个可视化的项目结构图,方便开发人员理解,从而减少开发过程中产生的问题,且可以明确类名,方法名,参数,返回值类型等等,对数据库方面,可以一目了然的知道表与表之间的关联关系,对业务流程方面,也是很清楚了反应了业务流程方向,所以,在我个人理解里,UML就是一个将抽象的设计转变成具体形象上的表现.通过对学籍管理系统的开发可以看到，UML作为一种建模语言，应用于各种系统的设计与分析，改变了传统的软件设计思想，降低了系统设计的盲目性，也更有利于系统的扩展与测试。但是由于它自身发展的程度决定了目前它还不能取代现有的各种面向对象的分析与设计方