2025年《UML面向?qū)ο蠓治?、建模與設(shè)計(jì)》試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在UML2.5規(guī)范中，以下哪項(xiàng)不屬于結(jié)構(gòu)型圖？A.類(lèi)圖B.包圖C.組件圖D.狀態(tài)圖答案：D2.用例圖中，“<<include>>”關(guān)系表示：A.主用例必須包含被包含用例的功能B.被包含用例可以替代主用例C.主用例擴(kuò)展了被包含用例的功能D.兩個(gè)用例為互斥關(guān)系答案：A3.類(lèi)圖中，若類(lèi)A的某個(gè)屬性類(lèi)型為類(lèi)B，且類(lèi)B的生命周期不依賴類(lèi)A，則A與B的關(guān)系最可能是：A.泛化B.依賴C.關(guān)聯(lián)D.組合答案：C4.順序圖中，“alt”交互片段表示：A.并行執(zhí)行的多個(gè)分支B.至少執(zhí)行一次的循環(huán)C.互斥的多個(gè)分支D.可選的執(zhí)行路徑答案：C5.活動(dòng)圖中，泳道（Swimlane）的主要作用是：A.表示活動(dòng)的執(zhí)行順序B.劃分活動(dòng)的責(zé)任主體C.標(biāo)識(shí)活動(dòng)的開(kāi)始與結(jié)束D.描述活動(dòng)的條件分支答案：B6.狀態(tài)圖中，若一個(gè)狀態(tài)包含子狀態(tài)，且子狀態(tài)需全部完成后才能退出父狀態(tài)，該狀態(tài)應(yīng)標(biāo)記為：A.簡(jiǎn)單狀態(tài)B.復(fù)合狀態(tài)（順序子狀態(tài)）C.并發(fā)狀態(tài)D.歷史狀態(tài)答案：B7.包圖中，若包A依賴包B的接口但不依賴其實(shí)現(xiàn)，應(yīng)使用：A.導(dǎo)入（Import）關(guān)系B.訪問(wèn)（Access）關(guān)系C.泛化關(guān)系D.組合關(guān)系答案：B8.協(xié)作圖（通信圖）與順序圖的核心區(qū)別在于：A.協(xié)作圖強(qiáng)調(diào)交互的時(shí)間順序，順序圖強(qiáng)調(diào)對(duì)象間的結(jié)構(gòu)關(guān)系B.協(xié)作圖使用消息編號(hào)表示順序，順序圖使用時(shí)間軸表示順序C.協(xié)作圖僅支持同步消息，順序圖支持異步消息D.協(xié)作圖用于需求分析，順序圖用于詳細(xì)設(shè)計(jì)答案：B9.在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中，“依賴倒置原則”要求：A.高層模塊不依賴低層模塊，二者依賴抽象B.抽象不依賴細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)依賴抽象C.類(lèi)應(yīng)僅有一個(gè)修改原因D.子類(lèi)可以替換父類(lèi)而不影響程序正確性答案：A10.以下哪項(xiàng)不是UML模型的核心元素？A.事物（Things）B.關(guān)系（Relationships）C.圖（Diagrams）D.模式（Patterns）答案：D二、填空題（每空1分，共15分）1.用例圖的基本元素包括參與者、用例和__________。答案：關(guān)系（或關(guān)聯(lián)、泛化、包含、擴(kuò)展）2.類(lèi)圖中，關(guān)聯(lián)的多重性“”表示__________，“0..1”表示__________。答案：任意多個(gè)（或零到多個(gè)）；零或一個(gè)3.順序圖的垂直軸表示__________，水平軸表示__________。答案：時(shí)間順序；參與交互的對(duì)象4.狀態(tài)圖的基本元素包括狀態(tài)、轉(zhuǎn)移、事件和__________。答案：動(dòng)作（或活動(dòng)、守衛(wèi)條件）5.活動(dòng)圖中，__________節(jié)點(diǎn)用于合并多個(gè)并行執(zhí)行的路徑，__________節(jié)點(diǎn)用于拆分單一流程為多個(gè)并行路徑。答案：匯合；分叉6.組件圖主要描述系統(tǒng)的__________及其之間的依賴關(guān)系，部署圖描述系統(tǒng)的__________及其之間的連接。答案：組件（或模塊）；物理節(jié)點(diǎn)（或硬件節(jié)點(diǎn)）7.面向?qū)ο蠓治龅暮诵娜蝿?wù)是__________，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的核心任務(wù)是__________。答案：建立系統(tǒng)的需求模型（或識(shí)別問(wèn)題域中的對(duì)象與關(guān)系）；將需求模型轉(zhuǎn)化為可實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)模型（或確定類(lèi)的職責(zé)、接口與協(xié)作）8.UML2.x中，交互概覽圖是__________與__________的結(jié)合，用于描述復(fù)雜交互的整體流程。答案：活動(dòng)圖；順序圖三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共32分）1.簡(jiǎn)述用例圖中“擴(kuò)展（<<extend>>）”關(guān)系與“包含（<<include>>）”關(guān)系的區(qū)別，并舉例說(shuō)明。答案：區(qū)別：包含關(guān)系（<<include>>）：主用例的功能必須通過(guò)被包含用例實(shí)現(xiàn)，被包含用例是主用例的必要組成部分（如“登錄系統(tǒng)”用例包含“驗(yàn)證身份”用例）。擴(kuò)展關(guān)系（<<extend>>）：被擴(kuò)展用例在特定條件下（如異常、可選流程）可添加擴(kuò)展用例的功能，擴(kuò)展用例是可選的（如“正常購(gòu)票”用例可擴(kuò)展“學(xué)生票折扣”用例，僅當(dāng)用戶是學(xué)生時(shí)觸發(fā)）。2.類(lèi)圖中，聚合（Aggregation）與組合（Composition）的核心差異是什么？請(qǐng)用圖書(shū)館系統(tǒng)舉例說(shuō)明。答案：核心差異：組合表示強(qiáng)擁有關(guān)系（部分對(duì)象生命周期由整體控制），聚合表示弱擁有關(guān)系（部分對(duì)象可獨(dú)立于整體存在）。示例：組合：“圖書(shū)館”類(lèi)與“書(shū)架”類(lèi)（書(shū)架無(wú)法脫離圖書(shū)館存在，圖書(shū)館銷(xiāo)毀則書(shū)架銷(xiāo)毀）。聚合：“圖書(shū)館”類(lèi)與“讀者”類(lèi)（讀者可獨(dú)立于圖書(shū)館存在，圖書(shū)館關(guān)閉不影響讀者）。3.順序圖中如何表示異步消息與同步消息？二者在建模中的典型應(yīng)用場(chǎng)景是什么？答案：表示方式：同步消息：實(shí)心箭頭（→），調(diào)用方等待接收方返回結(jié)果。異步消息：空心箭頭（→>），調(diào)用方不等待接收方響應(yīng)。應(yīng)用場(chǎng)景：同步消息：需要立即獲取結(jié)果的操作（如“查詢圖書(shū)庫(kù)存”，調(diào)用后需等待庫(kù)存數(shù)據(jù)返回）。異步消息：無(wú)需立即響應(yīng)的操作（如“發(fā)送通知郵件”，調(diào)用后繼續(xù)執(zhí)行其他邏輯）。4.簡(jiǎn)述在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中“單一職責(zé)原則（SRP）”的含義，并說(shuō)明違反該原則可能導(dǎo)致的問(wèn)題。答案：含義：一個(gè)類(lèi)應(yīng)僅有一個(gè)引起它變化的原因（即一個(gè)類(lèi)只負(fù)責(zé)一項(xiàng)職責(zé)）。問(wèn)題：若違反SRP，類(lèi)會(huì)承擔(dān)多個(gè)不相關(guān)職責(zé)，導(dǎo)致：代碼耦合度高，修改一個(gè)職責(zé)可能意外影響其他職責(zé)；測(cè)試復(fù)雜度增加（需覆蓋所有職責(zé)的組合場(chǎng)景）；可維護(hù)性降低（職責(zé)邊界模糊，難以定位問(wèn)題）。四、分析設(shè)計(jì)題（共33分）（一）需求分析與用例建模（12分）某智能校園圖書(shū)管理系統(tǒng)的核心需求如下：讀者可通過(guò)PC或移動(dòng)終端查詢圖書(shū)（書(shū)名/作者/ISBN）、預(yù)約圖書(shū)（到館取書(shū)或快遞配送）、續(xù)借已借圖書(shū)（限3次）；圖書(shū)管理員可錄入新書(shū)信息（書(shū)名、作者、ISBN、出版社、庫(kù)存數(shù)量）、處理預(yù)約（標(biāo)記圖書(shū)為“已預(yù)約”并通知讀者）、處理歸還（更新庫(kù)存并釋放預(yù)約）；系統(tǒng)需記錄所有操作日志（讀者/管理員ID、操作時(shí)間、操作類(lèi)型）。要求：1.識(shí)別系統(tǒng)的參與者（3分）；2.繪制用例圖（需包含主要用例及必要關(guān)系，7分）；3.說(shuō)明“預(yù)約圖書(shū)”用例與“通知讀者”用例的關(guān)系（2分）。答案：1.參與者：讀者（包括PC用戶、移動(dòng)終端用戶）、圖書(shū)管理員、系統(tǒng)（日志記錄器，可選）。2.用例圖關(guān)鍵元素：參與者：讀者、圖書(shū)管理員；用例：查詢圖書(shū)、預(yù)約圖書(shū)、續(xù)借圖書(shū)、錄入新書(shū)、處理預(yù)約、處理歸還、記錄操作日志；關(guān)系：“預(yù)約圖書(shū)”包含“選擇配送方式”（<<include>>）；“處理預(yù)約”擴(kuò)展“通知讀者”（<<extend>>，當(dāng)預(yù)約成功時(shí)觸發(fā)）；“記錄操作日志”與所有用戶操作（查詢、預(yù)約、續(xù)借、錄入、處理預(yù)約、處理歸還）為依賴（<<trace>>）關(guān)系。3.關(guān)系說(shuō)明：“處理預(yù)約”用例通過(guò)<<extend>>關(guān)系擴(kuò)展“通知讀者”用例，僅當(dāng)預(yù)約處理成功時(shí)觸發(fā)通知流程。（二）類(lèi)圖設(shè)計(jì)（10分）基于上述圖書(shū)管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)核心類(lèi)圖，要求包含以下類(lèi)及關(guān)系：圖書(shū)（Book）：屬性包括書(shū)名、作者、ISBN、出版社、庫(kù)存數(shù)量、當(dāng)前狀態(tài)（可借/已借/已預(yù)約）；讀者（Reader）：屬性包括讀者ID、姓名、聯(lián)系方式、已借圖書(shū)列表、剩余續(xù)借次數(shù)；圖書(shū)管理員（Librarian）：屬性包括工號(hào)、姓名；預(yù)約記錄（Reservation）：屬性包括預(yù)約ID、圖書(shū)（關(guān)聯(lián)Book）、讀者（關(guān)聯(lián)Reader）、預(yù)約時(shí)間、配送方式；操作日志（Log）：屬性包括日志ID、操作人（關(guān)聯(lián)Reader或Librarian）、操作時(shí)間、操作類(lèi)型。要求：1.繪制類(lèi)圖（需標(biāo)注類(lèi)屬性、關(guān)聯(lián)關(guān)系及多重性）；2.說(shuō)明Book與Reservation的關(guān)聯(lián)類(lèi)型及多重性（如1對(duì)多、多對(duì)多）。答案：1.類(lèi)圖關(guān)鍵設(shè)計(jì)：Book與Reservation：一對(duì)多（1..），一本圖書(shū)可被多次預(yù)約（但同一時(shí)間只能有一個(gè)有效預(yù)約）；Reader與Reservation：一對(duì)多（1..），一個(gè)讀者可預(yù)約多本圖書(shū)；Reader與Book：一對(duì)多（0..），一個(gè)讀者可借多本圖書(shū)；Log與操作人（Reader/Librarian）：多對(duì)一（..1），一條日志對(duì)應(yīng)一個(gè)操作人；Librarian與Book：一對(duì)多（0..），管理員可錄入多本圖書(shū)。2.Book與Reservation的關(guān)聯(lián)類(lèi)型為關(guān)聯(lián)（Association），多重性為Book:1，Reservation:0..（一本圖書(shū)可被多次預(yù)約，但同一時(shí)間可能僅有一個(gè)有效預(yù)約，具體需根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則調(diào)整）。（三）順序圖設(shè)計(jì)（11分）針對(duì)“讀者通過(guò)移動(dòng)終端續(xù)借圖書(shū)”場(chǎng)景，設(shè)計(jì)順序圖。場(chǎng)景描述：讀者登錄系統(tǒng)，選擇“續(xù)借”功能，輸入圖書(shū)ISBN；系統(tǒng)驗(yàn)證讀者身份（是否有效）、圖書(shū)狀態(tài)（是否已借且未超續(xù)借次數(shù)）；驗(yàn)證通過(guò)后，更新圖書(shū)的到期時(shí)間（原到期日+30天），減少讀者剩余續(xù)借次數(shù)（每次續(xù)借減1）；系統(tǒng)提供續(xù)借成功日志，向讀者發(fā)送短信通知；驗(yàn)證失敗時(shí)，返回錯(cuò)誤提示（如“續(xù)借次數(shù)已用盡”）。要求：1.列出參與交互的對(duì)象（3分）；2.繪制順序圖（需包含消息流、條件分支，8分）。答案：1.參與對(duì)象：移動(dòng)終端（ReaderApp）、讀者（Reader）、圖書(shū)管理系統(tǒng)（System）、圖書(shū)（Book）、日志記錄器（Logger）、短信服務(wù)（SMS）。2.順序圖關(guān)鍵消息流：ReaderApp→System：發(fā)送續(xù)借請(qǐng)求（ISBN、讀者ID）；System→Reader：驗(yàn)證身份（同步消息，返回是否有效）；System→Book：查詢當(dāng)前狀態(tài)（是否已借）；System→Reader：查詢剩余續(xù)借次數(shù)（是否>0）；[條件：驗(yàn)