《现代软件工程应用技术》项目二 面向对象的建模语言及工具

项目二面向对象的建模语言及工具【本章概要】·UML简介·用例图·类图·时序图·协作图·状态图·活动图·构件图·部署图·MicrosoftOfficeVisio2010介绍任务2.1UML简介2.1.1前言UML方法结合了OMT方法，Booch开发方法、Cord方法和Yourdon方法等的优点，并统一了符号体系。目前，在多数大型软件企业的正规化开发流程中，开发人员普遍使用UML进行面向对象模型的建立。作为一名软件开发人员，必须正确理解并学会UML的使用。任务2.1UML简介2.2.2UML概述1.UML简介2.UML模型图的构成事物（Things）：UML模型中最基本的构成元素，是具有代表性的成分的抽象。关系（Relationships）：关系把事物紧密联系在一起。图（Diagrams）：图是事物和关系的可视化表示。3.UML事物UML包含4种事物：构件事物、行为事物、分组事物和注释事物。任务2.1UML简介4.UML关系(1)依赖。依赖（dependency）是两个事物之间的语义关系，其中一个事物（独立事物）发生变化会影响到另一个事物（依赖事物）的语义。(2)关联。关联（association）是一种结构关系，它指明一个事物的对象与另一个事物的对象间的联系。(3)泛化。泛化（generalization）是一种特殊/—般的关系。也可以看作是常说的继承关系。(4)实现。实现（realization）是类元之间的语义关系，其中的一个类元指定了由另一个类元保证执行的契约。（5）UML语法描述任务2.1UML简介表2-1UML语法描述表语法描述图形类是对一组具有相同属性、相同操作、相同关系和相同语义的对象的描述。

接口是描述了一个类或构件的一个服务的操作集。

协作定义了一个交互，他是由一组共同工作以提供某种协作行为的角色和其他元素构成的一个群体。

实例是对一组动作序列的描述。

对象至少拥有一个进程或线程的类。

组件是系统中物理的，可替代的部件。

参与者在系统外部与系统直接交互的人或事物。任务2.1UML简介表2-2UML语法描述表名称描述图形结点是在运行时存在的物理元素。

交互它由在特定语境中共同完成一定任务的一组对象间交换的消息组成。

状态机它描述了一个对象或一个交互在生命期内响应事件所经历的状态序列。

包把元素组织成组的机制。

注释事物是UML模型的解释部分。

依赖一条可能有方向的虚线。

关联一条实线，可能有方向。

泛化一条带有空心箭头的实线。

实现一条带有空心箭头的虚线。任务2.2用例图2.2.1用例图概要用例图是被称为参与者的外部用户所能观察到的系统功能的模型图。用例图列出系统中的用例和系统外的参与者，并显示哪个参与者参与了哪个用例的执行（或称为发起了哪个用例）。2.2.2用例图中的事件及解释1．参与者

任务2.2用例图2.用例任务2.2用例图3．系统边界所谓系统边界是指系统与系统之间的界限。把系统边界以外的同系统相关联的其他部分称之为系统环境。任务2.2用例图4．关联包含关系是指用例可以简单地包含其他用例具有的行为，并把它所包含的用例行为作为自身行为的一部分。任务2.2用例图

扩展关系是指在一定条件下，把新的行为加入到已有的用例中，获得的新用例称为扩展用例（Extension），原有的用例称为基础用例（Base）。任务2.2用例图

泛化关系是指一个父用例可以被特化形成多个子用例，而父用例和子用例之间的关系就是泛化关系。任务2.2用例图5．用例图举例用户注册用例图，任务2.3类图2.3.1类图概要任务2.3类图2.3.2类图中的事物及解释1、类从上到下分为三部分，分别是类名、属性和操作。类名是必须有的。任务2.3类图2、类图中的事物及解释(1)接口一组操作的集合，只有操作的声明而没有实现。(2)抽象类不能被实例化的类，一般至少包含一个抽象操作。(3)模版类一种参数化的类，在编译时把模版参数绑定到不同的数据类型，从而产生不同的类。任务2.3类图3、类图中的关系及解释(1)关联关系描述了类的结构之间的关系。具有方向、名字、角色和多重性等信息。一般的关联关系语义较弱。也有两种语义较强，分别是聚合和组合。任务2.3类图其中：1┅*：多重性（用数字和*表示）1个或多个；1个类图有1个或多个类；1个类属于1个或多个类图。（2）聚合关系特殊关联关系，指明一个聚集（整体）和组成部分之间的关系组合关系。语义更强的聚合，部分和整体具有相同的生命周期任务2.3类图(3)泛化关系在面向对象中一般称为继承关系，存在于父类与子类、父接口与子接口之间。任务2.3类图(4)实现关系对应于类和接口之间的关系。任务2.3类图(5)依赖关系描述了一个类的变化对依赖于它的类产生影响的情况。有多种表现形式，例如绑定(bind)、友元(friend)等。任务2.3类图4、类图与代码的映射类的映射，Java代码：publicabstractclassDevice

{privatestringname;public

abstractstring

Add();

public

abstractstring

Delete();

public

abstractstringRepair(String

name);

}任务2.4时序图2.4.1概要

时序图用来表示用例中的行为顺序。当执行一个用例行为时，时序图中的每条消息对应了一个类操作或状态机中引起转换的事件。时序图展示对象之间的交互，这些交互是指在场景或用例的事件流中发生的。时序图属于动态建模。时序图的重点在消息序列上，也就是说，描述消息是如何在对象间发送和接收的。表示了对象之间传送消息的时间顺序。浏览时序图的方法是：从上向下查看对象间交换的消息。任务2.4时序图2.4.2时序图的作用时序图是没有代码的，只有类图才实际关联代码。时序图只是帮助把类图中的方法调用关系展现出来，起到辅助完成类图开发的作用。一般来讲我们是根据完成某个功能点所需要的一系列的动作来画一个时序图。时序图不是针对用例。同一用例可以有无穷无尽的达到的方法和场景，无穷无尽的场景中处处都可能碰巧满足某些用例。时序图的描述与用例没有直接联系，而是目标和工具之间的联系。时序图是去简单地描述常见场景，而不是说明“某一个”用例。时序图应该能够精确描述类或成员的生命周期,下一步就是按照时序图抽取类任务2.4时序图2.4.3时序图举例简单的例子：学生毕业管理时序图，任务2.5协作图2.5.1概要协作图是一种交互图，强调的是发送和接收消息的对象之间的组织结构，使用协作图来说明系统的动态情况。协作图主要描述协作对象间的交互和链接，显示对象、对象间的链接以及对象间如何发送消息。协作图可以表示类操作的实现。任务2.5协作图2.5.2协作图中的事物及解释协作图中的事物包括参与者、对象和消息流，它们的解释事物名称解释参与者发出主动操作的对象，负责发送初始消息，启动一个操作。对象对象是类的实例，负责发送和接收消息，与顺序图中的符号相同，冒号前为对象名，冒号后为类名。消息流(由箭头和标签组成）箭头指示消息的流向，从消息的发出者指向接收者。标签对消息作说明，其中，顺序号指出消息的发生顺序，并且指明了消息的嵌套关系；冒号后面是消息的名字。任务2.5协作图2.5.3协作图中的关系及解释链接：用线条来表示链接，链接表示两个对象共享一个消息，位于对象之间

或参与者与对象之间。2.5.4消息标签例：x:=calc(n)下面是_个完整的消息标签：任务2.5协作图2.5.6协作图举例学生毕业管理协作图任务2.6状态图2.6.1状态图概要状态图用于揭示Actor、类、子系统和组件的复杂特性，为实时系统建模。说明对象在它的生命期中响应事件所经历的状态序列，以及它们对那些事件的响应。2.6.2状态图的组成1、状态对象的状态是指在这个对象的生命期中的一个条件或状况，在此期间对象将满足某些条件、执行某些活动，或等待某些事件。2、转移转移是由一种状态到另一种状态的迁移。这种转移由被建模实体内部或外部事件触发。对一个类来说，转移通常是调用了一个可以引起状态发生重要变化的操作的结果。任务2.6状态图2.6.3状态图中的事物及解释事物解释状态上格放置名称，下格说明处于该状态时，系统或对象要做的工作。转移转移上标出触发转移的事件表达式，如果转移上未标明事件，则表示在源状态的内部活动执行完毕后自动触发转移。开始初始状态(一个）。结束终态(可以多个）。任务2.6状态图2.6.4状态的可选活动表描述语法入口动作进入某一状态时执行的动作。

entry/action出口动作离开某一状态时执行的动作。exit/action外部转换引起状态转换或自身转换，同时执行一个具体的动作，包括引起入口动作和出口动作被执行的转换。e(a:T)[exp]/action内部转换引起一个动作的执行但不引起状态的改变或不引起入口动作或出口动作的执行。e(a:T)[exp]/action任务2.6状态图2.6.5状态图举例移动手机的状态图，任务2.7活动图2.7.1活动图概要描述系统的动态行为。包含活动状态(ActionState)，活动状态是指业务用例的一个执行步骤或一个操作，不是普通对象的状态。活动图适合描述在没有外部事件触发的情况下的系统内部的逻辑执行过程；否则，状态图更容易描述。类似于传统意义上的流程图。活动图主要用于：业务建模时，用于详述业务用例，描述一项业务的执行过程；设计时，描述操作的流程。任务2.7活动图2.7.2活动图关系迁移(transition)活动的完成与新活动的开始。分支(junctionpoint)根据条件，控制执行方向。分叉(fork)以下的活动可并发执行。结合(join)以上的并发活动再此结合。任务2.7活动图2.7.3活动图事物活动（ActionState)动作的执行起点(InitialState)活动图的开始终点(FinalState)活动图的终点对象流(ObjectFlowState)活动之间的交换的信息发送信号(signalSending)活动过程中发送事件，触发另一活动流程接收信号(SignalReceipt)活动过程中接收事件，收到信号的活动流程开始执行泳道(SwimLane)活动的负责者任务2.7活动图2.7.4活动图实例

任务2.8构件图2.8.1构件图概要构件图用于静态建模，是表示构件类型的组织以及各种构件之间依赖关系的图。构件图通过对构件间依赖关系的描述来估计对系统构件的修改给系统可能带来的影响。任务2.8构件图2.8.2构件图中的事物及解释事物名称含义构件指系统中可替换的物理部分，构件名字(如图中的Dictionary)标在矩形中，提供了一组接口的实现。接口外部可访问到的服务（如图中的Spell-check)。构件实例节点实例上的构件的一个实例，冒号后是该构件实例的名字。任务2.8构件图2.8.3构件图中的关系及解释关系名称含义实现关系构件向外提供的服务。依赖关系构件依赖外部提供的服务。任务2.8构件图2.8.4构件图的例子构建图是用来建立系统构件组织，实结构和它们之间依赖关系的模型，构件之间的依赖关系用带箭头的虚线表示，任务2.9部署图2.9.1部署图概要部署图用于静态建模，是表示运行时过程节点结构、构件实例及其对象结构的图。如果含有依赖关系的构件实例放置在不同节点上，部署视图可以展示出执行过程中的瓶颈。部署图的两种表现形式：实例层部署图和描述层部署图。任务2.9部署图2.9.2部署图中的事物及解释事物名称解释节点节点用一长方体表示，长方体中左上角的文字是节点的名字，节点代表一个至少有存储空间和执行能力的计算资源。节点包括计算设备和人力资源或者机械处理资源，可以用描述符或实例代表。节点定义了运行时对象和构件实例驻留的位置。构件系统中可替换的物理部分。接口外部可访问的服务。构件实例构件的一个实例。任务2.9部署图2.9.3部署图中的关系及解释关系名称解释实现关系构件向外提供服务。依赖关系构件依赖外部提供的服务。关联关系通信关联。其他关系对象的移动。任务2.9部署图2.9.4部署图的例子实例层部署图描述各节点和它们之间的连接。图中的关系是各个节点之间存在的通信关系。任务2.9部署图2.9.5关于部署图与构件图部署图与构件图相同的构成元素：构件、接口、构件实例、构件向外提供服务、构件要求外部提供的服务。部署图与构件图的关系：部署图表现构件实例；构件图表现构件类型的定义。部署图偏向于描述构件在节点中运行时的状态，描述了构件运行的环境；构件图偏向于描述构件之间相互依赖支持的基本关系。任务2.10MicrosoftOfficeVisio2010介绍Visio是一款专业的办公绘图软件，具有简单性与便捷性等强大的关键特性。它能够帮助用户将自己的思想、设计与最终产品演变成形象化的图像进行传播，同时还可以帮助用户制作出富含信息和富有吸引力的图标、绘图及模型。2.10.2Visio2010安装

2.10.3Visio2010卸载卸载Visio2010，即是从系统中删除Visio2010，其操作方法可分为自动卸载与控制面板卸载。在此，不再复述。任务2.10MicrosoftOfficeVisio2010介绍2.10.4认识Visio2010界面任务2.10MicrosoftOfficeVisio2010介绍

对Visio2010的基础知识有了一定的了解之后，用户便可以创建绘图文档了。在本小节中，主要讲解新建与打开绘图文档的操作方法与技巧。在Visio2010中，用户不仅可以通过系统自带的模板或现有的绘图文档来新建绘图文档，而且还可以从头开始新建一个空白绘图文档。用户可以打开保存过的图表文件，并进行编辑和修改操作。当用户创建Visio文档之后，为了防止因误操作或突发事件引起的数据丢失，可对文档进行保存操作。另外，为了保护文档中的重要数据，用户还可以设置密码保护及定期保存等文档保护设置。对于新建绘图文件，用户可通过执行【文件】|【保存】命令，或单击【常用】工具栏中的【保存】按钮，对文件进行保存。此时，所保存的文件类型为系统默认的绘图文件。另外，用户可执行【文件】|【另存为】命令，在【另存为】对话框中的【文件类型】下拉列表中，选择相应的保存类型，即可将文件保存为其他格式。任务2.10MicrosoftOfficeVisio2010介绍

在制作绘图时，用户需要根据自己的工作习惯来设置Visio的保存或打开选项，以便可以及时的保存工作数据。执行【工具】|【选项】命令，在【保存/打开】选项卡中设置相应的选项即可。为了防止Visio文档中的数据泄露，用户可以通过Visio2010提供的下列2种保护功能来保护Visio文档。在制作绘图时，用户可以通过Visio2010中的“扫视和缩放窗口”等功能，不停的查看绘图页的不同部分。同时，用户还可以在绘图窗口中创建新窗口并管理多个窗口的方法，来提高Visio文件的使用率。另外，还可以通过增加绘图页的方法，来存储更多