UML程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書陳超

1、軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教程第一部分實(shí)驗(yàn)綜述一課程簡(jiǎn)介及實(shí)踐要求：軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)中的軟件設(shè)計(jì)部分是以介紹面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一建模語言UML為主，使學(xué)生了解面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本概念，掌握UML的分析和設(shè)計(jì)方法,同時(shí)掌握在Rational Rose環(huán)境下用UML進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的技術(shù)。本課程在教學(xué)內(nèi)容方面著重基本理論、基本知識(shí)和基本方法，在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面著重設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技能的基本訓(xùn)練，熟練的上機(jī)操作能力和分析能力。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐訓(xùn)練是UML程序設(shè)計(jì)教學(xué)的重要技能環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生加深理解、驗(yàn)證、鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，特別是通過設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)新能力。二課程實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅和ㄟ^UML的實(shí)

2、驗(yàn),學(xué)生應(yīng)該:1學(xué)會(huì)用UML進(jìn)行面向?qū)ο蟮乃枷肴シ治龊驮O(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng);2學(xué)會(huì)用Rose建模工具進(jìn)行軟件建模。三課程實(shí)驗(yàn)參考資料1.(美)Joseph Schmuller著.UML基礎(chǔ)、案例與應(yīng)用.人民郵電出版社,20042.(美)Hans-Erik Eriksson.UML 2工具箱. 電子工業(yè)出版社,20043.吳際,金茂忠.UML面向?qū)ο蠓治?北京航空航天大學(xué)出版社,20024.趙從軍.UML設(shè)計(jì)及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社,20045.Grady Booch,James Rumbaugh,Ivar Jacobson.UML用戶指南.機(jī)械工業(yè)出版社,20016.吳建,鄭潮,汪杰.UML基礎(chǔ)與Ros

3、e建模案例.人民郵電出版社,2004第二部分 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一 用例圖一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)分析系統(tǒng)中的參與者和用例2.掌握用例圖的繪制方法二、實(shí)驗(yàn)器材1. 計(jì)算機(jī)一臺(tái)；2. Rational Rose 工具軟件；三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、分析一個(gè)學(xué)生宿舍管理信息系統(tǒng)的需求2、通過分析需求找出活動(dòng)者和用例3、設(shè)計(jì)完整的用例圖，并給出用例描述四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 捕獲需求；2. 確定系統(tǒng)的邊界范圍，找出系統(tǒng)外部的參與者和外部系統(tǒng)；3. 確定每一個(gè)參與者所希望的系統(tǒng)行為，命名用例；4. 把公共系統(tǒng)行為分解為新用例，供其他用例引用；5. 把一些變更的行為分解為擴(kuò)展用例；6. 編制用例的腳本；7. 繪制用例圖；8.

4、 把特殊情況的用例畫成單獨(dú)的子用例圖。9. 完成用例描述參考：（一）ATM系統(tǒng)的用例圖1.分析ATM自動(dòng)取款機(jī)：客戶可以取錢，存錢，查詢余額，轉(zhuǎn)帳，修改密碼。通過分析可找出如下幾個(gè)參與者：(1) ATM（2）客戶通過分析得到如下用例： （1）存款 （2）取款（3）查詢余額 （4）轉(zhuǎn)帳（5）修改密碼 （6）打印收據(jù)2繪圖步驟： 下面介紹在Rose2003中創(chuàng)建用例圖的過程：（1）在“Use Case View“中雙擊Main圖，或者右擊“Use Case View“，彈出在快捷菜單中選擇“New”>“UseCase Diagram”，雙擊圖標(biāo)，出現(xiàn)圖1.1，為編輯用例圖做好準(zhǔn)備。 圖1.1

5、 空用例圖（2）在用例視圖中，從工具欄中選擇Actor圖標(biāo)，在右邊的繪圖區(qū)中添加一個(gè)新元素，并取名客戶表明新增一個(gè)參與者，如圖1.2所示。 圖1.2（3）同樣的方法添加參與者“ATM” (4)在工具欄上選擇用例的圖標(biāo)，依次添加存款、取款、查詢余額、轉(zhuǎn)帳、修改密碼、打印收據(jù)，如圖1.4所示。 圖1.4（5）添加參與者和用例間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如圖1.5所示。 圖1.5（6）保存圖完成用例圖后，保存該圖。（二）建立設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生管理信息系統(tǒng)的需求分析與完整的用例圖（1）學(xué)生管理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介學(xué)生管理信息系統(tǒng)主要為學(xué)校的學(xué)生處設(shè)計(jì)：方便學(xué)校學(xué)生處與學(xué)院學(xué)生口管理員方便管理學(xué)生，學(xué)生成績(jī)由教務(wù)系統(tǒng)提供，教務(wù)系統(tǒng)

6、提供相關(guān)的WEB service供學(xué)生管理信息系統(tǒng)調(diào)用。l 通過分析可找出如下幾個(gè)參與者：學(xué)生處管理員、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)（學(xué)校各種報(bào)表統(tǒng)計(jì)信息）、學(xué)院管理員、班主任（提供學(xué)生操行、查詢等）、學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)（學(xué)院各種報(bào)表統(tǒng)計(jì)信息）、學(xué)生、后勤管理人員（衛(wèi)生管理、保衛(wèi)處異常情況處理）、財(cái)務(wù)人員、考勤管理員（由副班長(zhǎng)提供考勤信息）等l 通過分析得到如下一些大的用例： 學(xué)生基本信息管理、考勤管理 、成績(jī)導(dǎo)入、學(xué)校各種報(bào)表信息（要求細(xì)化）、學(xué)院各種報(bào)表信息（要求細(xì)化）、個(gè)人成才規(guī)劃、新學(xué)期注冊(cè)，操行評(píng)定、學(xué)生任職信息系統(tǒng)、學(xué)生獎(jiǎng)懲管理系統(tǒng)（要求細(xì)化，包括評(píng)優(yōu)評(píng)獎(jiǎng)等）、學(xué)生變動(dòng)信息管理（培訓(xùn)內(nèi)容、助學(xué)貸款情況、學(xué)校還款

7、情況、勤工助學(xué)情況，黨員管理），后勤衛(wèi)生管理、保衛(wèi)處的學(xué)生的異常情況處理、其它的具體由學(xué)生自己定。2. 建立設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生管理信息系統(tǒng)的需求分析 分析學(xué)生管理信息系統(tǒng)，建立系統(tǒng)需求分析，并要求畫出系統(tǒng)功能框圖,如學(xué)生管理信息系統(tǒng)的功能模塊圖如下系統(tǒng)模塊圖如后勤衛(wèi)生查詢功能子系統(tǒng)模塊圖如下。要求分析其它的子系統(tǒng)模塊3建立一個(gè)學(xué)生管理信息系統(tǒng)的完整的用例圖完整的要求，就為每一類用戶分配一個(gè)用例模型，如一般學(xué)生查詢功能用例要求分析其它參與者的用例模型（4）建立用例的文字描述（要求學(xué)生寫出兩個(gè)）1“基本信息查詢”用例用例編號(hào)：04010101（共有4層用例圖結(jié)構(gòu)，每層用2位數(shù)字表示， 采用8位編號(hào)。）用

8、例名： 基本信息查詢執(zhí)行者: 學(xué)生自己、學(xué)生的班主任、輔導(dǎo)員及其它的特權(quán)用戶。目 的: 查詢學(xué)生的基本信息，包括姓名、學(xué)號(hào)、家庭地址等信息。類 型：端點(diǎn)、基本的級(jí) 別： 二級(jí)l 過程描述：(三） 上傳ATM系統(tǒng)的用例圖與學(xué)生管理信息系統(tǒng)的完整的用例圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2 小結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)二 類圖一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解類及類間關(guān)系的基本概念2掌握如何從需求分析中抽象出類的方法。3掌握在Rational Rose 中繪制類的操作方法。二、實(shí)驗(yàn)器材1. 計(jì)算機(jī)一臺(tái)；2. Rational Rose 工具軟件；三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）分析學(xué)生宿舍管理信息系統(tǒng)的需求，尋找和抽象出類。（2

9、）對(duì)類進(jìn)行關(guān)系建模，并畫出詳細(xì)的系統(tǒng)類圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 分析問題域，確定需求2. 尋找類，確定類的含義和職責(zé)3. 定義類的屬性和操作4. 確定類之間的關(guān)系5. 精化類和類間的關(guān)系6. 繪制類圖參考：（一）. 選課子系統(tǒng)1、選課子系統(tǒng)分析l 分析學(xué)生管理系統(tǒng)中的選課子系統(tǒng)，通過分析可抽象出如下幾個(gè)類：（1）學(xué)生類（2）管理員類（3）課程類l 學(xué)生類和管理員類的屬性較容易分析，這里只列出課程類的屬性和方法：（1）課程名稱（2）開課教室（3）課程號(hào)（4）授課教師（5）選課的學(xué)生（6）開課起始時(shí)間（7）允許選課的學(xué)生人數(shù)（8）設(shè)置課程號(hào)（9）設(shè)置課程名稱（10）查詢課程號(hào)（11）查詢?cè)试S選課的學(xué)生人

10、數(shù)2繪圖步驟： 下面介紹在Rose2003中創(chuàng)建類和它們之間關(guān)系的過程：（1）在“Logical View“中雙擊Main圖，或者右擊“Logical View“，彈出在快捷菜單中選擇“New”>“Class Diagram”，雙擊圖標(biāo)，出現(xiàn)圖2.1，為編輯類圖做好準(zhǔn)備。 圖2.1（2）在邏輯視圖中，從工具欄中選擇class圖標(biāo)，在右邊的繪圖區(qū)中添加一個(gè)新元素，并取名Student表明新增一個(gè)類，如圖2.2所示。 圖2.2（3）選擇新創(chuàng)建的元素，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“Open Sepcification”,彈出圖2.3對(duì)話框。（4）在對(duì)話框中，可以修改元素的名稱，這里新元素的

11、名稱定為“Student”，如圖2.4所示。圖2.3圖2.4（5）點(diǎn)擊“Attributes”選項(xiàng)卡，添加屬性，如圖2.5所示。圖2.5（6）點(diǎn)擊“operations”選項(xiàng)卡，添加方法如圖2.6所示。 圖2.6（7）同樣的方法添加Course類，如圖2.7所示。圖2.7（8）創(chuàng)建兩個(gè)類之間的關(guān)系，通過分析得出：學(xué)生類和課程類之間為單向關(guān)聯(lián)。選擇圖標(biāo)欄的“關(guān)聯(lián)”，由學(xué)生類指向課程類。如圖2.8所示。圖2.8（9）創(chuàng)建關(guān)聯(lián)名。右擊關(guān)聯(lián)，選擇“open specification“，鍵入關(guān)聯(lián)名（select），如圖2.9所示。圖2.9（10）分別在“Role A Detail“和“Role B D

12、etail“選項(xiàng)卡中鍵入名稱和多重性，如圖2.10所示。圖2.10（11）重復(fù)（2）（10）中的步驟完成選課系統(tǒng)整個(gè)類圖的創(chuàng)建。（12）如圖2.11轉(zhuǎn)換生成代碼，查看所生成的三個(gè)的代碼。圖2.11（二）分析學(xué)生管理系統(tǒng)的其它子系統(tǒng)，并畫出詳細(xì)的系統(tǒng)類圖一般情況一個(gè)子系統(tǒng)至少有一個(gè)類，要求建立系統(tǒng)的詳細(xì)類圖，并建立類間的關(guān)聯(lián)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2 小結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)三 交互圖一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?理解順序圖的基本概念。2理解協(xié)作圖的基本概念。3掌握在Rational Rose 中繪制交互圖的操作方法。二、實(shí)驗(yàn)器材1. 計(jì)算機(jī)一臺(tái)；2. Rational Rose 工具軟件；三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

13、（1）分析學(xué)生宿舍管理信息系統(tǒng)的需求，確定用例的交互范圍 （2）識(shí)別參與交互的對(duì)象和活動(dòng)者；（3）設(shè)置對(duì)象生命線和消息；（4）繪制順序圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 提取邊界類、實(shí)體類和控制類；2. 構(gòu)造交互圖；3. 根據(jù)交互圖精化類圖。 參考：(一) ATM取款的場(chǎng)景1、ATM取款的場(chǎng)景分析：（1）通過讀卡機(jī)，用戶插入ATM卡；（2）ATM系統(tǒng)從卡上讀取銀行ID、帳號(hào)、加密密碼、并用主銀行系統(tǒng)驗(yàn)證銀行ID和帳號(hào)；（3）用戶輸入密碼，ATM系統(tǒng)根據(jù)上面讀出的卡上加密密碼，對(duì)密碼進(jìn)行驗(yàn)證；（4）用戶輸入取款數(shù)量；（5）ATM系統(tǒng)通知主銀行系統(tǒng)，傳遞儲(chǔ)戶帳號(hào)和取款數(shù)量，并接收返回的確認(rèn)信息；（6）ATM系統(tǒng)輸

14、出先進(jìn)、ATM卡和顯示帳戶余額的收據(jù)；（7）ATM系統(tǒng)記錄事務(wù)到日志文件。尋找場(chǎng)景中的對(duì)象：ATM、客戶和帳戶。2、繪圖步驟： 下面介紹在Rose2003中創(chuàng)建順序圖的過程：（1）在“Logical View”中新建“Sequence Diagram“，雙擊圖標(biāo)，出現(xiàn)圖4.1，為編輯順序圖做好準(zhǔn)備。 圖4.1（2）在順序圖編輯窗口中，從工具欄中選擇Object圖標(biāo)，在右邊的繪圖區(qū)中添加一個(gè)新元素，并取名Customer表明新增一個(gè)對(duì)象，如圖4.2所示。 圖4.2 （3）同樣的方法，添加ATM對(duì)象和Account對(duì)象，如圖4.3所示。 圖4.3（4）根據(jù)ATM取款的場(chǎng)景，獲得第一條消息為“客戶向ATM機(jī)提交取款需求”，向圖中添加消