《面向对象的分析与设计》实验指导书(修订稿)

面向对象的分析与设计

实

验

指

导

书

2012隼1月修订

实验学时安排

实每实

为

实验项目实验名验组验

内容提要出要

编号称

学）、属求

时数性

UseCase分根据指定的用户需求描述分

E052034011设计必做

析与设计析Actor和UseCase

根据指定的用例场景描述文

E05203402顺序图建模1设计必做

档设计顺序图

EO52O34O3类分析与包分析类并发现类的职责1设计必做

设计类图与

E05203404设计详细类图1设计必做

分析

构件图和部根据指定的用例场景描述文

E052034051设计必做

署图建模档设计构件图和部署图

状态图与活根据指定的需求描述文档设

E052034061设计必做

动图计状态图

CML与设计

E05203407验证几种典型的设计模式1设计必做

模式

注：

本学期实验地点全部填写为：计算机应用技术实验室，学时按照

上表的分配完成。

目录

预备微软UML建摸软件熟悉....................................................1

实验一UseCase分析与设计(E0520340I)..............................................................................8

实验二顺序图建模(E05203402)................................................................................................15

实验三类分析与包(E05203403)...............................................................................................21

实验四设计类图与分析(E05203404).......................................................................................25

实验五构件图和部署图建模(E05203405).............................................................................29

实验六状态图与活动图(E05203406)......................................................................................33

实验七UML与设计模式(E05203407).....................................................................................38

扩展实验(可选)................................................................42

实验一数据建模...............................................................42

实验二图书管理系统设计.......................................................51

预备微软UML建摸软件熟悉

【实验目的】

1.熟悉RationalRose的安装过程;

2.熟悉RationalRose的建模环境。

【实验性质】

验证性实验。

【实验要求】

实验设备和器材：PentiumII以上微机，Windows20C0以上操作系统，RationalRose2003

安装光盘一张。

【实验内容】

本次实验要求每个人都安装一遍RationalRose2(X)33

【实验导读】

第一块：熟悉RationalRose2003的安装。由于RationalRose的安装比较麻烦,所以

通过安装RationalRose2003,并在安装过程中，发现一些问题，并解决和理解它。

下面就开始介绍RationalRose2003的安装过程。打开光盘，双击RationalRose的安装

图标，然后就会有如图0-1的界面，它是安装的开始界面，让你选择安装的路径。其默认路

径是C:\ProgramFiles\RationalRoseEnterpriseEditionforWindows,你可以选择默认路径，也

可以更改路径。

图0-1选择安装目录

接下来，按Next键，进入下一个界面，如图0-2所示，就进入了安装的引导界面。按

"下一步”键,进入下一个界面,如图0-3所示，第一个选项是"RationalLicenseSever",

是用来管理Rational产品的非固定的、用户命名的授权书序列号的。这个在安装的时候可

以不安装，等安装完第二项后，我们再进行第一项的注册。第二个选项是“RationalRose

EnterpriseEdition",这个是基于UML的，模型驱动的，为开发人员、建筑师和分析家提供

的开发工具。RationalRoseEnterprise提供了可视数据模型的，有测试用例的支持平台。我

们选择第二项进行安装。

图0-2安装引导界面

图0-3安装产品选择

接下来如图04,是选择安装和配置开发方法的。有三个选项，第二个是不能选的，第

一个是网络开发的，第三个是单机版的，我们选择默认选项，单击“下一步二

2

图1，安装和配置开发方法

接卜来是安装选择“1acceptthetermsinthelicenseagreement按“Next”键，就开始

进入RationalRoseEnterpriseEdition的安装拷贝阶段。如图0-5显示，选择要安装的程序功

能，默认选择是全部选取，我们在这里选择默认选项。然后按“接下来”按键，开始安装。

这一步要花费较长时间。图0-6是安装拷贝文件过程中的界面。

RationalRoseEntcxpriscEditionSetupVizard区

Ratic?nar

the•oftware“"lopimcompany

Click8anIconinthektbelowtochangehowafeature15Instated.

FeatureDescription

'RationalRoseEnterpriseEdition

=ledAJML-based^model-dnven

RoseAdaAddindevelopmenttoolfordevelopers^

RoseCORBAAddnarchtect$andanalysts.Rational

一▼RoseC++AddinRoseEnterpriseprovidesvisualand

d&amodefing,round-trip

RoseGearcaseAddin

engineeringandcomponenttesting

^LLRoseDataModelerAddnacrossabroadsetofsupported

RoseDeployAddnplatforms.

RoseJavaAddin

34RoseVisualCafeLinkfc

日▼RoseForteHr*forJav.

日-RoseJBuilderLinkfor*2

I[Space][<国—-][Next>Cancel

图0-5选择要安装的功能

图0-6拷贝文件中

接下来进入"LicenseKeyAdministratorWizard",如图0-7所示，有四个选项：44Point（o

aRationalLicenseSevertogetmyLicenses"；uImportaRationalLicenseFile"：“Get,Return,

orMoveKeys"；“EnteraTemporaryorEvaluationLicenseKey第一个填Rational服务器

的名称；第二个是输入认证书的文件；第三个是获取，返回或者移动密钥；第四个是填入临

时认证密钥。默认选项是第一个，我们选择默认选项。然后填上主机名（本机名），就可以

了，如图0-8所示。

3

LicenceKeyAdsinistratorVizard冈

TheL:C«BSQK^yAi»)nistratorYiz^rdst«psyou

throughth。processofobtainingaliconze.

Chooseoneo£theselectionsbel”andclickNext

»42»«<4tocontinue.

CXTYAOG£o>nttoaRationalL】answServert<•2

IiSj%lic«nses

InportaRationalLicanz«Fil«

Qget.Return,orNonKeys

「Ent«raTwporaryorEvaluationLicenseK«y

••TTXb-fIQ

(>•••««―・・一•««・••■•■■、•・・••••d->

Ron'tshwthisvizardonstartupyin.T11

usethetoolbartoactivateit.

/二一.I下一步国）:取消帮助

图0-7认证书密钥向导

图0-8填写服务器名称和端口号

第二块：RationalRose2003的解密。

过程如下：

I.先用rational.exe,lmgrd.exe覆盖到你的安装目录的Rartional\common\卜;

2.然后改license.dal里面的

SERVERyourPCANY

DAEMONrational'C:\ProgramFiles\Rational\Common\rational.exe"

改成

SERVER你的机器名ANY

DAEMONrational'你的安装目录\rational.exe"

3.将Flexlm.cpl拷贝到C:\winnt\system32\T>

在控制面板里运行FlexLmLicenseManager,如图0-9所示。

在Setup面板配置文件路径，配grd.exe->你的安装目录\Common\lmgrd.exe

LicenseFile为你改过的license.dal

4.在Control面板点击Start,如果成功的话点击Status按钮将显示

4

你的机器名：licenseserverUP（MASTER）说明成功了如图（）-10所示（主机名是

localhost）o

失败的话重启一下FlexLmLicenseManager就没问题了。

5.如果弹出对话框LicenseKeyAdministratorWizard后，

选定PointtoaRationalLicenseServertogetmylicenses,单击下一步，

ServerName文本框中填写你的机器号（可能已经填好），单击完成。

（成功的话会出现两屏的licenses）

再次运行RationalRose就应该就没问题了。如图0-11所示。

图0-9FLEXImLicenseManager的配置

图0-10运行licensemanager后的结果

5

图0-11运行RationalRose2003的结果

安装Rationalrose2003的实验到这儿就算完成了,接下来我们开始熟悉一下Rational

Rose的建模环境。

RationalRose的建模环境：

Rose是个菜单驱动应用程序，用工具栏帮助使用常用特性。Rose支持八种不同类型的

UML框图:UserCase框图、Activity框图、Sequence框图、Collaboration框图、Class框图、

Statecharl框图、Component框图和Deployment框图。

Rose界面的五大部分是浏览器、文档窗口、工具栏、框图窗口和日志，如图0-12所示。

浏览器：用于在模型中迅速漫游；

文档窗口：用于查看或更新模型元素的文档；

工具栏：用于迅速访问常用命令；

框图窗口：用于显示和编辑一个或多个UML框图；

日志：用于查看错误消息和报告各个命令的结果。

若要了解更详细的知识，请看教材。

Rose模型的四个视图

Rose模型的四个视图是：UseCase视图、Logical视图、Component视图和Deployment

视图。各个视图的具体功能请参见教材。

要想了解更多的关于RationalRose的应用，我们将在接下来的实验中分别向大家做介

绍。

6

图0-12RationalRose界面

7

实验一UseCase分析与设计(E05203401)

【实验目的】

1.熟悉RationalRose进行建模的一些基本操作；

2.学会使用UseCase视图与UseCase框图；

3.学习使用UseCase、角色与关系；

4.学习在包中增加.txt文件。

【实验性质】

设计性实验。

【实验要求】

1.在浏览器中增加UseCase框图；

2.在新建的UseCa\c框图中增加角色；

3.建模用例的事件流；

4.增加文件。

【实验内容】

本次实验要求自己在现有的用例模型(Lab2-l.mdl)中，根据指定的用户需求描述分析

Actor和UseCase,创建用例图。

【实验结果】：(Lab24.1.mdl)

创建了2个新的UseCase框图。

【实验导读】

Stepl:首先打开目录Rose实验\Lab2-l.mdl,在浏览器中展开UseCaseView,展开UseCase

Model,双击框图GlobalViewofActorsandUseCaseso

8

图1-1创建UseCase图

Step2：鼠标右键点击UseCaseModel,增加2个新的UseCaseDiagram,分别命名为:

RealtorView和MaintainPersonalPlannerView。具体实现如图IT、图1-2所示:

9

ForKtlp,pxe&iFl>•frillLwxutxe:Analyses

图1-2新建UseCaseDiagram

图1-3创建UseCase图

10

Step3:在浏览器中双击RealtorView,打开RealtorView框图，同时将己经存在的Aclor

和UseCase依次拖入其框图中，并安排各个元素的位置。如图1-4所示：

QP«rs«nftlPluixttr(lUintan回

Wth«ApplyForLog(ApplyTorLog)AK

Kealt9r(Find)

"QihSotrchForAKm«(S««^chForA

日关/

QtMLiitProperty(ListPr)ptrty)口

thdl^inteinProfile(MaintainProfiltt)

三Associationso

QDU“CwS关

也口ApplytorLoinr

由OFind

0口ListProperty

0O|Li八PropeCyl

QthtRtallw(R.tRor)

三Associationsr

fflONamtainPersonalPlanner

(3C3N<intftinProfile

iBQ工laintanProfilcl

"Q(Realtor)

三AssociationsMaintainProfile

mC»€•...•、v.M»u..

21(fromMjinfjiftPrMI«)

J

图1-4将Actor和UseCase拖入框图中

Step4:按照Slep3中同样的方法在浏览器中双击MaintainPersonalPlannerView,打开

MaintainPersonalPlannerView框图，将现有模型中一经存在的Actor和UseCase依次拖入

其框图中，并安排各个元素的位置。如图1-5所示：

图1-5安排各个元素位置

Step5:在UseCase中选择包，并加入新的UseCase事件流。

1.包ApplyForLoan(ApplyForLoan.txt)；

2.包MaintainPersonalPlanner(MaintainPersoniilPlanner.txt)；

3.包SearchForAHomc(SearchForHome.txt)；

11

这3个ixl文件均存在与'Rose实验，文件夹中。具体操作方法如下：

右键点击ApplyForLoan包，选择New/File»打开ApplyForLoan.txt即可。

按照同样的方法将其他2个文件加入到相应的包中。

IV

再Lab2_l▲

□OUseCaseView

ABC

>C3BusinessUse-CaseModel

□CjUse-CaseModel口

..z

SActors.

目.^3UseCases自

o

+'OpenSpecification..

Package

UseCase

+FirDelete

Actor

+LisRemovePackageAssignment

MaiClass

-Rename

SOUseCaseDiagram

三UnitsClassDiagram

由OMaiDataModelerCollaborationDiagram

SOSee

SequenceDiagram

三AssQualityArchitect

Stat^chartDiagram

GlobalViewofActorsandUseCases

ActivityDiagram

MaintainPersonalPlannerView

RealtorViewFile

URL

图1-6新建文件

'+]C3Actors

白UseCases

EL口ApplyForLoan

EOApplyForLoan

ApplyForLoan.txt

Associations

+口FindRealtor

与OListProperty

口MaintainPersonalPlanner

日-OMaintainPersonalPlsriner

QtheProspectiveBuyer(Prospectiv«

~QtheE-MailSystem:E-MailSystem:

3theE-MailSystem:E-MailSystem:

Associations•

3MaintainPersonalPlanr.er.txt

+'L)MaintainProfile

；TUlSearchForAHome

国…OSearchForAHome

：用SearchForHome.txt

田三Associations

WA..

图1-7增加.txt文件

Stpe6：按照上述同样的方法在UseCaseModel包中加入ProblcmStatcment.txta

12

福Lab2_l

-1口UseCaseViewABC

AOBusinessUse-CaseModel

BDBQS

EOAct；(OpenSpecification...

jiEDUse

Package

§Gloh1上附

UseCase

身Mair)Delete

Actor

尼无Real'RemovePackageAssignment

EmAsscClass

Rename

-ffProtUseCaseDiagram

段MainUnits>ClassDiagram

三

Associa1DataModeler>CollaborationDiagram

OLogicalVi

+SequenceDiagram

+口ComponentQualityArchitect►

StatechartDiagram

+BDeploymentView

向iModelProperties

图18在UseCaseModel中增加File

Step7：保存新的mdl文件，取名为Lab2T.l,下次实验将使用该文件。

【实验作业】

1.增加系统用例模型包，UseCase框图、用例与角色：

2.增加系统用例描述；

3.增加系统角色描述。

【扩展练习】

需求描述如下：某学校的网上选课系统主要包括如下功能：管理员通过系统界面进

入，建立本学期要开的各种课程，将课程信息保存在数据库中并可以对课程进行改动和删除。

学生通过客户机浏览器根据学号和密码进入选课界面，在这里学生可以进行三种操作：查询

己选课程、选课以及付费，同样，通过业务层，这些操作结果存入数据库中。

根据以上描述，绘制系统的用例图。并选择其中一个用例（如添加课程AddCourse）

给出其用例描述。

用例的描述格式（参考模板）

描述项说明

用例名称表明用户的意图或用例的用途，如“预订图书”

标识符［可选］惟一标识符，如“UC170I”，在文档其他地方可用标识符来引用这

个用例

用例描述概述用例的几句话

参与者与此用例相关的参与者列表

优先级一个有序的排列，1代表优先级最高

状态［可选］用例的状态，通常为以下几种之一：进行中、等待审查、通过审查

13

或未通过审查

前置条件访问用例前必须满足的条件列表

后置条件用例完成以后得到满足的条件列表

基本操作流程描述用例中各项工作都正常进行时用例的工作方式

可选操作流程描述变更工作方式、出现异常或发生错误的情况下所遵循的路径

被泛化的用例此用例所泛化的用例列表

被包含的用例此用例所包含的用例列表

被扩展的用例此用例所扩展的用例列表

修改历史记录［可选］关于用例的修改时间、修改原因和修改人的详细信息

问题［可选］与此用例的开发相关的问题列表

决策［可选］关键决策的列表，将这些决策记录下来以便维护时使用

频率［可选］参与则访问此用例的频率，如用户是每日访问一次还是每月访问一

次

用例“添加图书”的描述

用例名称添加图书

标识符UC0001

用例描述图书管理员在收到新采购的图书后对之进行入库。

参与者图书管理员

优先级1

状态通过审查

前置条件图书管理员登录进入系统

后置条件在库图书数目增加

基本操作流程1.图书管理员录入图书书目;

2.系统检查图书书目是否己存在,

3.系统为这本图书生成唯一书号（条形码）;

4.系统添加新的图书书号。

可选操作流程系统检查图书书目不存在,系统添加新的图书书目;

被泛化的用例无

被包含的用例无

被扩展的用例无

修改历史记录张三,定义基本操作流程,2009年3月20日

张三,定义可选操作流程，2009年3月20日

14

实验二顺序图建模(E05203402)

【实验目的】

1.理解顺序框图的基本知识；

2.了解对象与类的概念；

3.学习顺序框图的创建。

【实验性质】

设计性实验。

【实验要求】

1.在浏览器中增加顺序框图；

2.在新建的顺序框图中增加角色；

3.建模用例的事件流。

【实验内容】

在这个实验中，根据指定的用例场景描述文档设计顺序图。

【实验结果】：(Lab3-l.mdl)o

【实验导读】

首先，介绍一下创建Sequence框图或Collaboration框图的步骤：

寻找对象;

寻找角色；

将消息加进框图：Interaction框图包括Sequence框图和Collaboration框图。

寻找对象：

研究事件流中的名词是寻找对象的好办法。确定对象时，应考虑一下几种类型：

实体对象：这些对象保存信息，最终可能映射数据库中的表和字段。

边界对象：这些对象位于系统与外部世界之间的边界上。换句话说，这是应用程序的窗

体与窗口和其他应用程序的接口。

控制对象，这是可选对象，控制用例的流程.它们木身没右.任何业务功能，但可以协调

其他对象和控制总体逻辑流程。

寻找角色：

标识Interaction框图的对象后，下一步要表示所需的角色。Inleraclion框图中的角色是

对事件流启动工作流的外部刺激。•个Interaction框图中可以有多个角色，每个在特定的情

形中接受或发送系统消息的角色都在该情形的框图中显示。

下面介绍一下Sequence框图工具栏中的按钮并一一介绍其作用。

表2-1TableiSequence框图工具栏图标

15

图标按钮用途

kSelectsorDeselectsanItem将光标返回箭头以选择项目

ABCTextBox将文本框加进框图

口

Note将说明加进框图

■

.AnchorNotetoItem将说明连接到框图中的项目

甲Object将新对象加进框图

—>

ObjectMessage在两个对象之间绘制信息

Message(oself画出反身消息

—>

ReturnMessage返回消息

完成卜面的一个用例的Sequence框图。

看下面的维护个人计划用例说明书，来设计一个基本的用例流程。注意：你已经为这

个用例添加了分析类。同时，参与者在用例模型中也已经存在。

1.主要描述

这个用例允许潜在的购买者设立帐号，存储房子的优先选择信息、合约信息，以

及其它的经济和个人信息，这样可以帮助潜在的购买者在网上找到房子。

2.事件流程

2.1基本流程

这个用例是在潜在客户选择创建个人计划书的时候开始的。

1.这个系统要求，如果一个潜在的购买者还不存在的话，就创建一个新的文件，如果

文件存在，那么客户就允许登录系统。

2.系统会提示客户创建一个新的文件，文件信息包括：名字、e-mail地址、密区和一

个通过e-mail接受市场信息的编号。

3.系统为客户创建一个用户文件，用客户的e-mail地址作为登录2。当创建新的文件

时，就会向客户发送一个e-mail信息，欢迎他加入系统：并提供访问信息，和其它的内容。

4.客户进入默认的房屋搜索标准集中，并保存信息。

2.2选择性流程

2.2.1复用登录ID

在基本流程中，如果潜在客户进入了一个已经存在的e-mail地址的话，系统就会认定

用户已经创建了一个文件，然后向客户发送一条信息，告诉用户这个e-mail地址已经存在

了，并询问用户是否想用已经存在的帐号创建一个新的帐号。

2.2.1.1潜在客户忘记密码

在基本流程中，如果潜在客户忘记了密码，系统会允许他创建一个新的帐号。系统会向

16

用户提供他的登录ID（e-mail地址），然后产生一个新的密码，并把它发送到用户的e-mail

地址中。

2.2.2非法信息或者不完整信息

在基本流程中，如果客户没有提供足够的信息来创建用户文件的话，系统就会提示参与

者缺填的信息。客户既可以输入缺填的信息，也可以取消操作。

3.实验步骤：

在UseCaseView中生成一个新的SequenceDiagram,命名为Buyer,首先确定角色

ProspectiveBuyer,然后确定边界对象PersonalPlannerForm、控制对象PersonalPlanner

Controller>实体对象BuyerRecord和PlannerProfileo

接着添加消息。结果图2/所示。图2-2是在浏览器中用到的角色和对象名称。

:ProspaotrvtBuyer1:PosomlPljnnerForm：PersonjlPlinnerControl"I：Bu/«rRecord:PljnnerPofik

Prospective:PersonalPlannerForm.PersonalPanner.BuyerRecord:PlannerProfle

Controller

/Ainaintain,profile()、■।

//maintainprofileQ;

//findbuyerrecordf):

Prompttheuser//Prompttocreate

fortheire-mail

newprofileQ：

addresswh...<——1：

//submitprofileinformstiOQg

“submitprofileinformation。,

//createanewrecordt):

//createanewpersonprofileQ

□

图2-1SequenceDiagram

17

3JJsequence

->UseCaseView

豆Main

播John

砒Tickets

OBuyerRecord

OPersonalPlannerCon

>KDPersonalPlannerFor

OPlannerProfile

ProspectiveBuyer

fAssociations

STOLogicalView

-OComponentView

E-java

javax

+£]org

SiMain

[flrDeploymentView

/ModelProperties

图2-2浏览器中用到的角色和对象

4.实验练习

设置：

1.选择Tools—Options；