1、第2章,系統(tǒng)靜態(tài)分析建模,本章目錄,2.1 系統(tǒng)分析概念及其常用方法 2.2 系統(tǒng)模型的創(chuàng)建 2.3 對象和類的分析 2.4 用例分析 2.5 包圖 2.6 構件圖與部署圖 本章小結和習題,系統(tǒng)分析是一種問題解決技術，它將一個系統(tǒng)分解成各個組成部分，目的是研究各個部分如何工作、如何交互，以實現(xiàn)其系統(tǒng)目標。 目前比較流行的系統(tǒng)分析方法是結構化分析、信息工程、獲取原型和面向對象分析，這些方法以前被看作是相互競爭、可互相替代的技術，但實際上，這些方法是可以互補的。,2.1 系統(tǒng)分析概念及其常用方法,（1）結構化分析 結構化分析是模型驅動的、以過程為中心的技術，用于分析一個現(xiàn)有系統(tǒng)，定義新系統(tǒng)的業(yè)務需

2、求。數據流圖是結構化分析方法的核心技術。 （2）信息工程（IE）法 信息工程（IE）法關注系統(tǒng)中存儲的數據結構。實體關系圖是建模數據需求的關鍵工具。 （3）面向對象分析 面向對象方法把系統(tǒng)看作是一組對象的集合，通過這些對象之間的相互協(xié)作，共同完成系統(tǒng)的任務。面向對象采用稱為統(tǒng)一建模語言（UML）的建模工具。,2.1.2 模型驅動分析方法,加速系統(tǒng)分析法強調構造原型，以便更快速地確定系統(tǒng)業(yè)務需求。 原型通常是一個預期系統(tǒng)的小規(guī)模的、不完整的但可工作的示例。 （1）獲取原型 獲取原型使用快速開發(fā)技術輔助用戶獲取業(yè)務需求。 （2）快速架構分析 快速架構分析也是一種構建系統(tǒng)模型的加速分析法。 通過逆向

3、工程工具，從現(xiàn)有系統(tǒng)或從已獲取的原型中導出系統(tǒng)模型。,2.1.3 加速系統(tǒng)分析法,需求獲取就是進行需求收集的一個活動。 （1）調查研究技術 包括：對現(xiàn)有文檔、報告、表單、文件、數據庫和備忘錄的抽樣；研究相關文獻、權衡其他方案和實地考察；觀察當前系統(tǒng)的運轉和工作環(huán)境；調查和咨詢管理人員和用戶團體；同合適的管理人員、用戶及技術人員面談。 （2）集體獲取方法 將很多涉眾集中在一起，通過討論發(fā)現(xiàn)需求，并在討論中達成需求認識的一致。頭腦風暴（Brainstorming）、專題討論會（Workshop）、聯(lián)合需求計劃（JRP)。,2.1.4 需求獲取法,2.1.5 業(yè)務過程重構法,業(yè)務過程重構方法（BRP

4、) BRP是因全面質量管理和持續(xù)過程改進而引發(fā)的項目。 有些BRP的重點是所有的業(yè)務過程，而不考慮自動化程度 大多數BRP項目是：檢查如何最佳的應用信息技術改進業(yè)務過程，為實現(xiàn)或支持新業(yè)務過程而構建新系統(tǒng)。 BRP也應用于信息系統(tǒng)開發(fā)項目中，經常用來研究現(xiàn)有業(yè)務過程，以確定問題低效率出現(xiàn)的地方。 BRP 在基于購買和集成商用現(xiàn)成產品的項目中也常見。,2.2.1 對象模型 對象模型是以對象和類為基礎，描述系統(tǒng)中的對象以及這些對象之間的關系，通常體現(xiàn)五個層次，即主題層、類和對象層、結構層、屬性和服務層。 2.2.2 功能模型 功能模型是描述業(yè)務系統(tǒng)的目標或功能的模型。 2.2.3 動態(tài)模型 描述的

5、是對象的動態(tài)行為,它描述了系統(tǒng)如何響應外部事件,系統(tǒng)內對象之間如何協(xié)作，涉到及到對象的執(zhí)行順序以及對象在其生命周期中的狀態(tài)變化等等。,2.2 系統(tǒng)模型的創(chuàng)建,1、類圖 (1)類圖的組成元素 類（Class） 接口（Interface） 協(xié)作（Collaboration） 關系： 依賴（Dependence） 泛化（Generalization） 實現(xiàn)（Realize） 關聯(lián)（Association） 類圖還可以有含有注釋、約束。,2.3.1 類圖、對象圖概述,1、類圖 (2)類圖的抽象層次和細化關系 類圖應用于軟件系統(tǒng)建模時，通常用來構建領域模型、分析模型和設計模型。 類圖分為三個層次：概念層

6、、說明層、實現(xiàn)層。分別對應于領域模型、分析模型和設計模型。 領域模型中的類圖，描述現(xiàn)實世界中問題領域的概念理解，屬于概念層類圖。 分析階段的類圖，描述軟件的接口部分，而不是軟件的實現(xiàn)部分。 設計模型的類圖，揭示軟件的實現(xiàn)部分。,2.3.1 類圖、對象圖概述,2、對象圖 對象圖(Object Diagram) 是顯示了一組對象和他們之間的關系。對象圖可以看作是類圖的一個實例。 (1)對象圖的定義 對象圖中通常含有：對象和鏈接。對象圖也可以像其他的圖一樣，包含注解、約束、包或子系統(tǒng)。 對象圖提供了系統(tǒng)的一個“快照”，顯示在給定時間實際存在的對象以及它們之間的鏈接。 通常可以為一個系統(tǒng)繪制多個不同的

7、對象圖，每個都代表系統(tǒng)在一個給定時刻的狀態(tài)。,2.3.1 類圖、對象圖概述,2、對象圖,2.3.1 類圖、對象圖概述,2.3.2 類圖元素,1、對象、類 對象(Object) 對象描述客觀世界中某個具體的實體。對象可以是事、物、或抽象概念，是將一組數據和使用該數據的一組基本操作（或過程）封裝在一起的實體。 類(Class) 是對一類具有相同特征的對象的抽象描述。類確定了對象的結構和能力。 類是對象的模板，而對象是類的實例?？梢岳斫鉃轭惥拖竽Ｗ樱瑢ο笫峭ㄟ^模子塑造的實體。,2、類的描述 類由類名、屬性、操作三部分組成。 類名 屬性：用來描述類的特征，表示需要處理的數據。 操作：也稱功能或方法，操

8、作說明了該類能做些什么工作。,2.3.2 類圖元素,3、類之間的關系 (1)泛化(繼承)關系 泛化關系指類之間的“一般與特殊的關系”。 通常稱一般元素為父類，稱特殊元素為子類。子類繼承父類的特性(屬性、操作、關聯(lián)等)，同時可以有自己的特性。 單繼承 多繼承 繼承有傳遞性,2.3.2 類圖元素,3、類之間的關系 (2)依賴關系 依賴是一種“使用”關系，說明一個模型元素的變化必影響到另一個模型元素，但反之未必。,如果一個模型元素的變化會影響另一個模型元素（這種影響不必是可逆的），那么就說在這兩個模型元素之間存在依賴關系。 依賴關系的UML符號表示是帶箭頭的虛線，指向被依賴的模型元素。,2.3.2

9、類圖元素,17,依賴關系,在類圖中，依賴可以由許多原因引起。 例如：一個類向另一個類發(fā)送消息(即一個類的操作需調用另一個類的操作)，或一個類是另一個類的數據成員，或一個類是另一個類的某個操作參數，這些都可以說這兩個類之間存在著依賴關系。 依賴關系是使用關系。,2.依賴關系 依賴關系的幾種衍型：,2.3.2 類圖元素,19,擴展機制(Extensibility Mechanism),UML是開放的，具有良好的適應性，其擴展機制允許開發(fā)人員根據需要自定義一些構造性的語言成分。UML提供了衍型、標記值和約束三種擴展機制。 1. 衍型(Stereotype) 衍型又稱版型(構造型)，它擴展了UML的詞

10、匯表，可用來創(chuàng)造新的構造塊。這個構造塊必須從UML中已有的基本構造塊上派生出來，用于解決特定的問題。衍型只是在已有元素上增加新的語義，而非增加新的文法結構。 衍型是為特定的問題域定制的，使得UML具有強大而靈活的擴充能力，衍型名放在“”中。 衍型可應用于所有類型的模型元素，如類、構件、結點、關系、包、操作等等。 UML中已預定義了一些版型。,3、類之間的關系 (2)依賴關系 UML定義了許多可以應用于類之間依賴關系的衍型，規(guī)定依賴的含義和作用 常用的有（使用）、（實例化）、（調用）、（友元）等。,2.3.2 類圖元素,21,依賴關系,22,依賴關系,模板類Stack定義了棧相關的操作； Int

11、Stack將參數T與實際類型int綁定，使得所有操作都針對int類型的數據。,3、類之間的關系 (3)關聯(lián)關系： 關聯(lián)是一種結構關系，代表類的對象(實例)之間的一組連接(鏈)。它指明一個事物的對象與另一個事物對象的聯(lián)系。 給出一個連接兩個類的關聯(lián)，可以從一個類的對象導航到另一個類的對象。 （1）關聯(lián)的屬性 名稱 角色：,2.3.2 類圖元素,（1）關聯(lián)的屬性 多重性：通常需要說明一個關聯(lián)實例中有多少個相互連接的對象，這就是關聯(lián)的多重性。,2.3.2 類圖元素,（1）關聯(lián)的屬性 導航：從源類的任何對象直接到達目標類的對象。 雙向關聯(lián) 單向關聯(lián),2.3.2 類圖元素,（1）關聯(lián)的屬性 限定：限定符

12、是屬性或屬性列表，這些屬性值用來劃分對象集(該對象集通過關聯(lián)關系與某個目標對象連接)。 限定符是這個關聯(lián)的屬性。限定關聯(lián)主要用于多重性為一對多或多對多的關聯(lián)中。 限定符的作用是從規(guī)模較大的對象集合中，依據限定符的值選擇一個或多個對象。,2.3.2 類圖元素,（1）關聯(lián)的屬性 約束 關聯(lián)類 在UML中，可以把類之間的關聯(lián)定義成類，稱為關聯(lián)類。 關聯(lián)的每個鏈就是關聯(lián)類的實例，關聯(lián)類也有屬性、操作，以及其他信息，并與其它類關聯(lián)。 關聯(lián)類被看作：一個具有類特性的關聯(lián)，或具有關聯(lián)特性的類。,2.3.2 類圖元素,(2)關聯(lián)的種類 自返關聯(lián) 二元關聯(lián) N元關聯(lián),2.3.2 類圖元素,(3) 特殊關聯(lián):聚合

13、和組合 聚合：表示部分與整體的關系。 組合：組合也表示整體與部分的關系。強調部分與整體具有相同的生命周期。,2.3.2 類圖元素,(4)接口和實現(xiàn)關系 接口：也是一個類，接口用于描述類或組件必須實現(xiàn)的契約。 實現(xiàn)關系：一個類元描述了另一個類元保證實現(xiàn)的契約。 實現(xiàn)關系是類之間的語義關系，一個類規(guī)定協(xié)議，另一個類保證實現(xiàn)這個協(xié)議。 大多數情況下，實現(xiàn)關系被用來規(guī)定接口和實現(xiàn)接口的類之間的關系。,2.3.2 類圖元素,31,實現(xiàn)關系,在兩種情況下可以使用實現(xiàn)關系： 接口與實現(xiàn)該接口的類(或組件)之間存在實現(xiàn)關系 用例以及實現(xiàn)該用例的協(xié)作之間存在實現(xiàn)關系。,2.3.3 分析階段類圖的構建,分析階段構

14、建類圖的一般步驟： 確定類 識別類的屬性和操作。 識別類之間的關聯(lián)。 定義類的結構和層次。,一、確定類 在分析階段，類的識別通常由分析員在分析問題域的基礎上來完成。 常用的方法有：行為分析、名詞識別法、CRC分析法、根據邊界類、控制類、實體類的劃分來幫助分析系統(tǒng)中的類、參考設計模式確定類以及對領域進行分析、或利用已有領域分析結果得到類等多種方法。 使用名詞識別法識別類： 1. 找出候選類 2. 審查與篩選類,2.3.3 分析階段類圖的構建,一、確定類 使用名詞識別法識別類 1. 找出候選類 2. 審查與篩選類 刪除冗余類 去掉無關類 刪除模糊的類 去掉應該是類“屬性”的候選類 所描述的操作不適

15、宜作為類 實現(xiàn)結構不宜作為類,2.3.3 分析階段類圖的構建,二、識別類的屬性和操作 1. 識別類的屬性 識別屬性需要結合需求陳述、領域知識、常識、經驗等，也可以借鑒以往分析的成果。 （1）從以下角度識別： 常識性 專業(yè)性 功能性 存儲性 操作性 標志性 關聯(lián)性,2.3.3 分析階段類圖的構建,1.識別類的屬性 （2）篩選類的屬性： 忽略派生屬性。 忽略不影響多數操作的次要屬性。 忽略具有強烈內部特征的內部屬性。 刪除對象內與其他屬性不相關、不一致的屬性。 刪除和系統(tǒng)無關的屬性。 刪除可表示為關聯(lián)特性的屬性。 2.識別類的操作,2.3.3 分析階段類圖的構建,三、組織類并確定其關系 第一步，確

16、定關聯(lián)關系及多重性。 第二步，利用繼承組織類。識別繼承(自頂向下或自底向上) 第三步，考慮是否存在聚合或組合關系。 第四步，對于復雜的系統(tǒng)，用包圖為其建模。,2.3.3 分析階段類圖的構建,例：“在線銷售系統(tǒng)”,2.3.4 在線銷售系統(tǒng)類圖分析示例,為所有注冊會員提供郵購服務。個人和公司都可以注冊成為會員。 一般訪客可以登陸本系統(tǒng)瀏覽商品信息及促銷活動，通過填寫個人資料：姓名，地址，聯(lián)系方式(電話、電子郵件)，注冊成為會員。 會員具有購買權限。購買商品時需填寫訂單，會員在WEB頁面瀏覽產品目錄，選擇購買項目、數量，付款方式(信用卡，現(xiàn)金，支票，借記卡)，并提交訂單。 系統(tǒng)驗證會員信息及訂單商品

17、的可用性后，返回訂單總金額等信息。如果支付不成功，則產生退單或該訂單被掛起。 銷售部門處理訂單，將發(fā)貨單發(fā)送庫存控制部門。庫存管理人員根據發(fā)貨單發(fā)貨并更改訂單的狀態(tài)，庫存管理人員控制并維持適量庫存，若庫存不足則向供應商發(fā)送采購單，接受貨物，并隨時更新商品的庫存信息。 會員可管理個人信息，包括查看、修改、添加、刪除，并支持修改密碼、找回密碼、重置密碼。,例：“在線銷售系統(tǒng)”,一、確定類 第1 步：發(fā)現(xiàn)候選類,系統(tǒng)，注冊會員，郵購服務，個人，公司，會員，一般訪客，商品信息，促銷活動，個人資料，姓名，地址，聯(lián)系方式， 電話、電子郵件，會員身份，權限，訂單， WEB頁面， 產品目錄，購買項，數量，付款

18、方式，貨到付款，立即支付，信用卡，現(xiàn)金，支票，借記卡，訂單，銷售部門，會員信息，訂單商品，可用性，發(fā)貨單，庫存控制部門，訂購項，驗證，退單，庫存管理人員，采購單，訂單的狀態(tài)，庫存，庫存信息，信息，密碼,第2 步：篩選類,2.3.4 在線銷售系統(tǒng)類圖分析示例,例：“在線銷售系統(tǒng)”,2.3.4 在線銷售系統(tǒng)類圖分析示例,例：,2.3.4 在線銷售系統(tǒng)類圖分析示例,2.4 用例分析,軟件開發(fā)過程中，首先需要明確客戶對系統(tǒng)的需求是什么，即系統(tǒng)應該做什么？ 用例建模是從用戶的角度、以用戶可理解的方式描述系統(tǒng)需求，是從外部視角來描述系統(tǒng)行為的過程。 用例建模是用于描述系統(tǒng)應該做什么的建模技術，它是從用戶的

19、角度、以用戶可理解的方式描述系統(tǒng)需求，是從外部視角來描述系統(tǒng)行為的過程。,2.4.1 用例元素的確定,用例圖主要由3種元素組成： 參與者（actor) 用例（use case） 關系 還可以有：注釋和約束，包，系統(tǒng)邊界框。,2.4.1 用例元素的確定,一、參與者 參與者是與系統(tǒng)交互的實體，包括需要和系統(tǒng)交換信息的一切實體。 1.參與者的表示 2.參與者與角色 (1)參與者代表角色 (2)角色不是對職位建模 3.參與者的類型 (1)主要參與者：使用系統(tǒng)的主要功能，并驅動系統(tǒng)需求。 (2)次要參與者：處理系統(tǒng)的輔助功能。,2.4.1 用例元素的確定,2.4.1 用例元素的確定,二、用例 用例是對系

20、統(tǒng)行為動態(tài)的描述，本質上是對用戶需求的描述，描述一個具體的用戶目標。 1.用例的表示 用例用一個水平橢圓表示， 用例命名應采用簡短的動詞短語。 2.用例的特征 用例是從用戶的角度考慮系統(tǒng)做什么。 用例是對系統(tǒng)行為的描述。 用例的執(zhí)行結果對參與者來說應該是有意義的。 一個用例包含了系統(tǒng)所執(zhí)行的一組動作的序列。 每個用例都應有其對應的參與者。,2.4.1 用例元素的確定,3.用例與場景（腳本） 場景：是用戶使用系統(tǒng)的一個實際場面，指參與者和系統(tǒng) 之間的一系列特定的交互活動。 用例是對一組場景共同特征的抽象，場景是某用例的一次 完整的、具體的執(zhí)行過程。 用例是場景的抽象，場景是用例的一個實例。,2.

21、4.1 用例元素的確定,4.用例的描述 （1）事件流 事件流是用例所包含的一組動作序列。事件流是從用戶角度寫成的，是從參與者發(fā)起用例直到業(yè)務事件結束的步驟描述。 （2）通常使用類似下面的模板來進行用例描述 X.1用例ID號及用例名 X.2用例概述 X.3參與者 X.4前置條件（Pre-Conditions） X.5后置條件（Post-Conditions） X.6事件流 X.6.1基本事件流（Basic Flow） X.6.2擴展事件流（Alternative Flows）,49,例：“注冊課程”用例描述,1 用例Register for courses(注冊課程)的描述 1.4 前置條件 在

22、用例Register for courses(注冊課程)開始之前，用例“Maintain Course Info”(維護課程信息)的分支流“創(chuàng)建選修課程”必須完成。 1.5 后置條件 如果這個用例成功，學生的選修計劃表則被創(chuàng)建、刪除或打印。否則，系統(tǒng)的狀態(tài)沒有變化。 1.6 事件流 1.6.1 基本事件流 1.6.2 擴展事件流 無。,2.4.1 用例元素的確定,三、關系 1.參與者與用例之間：關聯(lián)關系 2.參與者與參與者之間：繼承關系 3.用例之間存在的關系分為三種： （1）繼承關系 （2）包含關系（Include） （3）擴展關系（Extend）,2.4.2 分析階段用例圖的建造,構建用例

23、模型，具體步驟如下： 確定系統(tǒng)的邊界和范圍 識別系統(tǒng)參與者 發(fā)現(xiàn)用例 描述用例及確定用例關系 建立用例圖 定義用例圖的層次結構,例：“在線銷售系統(tǒng)”,2.4.3 在線銷售系統(tǒng)類圖分析示例,為所有注冊會員提供郵購服務。個人和公司都可以注冊成為會員。 一般訪客可以登陸本系統(tǒng)瀏覽商品信息及促銷活動，通過填寫個人資料：姓名，地址，聯(lián)系方式(電話、電子郵件)，注冊成為會員。 會員具有購買權限。購買商品時需填寫訂單，會員在WEB頁面瀏覽產品目錄，選擇購買項目、數量，付款方式(信用卡，現(xiàn)金，支票，借記卡)，并提交訂單。 系統(tǒng)驗證會員信息及訂單商品的可用性后，返回訂單總金額等信息。如果支付不成功，則產生退單或

24、該訂單被掛起。 銷售部門處理訂單，將發(fā)貨單發(fā)送庫存控制部門。庫存管理人員根據發(fā)貨單發(fā)貨并更改訂單的狀態(tài)，庫存管理人員控制并維持適量庫存，若庫存不足則向供應商發(fā)送采購單，接受貨物，并隨時更新商品的庫存信息。 會員可管理個人信息，包括查看、修改、添加、刪除，并支持修改密碼、找回密碼、重置密碼。,2.4.3 在線銷售系統(tǒng)用例分析示例,在線銷售系統(tǒng)用例圖,2.5 包圖,包是用來對模型元素分組的。 在對一個大型、復雜的軟件系統(tǒng)建立模型時，通常會有大量的模型元素且關系復雜，使用包將模型元素分組，是控制軟件復雜度的重要手段。 包圖的應用： 對組成元素建模 對體系結構建模。,2.5.1 包圖及其模型元素,一、

25、包 包的內容：包括類、接口、構件、結點、協(xié)作、用例，甚至是其它子包或圖。 包的可見性：“公有”、“保護”和“私有” 包的構造型：對于一個包可以加上構造型或標記值說明其特定的性質： system subsystem facade stub framework,2.5.1 包圖及其模型元素,二、包之間的關系 1、依賴關系 兩個包之間的依賴通常是指這兩個包所含的模型元素之間存在著一個或多個依賴。 2、泛化關系 如果兩個包之間存在泛化關系，就是指特殊包必須遵循一般性包的接口。,2.5.2 包圖建模及包圖分析示例,一、構建包圖 構建包模型時，在包中只標明對每個包起核心作用的元素；另外也可以標識每個包的文

26、檔標記值,以使包更加清晰。 包圖建模主要步驟： (1)分析系統(tǒng)模型元素，把概念上或語義上相近的模型元素納入一個包。 (2)確定包之間的關系。 (3)標出包內元素的可見性。 優(yōu)化：,在識別一組候選包后，通過在包間移動類或添減包，以減少包間依賴、最小化每個包的public、protected元素的個數、最大化每個包中private元素的個數。,2.5.2 包圖建模及包圖分析示例,二、“在線銷售系統(tǒng)”包圖分析示例,2.6 構件圖與部署圖,UML使用兩種視圖來表示實現(xiàn)單元：構件圖(或稱組件圖)和部署圖(或稱配置圖)。 構件圖和部署圖也是對系統(tǒng)物理方面建模的重要手段。,2.6.1 構件圖及其模型元素,構件圖是一種結構圖，展示了構件之間相互依賴的網絡結構。 構件圖有兩種表現(xiàn)形式： 一種是含有依賴關系的可用構件(構件庫)的集合，它是構造系統(tǒng)的物理組織單元； 另一種是表示一個配置好的系統(tǒng)，每個構件與