1、教學(xué)管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計以簡單的教學(xué)管理系統(tǒng)JXGL的分析與設(shè)計為例，說明了UML在軟件項目開發(fā)中的應(yīng)用。此處僅討論JXGL系統(tǒng)的分析和設(shè)計、主要系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型和使用UML幫助構(gòu)建動態(tài)行為模型。一般來說，系統(tǒng)分析和設(shè)計、靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建和動態(tài)行為模型構(gòu)建必須同時交替進行，相互驗證和補充。UML的創(chuàng)始人們主張采用Use Case驅(qū)動的軟件開發(fā)方法。實際上，UML是一種通用工具，可以用于Use Case驅(qū)動的軟件開發(fā)或其他面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法，例如通過從真實世界中直接抽象對象和類來創(chuàng)建系統(tǒng)的對象模型等。牙齒章節(jié)中的目錄，1系統(tǒng)要求2分析問題區(qū)域2.1確定系統(tǒng)范圍和系統(tǒng)邊界2.2活動定義2.3定

2、義Use Case 2.4繪制Use Case 2.4繪制主要交互圖3靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型3.1對象類圖表創(chuàng)建3.2數(shù)據(jù)庫模型3.3軟件包圖4動態(tài)行為模型4.1生成序列圖表4.2生成合作圖4.3狀態(tài)機器圖4.4設(shè)置活動圖， 5物理模型5.1組件圖5.2配置圖表制作牙齒章節(jié)的摘要和練習(xí)問題，簡單示例開發(fā)的簡單培訓(xùn)管理系統(tǒng)JXGL只處理每學(xué)期的課程選擇注冊和學(xué)生成績管理。 為JXGL系統(tǒng)要求提供兩項茄子服務(wù)：(1)輸入選擇管理、新學(xué)期的課程選擇注冊業(yè)務(wù)和新學(xué)期課程學(xué)生選擇注冊祖懷選擇屬性統(tǒng)計數(shù)據(jù)和報告生成學(xué)生選擇屬性傳遞到財務(wù)系統(tǒng)；(2)負責(zé)成績管理、學(xué)生成績管理。性輸入性祖懷性統(tǒng)計和報告生成、1系統(tǒng)要求

3、、JXGL系統(tǒng)的直接用戶是學(xué)生、教師和教育經(jīng)理。培訓(xùn)管理員可以操作數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，以便添加、更新、刪除等。學(xué)生和教師通常只能查看信息，只能對自己的相關(guān)數(shù)據(jù)執(zhí)行添加、更新、刪除等操作。JXGL系統(tǒng)相關(guān)系統(tǒng)具有金融系統(tǒng)。JXGL系統(tǒng)必須將學(xué)生選課注冊信息傳遞給財務(wù)系統(tǒng)，以便金融系統(tǒng)計算學(xué)生費用，但無需反饋財務(wù)系統(tǒng)學(xué)生繳納的費用信息。假設(shè)學(xué)校的計算中心有強大的電腦工作站機器，每個科系、部門、圖書館和學(xué)生宿舍都有臺式PC，學(xué)校的所有計算機都已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)。JXGL系統(tǒng)是使用客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)構(gòu)建的，JXGL系統(tǒng)的應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)置是學(xué)校計算中心的電腦工作站。學(xué)生、教師和教育經(jīng)理可以在每個科系、部門

4、、圖書館和學(xué)生宿舍的臺式機上使用JXGL系統(tǒng)。1系統(tǒng)要求，2分析問題領(lǐng)域，分析問題領(lǐng)域是軟件系統(tǒng)開發(fā)的基本任務(wù)，是項目開發(fā)初期最重要的任務(wù)。分析問題領(lǐng)域的結(jié)果是對問題領(lǐng)域的明確準(zhǔn)確的定義，明確目標(biāo)系統(tǒng)將做什么。分析問題區(qū)域的主要任務(wù)是抽象問題區(qū)域并提出解決方案。確定未來的系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)責(zé)任范圍、功能要求、性能要求、應(yīng)用程序環(huán)境和假設(shè)。使用Use Case圖表建模未來系統(tǒng)的行為，提前確定未來系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)等。2.1確定系統(tǒng)范圍和系統(tǒng)邊界，首先確定業(yè)務(wù)要求和系統(tǒng)目標(biāo)。JXGL系統(tǒng)用于新學(xué)期課程選課注冊管理和學(xué)生成績管理。牙齒兩方面的教育管理內(nèi)容都是JXGL系統(tǒng)的責(zé)任范圍，其他教育管理內(nèi)容(如教

5、育計劃、課程安排、實踐、實驗、考試等)都不屬于JXGL系統(tǒng)的責(zé)任范圍?？茖W(xué)研究、人事、財務(wù)、資產(chǎn)等學(xué)校的其他管理工作也不屬于JXGL系統(tǒng)的責(zé)任范圍。JXGL系統(tǒng)和財務(wù)系統(tǒng)具有系統(tǒng)邊界，財務(wù)系統(tǒng)從JXGL系統(tǒng)接收學(xué)生選擇屬性。JXGL系統(tǒng)不直接與學(xué)校的其他信息管理系統(tǒng)連接，但可以在學(xué)校的全球數(shù)據(jù)庫中共享學(xué)生、教師、教育計劃等所需的數(shù)據(jù)。，2.2根據(jù)JXGL系統(tǒng)的角色范圍和要求定義了活動者，該活動者可以確定四個活動者：學(xué)生、老師、培訓(xùn)經(jīng)理和財務(wù)系統(tǒng)。對于每個活動者，必須明確業(yè)務(wù)活動的內(nèi)容，對系統(tǒng)的服務(wù)要求?！皩W(xué)生”活動人士使用JXGL系統(tǒng)查詢新學(xué)期開設(shè)的課程信息和教師開課信息，選課及注冊課程注冊，

6、查詢自己的課程成績信息。“老師”活動人士使用JXGL系統(tǒng)查詢新學(xué)期開設(shè)的課程信息、學(xué)生選擇信息和學(xué)生成績信息。“教學(xué)經(jīng)理”活動人士利用JXGL系統(tǒng)管理學(xué)期開設(shè)課程選課注冊和學(xué)生考試成績。管理工作包括輸入課程和成績數(shù)據(jù)、維護、統(tǒng)計、打印報告等，將學(xué)生選課登記信息發(fā)送到財務(wù)系統(tǒng)，作為計算學(xué)生應(yīng)付帳款的依據(jù)。教授管理員必須能夠方便地查看課程信息、學(xué)生選擇信息、學(xué)生信息、教師信息和成績信息。財務(wù)系統(tǒng)活動者是從JXGL系統(tǒng)接收學(xué)生課程屬性的外部系統(tǒng)活動者。2.3定義的Use Case，在JXGL系統(tǒng)的頂級Use Case抽象中，可以標(biāo)識兩個茄子Use Case:“選擇管理”和“業(yè)績管理”。Use Cas

7、e“選擇管理”與四個活動者交互，Use Case“業(yè)績管理”與活動者“學(xué)生”、“老師”和“培訓(xùn)經(jīng)理”交互。2.3 Use Case定義、2.4 Use Case圖表繪制、Use Case圖是系統(tǒng)的外部運動視圖。了解活動者和Use Case后，請繪制Use Case圖表，以便直觀地了解活動者和Use Case之間的連接，從而更好地理解系統(tǒng)的行為。如圖1所示，從頂層抽象開始，逐步分解Use Case圖(如圖2、圖3所示)，并實體化Use Case圖，直到能夠清楚地表示問題(圖1、圖3所示)。滿足系統(tǒng)分析和建模要求。除Use Case圖表外，還必須說明每個Use Case并創(chuàng)建Use Case的文檔

8、。繪制Use Case圖時，必須表示Use Case和活動者之間的連接以及Use Case之間的連接。用例之間的聯(lián)系最常見的是，等聯(lián)系。如圖4所示，Use Case“查詢課程信息”和Use Case“選擇注冊”都與Use Case“認證”相關(guān)聯(lián)。這意味著在運行時使用Use Case“身份驗證”執(zhí)行用戶的合法身份檢查。相同的連接存在于其他Use Case和Use Case認證之間。2.4繪制Use Case映射，2.5繪制基本交互圖，以說明Use Case如何實現(xiàn)對象之間的交互。交互式圖形用于對系統(tǒng)的動態(tài)行為建模。Use Case圖是系統(tǒng)的外部視圖，分析和繪制Use Case圖后，需要對主要Us

9、e Case進行交互分析。分析結(jié)果可以通過文檔形式繪制初步交互圖，以便更清楚地了解Use Case的行為，從而進一步調(diào)整Use Case視圖并了解如何問題解決。交互圖有兩種茄子類型：序列圖和協(xié)作圖?？梢愿鶕?jù)需要進行繪制。繪制活動者“學(xué)生”和“選課登記”的順序。Use Case“預(yù)訂注冊”的行為由“注冊表單”介面對象、“預(yù)訂西餐”介面對象和“打開課程”對象完成。在項目開發(fā)初期，分析問題區(qū)域時繪制交互圖是為了證明區(qū)域分析結(jié)果和使用案例視圖的正確性，在以后的系統(tǒng)動態(tài)行為建模過程中，還需要對交互圖進行深入分析、精細曹征和補充。(威廉莎士比亞、交互、交互、交互、交互、交互、交互、交互、交互、交互)；2.

10、5系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型主要繪制對象類圖和對象圖表示的主要交互圖。發(fā)現(xiàn)對象類及其連接決定靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為是面向?qū)ο蠓治龅淖罨救蝿?wù)。3靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型、3.1對象類圖表設(shè)置、1定義對象類首先確定Use Case和交互式劇本研究中對象類的發(fā)現(xiàn)、類的屬性和主要操作。對于JXGL系統(tǒng)，可以抽象以下關(guān)鍵對象類：(1)人事信息處理方面有“學(xué)生”和“教師”。(2)選修課管理包括“課程”類、“課程開放”類、“學(xué)生注冊”類、“課程注冊”類、“選擇性統(tǒng)計”類等。(3)成績管理方面有“學(xué)生成績登記”和“成績統(tǒng)計”。必須確定每個類的責(zé)任、屬性、主要任務(wù)和其他特性說明。對象類的操作可以檢查分析交互圖，將交互圖中對象之間的交

11、互抽象到一個類中。例如，“課程”類活動“添加課程”()可以從課程信息管理順序圖中的活動“添加課程”(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、基類、3)中抽象出來。除了設(shè)定3.1物件類別圖表、定義2用戶界面一般類別外，還必須分析和定義可定義為物件類別的系統(tǒng)的使用者介面。JXGL系統(tǒng)可以具有以下用戶界面類：設(shè)置3.1物件類別圖表，3定義的連接需要在定義物件類別后進一步分析物件類別之間的連接。JXGL系統(tǒng)中物件類別之間的連接有數(shù)種茄子類型：連接、聚合、一般化和相依性。3.1設(shè)置對象類圖表，(1)連接。“課程開放”類和“教師-學(xué)生”類之間有“講課”和“注冊”的關(guān)聯(lián)?！按蜷_課程”類和“學(xué)生成績注冊”類之間存在關(guān)聯(lián)。相互關(guān)聯(lián)的類之間沒

12、有繼承關(guān)系，通過消息傳遞徐璐連接，并協(xié)同工作。3.1設(shè)置對象類圖表，(2)聚合連接。新學(xué)期開設(shè)的課程課只是學(xué)校教育計劃中要設(shè)置的課程的一部分，“課程開放”類和“課程”類之間有集合關(guān)系，“開放課程”類是表示部分的對象類，“課程”類是表示全部的對象類。同樣，“打開課程”類和“學(xué)生注冊”類、“課程注冊”類之間存在集合關(guān)系。設(shè)置3.1對象類圖，示例3-20分析以下程序的執(zhí)行結(jié)果，(3)分析廣義連接。提取學(xué)生和教師的共同信息和協(xié)作，組成新的班級“教師-學(xué)生”。在原來的“學(xué)生”類中，保護留學(xué)生特有的屬性“主修”和“類”，在“教師”類中保留教師特有的屬性“職稱”?！皩W(xué)生”類、“教師”類和“教師-學(xué)生”類之間

13、的關(guān)系一般，“教師-學(xué)生”類是更一般的類，“學(xué)生”類和“教師”類是從“教師-學(xué)生”類繼承共同屬性的特殊類，(4)依賴接觸。成績統(tǒng)計是從學(xué)生的成績數(shù)據(jù)中進行的，“成績統(tǒng)計”和“學(xué)生成績注冊”類之間存在依存關(guān)系，“成績統(tǒng)計”類依賴于“學(xué)生成績注冊”類別。同樣，“選課統(tǒng)計”類依賴于“打開課程”。定義連接時，必須同時分析和確定聯(lián)系人的對象類的多重性、角色、導(dǎo)航等特性。這些可以在需求分析，領(lǐng)域知識中分析和決定。在確定對象類之間的連接的同時，還必須考慮對象類之間的接口。3.1設(shè)置對象類圖，JXGL系統(tǒng)使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲和管理數(shù)據(jù)。分析和設(shè)計系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型需要資料分析和數(shù)據(jù)庫設(shè)計。JXGL系統(tǒng)需要管

14、理四個茄子數(shù)據(jù)區(qū)域：個人數(shù)據(jù)(學(xué)生、教師)、課程數(shù)據(jù)、預(yù)訂注冊數(shù)據(jù)和學(xué)生成績數(shù)據(jù)。通過分析，JXGL系統(tǒng)必須至少有6個數(shù)據(jù)庫表。也就是說，有學(xué)生表、教師表、課程、課程開設(shè)、選修課表、任課表等。，3.2創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型，這些基本表格包括學(xué)生(學(xué)生編號、名字、出生日期、性別、出生地、地址、電話、入學(xué)時間、主修、班級注釋)教師(教師編號、名字、出生日期、性別、本館)設(shè)計用戶視圖、觸發(fā)器、存儲程序等。數(shù)據(jù)庫模式通常表示為實體連接模型(ERD)，如果需要，可以使用對象類映射對數(shù)據(jù)庫架構(gòu)建模。構(gòu)建3.2數(shù)據(jù)庫模型，構(gòu)建3.3包圖表，JXGL系統(tǒng)總共有5個包(培訓(xùn)管理包、用戶界面包、數(shù)據(jù)庫包、MFC類包和錯誤

15、處理包)?！敖逃芾怼卑鐖D12所示，它包含用于實現(xiàn)教育管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域任務(wù)的對象類：前面討論的所有對象類“學(xué)生”類、“教師”類、“師生”類、“課程”類和“課程設(shè)置”類。這些類由三個茄子包組成：“選擇管理”包、“業(yè)績管理”包和“人力資源信息”包。身份驗證類相對獨立。創(chuàng)建3.3軟件包映射。JXGL系統(tǒng)包含兩個子系統(tǒng)：(一)負責(zé)課程登記子系統(tǒng)、新學(xué)期的選課登記管理工作。(2)負責(zé)績效管理子系統(tǒng)、學(xué)生績效管理。創(chuàng)建3.3系統(tǒng)的動態(tài)行為模型表示為交互圖表(序列和協(xié)作圖表)、狀態(tài)機圖表和活動圖的軟件包圖。在系統(tǒng)的分析和設(shè)計中，必須對主要Use Case和對象類繪制這些圖形，以分析系統(tǒng)的行為，確認和修改系統(tǒng)的

16、靜態(tài)結(jié)構(gòu)，以滿足用戶的需要，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)。4動態(tài)運動模型、繪圖設(shè)置提供了課程順序圖。交互事件包括：設(shè)置4.1順序圖，協(xié)作圖用于說明系統(tǒng)的行為如何由系統(tǒng)的組件實現(xiàn)。對于JXGL系統(tǒng)，必須繪制主要Use Case的協(xié)作圖，以深入了解和表示系統(tǒng)的行為和各個對象的作用。對于協(xié)作圖形，在繪制協(xié)作圖之前，必須確定參與協(xié)作的對象角色、關(guān)聯(lián)的角色和消息。例如，圖16示出了Use Case“管理課程信息”的協(xié)作圖。圖片中的對象角色為注冊西餐介面對象、打開課程西餐介面對象、課程對象和打開課程對象。他們一起工作，實現(xiàn)了新開設(shè)的課程設(shè)置服務(wù)。4.2創(chuàng)建協(xié)作圖、4.2創(chuàng)建協(xié)作圖，活動者“培訓(xùn)管理員”與“注冊西餐”介面對象聯(lián)系?！白晕鞑汀苯槊鎸ο笈c“打開課程西餐”介面對象之間、“打開課程西餐”介面對象與“課程體系”對象之間、“打開課程體系表單”界面對象與“打開課程體系”對象之間存在關(guān)聯(lián)?；顒诱摺芭嘤?xùn)管理員”將“登錄”消息發(fā)送到“注冊西餐”介面對象，“注冊西餐”介面對象將“新課程”消息發(fā)送到“開放課程西餐”介面對象，“開放課程表”接口對象將“獲取課程信息”消息某些實現(xiàn)重要行為行為的對象需要繪制狀態(tài)圖。要繪制狀態(tài)圖表，必須確定對象生命周期中可能發(fā)生的所有狀態(tài)、導(dǎo)致狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件以及要執(zhí)行的操作。學(xué)生選修課學(xué)生注冊狀態(tài)機器圖如圖所示。，與設(shè)置4.3狀態(tài)圖一樣，可以繪制選修課課程注冊狀