软件建模实验指导书(第二版)

1、软件建模技术实验指导书老师： 罗海平、段喜龙、梁旗军 时间： （第二版） 备注： 实践指导及实践试验训练 软件建模技术实验实践训练体系适用专业: 计算机科学技术、软件工程 第一部分 课程与实验综述一课程简介及实践要求：软件建模技术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

2、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,20042.(美)Hans-Erik Eriksson.UML 2工具箱. 电子工业出版社,20043.吴际,金茂忠.UML面向对象分析.北京航空航天大学出版社,20024.赵从军.UML设计及应用.机械工业出版社,

3、20045.Grady Booch,James Rumbaugh,Ivar Jacobson.UML用户指南.机械工业出版社,20016.吴建,郑潮,汪杰.UML基础与Rose建模案例.人民邮电出版社,20047.（美）Craig Larman.UML和模式应用（第3版）.机械工业出版社，2006第二部分 实验实践指导实验一 用例用例图主要用来图示化系统的主事件流程，它主要用来描述客户的需求，即用户希望系统具备的完成一定功能的动作，通俗地理解用例就是软件的功能模块，所以是设计系统分析阶段的起点，设计人员根据客户的需求来创建和解释用例图，用来描述软件应具备哪些功能模块以及这些模块之间的调用关系，

4、用例图包含了用例和参与者，用例之间用关联来连接以求把系统的整个结构和功能反映给非技术人员（通常是软件的用户），对应的是软件的结构和功能分解。（用例是文档描述）用例是从系统外部可见的行为，是系统为某一个或几个参与者（Actor）提供的一段完整的服务。从原则上来讲，用例之间都是独立、并列的，它们之间并不存在着包含从属关系。但是为了体现一些用例之间的业务关系，提高可维护性和一致性，用例之间可以抽象出包含(include)、扩展(extend)和泛(generalization)几种关系。共性：都是从现有的用例中抽取出公共的那部分信息，作为一个单独的用例，然后通后过不同的方法来重用这个公共的用例，以减

5、少模型维护的工作量。包含(include) 扩展(extend) 泛化(generalization)1、包含(include)包含关系：使用包含（Inclusion）用例来封装一组跨越多个用例的相似动作（行为片断），以便多个基（Base）用例复用。基用例控制与包含用例的关系，以及被包含用例的事件流是否会插入到基用例的事件流中。基用例可以依赖包含用例执行的结果，但是双方都不能访问对方的属性。 包含关系对典型的应用就是复用，也就是定义中说的情景。但是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；相反，用例划分太细时，也可以抽象出一个基用例，

6、来包含这些细颗粒的用例。例如：业务中，总是存在着维护某某信息的功能，如果将它作为一个用例，那新建、编辑以及修改都要在用例详述中描述，过于复杂；如果分成新建用例、编辑用例和删除用例，则划分太细。这时包含关系可以用来理清关系。2、扩展(extend)扩展关系：将基用例中一段相对独立并且可选的动作，用扩展（Extension）用例加以封装，再让它从基用例中声明的扩展点（Extension Point）上进行扩展，从而使基用例行为更简练和目标更集中。扩展用例为基用例添加新的行为。扩展用例可以访问基用例的属性，因此它能根据基用例中扩展点的当前状态来判断是否执行自己。但是扩展用例对基用例不可见。对于一个扩

7、展用例，可以在基用例上有几个扩展点。例如，系统中允许用户对查询的结果进行导出、打印。对于查询而言，能不能导出、打印查询都是一样的，导出、打印是不可见的。导入、打印和查询相对独立，而且为查询添加了新行为。因此可以采用扩展关系来描述：3、泛化(generalization)泛化关系：子用例和父用例相似，但表现出更特别的行为；子用例将继承父用例的所有结构、行为和关系。子用例可以使用父用例的一段行为，也可以重载它。父用例通常是抽象的。在实际应用中很少使用泛化关系，子用例中的特殊行为都可以作为父用例中的备选流存在。例如，业务中可能存在许多需要部门领导审批的事情，但是领导审批的流程是很相似的，这时可以做成

8、泛化关系表示： 上面是我参考的一篇文章，觉得将三种关系的区别讲得很清晰，在此基础上结合自己的系统，对项目(在线购物系统)的用例做了整体的描绘。*(1)系统整体用例图(商品用例图)（购买信息用例）(用户资料用例)按照先整体用例，后子系统用例来进行描绘的，欢迎大家提出好的建议!UML中扩展和泛化的区别泛化表示类似于OO术语“继承”或“多态”。UML中的Use Case泛化过程是将不同Use Case之间的可合并部分抽象成独立的父Use Case，并将不可合并部分单独成各自的子Use Case；包含以及扩展过程与泛化过程类似，但三者对用例关系的优化侧重点是不同的。如下： 泛化侧重表示子用例间的互斥性

9、； 包含侧重表示被包含用例对Actor提供服务的间接性； 扩展侧重表示扩展用例的触发不定性；详述如下： 既然用例是系统提供服务的UML表述，那么服务这个过程在所有用例场景中是必然发生的，但发生按照发生条件可分为如下两种情况：无条件发生：肯定发生的；有条件发生：未必发生，发生与否取决于系统状态；因此，针对用例的三种关系结合系统状态考虑，泛化与包含用例属于无条件发生的用例，而扩展属于有条件发生的用例。进一步，用例的存在是为Actor提供服务，但用例提供服务的方式可分为间接和直接两种，依据于此，泛化中的子用例提供的是直接服务，而包含中的被包含用例提供的是间接服务。同样，扩展用例提供的也是直接服务，但

10、扩展用例的发生是有条件的。另外一点需要提及的是：泛化中的子用例和扩展中的扩展用例均可以作为基本用例事件的备选择流而存在。在Powerdesigner11中画use case的过程如下一、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3.掌握详细描述用例二、实验器材1. 计算机一台；2. Powerdesigner11 工具软件；三、实验内容分析ATM系统（或图书馆管理系统、POST系统、人力资源管理系统等）的需求；画出对应系统的用例模型图、给出一个用例的详细描述形式（3页以上）。四、实验步骤1.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

11、如下几个参与者：1ATM2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： 下面介绍在Rose2003中创建用例图的过程：（1）file-new-object_oriented model 选择如图1，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（以下图为Rose版本，同学们用power designer 11完成）所示。 图3(4)在工具栏上选择用例的图标，依次添加存款

12、、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。实验二 状态图和活动图状态图是系统分析的一种常用工具，它通过建立类对象的生存周期模型来描述对象随时间变化的动态行为。状态机状态机是展示状态与状态转换的图。通常一个状态机依附于一个类，并且描述一个类的实例。状态机包含了一个类的对象在其生命周期间所有状态的序列以及对象对接收到的事件所产生的反应。状态机由状态、转换、事件、活动和动作5部分组成。状态图一个状态图表示一个状态机。主要用于表现从一个状态到另一个状态的控制流。状态图由表示

13、状态的节点和表示状态之间转换的带箭头的直接组成。若干个状态由一条或多条转换箭头连接，状态的转换由事件触发。模型元素的行为可以由状态图中的一条通路表示，沿着此通路状态机随之执行了一系列动作。一个简单的状态图如下： 活动图-1一、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. Powerdesigner11 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

14、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： 下面介绍在Powerdesigner11中创建类和它们之间关系的过程：（1）file-new-object_oriented model 选择如图1 图1（2）在工具栏中选择“Start State”图标托到工作区，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

15、5 （6）借书证的状态图，如图6所示。 图6 （7）在power designer 11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。实验三 交互图一、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. power designer 11 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ATM取款的场景：（1）通过读卡机，用户插入ATM卡；（2）ATM系统从

16、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： 下面介绍在Rose2003中创建顺序图的过程：（1）file-new-object_oriented model 选择如图1（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

17、，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（以下图为Rose版本，同学们用power designer 11完成）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。实验四 类图一、实验目的1.

18、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： 下面介绍在Rose2003中创建类和它们之间关系的过程：（1）file-new-object_oriented model 选择如图1 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2（3）选择新创建的元素，点击鼠标右键，,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3图4（5）点击“Attributes”选项卡，添加属性，如图5所示。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（以