软件建模技术 课件 任务2 使用用例图实现系统需求分析

任务2

使用用例图实现系统需求分析内容导图理解用例图的基本概念及其在系统需求分析中的作用。掌握用例图的基本组成元素。掌握用例图中元素之间的关系。掌握用例图的建模方法。能够根据用户需求绘制出符合UML规范的用例图。能够通过用例图分析产品所需的功能和动态行为。培养问题解决能力，能够运用用例图等分析工具，创造性地提出解决方案，并持续优化和完善。培养良好的沟通能力，在与用户交流的过程中，能够很好地理解用户的需求，同时也可以捕捉到用户未明确表达的潜在需求。

在智慧校园系统的需求分析阶段，使用用例图是一种非常有效的方法，因为它能够帮助我们从用户的角度出发，清晰地描述系统的功能需求。请运用本节所学知识，完成如下任务：1.定义智慧校园日常生活自助服务子模块的参与者和用例；2.解析智慧校园日常生活自助服务子模块用例图中的关系；3.绘制智慧校园日常生活自助服务模块用例图。用例图概述01需求问题与软件项目风险需求问题与软件风险需求问题导致软件项目高风险，如需求不明确、理解错误、需求不完整和变化忽视需求分析的误区忽视需求分析，开发人员急于编码，如同建筑师未设计好就想添砖加瓦需求的重要性需求是客户满意度的关键，明确了需求，才能确保开发的系统符合客户期望，避免反复修改造成的资源浪费UML需求建模与用例图用例图是显示一组用例、参与者以及它们之间关系的图。用例图从用户的角度而不是开发者的角度来描述对软件产品的需求，分析产品所需的功能和动态行为。用例图常用来对需求建模。学生寝室报修子模块用例图通过学生寝室报修子模块用例图我们可以了解到，该模块包含学生、工作人员和系统管理员三个角色，其中后勤人员和行政人员都属于工作人员角色。每个角色具体的功能为：学生可以删除、新增、修改、提交维修工单，也能查询维修单进度；后勤人员可以接收和处理维修单；行政人员可以派发和查询维修单；系统管理员可以维护基础信息。用例图的组成元素02参与者参与者（Actor，有些书翻译成“角色”）

是一种特殊的类，是系统外部的一个实体，这个实体可以是任何的人或物，它以某种方式参与了用例的执行过程。参与者图标参与者在获取用例前首先要确定系统的参与者，可以根据下面的一些问题来寻找系统的角色。①谁使用系统？②谁安装系统、维护系统？③谁启动系统、关闭系统？④谁从系统中获取信息，谁提供信息给系统？⑤在系统交互中，谁扮演了什么角色？⑥系统会与哪些其他系统相关联？学生寝室报修子模块参与者【示例2-1】某商业公司为提高货物管理效率，决定开发一套货物管理的软件系统，

该系统主要功能辅助销售员、仓库管理员完成商品仓储与销售方面的工作。请你根据该系统功能要求找出该系统的角色。用例用例是对一组序列动作的描述，系统执行这些动作将对用例的角色产生可以观察的结果。用例定义了系统是如何被参与者使用的，其最大的优点是站在用户的角度描述系统的功能。用例的目的是确保系统能够满足用户的需求，并且在设计和开发过程中提供明确的指导。用例图标识别用例我们如何从系统需求分析中提取出用例？可以根据下面的一些问题来识别用例：①角色希望系统提供什么功能；②系统是否存储和检索信息；③当系统改变状态时，是否通知角色；④是否存在影响系统的外部事件，是哪个角色通知系统这些外部事件。学生寝室报修子模块用例【示例2-2】

请根据【示例2-1】

所描述的货物管理系统功能找出系统的用例。用例的粒度用例的粒度是指用例描述的详细程度。在软件工程中，用例粒度的选择取决于项目的规模、复杂性以及用例的目的。大粒度用例和小粒度用例系统边界系统边界指系统与系统之间的界限，它用于区分系统内部和外部的实体及其交互。系统边界明确了系统的范围，帮助开发者理解哪些元素是系统的一部分，哪些元素是外部环境。系统边界通常用一条实线框来表示。系统边界用例图中的关系03参与者之间的关系—泛化关系泛化关系（也称继承关系）

描述了一个参与者角色如何继承另一个参与者角色的特性和行为。在用例图中，用带空心三角形的实线来表示，从子角色指向父角色。参与者之间的泛化关系协作关系通常在用例图的详细设计阶段中体现，描述了不同参与者在完成特定功能时的互动模式。在用例详细说明中表示时，一般是描述多个参与者如何一起完成某一任务。参与者之间的关系—协作关系参与者与用例的关系—关联关联（Association）

用于表示参与者和用例之间的对应关系。关联表示参与者使用了系统中的哪些服务

（用例），或者说系统所提供的服务

（用例）

是被哪些参与者所使用的。用例图中的关联关系使用带箭头的实线表示。参与者与用例的关联关系用例之间的关系—泛化关系当多个用例共同拥有一种类似的结构和行为的时候，我们可以将它们的共性抽象成为父用例，其他的用例作为泛化关系中的子用例。泛化关系在图形上使用带空心箭头的实线表示，箭头由子用例指向父用例。用例泛化关系用例之间的关系—包含关系包含是指基础用例

（BaseUseCase）

会用到被包含用例

（InclusionUseCase）。被包含用例是可重用的用例──多个用例的公共用例。包含关系在图形上使用带箭头的虚线表示，箭头由基础用例指向包含用例。用例包含关系用例之间的关系—扩展关系扩展关系是指将扩展用例的事件流在一定的条件下按照相应的扩展点插入到基础用例中。选用扩展关系可以降低基础用例的复杂性。扩展关系在图形上也是使用带箭头的虚线表示，箭头由扩展用例指向基础用例。用例的扩展关系【示例2-3】

根据

【示例2-2】

中识别出的用例与角色，分析出用例之间的关系，并绘制用例图。用例描述04用例与事件流用例描述的是角色与系统之间的对话，但是这个对话的细节并没有在用例图中表述出来。针对每一个用例我们可以用事件流来描述这一对话的细节内容。用例的各种场景中，最常见的场景是用基本流（BasicFlow）来描述的，其他的场景则是用备选流（AlternativeFlow）来描述。通过基本流与备选流的组合，就可以将用例所有可能发生的各种场景全部描述清楚。用例描述的基本结构一个完整的用例描述通常包括以下几个部分：用例名称：简明扼要地描述用例的主要功能或目的。

参与者：列出与用例交互的所有外部实体，包括主要参与者和次要参与者。

前置条件：描述用例开始执行之前必须满足的条件。

基本事件流：详细描述用例的主要流程，包括参与者和系统之间的交互步骤。备选事件流：也称扩展事件流，描述在主事件流中可能出现的异常情况或分支流程。后置条件：用例执行完毕后系统应达到的状态。

特殊需求：列出实现用例所需满足的任何特定需求，如性能、安全等。用例描述的基本结构基于智慧校园在线图书馆子模块中的“查找书籍”用例的用例描述：内

容说

明用例编号001用例名称查找书籍用例说明根据用户的输入呈现查询书籍的结果参与者学生、教师前置条件用户已登录智慧校园系统后置条件用户能够查看到所需书籍的详细信息，系统记录用户的搜索历史

基本事件流1.

用户在搜索框输入书籍相关信息（如书名、作者、ISBN等）2.

系统在数据库中搜索匹配的书籍3.

系统返回搜索结果列表4.

用户从列表中选择需要的书籍5.

系统显示所选书籍的详细信息扩展事件流1a.如果没有找到匹配的书籍，系统显示“未找到书籍”的消息1b.用户可以选择修改搜索条件或重新输入搜索信息特殊需求系统应能在1秒内响应用户的搜索请求，并在搜索结果中提供至少10本相关书籍用例图的建模技术05用例图的建模技术——对系统语境建模1.识别系统边界确定系统边界，内部功能以矩形框表示，框内包含系统提供的用例3.组织参与者如果有需要，可以使用泛化关系来组织具有相同特征的参与者，这有助于我们理解不同参与者之间的关系。2.识别参与者参与者是与系统交互的外部实体，可以是人、外部系统或其他事物。4.描述通信路径将参与者应用到用例图中，并描述参与者与用例间的通信路径，即参与者如何与系统的功能进行交互。用例图的建模技术——对系统需求建模识别参与者：

与系统语境建模类似，首先需要识别出所有与系统交互的参与者。考虑参与者的期望：对于每个参与者，考虑他们期望系统提供的行为或与系统的交互。提炼行为成用例:将参与者期望的行为提炼成用例。完善其他用例：

：分解用例中的公共行为和扩展行为，放入新的用例中以供其他用例使用。创建用例图：创建用例图：将所有识别的用例与参与者绘入，用线条表示它们之间的包含、扩展等关系。添加注解或约束:用例图中的注解或约束可说明系统非功能需求，如性能、安全标准，助于理解系统交互和功能。用例图的建模技术1.识别系统边界确定系统边界，内部功能以矩形框表示，框内包含系统提供的用例3.组织参与者如果有需要，可以使用泛化关系来组织具有相同特征的参与者，这有助于我们理解不同参与者之间的关系。2.识别参与者参与者是与系统交互的外部实体，可以是人、外部系统或其他事物。4.描述通信路径将参与者应用到用例图中，并描述参与者与用例间的通信路径，即参与者如何与系统的功能进行交互。对系统需求建模

智慧校园系统日常生活自助服务子模块的主要功能是为用户提供自助服务，包括洗衣机自助服务和热水自助服务，同时提供在线支付和查询消费记录功能。管理人员负责维护自助设备和统计设备使用率。在绘制智慧校园日常生活自助服务子模块用例图时，我们首先需要识别出该子模块的主要参与者和用例，然后再确定用例图中存在的关系。（1）确定系统角色（2）定义用例（3）分析用例图中存在的关系1.创建用例图2.创建参与者“用户”3.创建用例4.创建“用户”角色与用例之间的关联5.创建用例之间的关系6.根据任务分析结果，重复步骤2-5（1）创建用例图（3）创建用例（4）创建“用户”角色与用例之间的关联（5）创建用例之间的关系日常生活自助服务子模块用例图（6）根据任务分析结果，重复步骤（2）

-（5），创建“管理人员”角色对应的用例及关系用例图不仅仅只是一种单纯的图例功能显示，它还是开发者与用户之间进行有效沟通以及深度思考的