UML软件建模任务驱动教程（第3版）用户登录模块建模

用户登录模块建模UML软件建模任务驱动教程（第3版）教学目标（1）熟悉UML用例图的功能和元素（2）学会识别使用者和用例；（3）理解用例之间的关系和参与者的泛化（4）学会在RationalRose中绘制用例图（5）学会以书面文档形式对用例进行描述（1）识别使用者和用例（2）在RationalRose中绘制用例图（3）描述用例任务驱动教学法、分组讨论法、自主学习法、探究式训练法教学导航教学重点教学方法课时建议6课时前导训练任务2-1浏览用户登录模块的活动图任务2-2创建Rose模型“02用户登录模块模型”在RationalRose中浏览用户登录模块的活动图，调整活动图中图形元素的位置，将文字大小设置为10。任务描述操作提示（1）启动RationalRose，且打开单元1对应的模型文件。（2）在RationalRose的【浏览窗口】中展开“UseCaseView”节点。（3）接着展开“State/ActivityModel”，双击“01用户登录模块活动图”即可显示该活动图。前导训练任务2-1浏览用户登录模块的活动图任务2-2创建Rose模型“02用户登录模块模型”创建一个Rose模型，将其命名为“02用户登录模块模型”，且保存在本单元对应的文件夹中。任务描述操作提示（1）启动RationalRose。（2）单击菜单【File】→【New】，或者单击“标准”工具栏中的【New】按钮，如果安装了框架向导，则会出现可以利用的模型框架，选择要用的模型框架后单击【OK】按钮，或者直接单击【Cancel】按钮不使用模型框架。引例探析知识疏理1．UML用例图的功能用例图是一种描述用例的可视化工具，它用简单的图形元素表示出系统的参与者（即角色）、用例以及它们之间的关系，准确地表达了角色与系统交互的情况和系统所能提供的服务。在UML中，用例图的用途是列出系统中的用例和参与者，并显示哪个参与者参与了哪个用例的执行。用例图的提出对于软件开发方法的研究具有重要意义知识疏理1．UML用例图的功能用例建模可分为用例图和用例描述。0102用例图用例图由参与者（角色）、用例（UseCase）、系统边界、带箭头直线组成，用画图的方法来完成。用例图只是简单地用图描述了系统，但对于每个用例，还需要有详细的说明，这样就可以让其他人对这个系统有一个更详细的了解，因此需要编写用例描述。用例描述用例描述用来详细描述用例图中每个用例，它用文本文档来完成。用例描述的内容，一般没有硬性规定的格式，一般包括：简要说明、前置条件、基本事件流、其他事件流、异常事件流和后置条件等。知识疏理2．UML用例图的组成元素（1）参与者参与者（Actor）也称为角色，是使用系统的对象，可以是人，也可以是另一个系统，它与当前系统进行交互，向系统提供输入或从系统中获得输出。参与者是一个群体概念，不仅仅指某个个体，而是指一类使用某个功能的人或事。在系统的实际运作中，一个实际用户可能对应系统的多个参与者，同样，不同的多个用户也可以只对应于一个参与者，从而代表同一个参与者的不同实例。知识疏理2．UML用例图的组成元素（2）用例用例（UseCase）描述系统所有功能需求的过程称为用例分析，是对客户需求的分析，是整个系统开发中非常关键的过程。每个用例说明一个系统提供给使用者的一种服务，即一种对外部可见的使用系统的特定方式。它以用户的观点描述用户和系统之间交互的完整顺序，以及由系统执行的响应。用例图中，用例使用椭圆表示，用例的名称可以写在椭圆的内部或者下方知识疏理2．UML用例图的组成元素（3）关系用例与参与者之间的连线称为关系，关系也称为关联，它表示参与者与用例之间的通信。参与者可以与多个用例关联，同样用例也可以与多个参与者关联，理论上并没有限制。知识疏理3．UML用例间的关系（1）关联关系关联关系（Association）描述参与者与用例之间的关系，在用例图中，关联关系使用箭头表示。关联关系表示参与者与用例之间的通信，不同的参与者可以访问相同的用例。知识疏理3．UML用例间的关系（2）包含关系在UML中，包含关系表示为带箭头的虚线，其上标有<<include>>字样，箭头指向被包含用例，如图所示。包含关系把几个用例的公共部分分离成一个单独的被包含用例。客户用例与提供者用例之间的包含关系一个客户用例包含两个提供者用例两个客户用例包含一个提供者用例知识疏理3．UML用例间的关系（3）扩展关系扩展关系是把新的行为插入到已有用例中的方法，基础用例可以隐式地包含另一个用例。在UML中，扩展关系表示为带箭头的虚线加<<extend>>字样，箭头指向基础用例。知识疏理3．UML用例间的关系（4）泛化关系泛化（Generalization）是指一个用例可以被特别列举为一个或多个子用例；当父用例被执行时，任何一个子用例也可以被执行。如果系统中一个或多个用例是某个一般用例的特殊化时，就需要使用用例的泛化关系。在UML中，用例的泛化用一个三角形箭头从子用例指向父用例来表示，方法指导1．如何利用RationalRose的菜单在用例图中增加新用例？（1）单击RationalRose的菜单项【Tools】→【Create】→【UseCase】。（2）在用例图中需要放置新用例的位置单击鼠标左键，这时在选定位置会建立一个新的用例，新用例的名称默认为“NewUseCase”。（3）输入新用例的名称即可。RationalRose会将新创建的用例自动添加到【浏览窗口】的用例视图中。方法指导2．在RationalRose的用例图中，如何添加已有的用例？方法一：在【浏览窗口】中单击选中一个用例，然后将它拖动到打开的用例图中即可。方法二：使用RationalRose的菜单将已有的用例添加到用例图中。方法指导3．在RationalRose中，如何从整个模型删除用例与从一个用例图中删除用例？（1）从一个用例图中删除一个用例①选择用例图中的一个用例。②按【Delete】键即可。方法一：在用例图中删除①选择用例图中的用例。②单击RationalRose的菜单项【Edit】→【DeletefromModel】或者按【Ctrl+D】组合键。方法二：在【浏览窗口】中删除①右键单击【浏览窗口】中的用例名称。②在弹出的快捷菜单中单击菜单项【Delete】即可。（2）从整个模型中删除一个用例任务2-3绘制用户登录模块的用例图与描述用例引导训练任务描述（1）对图书管理系统的用户登录模块进行需求分析。（2）识别用户登录模块的参与者。（3）识别用户登录模块的用例。（4）在RationalRose中绘制用户登录模块的用例图。（5）对图书管理系统的用户登录模块的用例进行描述。任务实施1．分析用户登录模块的功能需求根据用户提出的具体需求和软件系统的开发要求，用户登录模块的功能需求会有所不同，最基本的需求是：提供输入“用户名”和“密码”的文本框，验证用户身份的合法性。任务实施2．识别使用者（1）谁将使用系统的主要功能？（2）谁将需要系统的支持来完成他们的日常任务？（3）谁必须维护、管理和确保系统正常工作？（4）谁将给系统提供数据、使用数据和删除数据？（5）系统需要处理哪些硬件设备？（6）系统是否使用了外部资源？（7）系统需要与哪些其他系统进行交互？（8）在预定的时刻，是否有事件自动发生？（9）系统从何处获取信息？（10）谁或者什么对系统产生的结果感兴趣？（11）一个人同时使用几种不同的规则吗？（12）几个人使用相同的规则吗？任务实施3．识别用例（1）参与者要向系统获取哪些功能，即参与者要系统“做什么”？（2）每个参与者的特定任务是什么？（3）参与者需要读取、创建、修改或者存储系统的某些数据吗？（4）是否任何一个参与者都要向系统通知有关突出性的、外部的改变。或者必须通知参与者关于系统中发生的事件？（5）是否存在影响系统的外部事件？（6）系统需要哪些输入/输出？（7）这些输入/输出来自哪里或者到哪些去了？（8）哪些用例支持或维护系统？（9）是否所有功能需求都被用例使用了？（10）系统当前实现的问题是什么？任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（1）建立新的用例图任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（2）显示用例图【编辑】窗口和编辑工具栏任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（3）绘制参与者任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（4）设置参与者的属性任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（5）绘制用例任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（6）设置用例的属性任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（7）添加参与者与用例之间的关系任务实施4．使用RationalRose绘制用户登录模块的用例图（8）设置关系的属性（9）保存绘制的用例图任务实施5．描述用例用例名称验证用户身份用例编号bookMis2022001简要说明验证用户所输入的“用户名”和“密码”是否有效参与者图书管理员、系统管理员、图书借阅员、图书借阅者当前状态等待审查使用频率较高前置条件已输入有效的“用户名”和“密码”后置条件登录进入系统基本操作流到“用户信息”数据表中检索是否存在相应的“用户名”和“密码”备选操作流如果“用户名”或“密码”有误，显示提示信息任务2-4扩充用户登录模块的参与者和用例同步训练任务2-5对参与者进行泛化且绘制用例图任务2-6分析用例间的包含关系且绘制用例图任务2-7分析用例间的扩展关系且绘制用例图（1）前面绘制的用户登录模块用例图没有考虑图书借阅者，图书借阅者借出图书与归还图书时，是通过图书借阅员操作系统完成的。图书借阅者本身可以通过图书管理系统查询图书借阅信息和图书馆藏书信息，在查询相关信息之前必须进行登录操作。在原有用例图的基础上增加“图书借阅者”参与者。（2）用户登录模块的基本功能是“输入用户名和密码”和“验证用户身份”。为了保证系统安全，通常需要限制用户连续登录次数，例如用户只能连续输入三次“用户名”和“密码”，超过三次则不允许用户登录系统，这样应增加一个“检查登录次数”的用例。另外为了跟踪用户登录情况，通常需要将用户登录的时间记载在“用户登录信息”数据表中，这样应增加另一个“记录登录信息”的用例。根据以上分析，在原有用例图的基础上扩充一个参与者和两个用例，绘制新的用例图，命名为“021用户登录模块用例图”。任务描述任务2-4扩充用户登录模块的参与者和用例同步训练任务2-5对参与者进行泛化且绘制用例图任务2-6分析用例间的包含关系且绘制用例图任务2-7分析用例间的扩展关系且绘制用例图对于用户登录模块来说，四类参与者（图书管理员、系统管理员、图书借阅员和图书借阅者）扮演相同的角色，使用相同的用例。将四类参与者泛化为一个参与者，即“用户”，这样参与者“用户”描述了四类参与者所扮演的一般角色，如果不考虑与系统交互时的职责，可以使用一般角色参与者“用户”。如果强调用户的职责，那么使用特化用例。根据以上分析，使用泛化用例绘制用例图，命名为“022用户登录模块用例图任务描述操作提示在用例图中，参与者的泛化用一个三角形箭头从具体参与者指向一般参与者来表示。绘制泛化连线时应单击“用例图”工具栏中的【Generalization】按钮。任务2-4扩充用户登录模块的参与者和用例同步训练任务2-5对参与者进行泛化且绘制用例图任务2-6分析用例间的包含关系且绘制用例图任务2-7分析用例间的扩展关系且绘制用例图用户登录系统时，首先必须输入用户名和密码，在输入用户名和密码的过程中应限制用户名和密码不能为空，同时要限制用户不能输入非法字符，还要限制输入字符的数量。为此可以从“输入用户名和密码”用例中将“检验是否为空”“检验非法字符”“检验长度”3个用例提取出来，形成3个新用例。这3个新用例与用例“输入用户名和密码”为包含关系。根据以上分析，考虑用例间的包含关系且绘制用例图。任务描述操作提示绘制用例之间包含关系连线时应单击“用例图”工具栏中的按钮。用例和连线绘制完成后，双击表示包含关系的连线，打开【DependencySpecificationforUntitled】对话框，在该对话框的“Stereotype”列表框中选择“include”选项，然后单击【OK】按钮。在用例图中调整<<include>>字样到合适的位置。任务2-4扩充用户登录模块的参与者和用例同步训练任务2-5对参与者进行泛化且绘制用例图任务2-6分析用例间的包含关系且绘制用例图任务2-7分析用例间的扩展关系且绘制用例图图书管理系统的四类用例具有不同的权限。其中“图书借阅者”具有最低权限；“系统管理员”具有最高权限；“图书借阅员”的权限只能是借出图书、归还图书、执行罚款操作、查询有关信息，而不能添加或修改书目信息，不能修改或删除罚款数据，所有的“图书借阅员”的权限都相同；“图书管理员”的主要职责是管理书目信息、订购图书、统计藏书数量、管理罚款等，根据其职责分工不同，不同的“图书管理员”可能有不同的权限等级。为此“用户登录模块”需要增加一个新的用例“设置权限等级”，该用例与“验证用户身份”用例具有扩展关系。“系统管理员”具有设置“图书管理员”权限等级的权限。根据以上分析，考虑用例间的扩展关系且绘制用例图。任务描述操作提示在用例图中，扩展关系表示为带箭头的虚线加<<extend>>字样，箭头指向基础用例。绘制用例之间扩展关系连线时应单击“用例图”工具栏中的按钮。用例和连线绘制完成后，双击表示扩展关系的连线，打开【DependencySpecificationforUntitled】对话框，在该对话框的“Stereotype”列表框中选择“extend”选项，然后单击【OK】按钮。在用例图中调整<<extend>>字样到合适的位置即可。单元小结用例图主要在系统需求分析阶段和系统设计阶段使用。在系统的需求分析阶段，用例图用来获取系统的需求，理解系统应当如何工作；在系统设计阶段，用例图可以用来规定系统要实现的行为。用例图用于对系统、子系统或类的行为进行建模，它只说明系统实现什么功能，而不必说明如何实现这些功能。每个用例图由三部分组成，即一组参与者、用例和关系。用例图描述系统的静态结构，图形化地概括了系统中拥有的各个参与者和用例，它主要描述系统的外部行为，以及系统中用例与参与者之间的交互。本单元主要介绍了UML用例图的功能、组成元素和用例间的关系，重点介绍了RationalRose中用例图的绘制方法和用例的描述方法。单元习题（1）在软件开发的生命周期中，用例图