基于UML及RUP的通用建模过程及案例分析

1、收稿日期 :2004-01-05; 修订日期 :2004-03-05作者简介 :谢洁锐 (1979- , 男 , 广东揭阳人 , 硕士研究生 , 主要研究方向 :网络通讯、 信息安全、 神经网络 ; 刘才兴 (1963- , 男 , 广东韶关 人 , 副教授 , 主要研究方向 :网络安全、 网络通讯 ; 林丕源 (1963- , 男 , 四川人 , 教授 , 主要研究方向 :图形图像处理、 信息安全、 生物信息 ; 林 毅申 (1980- , 男 , 广东广州人 , 硕士研究生 , 主要研究方向 :图形图像处理、 并行计算、 生物信息 .文章编号 :1001-9081(2004 06Z -03

2、37-02基于 UM L 及 RUP 的通用建模过程及案例分析谢洁锐 , 刘才兴 , 林丕源 , 林毅申(华南农业大学 信息学院 , 广东 广州 510640摘 要 :介绍统一建模语言 UM L 和 Rational 统一过程 RUP 的特点 , 指出在 UM L 建模过程中融合 RUP 进行软件开发的优势 , 并归纳出建模的通用的过程 。 将通用过程成功地应用于车场管理系统的开 发中 , 从而提高建模的效率 。关键词 :UML ;RUP ; 通用建模过程 ; 面向对象 中图分类号 :TP311. 5 文献标识码 :A1引言UM L 1-3是一种定义良好、 易于表达、 功能强大且普遍适应的建模

3、语言 , 它不仅支持面向对象的分析和设计 , 而且支持从需求分析到系统实现的软件开发的整个过程。 但是 ,UM L 只是一种建模语言 , 独立于任何过程。 RUP 4(Rational Unified Process 避免 了早期瀑布模型的致命缺点 , 采用迭代增量式开发、 用例驱动和 面向软件结构体系 , 这使得 RUP 在开发高风险、 开发复杂、 需求多 变的大型系统中有明显的优势。2 UM L &RUP UM L 独立于过程 , 由度 , 的建模过程框架 , , 从而使建模过程 把重点放在对系统的设计上 。 基于 UM L 和 RUP 的通用建模过 程如 :1 需求描述 :建立用户需求和

4、功能模块 ; 2 系统分析 :确定系统中的角色和使用案例 ; 3 系统设计 :扩展和细化各 个模型 , 包括架构设计和详细设计 ; 4 系统实现 :确定系统实 现的结构和环境模型 。3案例分析本文以某停车场管理系统 (ParkSystem 为模型 , 对 UM L建 模 过 程 进 行 分 析 , 采 用 的 建 模 工 具 是 Rational 公 司 的 Rose2002Enterprise Edition 。 利用 Rose 用户可以用图形化的方 式刻画系统的需求和设计 , 自动生成对应的软件框架 , 最后用 户根据实际要求填写代码 。 Rose 可以指导软件的分析 、 设计和 编码 。

5、3. 1系统描述停车场共有 3个分场 , 系统采用 C/S 模式 , 每个分场有一 个客户端 , 并通过局域网连接起来 。 本地业务数据定时通过 Internet 传送到远程经理办公室的备份服务器上 。 系统需求如 下 :1 车辆刷卡入场 , 并作登记 ;2 车辆出场时计算停车费用并收费 ; 3 必须可以挂失 、 停用 , 取消挂失 , 取消停用卡等功能 ;4 必须可以增加新卡 , 注销旧卡 ;5 管理员能够设置读卡器 ; 6 提供数据库维护 、 备份和恢复 ;7 系统必须能够运行于通用的环境 ; 8 系统必须具有友好的用户界面 、 易于维护和扩充 。 3. 2系统分析 3. 2. 1, 用例

6、 。 我们首先确定 4:经理 、 管理员 、 收费员和司机 , 初 , 必须包括业务处理 、 卡管理和数据管 理 , 经过进一步的了解 , 通过细化和发掘 , 最后确定了大约 30个用例 。 图 1只给出业务处理的 4个用例 。图 1Parksystem 用例图3. 2. 2发现业务流程Parksystem 中最主要的业务是车辆的入场登记和出场收费 , 为了更好地发现业务过程 , 捕获业务过程的步骤 , 更好的理解系统的需求和为下一阶段域分析做准备 , 我们对这部分 作了细化 , 并用活动图描述了整个业务的过程 (图略 。 3. 2. 3领域分析分析阶段的另一个主要工作是进行领域分析 , 以列

7、出系 统中特定的类 。 在了解了系统基本要求和对业务进一步了解 后 , 我们可以确定在 Parksystem 中需要处理的关键类 , 如读卡 器 、 卡 、 收费标准 、 收费员 、 车位等都是系统特定的类 。 另外在 活动图中我们可以发掘出相关对象如入场登记记录 。 UM L 中 用类图表示了上述关键类及其关系 , 如图 2所示 。3. 3系统设计设计阶段的任务是以需求建立的模型为基础 , 更深入地第 24卷 2004年 6月计算机应用C omputer ApplicationsVol. 24J une , 2004考虑系统的功能目标 、 技术约束 , 扩展和细化各个模型 , 目的 是指出易

8、于转化为代码的方案 。图 2 Parksystem 类图3. 3. 1架构设计我们利用 UM L 进行系统的高层设计 , 包括定义包 (子系 统 及它们之间的关系和通信机制 。 软件系统要求符合高内 聚低耦合的原则 , 为了使软件有计良好的可扩展的基础 , 必须 考虑应用逻辑和技术逻辑分开 。 在 Parksystem 中 , 我们通过实 施三层结构分离了界面和数据 , 以及应用和数据的关系 , 定义 了 Parksystem 的 4个包及其关系 , 见图 3。图 3 Parksystem 包图 对于包的细化 , 我们把功能类似的类归入同一个包中 :用户接口包处理用户的输入和输出 , 作为和应

9、用层的接 口 。 由于我们采用 Boland 公司的 C+, 包中包含了各种窗体 、 控件和数据窗口等 G UI 类和组件 ; 业务对象包包含了分析阶 段的域类 , 如读卡器 , 车位等 ; 数据库包提供数据库与应用层 的接口以及可以永久存储的数据对象 , 如入场登记记录 、 车位 表和各种接口等 ; 应用包为其他包提供服务的类和组件 , 比如 水晶报表组件 。3. 3. 2详细设计 详细设计阶段对已经引入的包 、 类 、 对象从实现的角度细 化 , 同时使用 UM L 的动态模型描述其特定环境下行为 。 通常 可以借助状态图和其他交互图对类和对象作更详尽的描述 。1 状态图图 4卡的状态图

10、经分析 ,Parksystem 有很多对象存在不同的状态 , 比如缓冲区 、 车位和卡 , 随着条件的不同 , 这些对象从一个状态转移到另一个状态 。 为了描述这些动态的行为 , 我们用 UM L 的状 态图进一步细化对象 , 图 4是卡的状态图 。2 交互图交互图包括顺序图和合作图 , 它们功能相似 , 但顺序图侧 重体现对象消息传递的时间 , 合作图侧重体现对象的协作关 系 。 为了全面体现 Parksystem 业务流程 , 我们将刷卡 、 入场登 记和出场收费三个用例合在一起分析 , 整合后的顺序图和合 作图如图 5。图 5入场登记用例的顺序图3. 4系统实现UM L 为系统实现提供了

11、构件图和配置图 。这个阶段主要目的是对类进行编程 , 我们选用的面向对 象编程工具是 Boland C+, 为了表示系统的组装结构和源代 码的静态结构 , 我们利用 UM L 的构件图表示 , 如图 6所示 。图 6 Parksystem 构件图Parksystem 的实现是基于 TCP/IP 的局域网 , 并与多个外部设 备 连 接 (读 卡 器 、 显 示 屏 、 打 印 机 等 。 系 统 采 用Client/Server 体系结构 , 局网中有一个数据库服务器 , 并配置 Microsoft SQ L Server 为数据库系统 。 车场通过 M odem 与 Internet相连 , 并实现与远程的办公室通信 。参考文献1 (美 Schmuller J. UM L 基础、 案例于应用 M.李虎 , 等译 . 北京 :人民邮电出版社 , 2002.2 (美 Albir SS. UM L 技术手册 M.常晓波 , 译