系统分析与设计课件

信息系统分析与设计

10北京科技大学管理学院李铁克1信息系统分析与设计

10北京科技大学管理学院1课件总体结构引言基本概念信息系统开发方法论信息系统分析方法信息系统设计方法基础结构化分析设计方法面向对象分析与设计的基础UML的基本结构及用例图类和对象图时序图和协作图状态图和活动图构件图和部署图2课件总体结构引言2时序图和协作图动态建模的一般概念时序图协作图3时序图和协作图动态建模的一般概念3引言DynamicDiagramsStaticDiagramsActivityDiagramsModelsSequenceDiagramsCollaborationDiagramsStatechartDiagramsDeploymentDiagramsComponentDiagramsObjectDiagramsClassDiagramsUse-CaseDiagrams结构行为静态与动态UML图4引言DynamicDiagramsStaticDia引言面向对象方法的三个核心概念对象消息类面向对象….?5引言面向对象方法的三个核心概念对象消息类面向对象….?动态建模的一般概念消息消息是从一个对象到另一个或者几个其他对象的信息传递，简单地说，消息就是对象与对象、参与者与参与者，或者对象与参与者之间的某种通信方式。消息可以是一个信号或一次操作调用，收到消息即为事件。可以有两种消息，一种是从发送者向接收者发送信号，另一种是由调用者调用接收者的操作对象之间的协作通过相互发送消息实现。问题：在程序中消息是什么呢？6动态建模的一般概念消息6图：顺序系统中的消息传递主动对象Aa被动对象Bb被动对象Cc被动对象Dd1d2运行开始运行结束服务执行消息发送控制点返回示意动态建模的一般概念7图：顺序系统中的消息传递主动对象Aa被动对象Bb被动对象Cc动态建模的一般概念问题：在程序中运行的是什么呢？8动态建模的一般概念问题：在程序中运行的是什么呢？8动态建模的一般概念进程与线程进程就是运行中的程序，每个进程都有独立的代码和数据空间，进程切换的开销大。一个线程是一个进程内部的顺序控制流。不是程序，自己本身不能运行，必须在程序中运行。同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器，线程切换的开销小。9动态建模的一般概念进程与线程9动态建模的一般概念多进程与多线程多进程：在操作系统中，能同时运行多个任务(程序)。多线程：在同一应用程序中，有多个顺序流同时执行。10动态建模的一般概念多进程与多线程10主动对象A主动对象B被动对象D任务Task1线程Ta控制线程之间的消息连接控制点返回示意被动对象C被动对象E控制线程内部的消息连接任务Task2线程Tb图：并发系统中的消息传递动态建模的一般概念11主动对象A主动对象B被动对象D任务Task1控制线程之间控制线程内部和控制线程之间传送的消息的不同用途：向接收者发出访问请求；向接收者提交数据；向接收者发布通知或事件信息；向接收者传递同步控制信号。动态建模的一般概念12线程内部和控制线程之间传送的消息的不同用途：动态建模的一般概三种不同类型的消息简单消息(simple)：表示消息类型不确定或与类型无关。或者是一同步消息的返回消息。同步消息(synchronous)：表示发送对象必须等待接收对象完成消息处理后，才能继续执行。异步消息(asynchronous)：表示发送对象在消息发送后，不必等待消息处理后，可立即继续执行。动态建模的一般概念13三种不同类型的消息动态建模的一般概念13动态建模的一般概念问题：在面向对象的模型中如何表示消息呢？消息连接：消息连接是对象之间行为依赖关系的表示。识别和表示消息的主要问题：对象之间是否存在消息？消息是同一线程内部的还是不同线程之间的？每一种消息是从发送者哪个服务发出的？由接收者哪个服务响应处理的？消息是同步还是异步？发送者是否等待消息的处理结果？14动态建模的一般概念问题：在面向对象的模型中如何表示消息呢？1动态建模的一般概念如何建立消息连接建立控制线程内部的消息连接基本策略：“服务模拟”和“执行路线追踪”；具体做法：人为地模拟当前服务的执行，通过考虑需要请求其它对象的服务来发现新消息。并分析该消息的发送者与接收者在执行时是否属于同一控制线程。15动态建模的一般概念如何建立消息连接15动态建模的一般概念如何建立消息连接建立控制线程之间的消息连接，考虑每个线程：它在执行时是否需要请求其它控制线程中的对象为它提供服务？由哪个对象发出？由哪个对象中的服务处理？它在执行时是否要向其它控制线程中的对象提供或索取数据？它在执行时是否将产生对其它控制线程的执行有影响的事件？各个控制线程的并发执行是否要传递同步控制信号？一个控制线程在何种条件下中止执行？中止后在何种条件下由其它控制线程用何法唤醒?16动态建模的一般概念如何建立消息连接16动态建模的一般概念问题：用什么工具来描述线程中的消息传递呢？17动态建模的一般概念问题：用什么工具来描述线程中的消息传递呢？时序图（顺序图）时序图概述时序图描述了对象之间动态的交互关系，着重体现对象间消息传递的时间顺序。时序图由一组对象构成，每个对象分别带有一条竖线，称作对象的生命线，它代表时间轴，时间沿竖线向下延伸。时序图描述了这些对象随着时间的推移相互之间交换消息的过程。消息用从一条垂直的对象生命线指向另一个对象的生命线的水平箭头表示。图中还可以根据需要增加有关时间的说明和其他注释。18时序图（顺序图）时序图概述18时序图（顺序图）时序图概述时序图存在两个轴:水平轴表示一组对象,垂直轴表示时间。时序图中的对象用一个带有垂直虚线的矩形框表示,并标有对象名和类名。垂直虚线是对象的生命线,用于表示在某段时间内对象是存在的。对象间的通信通过在对象的生命线之间消息来表示，消息的箭头类型指明消息的类型。简单消息(simple)异步消息(asynchronous)同步消息(synchronous)19时序图（顺序图）时序图概述简单消息(simple)异步消息(时序图（顺序图）时序图中的要素时序图包含的内容1）对象2）对象生命线3）消息4）控制焦点

对象、对象生命线和控制焦点对象向下方垂直伸展的虚线称为该对象的生命线，表示该对象存在的时间长度；大“X”标记表明生命的结束；在生命线上的窄矩形条称为控制焦点，控制焦点表示该对象正在执行某个操作。窄矩形的长度表示操作的持续时间。20时序图（顺序图）时序图中的要素20时序图中的消息表示

在时序图上可标注消息，消息类型有简单消息，同步消息和异步消息三种。用标号表示消息执行的顺序。消息定义的格式如下：

消息类型标号控制信息：返回值：=消息名参数表控制信息{条件控制信息如：［ｘ＞ｙ］重复控制信息如：＊［Ｉ＝1..n］

标号有３种：顺序执行：按整数大小执行。１,２…嵌套执行：标号中带小数点。1.1，1.2，1.3，…并行执行：标号中带小写字母。1.1.1a，1.1.1b，…Predecessorguard-conditionsequence-expressionreturn-value:=signature时序图（顺序图）21时序图中的消息表示控制信息{条件控制信息如：［ｘ＞ｙ］标例：接电话的时序图受话者交换机远程交换机受话者拿起话筒听通话声拨号码......铃响信号铃响铃响停止信号拿起话筒铃响停止<10deabc{b-a<1}{e-d<5}{c-b<10}路径时序图（顺序图）22例：接电话的时序图受话者交换机远程交换机受话者拿起话筒听通话时序图（顺序图）：计算机：打印服务程序：打印队列：打印机打印文件打印文件[打印机空闲]保存文件[打印机忙]例：打印的打印服务时序23时序图（顺序图）：计算机：打印服务程序：打印队列：打印机打印时序图（顺序图）10.1设计用例实现方案例：一般意义的时序图24时序图（顺序图）10.1设计用例实现方案例：一般意义的时序图有两种使用顺序图的方式：一般格式和实例格式。实例格式详细描述一次可能的交互。没有任何条件和分支或循环，它仅仅显示选定情节（场景）的交互。而一般格式则描述所有的情节。因此，包括了分支，条件和循环。顺序图的形式:CustomerWin:Customer1:Chang

Customerdata）2:UpdateCustomer(CustomerData)3:一般格式的时序图时序图（顺序图）25有两种使用顺序图的方式：一般格式和实例格式。顺序图的形式:C:Computer:PrinterServer:Printer:QueuePrint(file)[Printerfree]Print(file)[Printerbusy]Store(file)

带分支的时序图:C1:c:D1:D:D2:DOp()Op2()Op3()Op4()有循环标记的时序图Sendmessageop2until…26:Computer:PrinterServer:Prin创建对象与对象的消亡:在顺序图中，还可以描述一个对象通过发送一条消息来创建另一个对象。当对象消亡(destroying)时，用符号

表示。：CustomerWindowsNewCustomer(Data)：CustomerCustomer(Data)DeleteCustomer()创建或删除对象时序图（顺序图）27创建对象与对象的消亡:在顺序图中，还可以描述一个对象通过发送如何建模时序图创建顺序图包含4项任务：确定需要建模的工作流。从左到右布置对象。添加消息和条件以便创建每一个工作流。绘制总图以便连接各个分图。时序图（顺序图）28如何建模时序图时序图（顺序图）28确定工作流：建模时序图的第一步是确定将要建模的工作流。思考与讨论：考虑一个学校的教务管理系统，提供一个最基本的功能：教师可以上网查询学生分数，从这一功能需求中可以抽象怎样的工作流呢？时序图（顺序图）29确定工作流：时序图（顺序图）29需要至少标识出3个要建模的工作流：教师成功地检查学生分数；教师试图检查某个学生分数，但是该学生在系统中不存在；教师试图检查某个学生分数，但是该学生分数在系统中不存在。时序图（顺序图）30需要至少标识出3个要建模的工作流：时序图（顺序图）30布置对象：建模时序图的第二步是从左到右布置所有的参与者和对象，包含要添加消息的对象生命线，如下图所示。时序图（顺序图）31布置对象：建模时序图的第二步是从左到右布置所有的参与者和对象添加消息和条件：接下来第三步，对每一个工作流作为独立的顺序图建模。从基本的工作流开始，它是没有出错条件，并且需要最少决策的工作流。在本例中，基本工作流是教师成功地检查某个学生的分数，如下图所示。时序图（顺序图）32添加消息和条件：接下来第三步，对每一个工作流作为独立的顺序图时序图（顺序图）33时序图（顺序图）33添加消息和条件：接下来第三步，再考虑检索学生成绩时的例外情况，在本例中，主要考虑“没有学生”和“没有分数”两种情况，如下图所示。时序图（顺序图）34添加消息和条件：接下来第三步，再考虑检索学生成绩时的例外情况时序图（顺序图）35时序图（顺序图）35绘制总图：建模顺序图的最后一步是把所有独立的工作流连接为一个总图，如下图所示。

时序图（顺序图）36绘制总图：建模顺序图的最后一步是把所有独立的工作流连接为一个3737协作图用于描述相互合作的对象间的交互关系和链接关系。虽然顺序图和协作图都用来描述对象间的交互关系，但它们的侧重点不一样。顺序图强调消息交互的时间序，协作图则强调交互对象间的静态链接关系。从外观看，协作图并不采用单独的维度来表示时间推移，因此，协作图中的对象可以在二维平面中自由占位。对象之间的链接用于表示消息传递通道，消息标示于链接之上，消息的箭头指明消息的传递方向。在协作图中，消息的描述内容包含名称、参数、返回值以及序列号，返回值和序列号是可选的。10.1设计用例实现方案协作图（合作图）38协作图用于描述相互合作的对象间的交互关系和链接关系。虽然顺序

例：一般意义的协作图“1.1msg2”表明msg2是“对象1”为了处理“1.msg1”而发送的第一条消息“1.2msg4”是“对象1”为了处理“1.msg1”而发送的第二条消息“1.1.1msg3”表明msg3是“对象2”为了处理“1.1msg2”而发送的第一条消息，依此类推。10.1设计用例实现方案协作图（合作图）39例：一般意义的协作图10.1设计用例实现方案协作图（合作图同一问题的时序图和协作图等价表示10.1设计用例实现方案问题的时序图问题的协作图40同一问题的时序图和协作图等价表示10.1设计用例实现方案问题问题：时序图与协作图有何不同？什么时候用时序图？什么时候用协作图呢？协作图（合作图）41问题：时序图与协作图有何不同？什么时候用时序图？什么时候用协协作图（合作图）协作图与时序图的区别与联系与时序图作用相同，时序图和协作图在语义上是等价的，共享相同的基本模型,协作图也是用来描述系统中对象之间的动态协作关系，协作图侧重于描述各个对象之间存在的消息收发关系（交互关系），而不专门突出这些消息发送的时间顺序；在协作图中，对象同样是用一个对象图符来表示，箭头表示消息发送的方向，而消息执行的时序则由消息的编号来表明；协作图的布局方法能更清楚地表示出对象之间静态的连接关系；时序图突出执行的时序，能更方便地看出事情发生的次序。42协作图（合作图）协作图与时序图的区别与联系42例：一个协作图的实例——销售结果统计协作图。:SalesStatisticsWindow:StatisticsSummary{new}:Order:BudgetSales1:Show()1.1:Create()1.2*[whileanyLinesleft]GetResultline()1.1.2*[forallSalespersons]:Budget=GetBudget1.1.2.1:GetBudgetAmount()1.1.1.1*[forallOrders]:GetOrderAmount():SalesPerson1.1.1*[forallSalesPerson]:Ordersum=GetTotalOrders()协作图（合作图）43例：一个协作图的实例——销售结果统计协作图。:SalesS思考与练习练习：对你所选择的项目完成下列工作：绘制一个主要业务活动的时序图或协作图。44思考与练习练习：对你所选择的项目完成下列工作：44本讲结束谢谢！45本讲结束谢谢！45信息系统分析与设计

10北京科技大学管理学院李铁克46信息系统分析与设计

10北京科技大学管理学院1课件总体结构引言基本概念信息系统开发方法论信息系统分析方法信息系统设计方法基础结构化分析设计方法面向对象分析与设计的基础UML的基本结构及用例图类和对象图时序图和协作图状态图和活动图构件图和部署图47课件总体结构引言2时序图和协作图动态建模的一般概念时序图协作图48时序图和协作图动态建模的一般概念3引言DynamicDiagramsStaticDiagramsActivityDiagramsModelsSequenceDiagramsCollaborationDiagramsStatechartDiagramsDeploymentDiagramsComponentDiagramsObjectDiagramsClassDiagramsUse-CaseDiagrams结构行为静态与动态UML图49引言DynamicDiagramsStaticDia引言面向对象方法的三个核心概念对象消息类面向对象….?50引言面向对象方法的三个核心概念对象消息类面向对象….?动态建模的一般概念消息消息是从一个对象到另一个或者几个其他对象的信息传递，简单地说，消息就是对象与对象、参与者与参与者，或者对象与参与者之间的某种通信方式。消息可以是一个信号或一次操作调用，收到消息即为事件。可以有两种消息，一种是从发送者向接收者发送信号，另一种是由调用者调用接收者的操作对象之间的协作通过相互发送消息实现。问题：在程序中消息是什么呢？51动态建模的一般概念消息6图：顺序系统中的消息传递主动对象Aa被动对象Bb被动对象Cc被动对象Dd1d2运行开始运行结束服务执行消息发送控制点返回示意动态建模的一般概念52图：顺序系统中的消息传递主动对象Aa被动对象Bb被动对象Cc动态建模的一般概念问题：在程序中运行的是什么呢？53动态建模的一般概念问题：在程序中运行的是什么呢？8动态建模的一般概念进程与线程进程就是运行中的程序，每个进程都有独立的代码和数据空间，进程切换的开销大。一个线程是一个进程内部的顺序控制流。不是程序，自己本身不能运行，必须在程序中运行。同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器，线程切换的开销小。54动态建模的一般概念进程与线程9动态建模的一般概念多进程与多线程多进程：在操作系统中，能同时运行多个任务(程序)。多线程：在同一应用程序中，有多个顺序流同时执行。55动态建模的一般概念多进程与多线程10主动对象A主动对象B被动对象D任务Task1线程Ta控制线程之间的消息连接控制点返回示意被动对象C被动对象E控制线程内部的消息连接任务Task2线程Tb图：并发系统中的消息传递动态建模的一般概念56主动对象A主动对象B被动对象D任务Task1控制线程之间控制线程内部和控制线程之间传送的消息的不同用途：向接收者发出访问请求；向接收者提交数据；向接收者发布通知或事件信息；向接收者传递同步控制信号。动态建模的一般概念57线程内部和控制线程之间传送的消息的不同用途：动态建模的一般概三种不同类型的消息简单消息(simple)：表示消息类型不确定或与类型无关。或者是一同步消息的返回消息。同步消息(synchronous)：表示发送对象必须等待接收对象完成消息处理后，才能继续执行。异步消息(asynchronous)：表示发送对象在消息发送后，不必等待消息处理后，可立即继续执行。动态建模的一般概念58三种不同类型的消息动态建模的一般概念13动态建模的一般概念问题：在面向对象的模型中如何表示消息呢？消息连接：消息连接是对象之间行为依赖关系的表示。识别和表示消息的主要问题：对象之间是否存在消息？消息是同一线程内部的还是不同线程之间的？每一种消息是从发送者哪个服务发出的？由接收者哪个服务响应处理的？消息是同步还是异步？发送者是否等待消息的处理结果？59动态建模的一般概念问题：在面向对象的模型中如何表示消息呢？1动态建模的一般概念如何建立消息连接建立控制线程内部的消息连接基本策略：“服务模拟”和“执行路线追踪”；具体做法：人为地模拟当前服务的执行，通过考虑需要请求其它对象的服务来发现新消息。并分析该消息的发送者与接收者在执行时是否属于同一控制线程。60动态建模的一般概念如何建立消息连接15动态建模的一般概念如何建立消息连接建立控制线程之间的消息连接，考虑每个线程：它在执行时是否需要请求其它控制线程中的对象为它提供服务？由哪个对象发出？由哪个对象中的服务处理？它在执行时是否要向其它控制线程中的对象提供或索取数据？它在执行时是否将产生对其它控制线程的执行有影响的事件？各个控制线程的并发执行是否要传递同步控制信号？一个控制线程在何种条件下中止执行？中止后在何种条件下由其它控制线程用何法唤醒?61动态建模的一般概念如何建立消息连接16动态建模的一般概念问题：用什么工具来描述线程中的消息传递呢？62动态建模的一般概念问题：用什么工具来描述线程中的消息传递呢？时序图（顺序图）时序图概述时序图描述了对象之间动态的交互关系，着重体现对象间消息传递的时间顺序。时序图由一组对象构成，每个对象分别带有一条竖线，称作对象的生命线，它代表时间轴，时间沿竖线向下延伸。时序图描述了这些对象随着时间的推移相互之间交换消息的过程。消息用从一条垂直的对象生命线指向另一个对象的生命线的水平箭头表示。图中还可以根据需要增加有关时间的说明和其他注释。63时序图（顺序图）时序图概述18时序图（顺序图）时序图概述时序图存在两个轴:水平轴表示一组对象,垂直轴表示时间。时序图中的对象用一个带有垂直虚线的矩形框表示,并标有对象名和类名。垂直虚线是对象的生命线,用于表示在某段时间内对象是存在的。对象间的通信通过在对象的生命线之间消息来表示，消息的箭头类型指明消息的类型。简单消息(simple)异步消息(asynchronous)同步消息(synchronous)64时序图（顺序图）时序图概述简单消息(simple)异步消息(时序图（顺序图）时序图中的要素时序图包含的内容1）对象2）对象生命线3）消息4）控制焦点

对象、对象生命线和控制焦点对象向下方垂直伸展的虚线称为该对象的生命线，表示该对象存在的时间长度；大“X”标记表明生命的结束；在生命线上的窄矩形条称为控制焦点，控制焦点表示该对象正在执行某个操作。窄矩形的长度表示操作的持续时间。65时序图（顺序图）时序图中的要素20时序图中的消息表示

在时序图上可标注消息，消息类型有简单消息，同步消息和异步消息三种。用标号表示消息执行的顺序。消息定义的格式如下：

消息类型标号控制信息：返回值：=消息名参数表控制信息{条件控制信息如：［ｘ＞ｙ］重复控制信息如：＊［Ｉ＝1..n］

标号有３种：顺序执行：按整数大小执行。１,２…嵌套执行：标号中带小数点。1.1，1.2，1.3，…并行执行：标号中带小写字母。1.1.1a，1.1.1b，…Predecessorguard-conditionsequence-expressionreturn-value:=signature时序图（顺序图）66时序图中的消息表示控制信息{条件控制信息如：［ｘ＞ｙ］标例：接电话的时序图受话者交换机远程交换机受话者拿起话筒听通话声拨号码......铃响信号铃响铃响停止信号拿起话筒铃响停止<10deabc{b-a<1}{e-d<5}{c-b<10}路径时序图（顺序图）67例：接电话的时序图受话者交换机远程交换机受话者拿起话筒听通话时序图（顺序图）：计算机：打印服务程序：打印队列：打印机打印文件打印文件[打印机空闲]保存文件[打印机忙]例：打印的打印服务时序68时序图（顺序图）：计算机：打印服务程序：打印队列：打印机打印时序图（顺序图）10.1设计用例实现方案例：一般意义的时序图69时序图（顺序图）10.1设计用例实现方案例：一般意义的时序图有两种使用顺序图的方式：一般格式和实例格式。实例格式详细描述一次可能的交互。没有任何条件和分支或循环，它仅仅显示选定情节（场景）的交互。而一般格式则描述所有的情节。因此，包括了分支，条件和循环。顺序图的形式:CustomerWin:Customer1:Chang

Customerdata）2:UpdateCustomer(CustomerData)3:一般格式的时序图时序图（顺序图）70有两种使用顺序图的方式：一般格式和实例格式。顺序图的形式:C:Computer:PrinterServer:Printer:QueuePrint(file)[Printerfree]Print(file)[Printerbusy]Store(file)

带分支的时序图:C1:c:D1:D:D2:DOp()Op2()Op3()Op4()有循环标记的时序图Sendmessageop2until…71:Computer:PrinterServer:Prin创建对象与对象的消亡:在顺序图中，还可以描述一个对象通过发送一条消息来创建另一个对象。当对象消亡(destroying)时，用符号

表示。：CustomerWindowsNewCustomer(Data)：CustomerCustomer(Data)DeleteCustomer()创建或删除对象时序图（顺序图）72创建对象与对象的消亡:在顺序图中，还可以描述一个对象通过发送如何建模时序图创建顺序图包含4项任务：确定需要建模的工作流。从左到右布置对象。添加消息和条件以便创建每一个工作流。绘制总图以便连接各个分图。时序图（顺序图）73如何建模时序图时序图（顺序图）28确定工作流：建模时序图的第一步是确定将要建模的工作流。思考与讨论：考虑一个学校的教务管理系统，提供一个最基本的功能：教师可以上网查询学生分数，从这一功能需求中可以抽象怎样的工作流呢？时序图（顺序图）74确定工作流：时序图（顺序图）29需要至少标识出3个要建模的工作流：教师成功地检查学生分数；教师试图检查某个学生分数，但是该学生在系统中不存在；教师试图检查某个学生分数，但是该学生分数在系统中不存在。时序图（顺序图）75需要至少标识出3个要建模的工作流：时序图（顺序图）30布置对象：建模时序图的第二步是从左到右布置所有的参与者和对象，包含要添加消息的对象生命线，如下图所示。时序图（顺序图）76布置对象：建模时序图的第二步是从左到右布置所有的参与者和对象添加消息和条件：接下来第三步，对每一个工作流作为独立的顺序图建模。从基本的工作流开始，它是没有出错条件，并且需要最少决策的工作流。在本例中，基本工作流是教师成功地检查某个学生的分数，如下图所示。时序图（顺序图）77添加消息和条件：接下来第三步，对每一个工作流作为独立的顺序图时序图（顺序图）78时序图（顺序图）33添加消息和条件：接下来第三步，再考虑检索学生成绩时的例外情况，在本例中，主要考虑“没有学生”和“没有分数”两种情况，如下图所示。时序图（顺序图）79添加消息和条件：接下来第三步，再考虑检索学生成绩时的例外情况时序图（顺序图）80时序图（顺序图）35绘制总图：建模顺序图的最后一步是把所有独立的工作流连接为一个总图，如下图所示。

时序图（顺序图）81绘制总图：建模顺序图的最后一步是把所有独立的工作流连接为一个8237协作图用于描述相互合作的对象间的交互关系和链接关系。虽然顺序图和协作图都用来描述对象间的交互关系，但它们的侧重点不一样。顺序图强调消息交互的时间序，协作图则强调交互对象间的静态链接关系。从外观看，协作图