基于UML的软件设计和建模

基于UML的

软件设计和建模

本课内容：基于UML的

软件设计和建模

•参考书：

-[1]《UML基础与Rose建模案例》

•作者：吴建郑潮汪杰

•出版者：人民邮电出版社

-[2]《UML与软件建模》

•徐宝文

•清华大学出版社

•学习方法：理论学习+设计实践（工具使用）

2012-6-262

Agenda

•软件产品开发和软件建模

•什么是UML

•UML模型详角军

2012-6-263

软件产品开发和软件建模

•为什么要建模

-软件是产品而非“程序”

•对它的要求和所有其他工业产品是一样的

-使用者和制造者分离

-质量要求、文档、维护

•软件产品的生产和其他工业产品的生产也是一样的

-生产：团队、工具的使用(Compiler,..)，技术复用

-如何满足？先设计，再生产！工》建模！

-模型是对现实世界的简化。

•在成熟的工业生产领域，建模的方法得到了广泛的

应用

-例如：电子工业，软件研发……

2012-6-264

，

回

5

P2

X2

2CK

*

CJO.

I27^o

BGt

30GM

"I

.）,调试，定型，生产。

-电路图就是模型，是现实世界的简化（图.•.）

•再看看我们现在软件是怎么做的.一

2012-6-265

软件产品开发和软件建模

•我们现在怎么做软件..・

-先写一个系统分析报告

-简单的设计报告（一些孤立的文字和图形）

-开始编码，调试，测试，发行。在大多数情况

下，这时的工作已经和前两步工作脱钩了。

•相当于不画电路图直接用集成电路、

晶体管、电阻、电容做收音机电路。

2012-6-266

软件产品开发和软件建模

•我们现在怎么做软件..・

•相当于不画电路图直接用集成电路、

晶体管、电阻、电容做收音机电路。

-这在电子工业是不可想象的：怎么维修、怎

么在原有产品基础上发展更先进的产品。

-对于软件工业，这些问题一样是存在的。

•怎么办？.一

2012-6-267

软件产品开发和软件建模

•怎么办？多年来，软件工程试图解决这

一问题，但成效不大

-原因：

•缺少工具，只停留在理论上，用一张纸、一只笔

进行软件工程管理不易为软件人员接受

・没有标准，无法进行有效的交流

•现在，我们有了一.

-软件建模标准：UML

23一软件工程工具，如：ROSE

Agenda

•软件产品开发和软件建模

•什么是UML

•UML模型详解

2012-6-269

•UML:统一建模语言（Unified

•UML是用于描绘软件蓝图的标

-（蓝图？…这就是一张蓝图一＞）

•它可用于对软件密集型系统史

-说明(specify)

-建造(construct)和

-建档(document)

•这也是对软件系统进行建模的四个目的

2012-6-2610

什么是UML?

•解释：

-UML是语言：

•语言意味着有标准的表达规则

-UML是蓝图

-UML是由图形符号表达的建模语言

1..n..1

AnimalownedbyPerson

+Name:string4-Name:string

+Owner:Person♦•Addressstring

♦■City:string

♦State:string

5△1-ZipCode:string

DogBird♦-Phone:string

2012-6-26<-lnDogDaysProgram:boolean+VVingSpan:float11

什么是UML?

•Why'unified'?

-从以前的建模语言发展而来

・统一了Booch、Rumbaugh和Jacobson

-软件开发周期

•从需求分析到工程实现

-不同的应用

•从嵌入式实时系统到管理决策系统

2012-6-2612

什么是UML?

•Why'unified'?

-实现语言和平台

•UML对于编程语言和平台是独立的

•支持纯面向对象语言（比如java,C#j

•对混合型语言同样有效（比如C++）

-软件开发方法

•支持面向对象软件流程

•同样支持其他的软件工程开发方法

2012-6-2613

什么是UML?

•使用UML进行软件建模的原则

-准确的原则：模型必须准确地反映软件系统

的真实情况。

-分层的原则：在建模的过程中，必须有不同

的模型，以不同的抽象程度，反映系统的不

同侧面。

-分治的原则：不可能单独用一个模型来反映

整个系统的任何侧面。

-标准的原则：建模方法必须在某种程度上是

通用的。

2012-6-2614

Window

-origin:point

-size:point

•使用进彳+open():void

UML+close():void

-准确的原则：+display():void

+setjposition(pos:point):void

•模型必须淮

一在前面机述的软件开发万法中，实际上已经讲

classWindow系统分析报告和软

(

public:见范而有效的建模

voidopen();出品产生了分离.

voidclose();系统的真实情况，

voiddisplay();

voidset_position(pointpos);介值

private:发的整个周期内,

pointorigin;

pointsize;保持一致。

）；15

什么是UML

•使用UML进行软件建模的融

--------------------------R的过霜必须

工口

1.62%/A磔

0>§L

(fromUseCases)

0自°E

同侧面。例如：

•可以用一类模

•用另一类模型描绘系统的内部逻辑关系（见图--）。伤

2012-6-2616

什么是UML?

•使用UML进行软件建模的原则

-分治的原则：不可能单独用一个模型来

反映整个系统的任何侧面。

•软件系统是复杂的，

-对于软件模型的任意一个侧面，不可能用一

个模型来反映所有内容，

•需要把问题分解为不同的子模型，分别处

理

•这些模型相对独立，但又互相联系，综合

如2626起来构成了此侧面的一个完整的模型。

什么是UML?

•使用UML进行软件建模的原则

-标准的原则：建模方法必须在某种程度上是通

用的。

•建模的基本目的：交流

-一个开发队伍内部的开发人员之间需要交流

如果各开发队伍和开发人员在建模的时候采用同样的方法

18

2°⑵新符号（图…），交流才会高效地进行

Agenda

•软件产品开发和软件建模

•什么是UML

•UML模型详解

2012-6-2619

UML模型详解

UML模型的分类

•静态结构(Staticstructure):

-描述模型的组成元素及其之间的关系

•用例图“UseCaseDiagram(国标：用况图)

•类图“ClassDiagram

•对象图“ObjectDiagram

•组件图“ComponentDiagram

•部署图“DeploymentDiagram

•动态行为(Dynamicbehavior):

-描述模型元素的生命周期和他们之间的相互协作的方式

•序歹U图一SequenceDiagram

•协作图“CollaborationDiagram

•状态图・・StatechartDiagram

•活动图"ActivityDiagram

•Oneisnottrulycompletewithouttheother.

2012-6-2620

UML模型详解

UML的结构

•组成元素(buildingblocks)

•公共机制(Commonmechanism)

-Specifications

-Adornments

-etc.

•模型架构(Architecture)

一4+1viewofsystemarchitecture

2012-6-2621

UML模型详解

组成元素BuildingBlocks

•事物"Things

•关系“Relationship

•图“Diagrams

2012-6-2622

UML模型详解

事物“Things

•结构事物一StructureThings

-类、接口、协作、用例、活动类、组件和节点

•行为事物一BehaviorThings

-交互、状态机

•组织事物一GroupingThings

-UML模型中负责分组的部分一包(package)

•辅助事物一AnnotationThings

-也称注释事务一注释(Annotation)

2012-6-2623

UML模型详解

事物一Things

•结构事物一StructureThings

-类

•类是具有相同的属性、方法、语义和相同关

系的一组对象的集合。----------

Student

的name

4MH

•getName。

•setName。

•getNo。

•setNo

2012-6-26。24

UML模型详解

事物--Things

•结构事物一StructureThings

-接口

•描述类或组件的对外的、可见的操作

DBInterface

2012-6-2625

UML模型详解

事物一Things

•结构事物一StructureThings

-用例

•用例定义了系统执行的一组操作，对特定用

户产生可以观察的结果

查询课程

2012-6-2626

UML模型详解

事物一Things

•结构事物一StructureThings

-组件

•物理上可替换的，实现了一个或多个

接口的系：

deCarta地

图组件

2012-6-2627

UML模型详解

事物一Things

•结构事物一StructureThings

-节点

•节点是一个物理元素，它在运行时存在，代

表一个可计算的资源

数据库

服务器，

2012-6-2628

UML模型详解

事物一Things

•行为事物一BehaviorThings

-交互

•在UML图中，交互的消息通常画成带箭头的

直线----------------------

instanceObiectlObiect2

synchronousMessage()

asynchronousMessageQ

------------------------------>

2012-6-2629

UML模型详解

事物一Things

•行为事物一BehaviorThings

-交互

■状态机是对象的一个或多个状态的集合。用圆角矩

形表示

end

2012-6-2630

UML模型详解

事物一Things

•组织事物一GroupingThings

-包package

一依赖Import&export

2012-6-2631

UML模型详解

事物一Things

•辅助事物-AnnotationThings

-注释-模型中的解释部分

学生通过列~>

表或搜索功

能查询课程

查询课程

2012-6-2632

UML模型详解

UML中的关系

•关联关系Association

•依赖关系Dependency

•泛化关系Generalization

•实现关系Realization

2012-6-2633

UML模型详解

UML中的关系

关联关系Association

-关联是一种结构化的关系，只一种对象和另一

种对象有联系

-关联用一条实线表示

-关联可以有方向，表示该关联在某个方向上被

使用；单向关联、双向关联

学生______________大学

2012-6-2634

UML模型详解

UML中的关系

•依赖关系Dependency

-对于两个对象X、Y,如果X发生变化，引起对

另一个对象Y的变化，则称丫依赖于X。

-依赖用一条带箭头的虚线表示

TV

^>currChannel

channel

•change(c:channel)

，urnon()

加urno桁

2012-6-2635

UML模型详解

UML中的关系

•泛化关系—GeneraIization

-描述一般事物与特殊事物之间的关系

-对于类，可以理解为继承关系

-多态

2012-6-2636

UML模型详解

UML中的关系

•实现关系—ReaIization

-描述'规格说明'及其实现之间的关系

•常用来规定接口和实现它的类或组件之间的

关系

keyboard

«Abstract»

Typewrite^>brandName

^>numberOfKeys

•keydown。

•keydown。

2012-6-2637

UML模型详解

UML中的图Diagrams

・UML中的图有9种，主要分为两类

-静态图

•用例图Usecase、类图Class、对象图object、

组件图Component、部署图DepIoyment

~动态图

•时序图Sequence、协作图CoIIaboration

•状态图Statechart、活动图Activity

■注：这九种图的简单讲解

http://www.dotnetcoders.com/web/1earning/umI/

2012-6-2638

UML模型详解

UML青争态图

•用例图UseCaseDiagram

一参与者Actor

一用例UseCase

-关联Association

2012-6-2639

UML模型详解

UML青争态图

•类图ClassDiagram

-类Class

•关联A

Animal_________"nownedbyPerson

■组合♦•Name,stringfName:string

*OwnerPerson<-Address:string

聚合+City:string

/State:string

A

-依赖令ZipCodestring

___________DogBird*Phone:string

•泛化'♦•InDogDaysProgram;boolean♦•VMngSpan:float

-实现ReaIization

2012-6-2640

UML模型详解

UML青争态图

•对象图ObjectDiagram

一对象Object

-关联Association

2012-6-2641

UML模型详解

UML青争态图

•组件图ComponentDiagram

一组件Component

一依赖Dependency

BaseDB.csSiteConfig.es

(Source)(Source)

AA

MyWebComps.dll

(Assembly)

2012-6-2642

UML模型详解

UML青争态图

•部署图Deployment

一组件Component

-节点Node

-关联Association

Server

SiteConfig

2012-6-2643

UML模型详解

UML动态图

•时序图

一Object

1:0：ectl]1:01＞：＜42-

-ActorActorl

।II

-LifelineMessage11

Message

-Activation

I

（激活）

一Message

2012-6-2644

UML模型详解

UML动态图

•协作图CollaborationDiagram

一Object

-Actor

-Message

2012-6-2645

UML模型详解

UML动态图

•状态图

-状态机State

-转移Transition

-起始状态InitialState

-结束状态FinalState

2012-6-2646

UML模型详解

UML动态图

•活动图ActivityDi

-活动状态Activity

-转移Transition

-分区Swimline

-起始状态InitialS

-结束状态FinalSt

一同步标记Synchr(

2012-6-2647

UML模型详解

UML的结构

•组成元素(buildingblocks)

•公共机缶U(Commonmechanism)

•模型架构(Architecture)

2012-6-2648

UML模型详解

公共机制(Commonmechanism)

・UML具有四种公共机制：

一规范说明Specifications

一修饰Adornments

一通用分界CommonDivisions

一扩展机制ExtensibilityMechanisms

•UMLmodelshastwodimensions:

-