UML与系统分析设计实验手册

1、软件建模与uml实验手册第一部分课程与实验综述-.课程简介及实践要求:软件建模与uml是以介绍血向对彖的统一建模语言uml为主，使学牛了解血向对彖技 术的基本概念，掌握血向对彖的分析和设计方法,以及与血向对彖技术相关的一些软件开发技术， 同时掌握在rational rose环境下用uml进行分析和设计的技术。本课程在教学内容方血着重基 本理论、基本知识和基本方法，在培养实践能力方血着重设计构思和设计技能的基本训练，熟 练的上机操作能力和分析能力。实验实践训练是uml与面向对彖分析与设计教学的巫要技能环节。通过实验，使学生加深 理解、验证、巩固课童教学内容，特别是通过设计和综合实验，发挥学生的想

2、象力和创新能 力。:.课程实验目的要求:通过uml的实验，学生应该：1. 学会用面向对象的思想去分析和设计相关系统;2. 学会用rose、staruml建模工具进行软件建模。三. 课程实验参考资料1. （美）joseph schmuller著.uml基础、案例与应用.人民邮电出版社,20042. （美）hans-erik eriksson.uml 2工具箱.电子工业出版社,20043. 昊际，金茂忠.uml lfll向对象分析.北京航空航天大学出版社,20024. 赵从军.uml设计及应用.机械t业出版社,20045. grady booch,james rumbaughjvar jacobs

3、on.uml 用户指南.机械t业出版社,20016. 吴建，郑潮，汪杰.uml基础与rose建模案例.人民邮电出版社,2004第二部分实验实践指导一、实验目的1. 学会分析系统中的参与者和用例2. 掌握用例图的绘制方法二、实验器材1. 计算机一台；2. rational rose 匸具软件;三、实验内容画出atm系统的用例图四、实验步骤1 分析atm白动取款机：客户可以取钱，存钱，查询余额，转帐，修改密码。通过分析可找岀如下儿个参与者：1. atm2.客户通过分析得到如下用例:（1）存款（4）转帐（2）取款（5）修改密码（3）查询余额（6）打印收据2.绘图步骤:下面介绍在rose2003中创建

4、用例图的过程:在“use case view “中双击main图,或者右击“use case view弹出在快捷菜单中选择“new" -> "usecase diagram",双击图标，出现图1,为编辑用例图做好准备。se»oe 鱼epot ueey ipoii adci-in$ti&d3d gwta tl«4)k cd u»« c*卑 k«vdi«4r s* cj loc&e«l vi * 厂 d usponr»q vi*wcl d«ployw*nt

5、vi *frop«r la «sbq o80a13：oo:58| (customizable mcnufi|1 3：uu：bu| (customizable menus|x>«f kul taxt<ly*a b（2）在用例视图中，从工具栏中选择actor图标，在右边的绘图区中添加一个新元索，并 収名客户表明新增一个参与者，如图2所示。（3）同样的方法添加参与者“atm”，如图3所示。(4) 在工具栏上选择用例的图标，依次添加存款、取款、查询余额、转帐、修改密码、打印 收据，如图4所示。53 伙 9fmat &wse report query l

6、ootejndow 吐0 q x efe 皆區阿团囤® >hb (oatiau)u) vs« c«i« vitw q ms 0 vr*di«cr « 2 ati k客户 o«sffw om osiw#® o存軾 o打印收务 0載我 三 asi«c>«tions u) lcicel tie» c cgpomal v>*vdeplotgt view >«d«l prpartxtx打印收据客户atm修改玄码x 13:00:58| |customl?

7、able menus|i9：oo:58| icustomizable menusjhlog/»rpl(5) 添加参剧者和用例间的关联关系，如图5所示。日e 2 叶印 2 色 cw» govt gy loob 附 im 冲如d o； q x %> qq 囱o vi« cm# vietjj e(hy at9emi*iff n*艮 oooooomscm»i0/d0oxrz3r修改花码 n：00：58| |cuslomi/able mei>tft| 19：00：58| |cuslomi/able menusj# !3l图5五、实验报告要求1. 整理实

8、验结果。2. 小结实验心得体会。实验二交互图一、实验目的1. 学会用协作图实现用例2. 掌握顺序图的绘制方法以及顺序图和协作图的相互转换。二、实验器材1. 计算机一台;2. rational rose t具软件;三、实验内容h出atm取款的顺序图，并转换为协作图o四、实验步骤扮析atm収款的场景：（1）通过读卡机，用户插入atm卡；（2）atm系统从卡上读取银行id、帐号、加密密码、并川主银行系统验证银行id和帐号;（3）用户输入密码，atm系统根据上面读出的卡上加密密码，对密码进行验证；（4）用户输入取款数量；（5）atm系统通知主银行系统，传递储户帐号和収款数量，并接收返冋的确认信息；（6

9、）atm系统输岀先进、atm卡和显示帐户余额的收据；（7）atm系统记录爭务到日志文件。寻找场景中的对象：atm、客户和帐户。2. 绘图步骤:卜面介绍在rose2003中创建顺序图的过程:（1）在“logical view”中新建wsequence diagram “,双击图标，出现图1,为编辑顺序图 做好准备。知x3, press 91(2) 在顺序图编辑窗口屮，从工具栏屮选择object图标，在右边的绘图区屮添加一个新元 素，并取名customer表明新增一个对象,如图2所示。阿 * sw&px loob 附此妙如 tho & xd u 跄 nawaea > qqr|

10、(*<buu) cl c<«« vi«v -c3u<>euh v«vd>urm冑 l«vdimti»2c««u4h«l1. o ccepootat yxer 0 d«plor«at ¥：« si bodu pr«rti«z- ji1：16:45| icustomizable menus|i1：16：45| (customizable menusji1：i6：45| |custofnizable menusj 11：i

11、6：45| (customizable menusjj| i |l ofl/fmhelp. >r“ fld gb； h 跄珂耳曲 gwdnl.4) o ctl« 枷" o u<ieu 以"is main m *“山9 - 懈*“山9-2 三 associttimts o cspongt viev 0 deploysvw 9 wodcl proper uy筍口圃爪呛陶14kak oi 甲陽 s q q rr ocuftom««atmac««um11?16：45| |customizablc menus11：16：4

12、5| |customizable menus11：16：45| jcustomizable menus 11：16：45| |customizablc menuspoppmwpt )u】p!u(3) 同样的方法，添加atm对彖和account対象，如图3所示。(4) 根据atm取款的场景，获得第-条消息为“客户向atm机提交取款需求”，向图中 添加消息，如图4所示。fi czz dr.w- o l»<><ex view <>o g»；qatmcustomer o c.m.qrr«mrt>«si requestaccou

13、ntj 2jfll»v 3：'图4(5) 同样的方法添加其它消息，如图5所示。atrnffvvss vm cm vi»rii； bers'w 三 jlsi«et att «a& o l*pe«l vx«v o c *d t vxw®v：er*4*1 ?rn«rti«satmaccvmatmaccountpinput pasxtransfer p 旳沁 '5customerpassword7 inf(rfn successful m 申.mputcoun ?k(:gssfun

14、yve 爷.9 transfer count:11 exitx 11 ：34:54| update model propertiesd411 ：34:s4|upde model propertie$|r ey<hi >l»rloa/2re f】(6) 根据顺序图生成协作图，步骤如b ： "browse” > create collaboration diagram",生成的协作图，如图6所示。ffi如 fgrww &c*seloob &»沁妙时-s xcusiomgr1 request3 mput password8 m

15、put count5 vec<y password10 vwty / transjr password- fls ransfec couniz2 pesswocd/ 7 inform successhl message6 success!/11 exitaimccount五、实验报告要求1. 整理实验结果。2. 小结实验心得体会。实验三类图一、实验目的1理解类的基本概念2. 理解类间的关系3. 掌握类图的绘制方法二、实验器材1. 计算机一台；2. rational rose t具软件；三、实验内容分析选课系统中的类及关系，然后画出它们的类图。四、实验步骤1 分析在选课系统中，通过分析可抽

16、彖出如下几个类：1. 学生类2. 管理员类3. 课程类学生类和管理员类的属性较容易分析，这里只列出课程类的属性和方法:（1）课程名称（2）开课教室（3）课程号（4）授课教师（5）选课的学生（6）开课起始吋间(7) 允许选课的学牛人数(8) 设逍课程号(9) 设置课程名称(10) 查询课程号(11) 查询允许选课的学生人数2.绘图步骤:卜面介绍在rose2003中创建类和它们z间关系的过程:(1) 在“logical view “中双击main图，或者右击“logical view “,弹出在快捷菜单中选 择“new” 一 “class diagram”，双击图标,出现图1,为编辑类图做好准备。

17、(2) 在逻辑视图中，从工具栏中选择class图标，在右边的绘图区中添加一个新元素，并取名student表明新增一个类。軽 gfe wt 如browse beport query loob add-tm wdovd q x % (h?naa0®a j q 口 apl (qid.4) d o vte cz vi«« o lcictlh b %ti o cgpomm *8"a deploy»td v>r»® 0»d«l fr«p*rti«t04:55:04) icustomizabl

18、e menus) 04:55：04| (customizable menus| 04:s5：04| |customl7«ble mcnusj 04:ss：04| |customl7«blc menus) 04:5s：04| (customizable menus)i log/nr ifaly. yrw 和d«ftnlt l«a«uax« aatlyxis（3）选择新创建的元素，点击鼠标右键,在弹出的菜单中选择“open sepcification”，弹出 图3对话框。（4）在对话框中,可以修改元素的名称,这里新元素的名称定为“stud

19、ent” ,如图4所 示。m z |ciimmvik<bblr men«»v| 4“4|mcnutjm m m| |cu«imii/«m0 mrnm.| 43$ t4| |cummrlrome mcnutjass bpecihcationrelationscomponentsnestedfilesgeneral detail operati ons attributesjocumentation/vok(5) 点击“attributes”选项卡，添加属性,如图5所示。匸 lass specihcation ror studentrela tiori

20、£componen tsnested filesgeneral i detail i operations attributes7 show inheritm| st. . . | namepa. typeini.st uderr<1 0ok |cancel 1applybrowse help |(6)点击“operations”选项卡,添加方法如图6所示。(7)同样的方法添加course类，如图7所示。& (xmtiu«4)* d us« cu yim 弓 o logical vi»v曰 course ± s stsx三 ass

21、o<x«tions o cgpozxl vit«0 dploy»et v>*<£i o4«l promrtitsgetnameqstudentname9) gto &*fqnmt qroww blpoft query look &dd-lh$pa (zqz cd vm ctst vi -1 cl lofictl vie*0即 b c«wi< & b st«4ent 三 co cgpggq dtpl*yw«at vi«v sb od.l pr«>

22、;«rti«icoixse04:55:04| (customizable menus| 04：s5：04| customizable menus 04:55：04| customizable menusj 04:55:04| customizable menusj 04：55：04| customizable menus(8) 创建两个类之间的关系，通过分析得岀：学牛类和课程类之间为单向关联。选择图标栏的“关联”，由学卞类指向课程类。如图8所示。s (m：55：(m| (customizable menus) 04：55：04| (customizable menus| 0

23、4:55：04| (customizable menusj (m：55：(m| (customizable menus 04：55：04| (customizable menus|1 4d>bku>g/ltfiruwaf©r k«lp, pr«tt fl(9) 创建关联名。右击关联，选择"open specification “，键入关联名，如图9所示。ssociationrole b generalrole a detailrole b detailgeneraldetailrole a generalbpecihcation rorlog

24、i cal vi ewcoursestudentcancelapply br ow e e(10) 分别在“role a detail “和“role b detail “选项卡中键入名称和多重性,如图10所示。图10(11) 重复(2) (10)屮的步骤完成选课系统整个类图的创建。五、实验报告要求1. 整理实验结果。2. 小结实验心得体会。实验四状态图和活动图一、实验目的1. 熟悉状态图和活动图的基本功能和使用方法。2. 掌握如何使用建模工具绘制状态图和活动图方法。二、实验器材1. 计算机一台；2. rational rose 丁具软件；三、实验内容（1）分析图书管理系统中的书和借书证的状态

25、，画出它们的状态图;（2）分析管理员的活动状态，画岀管理员的活动图。四、实验步骤1. 分析在图书笛理系统中，分析书的状态如下：1. 可借2. 被借3. 被预约4. 删除借书证的状态如下：1. 可用2. 不可用3. 删除管理员的活动如下:1. 处理还书2. 处理借书3. 处理罚款读者的活动如下：1. 登录2. 找书3. 预约4. 浏览2. 绘图步骤：下面介绍在rose2003中创建类和它们之间关系的过程:(1)在“logical view “中信件“statechart diagram” ,双击图标,出现图1,为编辑状态 图做好准备。3 2 叶中loob 砂ir«时fi (ziu.d)

26、 o cm v1»v-dv»tv甘boa-o?b<4«1s dy o cxpoaat vxtw倉viev£3 "bl-i11：49：34| (customizable menus| 11：49：34| (customizable menusj 11:49:34| (customizable menus) 11:49:34| (customizable menus)jvlog/lan<u>y(2)在工具栏中选择"start state"图标添加到编辑窗口中,如图2所示。d g» q x %>

27、qq a亞 gtiti.d) vs c “ vitv -o up<d vie< imb g? sta<«/a«tivttr *u«1 生 m«vdi«4rtem ass«<iui«as qcx.*z vitv q d.】”z vie ® 9«4«1 rr»>«r<i«v"«r yn fldel ml< laafuefe1ntimi1：49：34| |customi/»ble menus| 11：

28、49:34| (customizable mcftusj 11 ：49：34| icuttomizable menus-i1：49：34| |customl/«ble menus|1"一'(3) 在工具栏中选择“state”图标,添加一个元素，命名为“newbook” ,如图3所示。ako5newbookmb qidd) q «« g * -q l»<»c«l "mff !-st«<e/a4<iv><)r “!$edi9q itvv&ok 岂 a«v

29、«eiaia«m o co»»c«itt>t0 讷巧m»q vi<« fii odal11：43:34| (customizable menus11：49:34| |cu5tomi/able menus)11:49:34) (customizable menus11：49：34| (customizable menus)1【i ht（4）同样的方法添加其它状态，如图4所示。（5）书的各个状态之间添加转移及和应的事件，如图5所示。图5(6) 同样的方法得借书证的状态图，如图6所示。图6(7) 在rose2003中,

30、绘制图书管理员的活动图,新建“activity diagram v ,如图7所示：图7(8)读者的活动图如图8所示：图8五、实验报告要求1.整理实验结果。2. 小结实验心得体会。实验五对象图.包、组件图及部署图一、实验目的1. 对彖图的基本概念。2. 包的基本概念。3. 掌握在rational rose中绘制对象图和包。4. 理解组件图的基本概念。5. 理解组件图的应用：逻辑部署。6. 理解部署图的基本概念。7. 理解部署图的应用：物理部署。8. 掌握组件图和部署图绘制的方法。二、实验器材1. 计算机一台。2. rational rose 工具软件。三、实验内容"图书馆管理系统”的分

31、析和设计已按计划完成类图和交互图的分析与设计，不过当这份文 档提交给图书馆的使川人员审查时，他们认为最好能川一个实例來说明系统的运作，现系统分析 部指派您完成该项任务，为系统绘制一张对象图。1. 以借书过程为例绘制对象图；2. 完成系统的组件图。四、实验步骤1、为了更好的描述借书过程，根据图5.1绘制借书过程中某一时刻的对象图图5. 1(1) 确定对彖的值假定管理员在为读者“s05001”办理“umlguide”的借书手续，这时首先弹出一个借书窗 口 “iflend”，在其上输入读者id和书名,点击“借书”按钮。这里iflend对象将调用业务管理 者类bmmain对象的findbookbyna

32、me方法去获取一个书名为“umlguide”的book对象blend, 然后bmmain再通过lendbook方法，去调川blend对象findfreeltem方法，去查找一本可借阅的 图书,这里假定找到图书ilend,然后使用setloanstate更改ilend的借阅状态为“借出”,完成 借书过程。表751描述了在成功设置ilend对彖借阅状态为“借出”状态时，与借书过程育关的各对象 的值。表7. 1类名对象名属性值方法lendframeiflendbookname=wuml guide"readerld二"s05001"lendbookbookmanager

33、bmmainfindbookbynamelendbookbookblendbookname=,t'ml guide"findereeltemisbn="isbn12315"itemilendisbn二"isbn12315"getitemlditemid=b05001setloanstate(2) 绘图，根据(1)中的描述,绘制出当ilend状态变更时，系统中各对象的状态如图7.2 所示。(3) 根据分析设计情况，进一步设计对象和包之间的关系。图5.22.绘制组件图分析：“图书馆管理系统”屮，通过分析可以发现类图屮的类应分为4个部分:1.

34、 用户接口模块(ui),主要负责系统和用户的交互，包括frame类，dialog类等。2. 业务对彖模块(b0),主要负责处理系统中的业务计算，如借书，还书等功能的具体操作。3. 数据存储模块(db),主要负责处理対数据的存储。4. 通用工具模块(util),包括系统中通用函数。通过一个主程序startclass來启动。由于系统屮的类较多，这里以业务对象模块(b0)为例 來讲解如何创建组件图，b0模块中包括：item类：书目类，表示一本实际存在的书籍或杂志；loan类：借书业务类，将借阅者和图书馆关联起來，一个loan对象表示借出的一本书；borrowerinfomation类：借阅者信息类，

35、表示一个借阅者；title类：表示一种书或一种杂志。如c+编程思想就是一种书,用1个title表示,如果 有2本这样的书，则需耍用2个item表示。reservation类：预立信息类，表示一个预立信息。item类和loan类z间互相依赖，loan类和borrowerinfomation类之.间互相依赖， borrowerinfomation 类和 reservation 类z间互和依赖，reservation 类和 title z间互相依赖，title 和item类z间互相依赖。绘图步骤：(1) 在组件视图中双击main图，出现图8.1,为编辑组件图做好准备，这时绘图工具栏中 的图标如图中椭

36、闘所示，其中具体含义可参看本节“补充图标” 一段的介绍。（2）在组件视图中，从丁具栏中选择mainprogram图标，在右边的绘图区中添加一个新组 件，并取名startclass.java表明新增一个主程序。图8. 2（3）选择新创建的组件，点击鼠标右键,在弹出的菜单中选择"open sepcification”，弹出 图10.3对话框。（4）在对话框中，可以修改组件的名称，设置组件的类型，指定实现的语言。这里新组件 的名称定为“startclass.java” ,组件构型为main program （rose中提供了多种构型,大部分在 补充图标一段中均有简单的介绍）,实现语言为ja

37、va （rose中默认的是分析语言analysis）,修 改结果如图8.4所示。图&3图8. 4（5）组件图描述的是系统的实现视图，因此要拆定实现组件功能的文件。点击file选项卡, 在列表椎小点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“insert file”，弹出文件对话框。在对话框中, 键入startclass.java,点击“打开”按键，这时对话框如图8. 5所示。conponeiit speci £i cati on for startclas.browse |help i 0kcancel图8. 5(6) 双击startclass.java,弹出是否创建对话框，询问是否创建

38、文件,选择“yes”，弹出记 事本，这时町输入和应的源程序(注意：如果这里选择的文件已经存在，则不会弹出创建文件对 话框，而是玄接显示相应文件内容)。(7) 创建相应的包。选择包图标，在右图屮创建。这里同样需要对每个组件打开"openspecification"对话框,设置具体的属性,对“包”组件来说需要在f订es选项卡中指明与其对应的目录。创建完毕的组件图如图8. 6所示。图8. 6（8）选择业务对彖包（bo）,双击，打开业务对彖包的详细组件图，这里根据分析的结果分别仓 建 title java, item java, loa n.java, borrowerl nfo

39、mati on .java, reservati on .java 纟 14 件，-! x|«|g| x|并设置好每个组件的构型和对应的文件。创建好的bo包组件图如图8. 70rational kose 一 (untitled) - cooponent di agr a* ： bo / lain画 file edit view format browse report query tools add-ins window helpq 壬唁唱i昌丨n 囿 阿回園回|色甸(untitled)e 口 use case view e 口 logical view 甲 o component

40、view bodbutil uimain startclass jwbl(£-(£ft； d«ploy*«nt vitw model propertiesfor help, press flkabce3ji title javaloan javai1_| bo it owl nfor mation java| coaponont xiw： ：bo： ：borrowlnfoiui1_| reservation javad efaul t language: analys i s图 10. 7（9）创建依赖关系。在本节“关系”一段中，已经描述过依赖关系使川虚

41、线表示，因此根据分析中的结果，在图中将相互依赖的组件连接即可。完成后的组件图如图8.8。丄回凶 -|（9l x|rat i onal rose 一 (unti tied) - coaponent di acrui ： bo / lain5 file edit view format browse report query tools add-ins window helpo/saix 蛍)定丨昌 nieiaasaleo 毀qgjis(untitled)e-o use cfiise view 亩 o lopcu vi«wt c3 component vi ew4abcdi loan j

42、avabodb utiluimainstartclass. java 3 deployment vi ew model propertiesi item javano£包ji borrownformatio n.java7r1i title.java7i1| reservation > i .javai |for help, press fldefault language: analysis图8.83. 绘制部署图分析:“图书馆管理系统”目前开发的是一个单机版系统，其中所有的运算均在一台机器上完成,但是由丁打卬报表的需要，系统还应配备一台打卬机。因此得出系统中存在2个节点：

43、一台主机，其类型是processoro 一台打印机，其类型是deviceo 绘图步骤:(1)浏览窗口中选择“deployment view”，弹出如图& 9所示窗口。图8.9(2) 在图中添加分别添加一个processer和device,并分别命名为“computer with java support”和“printer",添加完毕后，其结果如图8.10所示。图 8. 10（3）为节点添加连接关系。全图如图8.11o图 8. 11五、实验报告要求1.整理实验结果。2.小结实验心得体会。实验六正向工程一、实验目的1. 理解止向工程的基木概念。2. 利用rose工具生成代码框架

44、。3. 在实现过程中使用转换后的代码。4. java编程综合练习。二、实验器材1. 计算机-一台。2. rational rose 工具软件。三、实验内容现在，“图书馆管理系统”的分析和设计工作己经慕本完成，即将进入编码阶段。为了加快 编码进度，可以利用建模工具执行正向工程，将系统中的模型转换成指定语言类型的代码框架, 现要求您完成该项任务。四、实验步骤使用rose工具将设计的模型通过正向工程生成代码框架。按照使用rose工具生成代码的6 步基木步骤可以顺利的完成代码椎架的生成工作。（1）检查模型，（2）创建组件（3）将类映射到组件（4）设置代码牛成属性（5）选择类，组件和包（6）牛成代码步骤

45、：（1）在上面做好的类图和组件图，浏览窗口屮选择“component viewf,；见图9.1。（2）本例是用实现administrator类为例來讲一下怎样实现正向工程，首先在左边的工具栏内选一个组件，并命名为administrator类，并找到这个类。（3）在上面的图中找到administrator类后，把它拖拉到刚才建好的组件图里面，见图9.2 所示。图9.1图9.2做完上一步庇双击该组件，在找开的对话松中，选“files”这个选项，如图9.3那样设置。co*ponent specification for ad ? x)general | detail | realizes | fil

46、es |rlname: ad/nini s tratorereotyp。 documentqti onlanguage:analysisari al vs islavacomweb modeler xml dtdokcancelapplybrowse图9.3(5)做完一步后，右键单击该组件，便会看到有一项为“java/j2ee”，如图9.4所示，当鼠标 移到该项上时会有弹出快捷菜单“generate code",见图9.5,接下来会一另一个对话框出现， 选择刚才添加的类点击中间的“assige”键，图9.6示。到此，止向工程生成代码做完，不过， 牛成的代码没有具体的代码，有类的属性和方法，但没有方法，这需要程序员编写。rational rose 一 umi. mdl component diagram： component vie.固 file gdit vi ew format browse rep or t