1、UML基礎(chǔ)與Rose建模案例,主講：王曉輝,參考書及網(wǎng)站,參考書： UML with Rational Rose從入門到精通（入門） UML參考手冊（精通） UML面向?qū)ο笤O(shè)計基礎(chǔ) UML Programming Guide設(shè)計核心技術(shù) 參考網(wǎng)站（中文）： http:/www. ,第一章 軟件工程與UML概述,一、軟件工程概述 二、UML語言概述 三、UML的應(yīng)用領(lǐng)域,軟件開發(fā)是一套關(guān)于軟件開發(fā)各階段的定義、任務(wù)、作用的，建立在理論上的一門工程學(xué)科。它對解決軟件危機，指導(dǎo)人們利用科學(xué)、有效的方法來開發(fā)軟件，提高及保證軟件開發(fā)的效率和質(zhì)量起到了一定的作用。 經(jīng)典的軟件工程思想將軟件開發(fā)分成以下5

2、個階段：需求分析（Requirements Capture）階段、系統(tǒng)分析與設(shè)計（System Analysis and Design）階段、系統(tǒng)實現(xiàn)（Implementation）階段、測試（Testing）階段和維護（Maintenance）階段。,一、軟件工程概述,模型是對現(xiàn)實的簡化,常見的模型,生活相關(guān)：氣象圖、道路交通圖、交通標(biāo)志 展示相關(guān)：建筑物模型、沙盤、公司總部的3D復(fù)制品 數(shù)據(jù)分析相關(guān)：條形圖、餅狀圖 業(yè)務(wù)分析相關(guān)：組織結(jié)構(gòu)圖、跨職能流程圖 設(shè)計相關(guān)：建筑平面圖、管線圖、電路板設(shè)計圖,誰應(yīng)該建模,業(yè)務(wù)建模：以領(lǐng)域?qū)＜覟橹?，需求分析人員是主力，系統(tǒng)分析員、架構(gòu)師可參與 需求模型

3、：以需求分析人員為主，系統(tǒng)分析員是主力，領(lǐng)域?qū)＜姨峁┲笇?dǎo)，架構(gòu)師和資深開發(fā)人員參與 設(shè)計模型：高層設(shè)計模型以架構(gòu)師為主，系統(tǒng)分析員從需求方面提供支持，資深開發(fā)人員從技術(shù)實現(xiàn)方面提供支持。詳細(xì)設(shè)計模型則以資深開發(fā)人員為主，架構(gòu)師提供指導(dǎo)。 實現(xiàn)模型：以資深開發(fā)人員（設(shè)計人員）為主，架構(gòu)師提供總體指導(dǎo)。 數(shù)據(jù)庫模型：以數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員為主，架構(gòu)師提供指導(dǎo)，資深開發(fā)人員（設(shè)計人員）予以配合。,1 建模的重要性,模型：為理解事物而對事物作出的一種抽象，是對事物規(guī)范、無歧異描述的一種工具。常見模型有數(shù)學(xué)模型、描述模型和圖形模型。模型的實質(zhì)：對現(xiàn)實的簡化。 建模的用途與作用：建模是為軟件開發(fā)服務(wù)的。建模的使

4、用是軟件成功的一個基本因素，建模的最主要作用就是進行交流。 精確捕獲和表達項目的需求與應(yīng)用領(lǐng)域的知識，以使各方面的利益相關(guān)者能夠理解并達成一致。 便于用戶和各個領(lǐng)域的專家審查 降低復(fù)雜度提高開發(fā)效率和質(zhì)量 模型可以作為軟件系統(tǒng)維護和升級時的文檔,2 建模四原則,準(zhǔn)確原則：模型必須反映真實情況。選擇建立什么樣的模型對如何發(fā)現(xiàn)和解決問題具有重要的影響。 分層原則：必須有不同的模型以不同的抽象程度反映系統(tǒng)不同的側(cè)面。 分治原則：軟件系統(tǒng)是復(fù)雜的，對于軟件模型的任意一個側(cè)面，不可能用一個模型來反映所有整個系統(tǒng)的任何側(cè)面。 標(biāo)準(zhǔn)原則：模型必須在某種程度上是通用的。,3 面向?qū)ο蠼?兩種最常用的建模方法

5、：基于算法的，如下圖1和面向?qū)ο蟮娜鐖D2。 隨著需求的變化和系統(tǒng)的增長，運用基于算法的建模方法建立起來的系統(tǒng)很難維護。,圖1,圖2,在面向?qū)ο蟮慕７椒ㄖ?，主要的模塊是對象或類。 在開發(fā)早期就定義了一系列面向問題域的對象，即建立了一個對象模型。在整個開發(fā)過程統(tǒng)一使用了這些對象，并不斷地充實和擴充對象模型。 所有其他概念，如屬性、關(guān)系、事件、操作等也圍繞對象模型組成的，使用統(tǒng)一的概念和描述符號，分析階段得到的模型也適用于設(shè)計階段和實現(xiàn)階段。因此軟件生命周期個階段區(qū)分不明顯，整個開放過程是無縫連接的。 面向?qū)ο筌浖_發(fā)特點：開發(fā)階段界限模糊，開發(fā)過程逐步求精，開發(fā)過程反復(fù)迭代。,二、 UML語言概

6、述,1.UML的歷史 UML:統(tǒng)一建模語言Unified Modeling Language UML是一種總結(jié)了以往建模技術(shù)的經(jīng)驗并吸收了當(dāng)今優(yōu)秀成果的標(biāo)準(zhǔn)建模技術(shù)，利用UML表達的軟件模型，可以直接和某種設(shè)計語言建立映射關(guān)系，通過UML建造工具將UML模型轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的程序設(shè)計語言的代碼框架。 面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計（OOA&D）方法的發(fā)展在20世紀(jì)80年代末至20世紀(jì)90年代中出現(xiàn)了一個高潮，UML是這個高潮的產(chǎn)物。它不僅統(tǒng)一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法，而且對其做了進一步的發(fā)展，并最終統(tǒng)一為大眾所接受的標(biāo)準(zhǔn)建模語言。,3位世界級面向?qū)ο蠹夹g(shù)大師,Grady Bo

7、och,James Rumbaugh,Ivar Jacobson,UML已經(jīng)迅速成長為一個事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。,1.UML的歷史,不論在計算機學(xué)術(shù)界、軟件產(chǎn)業(yè)界還是在商業(yè)界，UML已經(jīng)逐漸成為人們?yōu)楦鞣N系統(tǒng)建模、描述系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、商業(yè)體系結(jié)構(gòu)和商業(yè)過程時使用的統(tǒng)一工具，而且在實踐過程中人們還在不斷擴展它的應(yīng)用領(lǐng)域。,UML形成,UML的定義包括UML語義和UML表示法兩個部分。 UML語義：描述UML的精確元模型定義。 元模型：UML的所有元素在語法和語義上提供了簡單的、一致的和通用的定義說明，使開發(fā)者在語義上取得一致，消除了因人而異的表達方式造成的影響。,2.UML包含的內(nèi)容,UML表示法：為

8、開發(fā)者或者開發(fā)工具使用這些圖形符號和文本語法建立提供的標(biāo)準(zhǔn)。圖形符號和文本所表達的是應(yīng)用級的模型，在語義上是UML元模型的實例。 如：UML由 視圖(view) 圖(diagram) 模型元素(model element) 通用機制(general mechanism)等幾個部分組成。 這些就是UML的表示法。,3.UML的定義 UML（Unified Modeling Language）統(tǒng)一建模語言，是一種面向?qū)ο蟮慕ＵZ言。 它的主要作用是幫助用戶對軟件系統(tǒng)進行面向?qū)ο蟮拿枋龊徒＃ńＪ峭ㄟ^將用戶的業(yè)務(wù)需求映射為代碼，保證代碼滿足這些需求，并能方便地回溯需求的過程），它可以描述這個軟件開

9、發(fā)過程從需求分析直到實現(xiàn)和測試的全過程。 UML通過建立各種聯(lián)系如類與類之間的關(guān)系、類/對象怎樣相互配合實現(xiàn)系統(tǒng)的行為狀態(tài)（模型元素）來組建整個結(jié)構(gòu)模型。 UML包含各種圖形，把這些圖形元素及其關(guān)系可視化，讓人們可以清楚容易的理解模型。,3.1 UML的組成 UML由視圖(View)、圖(Diagram)、模型元素(Model Element)和通用機制(General Mechanism)等部分組成。 1.視圖：為了完整地描述一個系統(tǒng)，往往需要描述該系統(tǒng)的許多方面。視圖可以表示被建模系統(tǒng)的各個方面，即從不同角度為系統(tǒng)建立多個模型，這些模型都描述同一個系統(tǒng)，僅描述的角度不同，相互間具有一致性。

10、從某一個角度觀察到的系統(tǒng)，稱為一個視圖。 包括五類視圖： 用例視圖 邏輯視圖 并發(fā)視圖 組件視圖 配置視圖,用例視圖(use case view)，是整個系統(tǒng)的核心，強調(diào)從用戶的角度看到的或需要的系統(tǒng)功能，是被稱為參與者的外部用戶所能觀察到的系統(tǒng)功能的模型圖； 邏輯視圖(logical view)，展現(xiàn)系統(tǒng)的靜態(tài)或結(jié)構(gòu)組成及特征，也稱為結(jié)構(gòu)模型視圖(structural model view)或靜態(tài)視圖（static view）； 并發(fā)視圖(concurrent view)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的動態(tài)或行為特征，也稱為行為模型視圖（behavioral model view）、動態(tài)視圖(dynamic

11、view)； 組件視圖(component view)，體現(xiàn)了系統(tǒng)實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和行為特征，也稱為實現(xiàn)模型視圖(implementation model view) ； 配置視圖(deployment view)，體現(xiàn)了系統(tǒng)實現(xiàn)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和行為特征，也稱為環(huán)境模型視圖（environment model view）或物理視圖(physical view)。,UML的視圖模型,Use case View描述系統(tǒng)的外部特性、系統(tǒng)功能等。,Implementation View 表示系統(tǒng)的實現(xiàn)特征，常用構(gòu)件圖表示。,Design View 描述系統(tǒng)設(shè)計特征，包括結(jié)構(gòu)模型視圖和行為模型視圖，前者描述系統(tǒng)的

12、靜態(tài)結(jié)構(gòu)(類圖、對象圖)，后者描述系統(tǒng)的動態(tài)行為(交互圖、狀態(tài)圖、活動圖)。,Process View 表示系統(tǒng)內(nèi)部的控制機制。常用類圖描述過程結(jié)構(gòu)，用交互圖描述過程行為。,Deployment View 配置視圖描述系統(tǒng)的物理配置特征。用配置圖表示。,UML常用視圖,2.圖：圖是用來表達一個視圖的內(nèi)容的，通常，一個視圖由多張圖組成。UML語言共定義了9種不同的圖，把它們有機地結(jié)合起來就可以描述系統(tǒng)的所有視圖。 分別是：用例圖、類圖、對象圖、時序圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動圖、組件圖和配置圖。 根據(jù)它們不同的架構(gòu)視圖的應(yīng)用，把9種圖分成以下5類： 用戶模型視圖：用例圖 結(jié)構(gòu)模型視圖：類圖和對象圖

13、行為模型視圖：時序圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖和活動圖 實現(xiàn)模型視圖：組件圖 環(huán)境模型視圖：配置圖,第一類：用戶模型視圖：包括用例圖(Use Case Diagram)，從用戶角度描述系統(tǒng)功能，并指出各功能的操作者。,UML可以由下列5類圖來定義(以ATM為例),類圖：描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，不僅定義類，表示類之間的聯(lián)系還包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)（類的屬性和操作）如下圖 。 對象圖：是類圖的實例， 使用與類圖完全相同的標(biāo) 識 包圖：由包或類組成， 表示包與包之間關(guān)系，用 于描述系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。,第二類：結(jié)構(gòu)模型視圖:靜態(tài)圖(Static diagram)包括類圖、對象圖和包圖。,第三類：行為模型視圖 (1)行為圖（

14、Behavior diagram），描述系統(tǒng) 動態(tài)模型和組成對象間的交互關(guān)系，包括狀態(tài)圖和活動圖。 狀態(tài)圖：描述對象所 有可能的狀態(tài)以及事 件發(fā)生時狀態(tài)的轉(zhuǎn)移 條件。如下圖： 活動圖： 描述滿足用例要求所 要進行的活動及活動 間的約束關(guān)系,(2).交互圖（Interactive diagram），描述對象 間的交互關(guān)系，包括 時序圖和協(xié)作圖。 時序圖：顯示對象間 的動態(tài)合作關(guān)系，強 調(diào)對象間消息發(fā)送順 序及交互,協(xié)作圖：除交換信息外，還顯示對象及其關(guān)系(上下級)。不強調(diào)時序,組件圖：描述代碼部件的物理結(jié)構(gòu)及各組件間的依賴關(guān)系、相互影響程度,第四類： 實現(xiàn)模型視圖: (Implementatio

15、n diagram)，包括組件圖,第五類： 環(huán)境模型視圖:包括配置圖。 配置圖：定義系統(tǒng)中軟硬件的物理體系結(jié)構(gòu)。,3.模型元素：可以在圖中使用的概念(例如，用例、類、對象、消息和關(guān)系)，統(tǒng)稱為模型元素。模型元素在圖中用相應(yīng)的視圖元素(圖形符號)表示。一個模型元素可以用在多個不同的圖中，不管怎樣使用，它總是具有相同的含義和相同的符號表示。,4.通用機制： UML語言利用通用機制為圖附加一些額外的信息，比如，可以在“筆記”中書寫注釋，或用“標(biāo)簽值”說明模型元素的性質(zhì)等。此外，它還提供擴展機制(例如，版類、標(biāo)簽值、約束)，使UML能夠適應(yīng)一種特殊方法或滿足某些特殊用戶的需要。,UML組成,1.結(jié)構(gòu)元

16、素(類,接口,協(xié)作,用例,對象,構(gòu)件,節(jié)點等) 2.行為元素(交互,狀態(tài)機) 3.分組元素(包) 4.注解元素,1.關(guān)聯(lián) 2.依賴 3.泛化 4.實現(xiàn),1.靜態(tài)模型(類圖,構(gòu)件圖,部署圖) 2.動態(tài)模型(對象圖,用例圖,順序圖,協(xié)作圖,狀態(tài)圖,活動圖),UML的內(nèi)容結(jié)構(gòu),3.2 UML的建模機制 UML有兩套建模機制：靜態(tài)建模機制和動態(tài)建模機制。 靜態(tài)建模機制包括用例圖（Use Case Diagram）、類圖（Class Diagram）、對象圖（Object Diagram）、包（Package）、組件圖（Component Diagram）和配置圖（Deployment Diagram）

17、。 系統(tǒng)中的對象在執(zhí)行期間的不同時間點如何通信以及通信的結(jié)果如何，就是系統(tǒng)的動態(tài)行為，即對象通過通信相互協(xié)作的方式以及系統(tǒng)中的對象在系統(tǒng)生命期中改變狀態(tài)的方式，是系統(tǒng)的動態(tài)行為。動態(tài)建模機制包括消息（Message）、狀態(tài)圖（State Diagram）、時序圖（Sequence Diagram）、協(xié)作圖（Collaboration Diagram）和活動圖（Activity Diagram）。,UML的特點,(1) 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：統(tǒng)一了Booch、OMT和OOSE等方法中的基本概念，已成為OMG的正式標(biāo)準(zhǔn)，提供了標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο蟮哪Ｐ驮氐亩x和表示。 (2) 面向?qū)ο螅篣ML還吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)

18、領(lǐng)域中其他流派的長處。UML符號表示考慮了各種方法的圖形表示,刪掉了大量易引起混亂的、多余的和極少使用的符號,也添加了一些新符號。 (3) 可視化、表示能力強：系統(tǒng)的邏輯模型或?qū)崿F(xiàn)模型都能用UML模型清晰的表示，可用于復(fù)雜軟件系統(tǒng)的建模。 (4) 獨立于過程：UML是系統(tǒng)建模語言，獨立于開發(fā)過程。 (5) 易掌握、易用：由于UML的概念明確，建模表示法簡潔明了，圖形結(jié)構(gòu)清晰，易于掌握使用。,面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計系統(tǒng)步驟,描述需求 根據(jù)需要建立系統(tǒng)的靜態(tài)模型，以構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 前2個步驟建立所建立的模型都是靜態(tài)的，包括用例圖、類圖（包含包）、對象圖、組件圖和配置圖，是UML的靜態(tài)建模機制。 描述系統(tǒng)的行為 這個步驟建立的模型或者可以執(zhí)行或者是表示執(zhí)行時的時序關(guān)系或交互關(guān)系。包括狀態(tài)圖、活動圖、時序圖、協(xié)作圖，是UML的動態(tài)建模機制。,4 UML的應(yīng)用領(lǐng)域,UML的目標(biāo)是以面向?qū)ο髨D的方式來描述任何類型的系統(tǒng)。其中最常用的是建立軟件系統(tǒng)的模型，也可以用于描述非軟件領(lǐng)域的系統(tǒng)，如機械系統(tǒng)、企業(yè)機構(gòu)或業(yè)務(wù)過程，以及處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)、具有實時要求的工業(yè)系統(tǒng)或工業(yè)過程等。 UML是一個通用的標(biāo)準(zhǔn)建模語言，可以對任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為的系統(tǒng)進行建模。 UML的最終用途為不同領(lǐng)域的人提供統(tǒng)一的交流方法。 UML適用于系統(tǒng)開