UML程序设计实验指导书

1、UML程序设计实验指导教程适合专业：计算机科学技术09浙江树人大学信息科技学院 2012.02 课程与实验综述第一部分实验综述一课程简介及实践要求：UML程序设计是以介绍面向对象的统一建模语言UML为主,使学生了解面向对象技术的基本概念,掌握UML的分析和设计方法,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面着重基本理论、基本知识和基本方法，在培养实践能力方面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程序设计教学的重要技能环节。通过实验，使学生加深理解、验证、巩固课堂教学内容，特别是通过设计和综合实验，发

2、挥学生的想象力和创新能力。二课程实验目的要求：通过UML的实验,学生应该:1学会用UML进行面向对象的思想去分析和设计相关系统;2学会用Rose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.吴际,金茂忠.UML面向对象分析.北京航空航天大学出版社,20024.赵从军.UML设计及应用.机械工业出版社,20045.Grady Booch,James Rumbaugh,Ivar Jacobson.UML用户指南.机械

3、工业出版社,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 实验实践指导实验一 构建用例图一、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 工具软件；三、实验内容1、分析ATM系统需求，按要求画出用例图;2、建立一个学生管理信息系统的需求3、建立设计一个学生管理信息系统的完整的用例图四、实验步骤（一）ATM系统的用例图1.分析ATM自动取款机：客户可以取钱，存钱，查询余额，转帐，修改密码。通过分析可找出如下几个参与者：(1) ATM（2）客户通过分析得到如下用例： （

4、1）存款 （2）取款（3）查询余额 （4）转帐（5）修改密码 （6）打印收据2绘图步骤： 下面介绍在Rose2003中创建用例图的过程：（1）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1.1，为编辑用例图做好准备。 图1.1 空用例图（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素，并取名客户表明新增一个参与者，如图1.2所示。 图1.2（3）同样的方法添加参与者“ATM” (4)在工具栏上选择用例的图标，依次添加存款、取款、

5、查询余额、转帐、修改密码、打印收据，如图1.4所示。 图1.4（5）添加参与者和用例间的关联关系，如图1.5所示。 图1.5（6）保存图完成用例图后，保存该图。（二）建立设计一个学生管理信息系统的需求分析与完整的用例图（1）学生管理信息系统简介学生管理信息系统主要为学校的学生处设计：方便学校学生处与学院学生口管理员方便管理学生，学生成绩由教务系统提供，教务系统提供相关的WEB service供学生管理信息系统调用。l 通过分析可找出如下几个参与者：学生处管理员、学校领导（学校各种报表统计信息）、学院管理员、班主任（提供学生操行、查询等）、学院领导（学院各种报表统计信息）、学生、后勤管理人员（卫

6、生管理、保卫处异常情况处理）、财务人员、考勤管理员（由副班长提供考勤信息）等l 通过分析得到如下一些大的用例： 学生基本信息管理、考勤管理 、成绩导入、学校各种报表信息（要求细化）、学院各种报表信息（要求细化）、个人成才规划、新学期注册，操行评定、学生任职信息系统、学生奖惩管理系统（要求细化，包括评优评奖等）、学生变动信息管理（培训内容、助学贷款情况、学校还款情况、勤工助学情况，党员管理），后勤卫生管理、保卫处的学生的异常情况处理、其它的具体由学生自己定。2. 建立设计一个学生管理信息系统的需求分析 分析学生管理信息系统，建立系统需求分析，并要求画出系统功能框图,如学生管理信息系统的功能模块图

7、如下系统模块图如后勤卫生查询功能子系统模块图如下。要求分析其它的子系统模块3建立一个学生管理信息系统的完整的用例图完整的要求，就为每一类用户分配一个用例模型，如一般学生查询功能用例要求分析其它参与者的用例模型（4）建立用例的文字描述（要求学生写出两个）1“基本信息查询”用例用例编号：04010101（共有4层用例图结构，每层用2位数字表示， 采用8位编号。）用例名： 基本信息查询执行者: 学生自己、学生的班主任、辅导员及其它的特权用户。目 的: 查询学生的基本信息，包括姓名、学号、家庭地址等信息。类 型：端点、基本的级 别： 二级l 过程描述：(三） 上传ATM系统的用例图与学生管理信息系统的

8、完整的用例图五、实验报告要求1 整理实验结果。2 小结实验心得体会。实验二 构建类图一、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 工具软件；三、实验内容（1）分析学生管理系统中的选课子系统中类及关系，然后画出它们的类图。（2）分析学生管理系统的其它子系统，并画出详细的系统类图四、实验步骤（一）. 选课子系统1、选课子系统分析l 分析学生管理系统中的选课子系统，通过分析可抽象出如下几个类：（1）学生类（2）管理员类（3）课程类l 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

9、（2）开课教室（3）课程号（4）授课教师（5）选课的学生（6）开课起始时间（7）允许选课的学生人数（8）设置课程号（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： 下面介绍在Rose2003中创建类和它们之间关系的过程：（1）在“Logical View“中双击Main图，或者右击“Logical View“，弹出在快捷菜单中选择“New”>“Class Diagram”，双击图标，出现图2.1，为编辑类图做好准备。图2.1（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，如图2.2所示。

10、图2.2（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2.3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“Student”，如图2.4所示。图2.3图2.4（5）点击“Attributes”选项卡，添加属性，如图2.5所示。图2.5（6）点击“operations”选项卡，添加方法如图2.6所示。 图2.6（7）同样的方法添加Course类，如图2.7所示。图2.7（8）创建两个类之间的关系，通过分析得出：学生类和课程类之间为单向关联。选择图标栏的“关联”，由学生类指向课程类。如图2.8所示。图2.8（9）创建关联

11、名。右击关联，选择“open specification“，键入关联名（select），如图2.9所示。图2.9（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2.10所示。图2.10（11）重复（2）（10）中的步骤完成选课系统整个类图的创建。（12）如图2.11转换生成代码，查看所生成的三个的代码。图2.11（二）分析学生管理系统的其它子系统，并画出详细的系统类图一般情况一个子系统至少有一个类，要求建立系统的详细类图，并建立类间的关联五、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 构建活动图一、实验目的1 熟悉活动图

12、的基本功能和使用方法。2 掌握如何使用建模工具绘制活动图方法。二、实验器材1. 计算机一台；2. Rational Rose 工具软件；三、实验内容（1）分析图书管理系统中管理员的活动状态，画出管理员的活动图。（2）分析学生管理系统，并画出详细的活动图，并用活动图细化用例图四、实验步骤（一）图书管理系统活动图1.分析l 在图书管理系统中管理员的活动如下：(1) 处理还书(2) 处理借书(3) 处理罚款l 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“中选择“Activit

13、y Diagram ”菜单，双击图标，出现图3.1，为编辑活动图做好准备。 图 3.1（2）在Rose2003中，绘制图书管理员的活动图，新建“Activity Diagram”，如图3.2所示： 图3.2 （3）创建读者的活动图如图3.3所示： 图3.3（二）分析学生管理系统，并画出详细的活动图，并用活动图细化用例图（1）学生基本信息保存的活动图 录入基本信息、点击保存、链接数据库、判定学号是否已存在、判定录入信息是否符合规范（日期信息、身份证号、邮编等信息）-保存。（2）学生基本信息查询的活动图 链接数据库、查询基本信息表、倒出数据内容、填入各字段信息到信息输出框、根据学院代号查询学院名称

14、、写入学院信息到列表框、定位学院信列表框、根据班级代号查询班级名称、写入班级信息、写入班级信息到列表框、定位班级信列表框、。（3）至少分析建立其它3个活动图(4) 根据活动图重新分析用例图并细化用例图，审核类图五、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 构建顺序图一、实验目的学会用顺序图实现用例二、实验器材1. 计算机一台；2. Rational Rose 工具软件；三、实验内容（1）分析系统需求，画出ATM取款的顺序图 （2）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图四、实验步骤(一) ATM取款的场景1、ATM取款的场景分析：（1）通过读卡机，用户插入ATM卡；（2）ATM系

15、统从卡上读取银行ID、帐号、加密密码、并用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，传递储户帐号和取款数量，并接收返回的确认信息；（6）ATM系统输出先进、ATM卡和显示帐户余额的收据；（7）ATM系统记录事务到日志文件。寻找场景中的对象：ATM、客户和帐户。2、绘图步骤： 下面介绍在Rose2003中创建顺序图的过程：（1）在“Logical View”中新建“Sequence Diagram“，双击图标，出现图4.1，为编辑顺序图做好准备。 图4.1（2）在顺序图编辑窗口中

16、，从工具栏中选择Object图标，在右边的绘图区中添加一个新元素，并取名Customer表明新增一个对象，如图4.2所示。 图4.2 （3）同样的方法，添加ATM对象和Account对象，如图4.3所示。 图4.3（4）根据ATM取款的场景，获得第一条消息为“客户向ATM机提交取款需求”，向图中添加消息，如图4.4所示。 图4.4 （5）同样的方法添加其它消息，如图4.5所示。 图4.5（二）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图（1）如学生奖学金评定的顺序图：倒入成绩、操行评定、计算综合评分、奖学金评定（2）用户登入的顺序图：（3）新学期注册顺序图：学生交费-向学院报到-判断是否交费-（是否申

17、请助学金、是否申请缓交）-注册（4）建立党员管理顺序图（5）建立其它的一个以上顺序图五、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 构建协作图一、实验目的1.学会协作图的绘制方法2.掌握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 工具软件；三、实验内容（1）分析系统需求，画出ATM取款的协作图。（2）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图四、实验步骤（一）. ATM取款的场景1、ATM取款的场景分析：（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、并用主银行系统验证银行ID和帐号；（3）用户输入

18、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，传递储户帐号和取款数量，并接收返回的确认信息；（6）ATM系统输出先进、ATM卡和显示帐户余额的收据；（7）ATM系统记录事务到日志文件。寻找场景中的对象：ATM、客户和帐户。2、绘图步骤： 下面介绍在Rose2003中创建顺序图的过程：（1）在“Logical View”中新建“Collaboration Diagram“，双击图标，出现图5.1，为编辑顺序图做好准备。图5.1（2）创建类节点创建四个类节点分别为ATM ，Branch ，Consortium ，User。分别选

19、择其中的三个类节点ATM ，Branch ，Consortium 把它们拖动到CollaborationDiagram图中，如图5.2所示。图4.2选择标记为 User 的类节点。 将选定的类拖放到CollaborationDiagram图编辑器中，使其位于 ATM 生命线元素的上方，如图5.3所示。图5.3（3）添加连接器链接（Object Link）协作图中的每个元素均可通过连接器链接与其他元素建立连接。您可以标识这些链接，并在其中添加消息流。从建模组件面板的“基本”类别中，选择 " Object Link " 图标 。 单击标记为 User 的生命线元素，然后单击 A

20、TM。将在两个元素之间绘制一条连接器链接。使用相同的步骤绘制以下链接：从 ATM 至 Consortium 的链接 从 Consortium 至 Branch 的链接 从 ATM 至 Branch 的链接 注意：在创建从 ATM 至 Branch 的链接时，请从 ATM 生命线的右侧水平绘制一条链接，并在到达 Branch 生命线的正上方时单击鼠标左键。这样便会在链接线上出现一个顶点，然后在顶点到 Branch 生命线之间垂直绘制一条链接。此时，该图应当图5.4类似。图5.4在图编辑器中的任意位置单击鼠标右键，选择 "Edit" 的“delete from mode”菜单，

21、可删除模型，如图5.5所示。图5.5（4）显示操作流操作流将在图中显示为与链接平行的带标记箭头。此链接用于向目标元素传输消息或实现这种传输。在图编辑器中，选择 User 和 ATM 之间的连接器链接。 右键单击距 ATM 生命线最近的连接器链接部分。 如图4.6所示，从弹出式菜单中选择“Open Specification”,弹出”Link Specification For Untile”对话框，在对话框中按右键，从弹出式菜单中选择“Insert To: ATM”,在Message Name中输入public void GetCashOnHand(), 如图5.6所示。图5.6在 ATM 和

22、Consortium 之间的连接器链接上，右键单击靠近 Consortium生命线的链接部分。 添加消息 " public void validateAccountInfo( ) "。Rose显示 2: public void validateAccountInfo( )。 在 ATM 和 Branch 之间的连接器链接上，右键单击靠近 Branch 生命线的链接部分。 添加消息 "public char getConnected"。Rose显示3: public char getConnected()。 右键单击 Consortium 和 Branch

23、 之间靠近 Branch 生命线元素的连接器链接。 添加消息 "public void verifyCardWithBank(int stringCardSTrip)"。Rose显示 4: public void verifyCardWithBank(int stringCardSTrip) 。完成的协作图应当与图5.7类似。 图5.7（5）模型检查并保存使用Tools工具的”Check Model”,进行模型检查，查看是否有错。如无误则在完成协作图后，您可以保存该图。在图编辑器中， 从菜单中选择“保存”。（二）分析学生管理系统，并画出详细的协作图（1）如学生奖学金评定的协

24、作图：倒入成绩、操行评定、计算综合评分、奖学金评定（2）助学贷款申请协作图：学生申请班主任批准学院批准-学校领导批准（3）助学勤工俭学申请协作图：（4）建立其它的一个以上协作图五、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 构建状态图一、实验目的1 熟悉状态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（1）分析图书管理系统中的书和借书证的状态，画出它们的状态图；（2）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图四、实验步骤（一） 图书管理系统1、分析l 在图书管理系统中，分析书的状

25、态如下：（1）可借（2）被借（3）被预约（4）删除l 借书证的状态如下：（1）可用（2）不可用（3）删除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“中的“StateChart Diagram”菜单，双击图标，出现图6.1，为编辑状态图做好准备。 图6.1（2）在工具栏中选择“Start State”图标添加到编辑窗口中，如图6.2所示。 图6.2（3）在工具栏中选择“State”图标，添加一个元素，命名为“New book”，如图6.3所示。 图6.3（4）同样的方法添加其它状态，如图6.4所示。 图6.4（5）书的各个状态之间添

26、加转移及相应的事件，如图6.5所示。 图6.5（6）同样的方法得借书证的状态图，如图6.6所示。 图6.6（二）分析学生管理系统，并画出详细的状态图（1）建立学生交款状态图：已交、未交、缓交、部分申请助学贷款（2）建立学生惩罚（记过以上）状态图： （3）建立学生党员申请状态图：（4）建立其它的一个以上状态图五、实验报告要求1 整理实验结果。2 小结实验心得体会。 实验七 构建组件图和配置图一、实验目的1. 掌握UML中组件图和配置图的建立方法；2. 掌握使用Rose绘制组件图和配置图；二、实验器材1. 计算机一台；2. Rational Rose 工具软件；三、实验内容（1）分析学校网上选课系

27、统的组件图，画出系统组件图。（2）分析学校网上选课系统的配置图，画出系统配置图。（3）分析学生管理系统，并画出详细的组件图与配置图四、实验步骤（一）网上选课系统1.分析设计学校网上选课系统的组件图和配置图，需求如下：某学校的网上选课系统主要包括如下功能：管理员通过系统管理界面进入，建立本学期要开的课程、将课程信息保存在数据库中并可以对课程进行改动和删除。学生通过客户机浏览器根据学号和密码进入选课界面，在这里学生可以进行三种操作：查询已选课程、选课以及付费。对于以上操作，可通过业务层，并将这些操作结果存入数据库中。2绘图步骤：（1）绘制组件图的步骤如下：l 确定组件；(系统管理系统, 课程管理系

28、统，选课系统，查询系统，人员信息管理，注册系统，业务操作，备份系统，付费系统)l 给组件加上必要的构造型；l 确定组件的联系；l 绘制组件图。下面介绍在Rose2003中创建组件图的过程：（a）在“Component View“中的 “New”的 “Component Diagram”中,出现图7.1，为编辑组件图做好准备，图7.1（b）创建组件图（根据要求创建）。（2）绘制配置图的步骤如下：l 确定节点；（数据库服务器，应用服务器，打印机，客户端（n个，连接为局域网）l 加上构造型；l 确定节点的联系；l 绘制配置图。下面介绍在Rose2003中创建配置图的过程：（a）在“Deployment View“中,出现图7.2，为编辑配置图做好准备，图7.2图7.3 系统配置图（二）分析学生管理系统，并画出详细的组件图与配置图(1)系统组件图l 分析系统接口如建立查询一个学生基本信息的接口，返回一个学生基本信息的类（类中有姓名、学号等属性）l 搜索系统用户界面搜索系统用户界面，作为系统一种特殊的接口，用户与系统的接