软件建模实验指导书

1、建模技术实验指导书（第 2 版）平段喜龙等编著南昌航空大学学院前言建模技术是计算机学科发展最快的领域之一，也是应用范围广、实用性很强的技术之一，它已经成为信息社会的技术和重要基础。建模技术是工程专业学生的专业必修课，其主要目的是使学生在较好地掌握建模原理的基础上，熟练掌握较新的的建模系统（如erDesigner11 和Rational Rose2003）的应用技术。目前在高校教学中，介绍建模技术一类的较多，但与之相适应的实验指导书却非常少，本书是作者在 18 年开发和 7 年从事建模教学过程的基础上，为满足建模技术课程教学需要而编写的实验指导书。本实验内容全面，并紧扣课程理论教学内容。本书内容

2、循序渐进、深入浅出、全面连贯，一个个实验使读者可以充分利用较新的erDesigner来深刻理解并掌握建模技术与原理，能充分掌握建模技术，能利用 Java、C+和 C#等开发工具进行应用系统的初步设计与开发，达到理论联系实践的教学目的与教学效果。本书共有 5 个实验（可以根据实验要求选做），具体如下：实验一用例实验二 状态图和活动图实验三实验四实验五交互图类图一个小型数据库应用系统的建模本书各实验内容翔实，可边学习、边操作实践、边思考与扩展延伸实验，教学中可按需要选做实验，而且各实验内容也可以按舍。与课程要求的不同而作取由于实践仓促，编者水平有限，书中难免有错误、疏漏和欠妥之处，敬请广大读者与同

3、批评指正。行用例2交互图2类图2一个小型数据库应用系统的建模2实验一实验三实验四实验五本书各实验内容翔实，可边学习、边操作实践、边思考与扩展延伸实验，教学中可按需要选做实验，而且各实验内容也可以按与课程要求的不同而作取舍。2实验 1用例4背景知识4实验目的7实验器材7实验内容7实验步骤71.6 实验要求10实验 2 状态图和活动图11背景知识11实验目的12实验器材12实验内容12实验步骤122.6 实验要求17实验 3交互图18实验目的18实验器材18实验内容18实验步骤183.5 实验要求21实验 4 类图22实验目的22实验器材22实验内容22实验步骤224.5 实验要求28实验 5 一

4、个小型数据库应用系统的建模29实验目的29实验器材29实验内容29实验步骤295.5 实验要求31参考文献32实验 1用例1.1 背景知识用例图主要用来图示化系统的主事件流程，它主要客户的需求，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的功能模块，所以是设计系统分析阶段的起点，设计根据客户的需求来创建和解释用例图，应具备哪些功能模块以及这些模块之间的调用关系，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（通常是的用户），对应的是的结构和功能分解。（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

5、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。性共性：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，以减少模型的工作量。包含(include)扩展(extend)泛化(generalization)1、包含(include)包含关系：使用包含（Inclu）用例来封装一组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

6、制与包含用例的关系，以及被包含用例的事件流是否会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，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，来包含这些细颗粒的用例。例如：业务中，总是存在着某某信息的功能，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关系。2、扩展(extend)扩展关系：将基用例中一段相对独立并

7、且可选的动作，用扩展（Exten）用例加以封装，再让它从基用例中的扩展点（ExtenPo）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，但更特别的行

8、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 是很相似的，这时可以做成泛化关系表示：的事情，但是的流程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

9、化侧重表示子用例间的互斥性；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

10、，扩展用例提供的也是直接服务，但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erdesigner11 中画use case 的过程如下：1.2 实验目的学会分析系统中的参与者和用例掌握用例图的绘制方法掌握详细描述用例1.3 实验器材1.计算机一台；2.erdesigner11 工具；1.4 实验内容分析 ATM 系统（或馆管理系统、T 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）。1.5 实验步骤分析ATM 自动取款机：客户可以取钱，存钱，查询余额，转帐，修改通

11、过分析可找出如下几个参与者：ATM。2客户通过分析得到如下用例：存款取款查询余额转帐修改打印收据2绘图步骤：下面介绍在erDesigner 中创建用例图的过程：（1）file-new-object_oriented m编辑用例图做好准备。选择如图 1.1，出现图 1.1，为图 1.1中选择（2）在用例视图中，从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 1.2 所示。图 1.2（3）同样的方法添加参与者“ATM”,如图 1.3（以下图为Rose 版本，同学er designer 11 完成）所示。们用图 1.3上选择用例的图标，依次添加存款、取款、查询

12、余额、转帐、(4)在修改、打印收据，如图 1.4 所示。图 1.4（5）添加参与者和用例间的关联关系，如图 5 所示。图 1.51.6 实验要求整理实验结果。小结实验心得体会。实验 2 状态图和活动图2.1 背景知识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

13、状态的控制流。状态图由表示状态的节点和表示状态之间转换的带箭头的直线组成。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2.2 实验目的熟悉状态图和活动图的基本功能和使用方法。掌握如何使用建模工具绘制状态图和活动图方法。2.3 实验器材1. 计算机一台；2.erdesigner11 工具；2.4 实验内容分析管理系统中的书和借书证的状态，画出它们的状态图；分析管理员的活动状态，画出管理员的活动图。2.5 实验步骤1.分析在管理系统中，分析书的状态如下：可借被借被预约删除借书

14、证的状态如下：可用不可用删除管理员的活动如下：处理还书处理借书处理罚款读者的活动如下： 1登录找书预约4浏览2绘图步骤：下面介绍在erdesigner11 中创建类和它们之间关系的过程：（1）file-new-object_oriented m选择如图 2.1 所示。图 2.1e”图标托到工作区，如图 2.2 所示。（2）在中选择“Start S图 2.2e”图标，添加一个元素，命名为“New book”，（3）在如图 3 所示。中选择“S图 2.3（4）同样的方法添加其它状态，如图 2.4 所示。图 2.4（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 2.5（6）借书证的状

15、态图，如图 2.6 所示。图 2.6管理员的活动图，新建“Activity Diagram”，如（7）在图 2.7 所示：er designer 11 中，绘制图 2.7（8）读者的活动图如图 2.8 所示：图 2.82.6 实验要求整理实验结果。小结实验心得体会。实验 3交互图3.1 实验目的学会用协作图实现用例掌握顺序图的绘制方法以及顺序图和协作图的相互转换。3.2 实验器材1.2.计算机一台；er designer 11 工具；3.3 实验内容画出 ATM 取款的顺序图，并转换为协作图。3.4 实验步骤分析ATM 取款的场景：通过读卡机，用户ATM 系统从卡上ATM 卡；ID、帐号、加密

16、、并用主系统验ID 和帐号；（3）用户输入验证；证，ATM 系统根据上面读出的卡上加密，对进行用户输入取款数量；ATM 系统通知主确认信息；系统，传递储户帐号和取款数量，并接收返回的（6）ATM 系统输出先进、ATM 卡和显示帐户余额的收据；（7）ATM 系统事务到日志文件。寻找场景中的对象：ATM、客户和帐户。2绘图步骤：下面介绍在erDesigner 中创建顺序图的过程：（1）file-new-object_oriented m选择如图 3.1图 3.1（2）在顺序图编辑窗口中，从中选择Object 图标，在右边的绘图区中添加一个新元素，并取名Customer 表明新增一个对象，如图 3.

17、2 所示。图 3.2（3）同样的方法，添加 ATM 对象和 Account 对象，如图 3.3 所示。图 3.3（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 3.4 所示。图 3.4（5）同样的方法添加其它消息，如图 3.5（以下图为 Rose 版本11 完成）所示。用er designer图 3.5（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 3.6 所示。图 3.63.5 实验要求整理实验结果。小结实验心得体会。实验 4 类图4.1 实验目

18、的理解类的基本概念理解类间的关系掌握类图的绘制方法4.2 实验器材计算机一台；Rational Rose 工具；4.3 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。4.4 实验步骤分析在选课系统中，通过分析可抽象出如下几个类：学生类管理员类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：课程名称开课教室课程号授课教师选课的学生开课起始时间允许选课的学生人数设置课程号设置课程名称查询课程号（11）查询允许选课的学生人数2绘图步骤：下面介绍在erDesigner 中创建类和它们之间关系的过程：（1）file-new-object_oriented m选择如图 4.1

19、图 4.1（2）在逻辑视图中，从中选择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 4.2（3）选择新创建的元素，点击鼠标右键，,弹出图 4.3框。（4）在如图 4.4 所示。框中，可以修改元素的名称，这里新元素的名称定为“Student”，图 4.3图 4.4（5）点击“Attributes”选项卡，添加属性，如图 4.5 所示。图 4.5（6）点击“operations”选项卡，添加方法如图 4.6 所示。图 4.6（7）同样的方法添加 Course 类，如图 4.7 所示。图 4.7（8）创建两个类之间的关系，通过分析得出：学生类和课程类之间为单向关联。选择图标栏的“关联”，由学生类指向课程类。如图 4.8 所示。图 4.8（9）创建关联名。右击关联，选择“open specific