第03章 用例和用例图

1、第第3章章 用例和用例图用例和用例图面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML23.1 用例用例用例(use case)是Ivar Jacobson发明的. 其它的中文译名有: 用况、用案等.定义1: 用例是对一个活动者(actor)使用系统的一项功能时所进行的交互过程的一个文字描述序列.定义2: 用例是系统、子系统或类和外部参与者交互的动作序列的说明, 包括可选的动作序列和会出现异常的动作序列.用例是代表系统中各个项目相关人员之间就系统的行为所达成的契约, 软件开发过程是用例驱动的.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML33.1 用例用例UML中用例用椭圆表示, 使用动宾结构

2、或主谓结构命名.例: 字处理程序中, “置正文为黑体”和”创建索引”都可以是用例.例: 在一个银行业务系统中可能有如右的用例 浏览账户余额浏览账户余额 列出交易内容列出交易内容 划拨资金划拨资金 面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML43.1 用例用例使用用例进行需求分析的特点:用例从使用系统的角度描述系统中的信息用例从使用系统的角度描述系统中的信息.用例描述用户提出的一些可见需求用例描述用户提出的一些可见需求, 对应一个具体的用户目标对应一个具体的用户目标.用例是对系统行为的描述用例是对系统行为的描述, 属于属于UML的动态建模部分的动态建模部分.使用用例时注意的问题:不要将所有的

3、需求都以用例的形式表示出来不要将所有的需求都以用例的形式表示出来.用例只描述系统功能性方面的需求用例只描述系统功能性方面的需求, 它只量全部需求的一部分它只量全部需求的一部分.本质上用例分析是功能分解技术本质上用例分析是功能分解技术, 但目前是但目前是OO开发的第一步开发的第一步.用例是与实现无关的关于系统功能的描述用例是与实现无关的关于系统功能的描述.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML53.2 参与者参与者参与者参与者(actor)是指系统以外的、需要使用系统或与系统是指系统以外的、需要使用系统或与系统交互的事物交互的事物, 包括包括: 人、设备、外部系统等人、设备、外部系统等

4、. 其它译名有其它译名有: 活动者、执行者、行动者等活动者、执行者、行动者等.例：一个银行业务系统中的参与者例：一个银行业务系统中的参与者客户：从系统获取住处并执行金融交易客户：从系统获取住处并执行金融交易管理人员：创建系统的用户管理人员：创建系统的用户, 获取并更新信息获取并更新信息厂商：接受作为转账支付结果的资金厂商：接受作为转账支付结果的资金1. Mail系统：与系统交互系统：与系统交互, 发送或接收邮件发送或接收邮件面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML63.2 参与者参与者UML中的中的Actor实际上是一个版型化的类实际上是一个版型化的类, 可以有三种可以有三种表示形式表

5、示形式Icon形式形式Label形式形式Decoration形式形式面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML73.2 参与者参与者由于由于Actor实际上是一个类实际上是一个类, 因此它们之间可以存在因此它们之间可以存在一定的关系一定的关系,如：如：面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML83.3 脚本脚本脚本脚本(scenario)在在UML中指贯穿用例的一条单一路径中指贯穿用例的一条单一路径, 用用来显示用例中的某种特殊情况来显示用例中的某种特殊情况.其它译名其它译名: 情景、场景、情节、剧本情景、场景、情节、剧本.每个用例有一系列脚本每个用例有一系列脚本, 包括一个主要脚

6、本包括一个主要脚本, 以及几个以及几个次要脚本次要脚本. 相对于主要脚本相对于主要脚本, 次要脚本描述了执行路径次要脚本描述了执行路径中的异常或可选择的情况中的异常或可选择的情况.例：在例：在“订货订货”用例中包括几个相关脚本：用例中包括几个相关脚本：订货顺利进行的脚本订货顺利进行的脚本;相关货源不足时的脚本相关货源不足时的脚本;购货者的信用卡被拒绝时的脚本购货者的信用卡被拒绝时的脚本;面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML93.4 用例之间的关系用例之间的关系用例与参与者之间有关联用例与参与者之间有关联(association)关系关系.用例之间的关系有用例之间的关系有: 泛化泛化

7、(generalization)、 包含包含(include)、 扩展扩展(extend)等等.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML103.4.1 泛化关系泛化关系泛化关系代表一般与特殊的关系泛化关系代表一般与特殊的关系, 与继承类似与继承类似.在泛化关系中在泛化关系中, 子用例继承了父用例的行为和含义子用例继承了父用例的行为和含义, 子子用例也可以增加新的行为和含义或覆盖父用例中的用例也可以增加新的行为和含义或覆盖父用例中的行为和含义行为和含义.右图的例子演示了右图的例子演示了泛化关系泛化关系面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML113.4.1 泛化关系泛化关系面向对象

8、分析与设计面向对象分析与设计 & UML123.4.2 包含关系包含关系包含关系是指一个用例包含关系是指一个用例(基本用例基本用例)的行为包含了另一的行为包含了另一个用例个用例(包含用例包含用例)的行为的行为.包含关系是依赖关系的版型包含关系是依赖关系的版型, 但其含义更多但其含义更多.右图的例子演示了右图的例子演示了包含关系包含关系注意注意: 箭头方向为基本用例到包含用例箭头方向为基本用例到包含用例.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML133.4.2 包含关系包含关系面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML143.4.3 扩展关系扩展关系扩展关系的基本含义与泛化关系类似扩

9、展关系的基本含义与泛化关系类似, 但对扩展用例但对扩展用例有更多限制有更多限制, 即基本用例必须声明若干即基本用例必须声明若干”扩展点扩展点”, 扩展用例只能在扩展点上增加行为和含义扩展用例只能在扩展点上增加行为和含义.扩展关系是依赖关系版型扩展关系是依赖关系版型.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML15基本用例基本用例( (扩展关系中扩展关系中) )扩展用例扩展用例( (扩展关系中扩展关系中) )基本用例基本用例( (包含关系中包含关系中) )包含用例包含用例( (包含关系中包含关系中) )网上购物的部分用例网上购物的部分用例3.4.3 扩展关系扩展关系面向对象分析与设计面向对象

10、分析与设计 & UML163.4.3 扩展关系扩展关系面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML173.4.4 几种关系的比较几种关系的比较泛化和扩展表示用例之间的泛化和扩展表示用例之间的 “is a”, 包含关系表示用包含关系表示用例之间的例之间的“has a”.扩展关系的基本用例是扩展关系的基本用例是 well formed 的的. 一个基本用例一个基本用例执行时执行时, 可以执行或不执行扩展用例可以执行或不执行扩展用例.包含关系的基本用例可以不是或是包含关系的基本用例可以不是或是 well formed 的的. 执执行基本用例时行基本用例时, 一定会执行包含用例一定会执行包含用例.

11、需要重复处理两个或多个用例时需要重复处理两个或多个用例时, 可以考虑包含关系可以考虑包含关系.处理正常行为的变型且只是偶而描述时处理正常行为的变型且只是偶而描述时, 可以考虑只可以考虑只使用泛化关系使用泛化关系.处理正常行为的变型且希望采用更多控制方式时处理正常行为的变型且希望采用更多控制方式时, 可可以在基本用例中设置扩展点以在基本用例中设置扩展点, 使用扩展关系使用扩展关系.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML183.4.4 几种关系的比较几种关系的比较关系类型关系类型说明说明表示符号表示符号关联关联actor与与use case之间之间泛化泛化actor之间或之间或use c

12、ase之间之间包含包含use case之间之间扩展扩展use case之间之间面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML193.5 用例图用例图用例图用例图(use case diagram)是显示一组用例、参与者以是显示一组用例、参与者以及它们之间的关系的图及它们之间的关系的图.在在UML中中, 一个用例模型若干个用例图描述一个用例模型若干个用例图描述.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML20例例: : 金融贸易系统的用例图金融贸易系统的用例图面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML213.6 用例的描述用例的描述用例描述是指对一个用例的功能进行的文字描述用例描述是

13、指对一个用例的功能进行的文字描述, 是是参与者与系统交互动作序列的说明参与者与系统交互动作序列的说明.用例描述才是用例的主要部分用例描述才是用例的主要部分, , 是后续的是后续的交互图分析和类图分析必不可少的部分交互图分析和类图分析必不可少的部分. .用例采用自然语言描述参与者与系统的交互行为用例采用自然语言描述参与者与系统的交互行为,要要易于理解易于理解. 其读者是开发人员、用户、项目经理、测其读者是开发人员、用户、项目经理、测试人员等试人员等.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML223.6 用例的描述用例的描述 用例的目标用例的目标 用例是怎么启动的用例是怎么启动的 参与者与用

14、例之间的消息如何传送参与者与用例之间的消息如何传送 用例中除了主路径外用例中除了主路径外, 其它路径是什么其它路径是什么 用例结束后系统的状态用例结束后系统的状态 其它需要描述的内容其它需要描述的内容用例描述一般包括的内容：用例描述一般包括的内容：描述用例时的原则是尽可能写得描述用例时的原则是尽可能写得“充分充分”, 而不是形式而不是形式化、完整或漂亮化、完整或漂亮.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML23描述项描述项说明说明用例名称用例名称表明用户的意图或用例的用途表明用户的意图或用例的用途标识符标识符可选可选惟一标识符惟一标识符, 便于引用该用例便于引用该用例用例描述用例描述概

15、述用例的几句话概述用例的几句话参与者参与者与此用例相关的参与者与此用例相关的参与者优先级优先级一个有序的排列一个有序的排列, 1代表优先级最高代表优先级最高状态状态可选可选用例状态用例状态, 可以是可以是: 进行中进行中, 等待审查等待审查, 通过审查通过审查, 未通过审查未通过审查前置条件前置条件一个条件列表一个条件列表, 这些条件必须在访问用例前得到满足这些条件必须在访问用例前得到满足后置条件后置条件一个条件列表一个条件列表, 这些条件必须在用例完成之后得到满足这些条件必须在用例完成之后得到满足基本操作流程基本操作流程 描述用例中各项工作都顺利进行时用例的工作方式描述用例中各项工作都顺利进

16、行时用例的工作方式可选操作流程可选操作流程 描述变异工作方式、出现异常或发生错误的情况下的路径描述变异工作方式、出现异常或发生错误的情况下的路径用例的描述格式用例的描述格式3.6 用例的描述用例的描述面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML24描述项描述项说明说明被泛化的用例被泛化的用例 此用例所泛化的用例列表此用例所泛化的用例列表被包含的用例被包含的用例 此用例所包含的用例列表此用例所包含的用例列表被扩展的用例被扩展的用例 此用例所扩展的用例列表此用例所扩展的用例列表修改历史记录修改历史记录可选可选关于用例的修改时间、修改原因、修改人的详细信息关于用例的修改时间、修改原因、修改人的详

17、细信息问题问题可选可选与此用例的开发有关的问题列表与此用例的开发有关的问题列表决策决策可选可选关键决策的列表关键决策的列表, 将这些决策信息记录下来以便维护时使用将这些决策信息记录下来以便维护时使用频率频率可选可选参与者访问此用例的频率参与者访问此用例的频率, 如如: 每日一次每日一次/每月一次等每月一次等用例的描述格式用例的描述格式(续表续表)例：用例“处理订单”的描述 3.6 用例的描述用例的描述面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML253.6 用例的描述用例的描述描述用例时易出现的错误：描述用例时易出现的错误：只描述系统的行为只描述系统的行为, 没有描述参与者的行为没有描述参与

18、者的行为只描述参与者的行为只描述参与者的行为, 没有描述系统的行为没有描述系统的行为在用例描述中就设定了对用户界面的设计的要求在用例描述中就设定了对用户界面的设计的要求描述过于冗长描述过于冗长面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML26Use case: Withdraw cashActor: customer主事件流：主事件流：储户插入储户插入ATM卡卡,并输入密码并输入密码储户按储户按“取款取款”按钮按钮,并输入并输入取款数目取款数目储户取走现金储户取走现金/ATM卡卡/收据收据(1)储户离开储户离开Use case: Withdraw cashActor: customer主事件

19、流：主事件流：ATM系统获得系统获得ATM卡和密码卡和密码设置交易类型为设置交易类型为“取款取款”ATM系统获得取款金额系统获得取款金额输出现金、收据和输出现金、收据和ATM卡卡系统复位系统复位3.6 用例的描述用例的描述ATM系统系统“取款取款”用例的两个错误描述：用例的两个错误描述：只描述了只描述了actor的行为的行为只描述了只描述了System的行为的行为面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML273.6 用例的描述用例的描述Use case: Withdraw cashActor: customer主事件流：主事件流：储户通过读卡机插入储户通过读卡机插入ATM卡卡ATM系统从

20、卡上读取银行系统从卡上读取银行ID、账号、加密密码、账号、加密密码, 并通过主银行并通过主银行系统验证银行系统验证银行ID和账号和账号储户输入密码储户输入密码, ATM系统根据加密密码对输入密码进行验证系统根据加密密码对输入密码进行验证储户按储户按 “取款取款”按钮按钮, 并输入取款数目并输入取款数目, 该数目应该为该数目应该为$5的倍的倍数数ATM系统通知主银行系统系统通知主银行系统, 传递账号和金额传递账号和金额, 并接收返回的确并接收返回的确认信息和账户余额认信息和账户余额ATM系统输出现金、系统输出现金、ATM卡和收据卡和收据ATM系统记录交易到日志文件系统记录交易到日志文件ATM系统

21、系统“取款取款”用例的正确描述：用例的正确描述：面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML283.7 寻找用例的方法寻找用例的方法找出系统外部的参与者和外部系统找出系统外部的参与者和外部系统, 确定系统边界和范围确定系统边界和范围确定每一个参与者所期望的系统行为确定每一个参与者所期望的系统行为把这些系统行为命名为用例把这些系统行为命名为用例使用泛化、包含、扩展等关系处理系统行为的公共或变使用泛化、包含、扩展等关系处理系统行为的公共或变更部分更部分编制每一个用例的脚本编制每一个用例的脚本绘制用例图绘制用例图区分主要事件流和异常事件流区分主要事件流和异常事件流, 如果需要如果需要, 可以把异

22、常事可以把异常事件流处理为单独的用例件流处理为单独的用例细化用例图细化用例图, 解决用例间重复与冲突的问题解决用例间重复与冲突的问题.用例分析的基本步骤：用例分析的基本步骤：面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML293.7 寻找用例的方法寻找用例的方法 与用户交互与用户交互 假设自己是参与者假设自己是参与者, 与系统进行交互与系统进行交互 确定用例和确定参与者不能截然分开确定用例和确定参与者不能截然分开发现用例的一般原则：发现用例的一般原则： 参与者的主要任务是什么参与者的主要任务是什么? 参与者需要了解系统的什么信息参与者需要了解系统的什么信息? 需要修改系统的什么信息需要修改系统

23、的什么信息? 参与者是否需要把系统外部的变化通知系统参与者是否需要把系统外部的变化通知系统? 参与者是否希望系统把异常情况通知自己参与者是否希望系统把异常情况通知自己?Jacobson提供的一些原则提供的一些原则:面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML303.8 常见问题分析常见问题分析(1) 用例的粒度问题用例的粒度问题 对于一个目标系统进行用例分析后得到的用对于一个目标系统进行用例分析后得到的用例数目有多少比较合适例数目有多少比较合适?面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML313.8 常见问题分析常见问题分析(2) 用例的分解用例的分解/合并合并 系统中相似的功能系统中

24、相似的功能, 是合并为一个用例还是是合并为一个用例还是分解为几个用例分解为几个用例?方法方法1 1一个用例一个用例/ /三个脚本三个脚本方法方法2 2 三个用例三个用例面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML323.8 常见问题分析常见问题分析(3) 三层结构如何采用用例表示三层结构如何采用用例表示? (4) 下面哪个用例图正确下面哪个用例图正确? 面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML33实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统目标：构建一个语音邮箱系统目标：构建一个语音邮箱系统问题描述：问题描述： 语音邮箱系统中语音邮箱系统中,可以为每个系统用户可以为每个系统用户(邮

25、箱主人邮箱主人)分配一个语分配一个语音邮箱号码音邮箱号码. 进行留言时进行留言时, 拨打语音邮箱系统的主号码拨打语音邮箱系统的主号码, 在听到提示音在听到提示音”请请输入邮箱号输入邮箱号”后后,输入要语音邮箱号输入要语音邮箱号,听到主人设定的问候语后听到主人设定的问候语后,进行留言然后挂断电话进行留言然后挂断电话. 邮箱主人拨打语音邮箱系统的主号码邮箱主人拨打语音邮箱系统的主号码,在听到提示音在听到提示音”请输请输入邮箱号入邮箱号”后后,输入要语音邮箱号输入要语音邮箱号,听到主人设定的问候语后听到主人设定的问候语后, 输输入密码入密码+#进行邮箱管理进行邮箱管理. 此时系统提供三种服务此时系统

26、提供三种服务:1.接收信息接收信息; 2.更改问候语更改问候语; 3.更改密码更改密码.其中接收留言包括收听新留言、存储其中接收留言包括收听新留言、存储留言、删除留言等。留言、删除留言等。面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML34实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统1. 找出找出actor和外部系统和外部系统,确定系统边界确定系统边界.参与者：呼叫者、邮箱用户参与者：呼叫者、邮箱用户2. 主要功能分析主要功能分析(参与者期望的系统行为等参与者期望的系统行为等)(1). 呼叫者保留信息呼叫者保留信息(留言留言).(2). 邮箱用户管理信息邮箱用户管理信息: 收听收听/存储存储/

27、删除删除.(3). 邮箱用户更改问候语邮箱用户更改问候语.(4). 邮箱用户更改密码邮箱用户更改密码.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML35实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统3. 初步找到的用例初步找到的用例呼叫者：保留信息呼叫者：保留信息邮箱主人：接收信息、更改问候语、更改密码邮箱主人：接收信息、更改问候语、更改密码4. 进一步寻找用例进一步寻找用例邮箱主人：登录邮箱邮箱主人：登录邮箱呼叫者、邮箱主人：拨打邮箱号码呼叫者、邮箱主人：拨打邮箱号码5. 分析用例之间的关系分析用例之间的关系本例较为简单本例较为简单,只使用只使用“包含关系包含关系”即可即可.面向对象分析与设

28、计面向对象分析与设计 & UML36实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统6. 绘制初步用例图绘制初步用例图面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML37实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统7. 编写每一个用例的脚本编写每一个用例的脚本8. 区分脚本中的主事流或异常情况事件流区分脚本中的主事流或异常情况事件流9. 细化用例图细化用例图,完成用例模型完成用例模型(略略)面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML38实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统-用例脚本用例脚本用例用例1: 拨打邮箱号拨打邮箱号1. 呼叫者拨打语音邮件系统的主号码呼叫者拨打语音邮件系统的主

29、号码.2. 语音邮件系统发出提示音：输入邮箱号码并加语音邮件系统发出提示音：输入邮箱号码并加#号号.3. 呼叫者输入接收者的邮箱号呼叫者输入接收者的邮箱号.4. 语音邮件系统发出问候语：已进入语音邮件系统发出问候语：已进入XX的邮箱的邮箱,请留言请留言.面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML39用例用例2: 保留信息保留信息1. 呼叫者完成邮箱号输入操作呼叫者完成邮箱号输入操作.2. 呼叫者说出信息呼叫者说出信息.3. 呼叫者挂断电话呼叫者挂断电话.4. 语音邮件系统将记录的信息存放在接收者的邮箱中语音邮件系统将记录的信息存放在接收者的邮箱中.实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱

30、系统-用例脚本用例脚本面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML40用例用例3: 登录系统登录系统1. 邮箱用户完成邮箱号输入操作邮箱用户完成邮箱号输入操作.2. 邮箱用户键入密码并后跟邮箱用户键入密码并后跟#键键.(默认号码与邮箱号相同默认号码与邮箱号相同)3. 语音邮件系统播放邮箱菜单语音邮件系统播放邮箱菜单: 按按1键接收信息键接收信息. 按按2键更改密码键更改密码. 按按3键更改问候语键更改问候语.实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统-用例脚本用例脚本面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML41用例用例4: 接收信息接收信息1. 邮箱用户完成登录操作邮箱用户完成登

31、录操作.2. 邮箱用户选择邮箱用户选择 “接收信息接收信息”菜单选项菜单选项.3. 语音邮件系统播放信息菜单语音邮件系统播放信息菜单: 按按1收听当前信息收听当前信息; 按按2存储当前信息存储当前信息; 按按3删除当前信息删除当前信息; 按按4返回邮箱菜单返回邮箱菜单.4. 邮箱用户选择邮箱用户选择“收听当前信息收听当前信息”菜单选项菜单选项.5. 语音邮件系统播放当前新信息语音邮件系统播放当前新信息,若无新信息若无新信息,播放当前已有播放当前已有信息信息.(注意注意: 只播放只播放,不删除不删除)6. 语音邮件系统播放信息菜单语音邮件系统播放信息菜单.7. 用户选择用户选择”删除当前信息删除

32、当前信息”,则信息被永久删除则信息被永久删除.8. 继续执行第继续执行第3步步.实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统-用例脚本用例脚本面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML42用例用例4变体变体#1: 存储一条信息存储一条信息1.1 以第以第6步作为开始步作为开始.1.2 用户选择用户选择“存储当前信息存储当前信息”.1.3 当前信息从新信息队列中删除并添加到旧信息队列中当前信息从新信息队列中删除并添加到旧信息队列中.1.4 继承执行第继承执行第3步步.实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统-用例脚本用例脚本面向对象分析与设计面向对象分析与设计 & UML43用例用例5: 更改问候语更改问候语1. 邮箱用户完成登录操作邮箱用户完成登录操作.2. 邮箱用户选择邮箱用户选择“更改问候语更改问候语”菜单选项菜单选项.3. 邮箱用户说出新的问候语邮箱用户说出新的问候语.4. 邮箱用户按下邮箱用户按下#键键.5. 邮件系统设置新的问候语邮件系统设置新的问候语.用例用例5变体变体#1: 在确认前挂断电话在确认前挂断电话1.1 以第以第3步作为开始步作为开始.1.2 邮件用户挂断电话邮件用户挂断电话.1.3 邮件系统保留旧的问候语邮件系统保留旧的问候语. 实例分析：语音邮箱系统实例分析：语音邮箱系统-用例脚本用例脚本面向对象分析与设计面向对象分