第6讲UML设计.ppt

面向对象的分析方法,北京邮电大学计算机学院芦效峰,一、面向对象的分析方法(OOA),UML（UnifiedModelingLanguage）是软件界第一个统一的建模语言，该方法结合了Booch,OMT,和OOSE方法的优点，统一了符号体系，并从其它的方法和工程实践中吸收了许多经过实际检验的概念和技术。它是一种标准的表示,已成为国际软件界广泛承认的标准。它是第三代面向对象的开发方法，是一种基于面向对象的可视化的通用(General)建模语言。为不同领域的用户提供了统一的交流标准UML图。UML应用领域很广泛，可用于软件开发建模的各个阶段，商业建模（BusinessModeling）,也可用于其它类型的系统。,1992年由Jacobson提出了Usecase的概念及可视化的表示方法Usecase图，并加入由他提出的面向对象的软件工程(OOSE)。Usecase的概念受到了IT界的欢迎，被广泛应用到了面向对象的系统分析中。基于用例的需求方法，已成为面向对象的分析方法的主流。用例模型被推荐为获取和识别需求的首选工具!,基于用例的方法,面向对象的分析方法(OOA),用例建模技术，用于描述系统的功能需求。在宏观上给出模型的总体轮廓。通过对典型用例的分析，使开发者能够有效地了解用户的需求。,二、用例建模概述,Usecase图,采用“基于用例的方法”来识别和获取需求，是从外部的角度来看系统功能，建立系统的Usecase模型。描述外部执行者(Actor)所理解的系统功能。即待开发系统的功能需求。用例表示一个子系统，或者系统一个独立的功能。角色表示外部的“执行者”。,一、执行者(Actor)执行者是指用户在系统中所扮演的角色。执行者在用例图中是用类似人的图形来表示,但执行者可以是人，也可以是一个外界系统。,注意：用例总是由执行者启动的。,如何确定执行者：1、谁使用系统的主要功能(主执行者)?2、谁需要从系统获得对日常工作的支持和服务？3、需要谁维护管理系统的日常运行（副执行者）？4、系统需要控制哪些硬件设备？5、系统需要与其它哪些系统交互？6、谁需要使用系统产生的结果（值）？,一、执行者,简单的用例:自动售货系统,供货,买饮料,取货款,客户,供货人,收银员,图自动售货系统,二、用例,二、用例(usecase)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作用。在UML中,用例被定义成系统执行的一系列动作（功能）。用例有以下特点:用例捕获某些用户可见的需求,实现一个具体的用户目标。用例由执行者激活,并将结果值反馈给执行者。用例必须具有功能上的完整描述。,如何确定用例：1、与系统实现有关的主要问题是什么？2、系统需要哪些输入/输出？这些输入/输出从何而来？到哪里去？3、执行者需要系统提供哪些功能？4、执行者是否需要对系统中的信息进行读、创建、修改、删除或存储？,二、用例,用例之间的关系,1、泛化关系Generalization代表一般与特殊的关系。（类似与继承）在用例泛化中，子用例表示父用例的特殊形式，子用例继承了父用例的行为和属性，也可以增加新的行为和属性或覆盖父用例中的行为。例子：一个租赁或销售系统用例,用例之间的关系,2、包含关系Include一个用例（基用例，基本用例）可以包含其他用例（包含用例）具有的行为，并把它所包含的用例行为作为自身用例的一部分，这被称为包含关系。UML中，包含关系表示为虚线箭头加版型include箭头从基本用例指向包含用例。例子：一个租赁或销售系统用例,用例之间的关系,包含关系：使用包含（Include）用例来封装一组跨越多个用例的相似动作（行为片断）。,include,有时当某用例的事件流过于复杂时，为了简化用例的描述，我们也可以把某一段事件流抽象成为一个被包含的用例,用例之间的关系,3、扩展关系Extend一个用例也可以定义为基本用例的增量扩展，这称作扩展关系，即扩展关系是把新的行为插入到已有的用例中的方法。,扩展(extend)：把新行为插入到已有用例的方法。,extend,用例之间的关系,箭头指向的用例为被扩展的用例，称为基础用例；箭头出发的用例为扩展用例。,用例之间的关系,扩展关系Extend基本用例提供了一组扩展点，在扩展点中可以添加新的行为，而扩展用例提供了一组插入片段，这些片段能够被插入到基本用例的扩展点上。扩展关系可以有控制条件，当用例实例执行到达一个扩展点时，控制条件决定是否执行扩展。因此扩展关系处理事件流的异常或者可选事件。基本用例不知道扩展的任何细节。没有扩展用例,基本用例是完整的。,用例之间的关系,例：汽车租赁系统用例图(部分)。基本用例是“还车”，扩展用例是“交纳罚金”。如果一切顺利汽车可以被归还，那么执行“还车”用例即可。但是如果超过了还车的时间或汽车受损，按照规定客户要交纳一定的罚金，这时就不能执行提供的常规动作。因此可以在用例“还车”中增加扩展点，即特定条件为超时或损坏，如果满足条件，将执行扩展用例“交纳罚金”。,用例之间的关系,4、参与者与用例之间的关系：关联关系Association关联关系描述参与者与用例之间的关系，在UML中它是两个或多个类元之间的关系，它描述了类元的实例间的联系。(类元，一种建模元素，常见类元包括类、参与者、构件、数据类型、接口、结点、子系统以及用例等，其中类是最常见的类元)关联关系表示参与者和用例之间的通信。在UML中，关联关系用直线或箭头表示。如果参与者启动了用例，箭头指向用例；如果参与者利用了用例提供的服务,箭头指向参与者。如果二者是互动的，则是直线。例：汽车租赁系统用例图(部分)。显示的是“客户”参与者以及与他交互的3个用例，“预定”、“取车”、“还车”。,用例之间的关系,三、用例图,用例图是显示处于同一系统中的参与者和用例之间的关系的图。一个用例图是一个包括参与者、由系统边界封闭的一组用例、参与者和用例之间的关联、用例间的联系以及参与者的泛化等模型元素的图。例子：棋牌馆管理系统用例模型局部系统主要功能：以internet的形式向客户提供座位预定的服务，并且如果暂时无法获取座位的信息，允许客户进入“等候队列”，当有人退订之后即使通知客户。另外，该系统还将为总台服务员提供作座位安排以及结账的功能，要求能够支持现金和银行卡两种结账方式。,用例图,用例图的组成元素：参与者、用例、一个方框和一些表示关系的连接线.所有的用例都位于方框之内，该方框称为“系统边界”参与者与用例的关系：在参与者和用例之间的关联是用一根带箭头的线来表示,用例图-用例之间的关系,包含关系:用例预定座位就包含了用例检查座位信息。被包含的用例（此例中的检查座位详情）不是孤立存在的，它仅作为某些包含它的更大的基用例（此例中的预订座位、安排座位）的一部分出现,扩展关系:用例处理等候队列就是对用例预定座位的一个扩展。用例处理等候队列中的事件流并不是在每次预定座位的时候都会发生。基用例是可以独立于扩展用例存在的，只是在特定的条件下，它的行为可以被另一个用例的行为所扩展,用例图-读图小结,这张用例图首先定义了三个基用例：预订座位、安排座位和处理结账客户通过Internet启动“预订座位”用例，在“预订座位”用例的执行过程中，将“检查座位信息”（被包含用例），如果没有空闲的座位或满意的座位，可以选择进入等候队列，这样就将启动扩展用例“处理等候队列”。总台服务员在客户到棋牌馆时，启动“安排座位”用例，在执行过程中，将启动被包含用例“检查座位信息”。当客户要离开棋牌馆时，总台服务员将启动“处理结账”用例，并且定义了两种“收款”用例，一个是“处理现金结账”，另一个是“处理银行卡结账”，而后一个用例将通过与外部系统“银联POS系统”交互来完成。,ATM机验证储户身份的Usecase图,创建用例模型的工作包括：定义系统、确定执行者和用例、描述用例、定义用例间的关系、确认模型。,用例描述,例1建立项目与资源管理系统的Usecase图,系统的主要功能是：项目管理，资源管理和系统管理。项目管理包括项目的增加、删除、更新。资源管理包括对资源和技能的添加、删除和更新。系统管理包括系统的启动和关闭，数据的存储和备份等功能。,1、分析确定系统的执行者(角色),项目管理员、资源管理员、系统管理员、备份数据系统。,项目管理，资源管理和系统管理。,2、确定用例,3、对用例进行分解，画出下层的Usecase图对上层的用例进行分解,并将执行者分配到各层次的Usecase图中。,图角色描述模板,还应画出相应的执行者描述模板及用例描述模板。,例项目与资源管理系统（PRMS）,UseCase图可以自顶而下不断精化，抽象出不同层次的UseCase图。,例项目与资源管理系统（PRMS）,案例2网上拍卖系统随着Internet技术的发展和互联网的日益普及,互联网用户中约1/4的用户使用Internet进行互联网通信或经贸活动。电子商务总额每年可达到6万亿美元。网上拍卖系统就是一个在互联网上模拟拍卖环境的典型的范例。可实现从展示产品、相互竞价到最后产品成交等一系列功能;用户可以轻松实现在线商品的拍卖和竞标。建立系统的USECASE模型。,一、竞拍平台1.竞拍者资格审查2.竞拍规则设定3.竞拍过程控制,二、拍卖商品信息发布确定发布的商品信息对商品信息操作,三、拍卖步骤及在线帮助四、网上支付系统五、用户管理,用户需求,系统需求,1.执行者用户系统是通过网络给提供商品的销售者和购买者一个交易平台，因此所有上网用户都是本系统的用户，具体又分为商品购买者和商品销售者、系统管理员。,考虑到一般用户既可能是商品购买者也可能是商品销售者，所以将用户分为:非会员用户和会员用户.非会员_未注册的用户,只能在网站上浏览商品，不能参与竞标，也不能提供物品出售。会员_已注册的用户,可以直接参与拍卖或竞标.,系统需求,2.用例分析系统功能提供高效的内容丰富的Web拍卖商业服务;展示产品、相互竞价、产品成交。实现拍卖商品种类的更新和消息的发布。实现个人物品流通和网上信息发布、留言。,初步确定以下功能：1)会员注册2)会员天地3)商品分类浏览4)查找商品5)拍卖商品6)购买商品7)网上支付,系统需求,进一步确定以下功能：1)会员注册（填写用户帐号,用户名,密码,Email等)2)会员天地（查看并修改个人信息,交易记录,收邮件,信用评价等)3)商品分类浏览（浏览、更新、最新商品推荐等)4)查找商品（按关键字查找、输出打印商品信息）5)拍卖商品（包括商品上架：提供商品信息:商品名称、类别、图片、,起拍价格、新旧程度、使用时间等，及编辑商品，商品下架）6)购买商品(即出价参与竞标，拍卖结束时按照竟价规则获得商品）,7)网上支付（通过银行网络系统进行交易，设置多种支付方式）增加执行者“银行”8)收藏商品（可添加收藏，取消收藏，修改收藏）9)会员管理（查看会员信息，封锁会员账号，激活会员账号）10)商品类别管理（添加商品类别，编辑商品类别，删除商品类别）11)交易管理（查看交易，查看交易报表，关闭交易,退款管理，申诉管理）12)公告栏管理（添加公告，修改公告，删除公告）,建立UseCase模型,改进的UseCase模型,1.精度要求本系统所涉及的所有交易数据，均按实数保存，在处理时保留小数点后2位。2.时间特性要求操作响应时间：满足普通人员的操作要求；查询运行时间：满足普通人员的查询要求；更新处理时间：数据库在网络无故障的情况下，插入一条数据和更新一条数据的数据库操作响应时间控制在2秒/条之内；数据传输时间：数据交换过程控制在10秒钟内；,非功能需求,非功能需求,3.故障处理能力要求当出现错误时，要求以界面形式向用户说明，并用一览表方式列出，各类可能的错误或故障出现时，系统的处理方法和补救措施。4.灵活性需求要求当用户需求，如操作方式，运行环境，结果精度，数据结构及其他软件接口等发生变化时，增加新模块时，不会修改原有的模块。5.安全性采用用户名及密码，对用户授权使用。支付过程中的安全性由银行网上支付系统进行保证。,例3系统名称：医院病房监护系统根据分析系统主要实现以下功能：1、病症监视器可以将采集到的病症信号（组合），格式化后实时的传送到中央监护系统。2、中央监护系统将病人的病症信号开解后与标准的病症信号库里的病症信号的正常值进行比较，当病症出现异常时系统自动报警。3、当病症信号异常时，系统自动更新病历并打印病情报告。4、值班护士可以查看病情报告并进行打印。5、医生可以查看病情报告，要求打印病情报告，也可以查看或要求打印病历。6、系统定期自动更新病历。,退出,上页,首页,下页,末页,需求分析,用UML描述系统的静态结构（一）建立系统的用例图1、通过以下六个问题识别角色(1)谁使用系统的主要功能？(2)谁需要系统的支持以完成日常工作任务？(3)谁负责维护，管理并保持系统正常运行？(4)系统需要应付（或处理）哪些硬设备？(5)系统需要和哪些外部系统交互？(6)谁（或什么）对系统运行产生的结果（值）感兴趣？,需求分析,通过回答这六个问题以后，再进一步分析可以识别出本系统的四个角色：值班护士，医生，病人，标准病症信号库。角色描述模板,通过分析可以初步识别出系统的用例为：中央监护，病症监护，提供标准病症信号，病历管理，病情报告管理。顶层用例图为：,角色描述,通过分析可以初步识别出系统的用例为：中央监护，病症监护，提供标准病症信号，病历管理，病情报告管理。顶层用例图为：,角色描述,将用例细化，可以得到分解的用例：1、中央监护分解为：a分解信号将从病症监护器传送来的组合病症信号分解为系统可以处理的信号。b比较信号将病人的病症信号与标准信号比较。c报警如果病症信号发生异常（即高于峰值），发出报