工學(xué)物理視圖

2023/9/21UML建模技術(shù)任課教師：丁紅勝

E-mail:tsgding@163.com

課程名稱：北方民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第27－28講第11章構(gòu)造實(shí)現(xiàn)方式圖2023/9/22第11章構(gòu)造實(shí)現(xiàn)方式圖本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：了解構(gòu)造實(shí)現(xiàn)方式圖的意義理解組件的概念及組件間的關(guān)系構(gòu)造組件圖理解節(jié)點(diǎn)的概念及節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系構(gòu)造配置圖2023/9/2311.1概述組件圖（ComponentDiagram）提供當(dāng)前模型的物理視圖，對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)實(shí)現(xiàn)視圖建模。組件圖顯示一個(gè)系統(tǒng)物理設(shè)計(jì)時(shí)，組件所映射的類和對(duì)象的配置。一個(gè)組件圖可以表示一個(gè)系統(tǒng)全部或者部分的組件體系。從組織內(nèi)容看，組件圖顯示軟件組件的組織以及組件之間的依賴關(guān)系，包括源代碼組件、二進(jìn)制代碼組件以及可執(zhí)行組件。組件圖主要包含以下幾種內(nèi)容：組件、接口、依賴關(guān)系以及組件包。2023/9/24組件圖舉例（1）ATM交易系統(tǒng)組件圖2023/9/25組件圖舉例（2）2023/9/26組件是系統(tǒng)中遵從一組接口并提供其實(shí)現(xiàn)的物理的、可替換的部分，是定義了良好接口的軟件模塊，如源代碼、二進(jìn)制代碼、可執(zhí)行文件以及動(dòng)態(tài)連接庫(kù)等。組件的接口由該組件支持的一個(gè)或多個(gè)接口元素表示。在建模中，組件用于顯示編譯和運(yùn)行時(shí)的依賴關(guān)系，以及接口和軟件模塊之間調(diào)用的依賴關(guān)系。一個(gè)系統(tǒng)可以包含多個(gè)不同類型的軟件模塊，每個(gè)軟件模塊都由模型中一個(gè)組件表示。11.2組件和接口2023/9/27組件和接口圖形表示組件用左邊帶有兩個(gè)標(biāo)簽的矩形圖標(biāo)表示接口用于描述組件所提供的服務(wù)的一組操作集合，指定了組件的外部可見操作。組件和接口之間的關(guān)系叫做實(shí)現(xiàn)關(guān)系?？梢酝ㄟ^接口是訪問一個(gè)組件。（1）組件和接口的圖形表示2023/9/28依賴關(guān)系表示一個(gè)實(shí)體使用另一個(gè)實(shí)體提供的服務(wù)。在組件圖中，常見的兩種依賴關(guān)系：編譯依賴:如C++語(yǔ)言生成的代碼，分為頭文件和實(shí)現(xiàn)文件，所以對(duì)應(yīng)到兩個(gè)組件。調(diào)用依賴（2）依賴關(guān)系2023/9/29使用依賴關(guān)系的三種情況：客戶類要訪問一個(gè)在提供者類（接口）中定義的值（常量或變量）；客戶類的操作激活提供者類（接口）的操作；客戶類的操作具有返回到提供者類（接口）的實(shí)例或參量的特征標(biāo)記。說明2023/9/210（3）組件包定義：包含一組邏輯相關(guān)的組件或者系統(tǒng)的主要組件，它所扮演的角色和作用類似于類圖中的邏輯包。組件包的名稱通常就是文件系統(tǒng)的路徑名。圖形表示2023/9/211（4）組件與類的比較組件與類的比較：相同點(diǎn)不同點(diǎn)兩者都有名稱；都可以實(shí)現(xiàn)一組接口；都可以參與依賴關(guān)系；都可以被嵌套；都可以有實(shí)例；都可以參與交互。類描述了軟件設(shè)計(jì)的邏輯組織和意圖，而組件則描述軟件設(shè)計(jì)的物理實(shí)現(xiàn)，即每個(gè)組件體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中特定類的實(shí)現(xiàn)。2023/9/21211.2組件11.2.1名稱11.2.2組件的種類11.2.3RationalRose中不同類型組件的圖標(biāo)表示2023/9/213（1）名稱每個(gè)組件都必須有一個(gè)不同于其他組件的名稱。組件的名稱是一個(gè)字符串，位于組件圖標(biāo)的內(nèi)部。組件名稱通常是從現(xiàn)實(shí)的詞匯表中抽取出來(lái)的短名詞或名詞短語(yǔ)，并依據(jù)目標(biāo)操作系統(tǒng)添加相應(yīng)的擴(kuò)展名，例如java和dll。組件的名稱有兩種：簡(jiǎn)單名和路徑名。2023/9/214（2）組件的種類在對(duì)軟件系統(tǒng)建模的過程中，存在3種類型的組件：配置組件（DeploymentComponent）工作產(chǎn)品組件（WorkProductComponent）執(zhí)行組件（ExecutionComponent）2023/9/215配置組件（Deploymentcomponent）配置組件是運(yùn)行系統(tǒng)前需要配置的組件它們是生成可執(zhí)行文件的基拙例如操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、Java虛擬機(jī)等都屬于配置組件工作產(chǎn)品組件（WorkProductComponent）工作產(chǎn)品組件包括模型、源代碼和用于創(chuàng)建配置組件的數(shù)據(jù)文件。例如UML圖、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件、Java類和JAR文件，以及數(shù)據(jù)庫(kù)表等都是工作產(chǎn)品組件。執(zhí)行組件（Executioncomponents）執(zhí)行組件是在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的組件，是可運(yùn)行的系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果COM＋組件、.NET組件、EnterpriseJavaBeans、servlets、HTML文檔、XML文檔以及CORBA組件等都屬于執(zhí)行組件。2023/9/216（3）RationalRose中不同類型組件的圖標(biāo)表示

1.組件

2.子程序規(guī)范

3.子程序體

4.主程序

5.包規(guī)范

6.包體

7.任務(wù)規(guī)范

8.任務(wù)體

9.數(shù)據(jù)庫(kù)10.虛包11.虛子程序2023/9/21711.3接口和組件之間的關(guān)系接口和組件之間的關(guān)系分為兩種：實(shí)現(xiàn)關(guān)系（Realization）依賴關(guān)系（Dependency）在圖中，接口和組件之間用實(shí)線連接表示實(shí)現(xiàn)關(guān)系；而接口和組件之間用虛線箭頭連接則表示依賴關(guān)系。實(shí)現(xiàn)關(guān)系依賴關(guān)系2023/9/218（1）依賴關(guān)系表示組件圖用依賴關(guān)系表示各組件之間存在的關(guān)系類型。在UML中，組件圖中依賴關(guān)系的表示方法與類圖中依賴關(guān)系相同，都是一個(gè)由客戶指向提供者的虛線箭頭。2023/9/21911.4組件的接口分為兩種組件的接口分為兩種：導(dǎo)入接口（importinterface） 供訪問操作的組件使用導(dǎo)出接口（exportinterface） 由提供操作的組件提供導(dǎo)出接口導(dǎo)入接口2023/9/220（1）舉例2023/9/221（2）組件嵌套組件也可以包含在其他的組件中，這可以通過在其他組件中建模組件來(lái)表。該模型演示了事務(wù)處理組件由3個(gè)獨(dú)立的組件組成，即：數(shù)據(jù)訪問、事務(wù)邏輯和用戶接口

，即系統(tǒng)的3個(gè)層次。2023/9/22210.5組件圖的應(yīng)用組件圖可以用來(lái)為系統(tǒng)的靜態(tài)實(shí)現(xiàn)視圖進(jìn)行建模，通常情況下，組件圖也被看作是基于系統(tǒng)組件的特殊的類圖。在使用組件圖為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)視圖進(jìn)行建模時(shí)，可以為源代碼建模、為可執(zhí)行版本建模、為數(shù)據(jù)庫(kù)建模等。下面分別對(duì)其進(jìn)行介紹。2023/9/223（1）源代碼建模2023/9/224（2）為可執(zhí)行版本建模組件圖用來(lái)描述構(gòu)成軟件系統(tǒng)的組件以及組件間的關(guān)系。在為可

執(zhí)行版本建模時(shí)，需要先找出構(gòu)成系統(tǒng)的所有組件；然后需要區(qū)分不同種類的組件，例如，庫(kù)組件、表，表組件，執(zhí)行組件等：還需要確定組件間的關(guān)系。在如圖所示的組件圖中，組件ComponentA.dll依賴于組件componentB.dll。2023/9/225（3）為數(shù)據(jù)庫(kù)建模要為數(shù)據(jù)庫(kù)建模，可以按照以下步驟進(jìn)行：①識(shí)別出代表邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)模式的類：②確定如何將這些類映射到表：③將數(shù)據(jù)庫(kù)中的表建模為帶有table構(gòu)造型的組件：為映設(shè)進(jìn)行可視化建模。如圖所示的組件圖中，組件Course.mdb代表Access數(shù)據(jù)庫(kù)．組件Student、Course和Elective代表組成數(shù)據(jù)庫(kù)Course.mdb的3個(gè)表。2023/9/22611.6組件圖建模技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中的組件建模。對(duì)相應(yīng)組件提供的接口建模。對(duì)組件之間的依賴關(guān)系建模。將邏輯設(shè)計(jì)映射成物理實(shí)現(xiàn)。對(duì)建模的結(jié)果進(jìn)行精化和細(xì)化。2023/9/227第12章配置圖12.1概述12.2節(jié)點(diǎn)12.3關(guān)聯(lián)關(guān)系12.4配置圖建模技術(shù)12.5實(shí)例——圖書館管理系統(tǒng)的配置圖2023/9/22812.1概述配置圖描述了運(yùn)行軟件的系統(tǒng)中硬件和軟件的物理結(jié)構(gòu)。配置圖中通常包含2個(gè)元素：節(jié)點(diǎn)（Node）關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）配置圖可以顯示節(jié)點(diǎn)以及它們之間的必要連接，也可以顯示這些連接的類型，還可以顯示組件和組件之間的依賴關(guān)系，但是每個(gè)組件必須存在于某些節(jié)點(diǎn)上。2023/9/22912.1概述配置圖示例：2023/9/23012.2節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)是在運(yùn)行時(shí)代表計(jì)算資源的的物理元素。節(jié)點(diǎn)通常擁有一些內(nèi)存，并具有處理能力。節(jié)點(diǎn)通過查看對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有用的硬件資源來(lái)確定，這需要從能力和物理位置兩方面來(lái)考慮。在UML中，節(jié)點(diǎn)用一個(gè)立方體來(lái)表示。2023/9/23112.2節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)與組件的比較：相同點(diǎn)不同點(diǎn)二者都有名稱和關(guān)系；都可以有實(shí)例；都可以被嵌套；都可以參與交互。組件是參與系統(tǒng)執(zhí)行的事物，而節(jié)點(diǎn)是執(zhí)行組件的事物；組件表示邏輯元素的物理包裝，而節(jié)點(diǎn)表示組件的物理配置。2023/9/23212.2節(jié)點(diǎn)12.2.1名稱12.2.2節(jié)點(diǎn)的種類12.2.3節(jié)點(diǎn)中的配置2023/9/23312.2.1名稱每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須有一個(gè)區(qū)別于其他節(jié)點(diǎn)的名稱。節(jié)點(diǎn)的名稱是一個(gè)字符串，位于節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)的內(nèi)部。節(jié)點(diǎn)名稱通常是從現(xiàn)實(shí)的詞匯表中抽取出來(lái)的短名詞或名詞短語(yǔ)。節(jié)點(diǎn)的名稱有兩種：簡(jiǎn)單名和路徑名。節(jié)點(diǎn)是各種計(jì)算資源的通用名稱，包括處理器和設(shè)備兩種類型，兩者的區(qū)別是處理器能夠執(zhí)行程序的硬件組件（如計(jì)算機(jī)主機(jī)），而設(shè)備是一種不具備計(jì)算能力的硬件組件（如打印機(jī)）。2023/9/23412.2.2節(jié)點(diǎn)的種類在實(shí)際的建模過程中，可以把節(jié)點(diǎn)分為兩種類型：處理器（Processor）設(shè)備（Device）2023/9/2351.處理器處理器是能夠執(zhí)行軟件、具有計(jì)算能力的節(jié)點(diǎn)。2023/9/2362.設(shè)備設(shè)備是沒有計(jì)算能力的節(jié)點(diǎn)，通常情況下都是通過其接口為外部提供某種服務(wù)。2023/9/23712.2.3節(jié)點(diǎn)中的配置配置圖可以將節(jié)點(diǎn)和組件結(jié)合起來(lái)，以建模處理資源和軟件實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系。當(dāng)組件駐留在某個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以將它建模在圖上該節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部。為顯示組件之間的邏輯通信，需要添加一條表示依賴關(guān)系的虛線箭頭。2023/9/23812.2.3節(jié)點(diǎn)中的配置駐留在節(jié)點(diǎn)上的組件2023/9/23912.2.3節(jié)點(diǎn)中的配置可以在節(jié)點(diǎn)和組件之間添加一條表示依賴關(guān)系的虛線箭頭，并使用構(gòu)造型來(lái)表示節(jié)點(diǎn)對(duì)組件的包容。2023/9/24012.3關(guān)聯(lián)關(guān)系配置圖用關(guān)聯(lián)關(guān)系表示各節(jié)點(diǎn)之間通信路徑，表示為一條實(shí)線。在連接硬件時(shí)通常關(guān)心節(jié)點(diǎn)之間是如何連接的，因此關(guān)聯(lián)關(guān)系一般不使用名稱，而是使用構(gòu)造型。2023/9/24112.3關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系示例：2023/9/24212.4配置圖建模技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)建模。對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系建模。對(duì)駐留在節(jié)點(diǎn)上的組件建模。對(duì)駐留在節(jié)點(diǎn)上的組件之間的依賴關(guān)系建模。對(duì)建模的結(jié)果進(jìn)行精化和細(xì)化。2023/9/24312.5實(shí)例——圖書館管理系統(tǒng)的配置圖12.5.1使用RationalRose繪制配置圖的步 驟12.5.2圖書館管理系統(tǒng)的配置圖2023/9/24412.5.1使用RationalRose繪制配置圖的步驟1.打開配置圖2.配置圖工具欄按鈕簡(jiǎn)介3.添加處理器4.增加處理器細(xì)節(jié)5.添加設(shè)備6.增加設(shè)備細(xì)節(jié)7.添加關(guān)聯(lián)關(guān)系8.增加關(guān)聯(lián)關(guān)系細(xì)節(jié)2023/9/24512.5.2圖書館管理系統(tǒng)的配置圖2023/9/246配置圖舉例2023/9/2472.1創(chuàng)建和顯示配置圖可以通過下面三種方式中的某一種來(lái)創(chuàng)建或顯示配置圖：?jiǎn)螕鬊rowse>DeploymentDiagram；在工具欄上，單擊配置圖圖標(biāo)；在瀏覽器中，雙擊配置圖圖標(biāo)。2配置圖操作2023/9/2482配置圖操作2.2配置圖工具箱8種常用工具可以定制2023/9/2493處理器規(guī)范3.1General標(biāo)簽Name：顯示處理器的名稱Stereotype：顯示處理器的構(gòu)造型Documentation：顯示對(duì)處理器的附加說明2023/9/2503處理器規(guī)范3.2Detail標(biāo)簽Characteristics：指定處理器的物理描述Processes：指派給該處理器的進(jìn)程Scheduling：處理器所使用的進(jìn)程調(diào)度類型類型描述Preemptive已經(jīng)就緒的、較高優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程可以搶占當(dāng)前正在執(zhí)行的、較低優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程的資源。相同優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程將被賦予一個(gè)執(zhí)行的時(shí)間片，允許平均分配計(jì)算資源（默認(rèn)的情況）。Nonpreemptive當(dāng)前進(jìn)程將持續(xù)執(zhí)行，直到它放棄控制。Cyclic控制從一個(gè)進(jìn)程傳遞給另一個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程有一固定的處理時(shí)間長(zhǎng)度。Executive由一種算法控制進(jìn)程調(diào)度。Manual進(jìn)程由系統(tǒng)外部的一個(gè)用戶調(diào)度。2023/9/2514設(shè)備規(guī)范4.1General標(biāo)簽Name：顯示設(shè)備的名稱Stereotype：顯示設(shè)備的構(gòu)造型Documentation：顯示對(duì)設(shè)備的附加說明2023/9/2524設(shè)備規(guī)范4.2Detail標(biāo)簽Characteristics：指定設(shè)備的物理描述2023/9/2535進(jìn)程規(guī)范定義是在一個(gè)處理器中執(zhí)行的控制線程（thread）進(jìn)程規(guī)范對(duì)一個(gè)控制線程的文檔說明Name：顯示進(jìn)程的名稱Processor：顯示進(jìn)程的所