UML面向对象设计与分析教程（第二版）（微课版）习题答案

•PAGE25•附录各章习题参考答案附录各章习题参考答案第1章习题参考答案1.面向对象的含义和特点是什么？面向对象编程（Object-OrientedProgramming，OOP）是一种以对象为中心的编程范式，它强调将数据和操作数据的方法打包在一起，以对象的方式呈现。对象是指现实世界中的某个事物或概念，在程序设计中，一个对象通常包含了数据和对这些数据进行操作的方法。面向对象编程的特点包括：封装性：将数据和操作数据的方法放在同一个对象中，对外部隐藏内部细节，只提供公共接口供其他代码访问。这样可以保证数据的安全性和完整性。继承性：允许创建一个新类，从一个或多个已有类中继承属性和方法。这种方法可以使代码重用更加容易，并且可以减少代码量。多态性：同一个方法可以根据不同的对象产生不同的行为，通过运行时绑定实现。多态可以提高程序的可扩展性和可维护性。抽象性：抽象是指对具体事物的特征进行简化，把这些特征提取出来形成抽象类或者接口。抽象可以帮助我们更好地理解问题，同时也方便了代码的组织和复用。综上所述，面向对象编程具有封装性、继承性、多态性和抽象性等特点，使得代码更加可靠、易于扩展和维护。2.比较面向过程方法和面向对象方法，并说明面向对象方法的有效性？面向过程编程和面向对象编程是两种不同的编程方法。面向过程编程（ProceduralProgramming）强调的是问题的解决过程，主要关注解决问题所需要的步骤和流程。在面向过程编程中，数据和函数是分开的，函数通过参数传递数据，然后返回结果。面向对象编程（Object-OrientedProgramming，OOP）则是以对象为中心的编程方法，它将数据和操作数据的方法打包在一起，以对象的方式呈现。相比而言，面向对象编程方法具有以下优势：可重用性更高：面向对象编程中，代码被组织成对象，这些对象可以在整个程序中被多次使用，从而提高了代码的可重用性。更易维护：面向对象编程中，对象具有独立性，对一个对象的修改不会影响到其他对象，这使得程序更容易维护。更易扩展：面向对象编程中，可以通过继承、多态等特性来扩展已有的对象或类的功能，从而实现更复杂的功能需求。更易理解：面向对象编程中，通过抽象、封装等特性，使得程序结构更加清晰，易于理解和维护。更安全：面向对象编程中，封装性可以保证数据的安全性和完整性，从而使得程序更加安全。综上所述，面向对象编程方法具有更高的可重用性、易维护性、易扩展性、易理解性和安全性等优势，因此在实际开发中更加高效和有效。3.通用的软件工程过程框架通常包含哪些活动？通用的软件工程过程框架通常包含以下活动：需求分析：确定用户和系统需求，建立需求模型。设计：制定系统设计方案，建立设计模型。编码：根据设计方案编写代码。测试：对编码后的软件进行测试，检查其是否满足需求和规范要求。集成：将各个组件结合到一起，并进行集成测试。发布：向用户交付可执行的软件产品。运行和维护：运行软件，并对出现的问题进行修复和修改。在实际的开发过程中，这些活动可能不是线性的顺序执行，而是交叉、重叠或迭代执行。同时，还需要考虑项目管理、文档管理、配置管理、质量保证和风险管理等方面的工作。因此，一个完整的软件工程过程框架需要综合考虑多个方面，以确保软件开发过程的高效和质量。4.什么是对象？在面向对象编程（OOP）中，对象是指一个具有特定属性和行为的实体。可以将对象看作是现实世界中的一个实际事物或抽象概念的模型。通过使用对象，可以将复杂的系统分解成相互独立的部分，每个部分都是一个对象并且承担特定的职责，从而实现软件系统的模块化、可重用性和可维护性等优势。5.类和对象的关系是什么？类和对象是面向对象编程中两个非常重要的概念，它们之间存在着紧密的关系。类是一种抽象的数据类型，它定义了一个对象所拥有的属性和方法。类描述的是一类具有相同特征和行为的对象，可以看作是一种模板或者蓝图，用来创建具体的对象实例。而对象则是类的实例，也就是具体的实体。对象包含了类所定义的属性和方法，并且可以独立地进行操作。因此，类和对象的关系可以理解为模板和实例的关系。类定义了对象的结构和行为，而对象则是类的实例化结果，具有自己的状态和行为。同时，多个对象可以基于同一个类来创建，每个对象都是独立的、互不干扰的实体。6.封装的含义是什么？封装是面向对象编程中的一个重要概念，它指的是将数据（属性）和行为（方法）包装在一起形成一个独立的单元，并且对外部隐藏实现细节，只提供必要的接口（方法）进行访问。封装的目的是保护数据的完整性和安全性，同时隐藏实现细节，使得代码更加易于维护和修改。通过封装，我们可以将类的内部逻辑与外部调用分离开来，提高代码的可复用性和可扩展性。7.什么是信息隐藏？信息隐藏是面向对象编程中封装的一种重要实现方式，它是指将类的数据和实现细节隐藏在类的内部，只提供有限的接口给外界使用，从而最小化类与其他部分之间的耦合度。通过信息隐藏，我们可以有效地保护类的私有数据和实现细节，避免外部的直接访问和修改，从而提高代码的可靠性和安全性。同时，信息隐藏还可以降低类之间的依赖关系，使得代码更加灵活、可复用和可扩展。具体来说，实现信息隐藏需要对类的属性和方法进行访问控制，通常通过访问修饰符public、private和protected来实现：public：表示该属性或方法可以被类的任意部分访问。private：表示该属性或方法只能被类的内部访问。protected：表示该属性或方法可以被类的子类访问，但对于外部访问则是私有的。通过合理设置访问修饰符，可以将类的实现细节隐藏在类的内部，对外提供必要的接口进行访问。这种方式可以有效地保障类的封装性，并且可以方便地修改类的内部实现，而不会影响外部用户的代码。8.面向对象编程语言如何实现一般化和特殊化？面向对象编程语言通过继承（inheritance）机制实现一般化和特殊化。一般化指的是将类之间共性的部分抽象出来形成一个基类（父类、超类），然后其他类可以从基类中继承属性和方法，以及添加自己特有的属性和方法。这样做可以减少代码重复，提高代码的可复用性和可维护性。9.举例说明多态的含义。多态是面向对象编程中的一个重要概念，其含义是同一种行为具有不同的表现形式或形态。具体来说，多态意味着可以针对不同类型的对象执行相同的操作，但结果可能会有所不同。举个例子，我们可以定义一个Animal（动物）类，它有一个makeSound（发出声音）的方法。然后我们再定义两个子类Dog（狗）和Cat（猫），它们分别继承于Animal类，并拥有了makeSound方法。在Dog类中，makeSound方法可以让狗吠叫，而在Cat类中，makeSound方法可以让猫喵叫。当我们使用多态的方式调用这些对象的makeSound方法时，无论是狗还是猫，都能够发出自己特有的声音。10.什么是UML？UML是一种标准化的图形化建模语言，全称为UnifiedModelingLanguage（统一建模语言），用于描述软件系统中的各种模型，如需求模型、设计模型、实现模型等。UML是一种基于面向对象思想的建模语言，可以用图形化的方式表示出软件系统中各个类、对象、组件之间的关系，包括它们的结构、行为、交互等方面。UML不仅提供了丰富的图形符号和建模技术，而且具有高度的可视化和表达能力，能够帮助软件开发人员更好地理解和设计复杂的系统。11.常用的UML建模工具有哪些？各自的特点是什么？RationalRose、PowerDesigner、Visio三种建模工具都支持UML模型图。其中，RationalRose支持全系列的UML模型图，而且很容易体现迭代、用例驱动等特性，相关性最好，缺点是图形质量差，逻辑检查与控制差，没有Name和Code的区分(PowerDesigner的特性)，不太适合中国人，生成的文档不好也不适合自定义，也没有设计对象的字典可以快速查找。PowerDesigner也支持全系列的UML模型图，优点是图形质量好，生成的文档容易自定义，逻辑检查与控制好，有设计对象的字典可以快速查找和快速在图形中定位，缺点是相互之间的衔接比较麻烦，对UML和RUP不熟练的人使用PowerDesigner，体现不出迭代和用例驱动。相比起来，Visio的图形质量是最好的，但是衔接和相关性也是最差的，逻辑检查和控制也比较差。第2章习题参考答案1.UML包含哪些视图？这些视图之间的关系是什么？UML包含以下视图：用例视图：用于描述系统的功能需求和用户之间的交互。它集中关注系统的外部行为，以及系统与其环境之间的交互。逻辑视图：用于描述系统的静态结构和行为。它关注系统内部的组件、类、接口及其之间的关系，以及这些组件如何协作来实现系统的功能。实现视图：用于描述系统的实现细节，包括源代码、库文件、编译器等。它关注系统的内部实现和组织结构，并提供了一种描述和理解软件开发过程的方式。部署视图：用于描述系统如何在物理设备上进行部署。它关注系统的物理架构和部署环境，并描述组件之间的通信方式和数据流动。这四种视图之间存在一定的关系，它们共同构成了一个完整的系统模型，具体关系如下：用例视图作为对系统功能需求和用户需求的描述，为逻辑视图提供了指导和依据。逻辑视图展示了系统的内部组件和行为，为实现视图提供了基础设施。实现视图展示了系统的实现细节和组织结构，为部署视图提供了基础设施。部署视图描述了系统在物理环境中的部署情况，反过来又为逻辑视图提供了反馈和验证2.UML包含哪些图？UML视图和图之间的关系是什么？UML包含以下图：用例图（UseCaseDiagram）：表示系统的功能需求和用户之间的交互。类图（ClassDiagram）：表示系统的静态结构，包括类、接口、对象、关系等。对象图（ObjectDiagram）：展示类图中的实例以及它们之间的关系。时序图（SequenceDiagram）：展示对象之间的动态交互，时间从上到下，描述消息的发送和接收顺序。协作图（CollaborationDiagram）：与时序图类似，但是更强调对象之间的组合和协作。状态图（StateDiagram）：展示对象在其生命周期内的状态转换。活动图（ActivityDiagram）：展示系统中的活动流程、业务流程或工作流程。部署图（DeploymentDiagram）：展示物理设备和软件组件之间的关系和部署情况。在使用UML时，通常需要将不同的图组合起来来呈现完整的系统。3.简述UML的扩展机制。UML的扩展机制是为了让开发人员能够根据自己的需求来扩展UML，以适应特定的领域或问题。通过扩展机制，用户可以自定义UML元素的属性、操作、关系等信息，使得UML更加针对具体应用领域和问题。4.UML通用划分包含哪两种情况？这两种情况的含义是什么？UML通用划分包含两种情况：一般/特殊化关系和实现/使用关系。一般/特殊化关系：也称为继承关系，表示一个类是另一个类的特殊形式。一般化类是超类，特殊化类是子类。子类继承了父类的属性、方法和行为，同时可以重新定义或扩展这些元素。一般/特殊化关系用空心三角箭头来表示。实现/使用关系：表示一个类实现了一个接口或者使用了其他类的对象。实现类必须实现接口中定义的所有方法，而使用类则依赖于被使用类的特定功能。实现/使用关系用带箭头的虚线来表示。这两种关系都反映了不同类之间的关联方式，其中一般/特殊化关系旨在描述类之间的继承关系，强调类之间的层次结构；而实现/使用关系旨在描述类之间的协作关系，强调类之间接口的互动和依赖关系。这两种关系都是UML建模中非常常见和重要的概念。5.简述聚合关系和组合关系的区别与联系。聚合关系和组合关系是面向对象编程中的两种常见关系，它们之间存在一些区别和联系。聚合关系（Aggregation）描述了一个对象包含另外一个对象，被包含的对象可以独立存在。例如，一个班级包含多个学生，学生对象可以存在于多个班级中或者不属于任何班级。聚合关系通常用“has-a”来描述，即一个对象“有”另一个对象。组合关系（Composition）描述了一个对象包含另外一个对象，被包含的对象不能独立存在，只能作为整体对象的一部分存在。例如，一个汽车由引擎、轮胎、底盘等构成，汽车不存在时这些部件也不存在。组合关系通常用“part-of”来描述，即一个对象“是”另一个对象的一部分。因此，聚合关系更加松散，被包含的对象可以脱离整体对象而存在；组合关系更加紧密，被包含的对象不能脱离整体对象而存在。在代码实现上，聚合关系通常采用对象引用或指针来实现，而组合关系通常采用对象嵌套或聚合来实现。第3章习题参考答案1.需求分析的目的是什么？需求分析是软件开发过程中的一个重要阶段，其主要目的是确定用户和系统之间的交互行为，澄清系统需要完成哪些功能以及用户对这些功能的具体要求。具体来说，需求分析的目的包括以下几个方面：确定系统需求：通过收集并分析用户需求，确定系统所需要的功能和性能要求，以此为基础进行后续设计和开发工作。识别问题和风险：在需求分析过程中，可以发现并识别系统可能存在的问题和风险，及时解决或规避这些问题和风险，提高系统的可靠性和稳定性。澄清用户需求：通过与用户沟通和交流，确保对用户需求的理解和认识达成一致，从而减少后期开发过程中因为误解和偏差而导致的错误和返工。提高开发效率：通过明确系统需求，避免在后期开发过程中出现大量的修改和重构，节省时间和成本，提高开发效率。改进用户体验：通过需求分析，对用户需求进行深入挖掘和理解，从而设计出更符合用户要求、更易于使用的系统，提高用户体验和满意度。综上所述，需求分析是软件开发过程中至关重要的一环，其目的是确保系统的正确性、可靠性和用户体验，并提高开发效率和节省成本。2.需求分析阶段的典型活动有哪些？需求分析阶段是软件开发生命周期中的关键阶段，常见的活动包括：需求收集：收集用户和利益相关者的需求，可以通过面谈、问卷调查、会议等方式获取。需求分析：对收集到的需求进行分析，识别并记录每个需求的详细描述、优先级和约束条件等信息。需求规格说明：编写需求规格说明文档，该文档包含了所有需求的详细说明、用例场景示例、功能需求、非功能需求、业务流程、数据模型、安全需求等内容。需求验证：确保所有需求都与用户和利益相关方的期望一致，并且满足软件系统的设计和实现的可行性和正确性。需求管理：跟踪和维护所有需求的变更历史记录，确定哪些需求需要添加、删除或修改，以及如何处理这些变更。3.用例建模的主要目标是什么？用例建模是软件开发中常用的一种需求分析技术，主要目标是识别和描述系统的功能需求、非功能需求以及与外部系统和用户的交互。用例建模通常被用来识别系统的功能需求，描述系统的行为，验证需求，以及沟通和共享需求。用例建模在软件开发过程中具有非常重要的作用，它能够帮助团队更好地理解和满足用户的需求。4.用例建模包含哪些主要步骤？用例建模是一种常用的需求分析技术，通常由以下主要步骤组成：定义系统边界：确定系统和外部世界之间的边界，识别系统中的角色和参与者。识别用例：对系统的功能进行分析，确定需要支持哪些用例。编写用例描述：对每个用例进行详细的描述，包括前置条件、触发事件、主成功场景、备选场景等内容。识别和编写用例扩展：识别可能出现的异常情况和错误处理，编写相应的用例扩展。编写用例图：将用例的描述和关系可视化，以便更好地理解和交流需求。验证用例：通过对用例进行验证，确保用例描述准确、完整、无歧义，符合用户需求。迭代更新用例：随着需求变化或者开发过程的深入，需要不断迭代更新用例，以确保用例能够反映最新的需求。以上是用例建模的主要步骤，每个步骤都需要仔细考虑和实践，以确保用例建模的质量和有效性。5.用例图中，如何识别参与者和用例？在用例图中，参与者和用例是两个重要的元素。参与者代表系统的外部用户、设备或其他系统，用例则描述了系统的功能需求。要识别参与者和用例，可以按照以下步骤进行：确定系统边界：确定需要建模的系统的外部边界，并将其绘制在图表上。识别参与者：识别所有与系统交互的角色或实体，例如用户、设备、外部系统等。定义参与者：为每个参与者定义名称和描述，以便于理解。识别用例：识别系统需要支持的所有功能需求，并将其绘制成用例图中的椭圆形。定义用例：为每个用例定义名称和简要描述，以便于理解。建立参与者和用例之间的关系：将参与者和用例之间的关系用线条连接起来，表示参与者使用用例的情况。6.用例描述包含哪些主要内容？用例描述是用例建模中的一个重要步骤，它用于详细描述系统在特定事件下的行为和响应，以及与参与者之间的交互。一般来说，用例描述应该包含以下主要内容：用例名称：定义一个简短而具有描述性的用例名称。触发事件：描述引起该用例执行的事件或条件。前置条件：描述执行该用例前需要满足的条件或状态。主成功场景：详细描述系统在正常情况下执行用例的过程，包括各种活动、交互和结果。备选场景：描述主成功场景以外的其他场景，如异常情况、错误处理等。后置条件：执行用例后系统应具有的状态或条件。参与者：列出所有参与者，并描述他们在用例执行中扮演的角色。其他说明：包括任何其他信息，例如用例优先级、风险、限制条件等。第4章习题参考答案1.什么是UML静态分析模型？UML静态分析模型通过图形化的方式描述了系统的静态结构，为软件开发团队提供了一种直观、易于理解、易于交流的方式，帮助团队成员更好地理解和共享系统设计和实现的思路与想法。同时，它也可以作为后续软件开发过程中其他活动的基础，如编码、测试、部署等。2.类图的组成元素有哪些？类图是UML中最常用的静态结构图之一，它主要用于描述系统中的类、对象、接口和它们之间的关系。在类图中，有以下几个组成元素：类（Class）：表示一个具有属性和方法的概念单元，用矩形框来表示，其中包括类名、属性和方法。接口（Interface）：表示一组方法的集合，用矩形框和带有<<interface>>标记的名称来表示。继承关系（Inheritance）：表示一个类继承自另一个类，用带箭头的实线来表示。实现关系（Implementation）：表示一个类实现了一个接口，用带箭头的虚线来表示。关联关系（Association）：表示两个类之间的关联，用带箭头的实线来表示，可以表示双向关联和单向关联。聚合关系（Aggregation）：表示一种弱的“整体-部分”关系，用带空心菱形的实线来表示。组合关系（Composition）：表示一种强的“整体-部分”关系，用带实心菱形的实线来表示。3.如何区分链接和关联？链接（link）和关联（relationship）是两个相关但不同的概念。链接指的是两个或多个事物之间的连接，关联则表示两个或多个事物之间的联系或相互作用，但并不一定需要像链接那样明确地表现出来。关联可以通过各种方式建立，包括共享属性、相似性和位置等等。例如，两个人可能因为工作在同一个公司而有关联，但并不一定存在任何明确的链接。简而言之，链接是可见的、明确的连接，而关联则是更加隐含的联系或相互作用。4.什么是多重性？类图中的多重性（multiplicity）表示了两个类之间的关系中，每个实例在该关系中可以拥有的另一个类的实例数量。也就是说，多重性表示一个类的实例与另一个类的实例之间的数量关系。5.静态分析有哪些技巧？UML静态分析是一种通过检查和分析UML模型的结构和关系来评估软件系统质量的技术。以下是几种常见的UML静态分析技巧：类图分析：类图是描述软件系统中类和它们之间关系的主要工具，可以通过对类、属性、方法和关系进行分析，识别出可能存在的问题和错误。对象图分析：对象图是类图的实例化，可以展示在运行时系统中各个对象及其交互方式。通过对对象图进行分析，可以发现对象之间的关系和动态行为，从而更好地理解系统的设计和实现。通过这些UML静态分析技巧，我们可以更深入地理解系统的结构、行为和功能需求，并发现可能存在的问题和错误，从而提高软件系统的质量和可维护性。第5章习题参考答案1.什么是对象图？对象图（ObjectDiagram）是UML中的一种图表类型，用于表示软件系统中对象及其之间关系的静态快照。它是类图的实例化，可以更加具体地描述系统中各个实例（对象）以及它们之间的关系。对象图通过展示系统中各个对象的真实状态来帮助开发人员更好地理解系统的设计和实现。在对象图中，我们可以清晰地看到每个对象的属性和状态，以及它们之间的关系和交互方式。因此，对象图常被用于检查系统设计和实现的正确性、一致性和可靠性，从而提高软件系统的质量和可维护性。2.对象图的组成元素有哪些？对象图的组成元素包括：对象：在对象图中，每个对象都被表示为一个矩形，矩形中包含对象的名称和类型。链：用于表示对象之间的关系，如关联、聚合、组合等。连接线可以是实线、虚线、箭头线等不同类型。3.对象图和类图的区别是什么？对象图和类图是UML中两种不同的图形化表示方法，它们之间的区别在于：对象图描述了系统中的对象及其关系，而类图描述了系统中的类及其关系。对象图强调具体的对象实例，而类图强调抽象的类。对象图用于展示系统或软件模型中的实例级别信息，包括各个对象之间的交互关系，而类图则更多地呈现系统或软件模型中的静态结构信息，包括类之间的继承、泛化、实现、关联、聚合、组合等关系。对象图的元素包括对象、属性、操作、连接线等，而类图的元素包括类、接口、属性、方法、关系等。总的来说，对象图和类图是UML中两种重要的建模工具，它们分别从不同的角度去描述系统或软件模型中的信息。对象图更加关注具体的对象实例及其关系，适用于场景分析、需求分析、设计阶段；而类图更加关注抽象的类及其关系，适用于设计阶段、编码阶段及系统维护阶段。4.什么是导航性？对象图中的导航性是指对象之间的关系和互动方式。具体来说，导航性描述了对象之间的消息传递和调用关系，以及这些消息在对象之间的传输路径。在对象图中，导航性通常表示为箭头或线条，用于表示消息的发送方和接收方。5.简述垃圾收集机制。面向对象技术中的垃圾收集机制是指自动管理内存分配和释放的一种机制。在使用面向对象技术编程时，我们通过创建对象来实现程序的功能。而对象占用系统资源（如内存），因此需要及时释放不再使用的对象所占用的资源，以避免内存泄漏等问题。垃圾收集机制会自动地检测和清除无用的对象，回收被占用的内存。6.简述有形对象和无形对象的含义。有形对象通常指实体对象，它们是我们能够直接感知和观察到的物体，例如人、动物、建筑、车辆、器具等。这些物体可以通过肉眼或其他感官途径进行观察和测量，且在空间和时间上都有明确的位置和范围。因为有形对象存在于现实世界中，所以它们具有物质性，需要占据一定的空间和资源。无形对象则指那些不具备物质性的事物，例如思想、情感、信仰、概念、规则、语言等。这些对象不能被触摸或看到，但它们同样具有存在的意义和影响力。无形对象存在于人们的思想和文化之中，它们无法具体量化，但可以通过符号、标志、语言等方式表达和传递，对人们的行为和决策产生重要的影响。第6章习题参考答案1.什么是序列图？序列图（SequenceDiagram）是一种用于描述系统交互行为的UML（UnifiedModelingLanguage，统一建模语言）图示方法。它可以展示对象之间的消息传递顺序，并且能够清晰地表现出这些消息在时间轴上的先后顺序。2.序列图的组成元素有哪些？序列图通常由垂直线表示对象（Actor或Class）以及对象之间的参与者（Participant），水平线条则表示消息。在序列图中，一个对象和另一个对象之间的消息传递被称为“交互”，每个交互都可以包含多个消息。3.激活的含义是什么？序列图中的激活（Activation）表示对象在某个时间段内执行了一个操作或者正在执行一个操作。通常情况下，激活由一个垂直的实线箭头表示，箭头的长度代表该操作所需的时间。4.简述序列图建模的指导原则。序列图建模需要开发人员深入了解系统内部的交互和通信过程，以便有效地捕获各种对象之间的交互和通信，从而帮助开发人员更好地设计和实现系统。5.创建序列图模型包含哪些任务？创建序列图模型需要完成以下任务：确定参与者、确定顺序和操作、标识消息、绘制序列图、确定时间顺序、添加条件和循环、确定异常处理以及审查和优化。6.序列图建模的主要步骤有哪些？序列图建模的主要步骤如下：确定参与者：确定哪些对象（或角色）将在序列图中进行建模。确定顺序：确定对象之间的交互和通信顺序。一般来说，这可以通过考虑一个对象何时调用另一个对象的方法来确定。标识消息：标识每个消息的类型、名称以及传递的数据。这有助于确保系统中的所有对象都能够正确地理解和响应消息。确定时间顺序：在序列图中绘制垂直的实线箭头，表示对象执行某个操作的时间顺序，并标注箭头的长度表示该操作的执行时间。添加条件和循环：如果需要，在序列图中添加条件和循环结构来详细描述复杂的对象行为，以确保系统按照预期方式工作。确定异常处理：在序列图中标识异常情况和错误处理过程，以确保系统能够正确地处理各种异常情况并保持稳定性。第7章习题参考答案1.什么是协作图？协作图（CollaborationDiagram），是一种用于建模对象之间协作关系的UML图形表示。协作图可以帮助开发人员更好地理解系统内部的交互和通信过程，从而更好地设计和实现系统。2.协作图的组成元素有哪些？协作图包含以下组成元素：对象（Object）：代表系统中的一个实体或角色，用框表示，并在框内标注对象的名称和类型。消息（Message）：代表对象之间的相互作用和通信，用箭头表示。可以是同步的、异步的或返回的消息，箭头上标注了消息的名称和传递的数据。连接线（Link）：用于连接对象和消息。3.协作图和序列图的区别与联系是什么？协作图（CollaborationDiagram）和序列图（SequenceDiagram）都是UML图形表示工具，用于描述对象之间的交互和通信。它们的区别与联系如下：绘制方式：协作图中，对象之间的关系用水平线段表示；而在序列图中，对象之间的交互过程用垂直箭头表示。着重点不同：协作图着重于展示对象之间的协作关系和通信过程，而序列图则更加注重对象之间消息的顺序和时间顺序。使用场景不同：协作图适用于描述对象之间的协作关系和通信过程，适合展示对象之间的一般协作结构和信息流向；而序列图适用于描述对象之间的消息传递顺序和时间顺序，适合展示对象之间具体的时序执行过程。表达方式不同：协作图采用的是对象和消息之间连线的方式来表达对象之间的关系；而序列图则采用了更为详细的消息传递、调用和返回的方式来表达对象之间的交互过程。4.协作图和对象图的联系是什么？协作图着重描绘对象之间的协作关系和通信过程，而对象图则更加强调对象本身的属性和状态。协作图适用于展示对象之间的协作关系和通信过程，通常被用于系统设计和分析阶段；而对象图适用于展示类或对象的属性和状态，通常被用于详细设计和编码阶段。5.为什么序列图和协作图能够进行相互转换？序列图和协作图都是用来描述对象之间的交互过程和通信方式，只是表达方式不同而已。在实际应用中，两种图形往往可以相互转换，以便更好地描述系统内部的通信过程和结构。第8章习题参考答案1.哪些UML建模元素的行为可以由状态机描述？在UML中，状态机是一种描述对象如何对事件做出反应并随时间变化的行为模型。以下是可以由状态机描述的UML建模元素的行为：2.什么是状态机？什么是状态图？状态机（StateMachine）是一种模型，用于描述对象如何对事件做出反应并随时间变化的行为。它由状态、转移和事件组成。状态指对象可能处于的一种情况或模式。转移指从一个状态到另一个状态的转变，可以由事件触发。事件是发生的外部刺激，导致系统的状态改变。3.状态图的组成要素有哪些？状态图是一种描述对象如何对事件做出反应并随时间变化的行为模型，由以下要素组成：状态（State）：用于表示系统或对象可能处于的一种情况或模式。状态在状态图中通常表示为圆形，可以有不同的名称和属性。转移（Transition）：表示一个状态到另一个状态的转换，转移是由事件触发的。转移在状态图中通常表示为带箭头的线，箭头指向目标状态。事件（Event）：是发生的外部刺激，导致系统的状态改变。事件在状态图中通常作为标签显示在转移线上方。动作（Action）：定义状态转移时发生的动作或行为。动作通常与转移关联，并显示在转移线上。起始状态（InitialState）：表示系统开始执行的状态。起始状态在状态图中通常表示为实心圆点。终止状态（FinalState）：表示系统结束执行的状态。终止状态在状态图中通常表示为双圆环。4.简述简单状态和组成状态的区别。简单状态指对象的一种基本状态，它不再包含其他子状态。简单状态通常用一个圆圈表示，在状态图中，简单状态只有一个输出转移。而复合状态指对象的一种高级状态，它可以被进一步分解成多个子状态。复合状态通常由一个矩形表示，在矩形内部可以包含多个简单状态或其他复合状态，并且可以定义用于进入该状态和退出该状态的转移路径。因此，组成状态可以有多个输出转移路径，以及多个输入转移路径。5.简述顺序组成状态和并发组成状态的区别。顺序组成状态（SequentialCompositeState）是一种由多个子状态按照特定的顺序组合而成的状态。顺序组成状态是指进入一个子状态后，必须等到退出该子状态后才能进入下一个子状态。在状态图中，顺序组成状态通常用一个竖着的矩形表示，其中的子状态从上到下按顺序排列。并发组成状态（ConcurrentCompositeState）是一种由多个子状态同时存在而组成的状态。并发组成状态是指多个子状态可以同时存在，即一个子状态的执行不会影响其他子状态的执行。在状态图中，并发组成状态通常用一个带有多个水平线的矩形来表示，每个水平线代表一个子状态。顺序组成状态和并发组成状态的区别在于子状态之间的执行顺序和相互影响。顺序组成状态需要按照特定的顺序执行子状态，而并发组成状态可以同时执行多个子状态。6.如何定义事件、状态和转移？定义事件、状态和转移需要遵循以下规则：定义事件（Event）：事件是指导致状态变化的外部刺激。可以通过动词短语或名词短语来表示，例如“按下按钮”、“收到信号”等。在状态图中，可以使用文本标签表示事件，并将其放置在转移线上方。定义状态（State）：状态是指对象或系统可能处于的一种情况或模式。状态可以使用名称和描述来表示，并用圆形表示在状态图中。状态可能具有关联的属性和操作，以及进入和退出该状态时要执行的动作。定义转移（Transition）：转移是指从一个状态到另一个状态的过渡，由事件触发。转移可以使用带箭头的直线表示，在状态图中从源状态指向目标状态。可以在转移上附加条件表达式（卫语句），以控制转移发生的条件。第9章习题参考答案1.什么是活动图？活动图（ActivityDiagram）是一种UML行为图，用于描述系统或业务流程中的操作、活动和动作，以及它们之间的关系和流程。活动图是一种高级建模工具，旨在提高对系统行为的理解和描述。通过使用活动图，开发人员可以更好地了解系统或业务流程，并将其转化为可执行的代码或业务规则。2.在UML活动图中，动作使用的标记法是什么？在UML活动图中，动作的标记法有两种：动作标记（ActionMarker）：用来表示活动图中的一些基本操作或动作。这些基本操作包括对象创建、发送信号、调用方法等。动作标记通常是一个小矩形，附加在与此动作相关的活动或操作上。基本动作符号（BasicActionSymbol）：用来表示复杂的操作或动作。基本动作符号可以用于描述一些具体的任务或行为，例如计算数值、排序数据、查询数据库等。基本动作符号通常是一个带有名称的矩形，并显示在活动图中的某个位置。这两种标记法可以混合使用，以完整地描述系统的操作和行为。通过使用这些标记，开发人员可以更好地理解系统的行为和运行流程，从而更轻松地将其转换为可执行的代码或业务规则。3.在活动图中，是什么连接了动作？在活动图中，动作之间的连接通常使用控制流（ControlFlow）表示。控制流是一种有向边，表示从一个动作到另一个动作的控制传递关系。控制流用箭头表示，箭头指向目标动作。控制流表示了动作之间的执行顺序，即一个动作执行完后下一个动作才能被执行。4.在UML活动图中，如何表示判断？在UML活动图中，使用条件节点（DecisionNode）表示判断。条件节点用于对输入的控制流进行条件判断，并将其分成不同的输出控制流。条件节点通常表示为一个菱形，其中包含一条输入控制流和两个或多个输出控制流，每个输出控制流都带有一个条件表达式，表示满足特定条件时应该选择哪个输出路径。5.在活动图中，起始节点和终止节点的标记法是什么？在活动图中，起始节点和终止节点是两种特殊的节点，分别表示活动图的起点和终点。起始节点（InitialNode）：用于标识活动图的起点，通常表示为一个实心圆。只有一个起始节点，它不包含任何输入控制流。终止节点（FinalNode）：用于标识活动图的终点，通常表示为一个实心圆，内部带有一个圆形边界。终止节点也只有一个，它不包含输出控制流。6.什么是监护条件？监护条件（GuardConditions）是指在活动图中一种用于控制流转的机制。通常情况下，在一个活动图中，每个控制流都可以包含一个或多个监护条件。当某个控制流到达一个对象节点时，该节点所连向的下一个节点可能不止一个，此时就需要根据监护条件来决定具体走向哪一个节点。7.什么是对象流？对象流（ObjectFlow）是指在活动图中，用于描述对象的传递和操作的一种机制，它可以帮助开发人员更加准确地描述系统行为和操作。8.对象流的标记法是什么？在活动图中，一个对象流可以连接两个活动节点、决策节点或合并节点，在这些节点之间传递对象。对象流上可以标注一个或多个对象，在活动节点中就可以对这些对象进行相关的操作。对象流可以分为输入对象流和输出对象流。输入对象流指向一个活动节点，表示该节点需要从对象流中获取数据来执行某些操作；输出对象流则从一个活动节点中发出，表示该节点所执行的操作会产生新的对象，然后将这些新的对象传递给其他节点。第10章习题参考答案1.系统设计包括哪些模型？系统设计通常包括以下几个模型：需求模型：定义系统需要满足的功能和非功能需求，以及对用户特定情况的需求。架构模型：描述系统的高层结构，包括组件、子系统、模块之间的关系以及它们协同工作的方式。此外，架构模型也可以包括部署模型，即系统如何在硬件和软件环境中部署和运行。设计模型：通常使用UML（统一建模语言）或其他建模语言来表示，用于描述系统的详细设计，例如类图、时序图和活动图等。数据模型：用于描述系统中使用的数据结构、数据存储和数据访问模式，例如实体关系图（ER图）和数据库模式。2.系统设计的主要活动是什么？系统设计的主要活动包括以下几个方面：确定需求：在系统设计阶段，需要明确系统要实现的功能和非功能需求，以及对用户特定情况的需求。定义架构：确定系统的高层结构，包括组件、子系统、模块之间的关系，以及它们协同工作的方式。此外，架构设计还需要考虑部署模型，即系统如何在硬件和软件环境中部署和运行。设计组件：根据系统的需求和架构设计，设计系统中的各个组件，包括对象、方法、类等。数据建模：设计系统中使用的数据结构、数据存储和数据访问模式，例如实体关系图（ER图）和数据库模式。3.请简要说明构件图适用于哪些建模需求。构件图可以展示系统的高层结构和组件之间的关系，包括组件的类型、属性、接口以及它们之间的依赖关系等。因此，它是一个描述系统结构的有力工具。4.阐述类和构件之间的异同点。类和构件都是UML中的概念，用于描述软件系统的组成部分。它们有以下相同点和不同点：都是抽象的、可以重用的、可实例化的概念，都可以作为软件系统的基本构成单元，被组合成更复杂的结构。不同点：类是描述对象的模板或蓝图，包含属性和方法等信息，用于描述相似的对象之间的通用特征。而构件是物理上独立的、可重用的、自包含的软件部件，包含了类和其他组件，是一种可插拔的软件构建块。5.什么是节点？部署图中有几类不同的节点？在UML中，节点是指物理设备或执行环境，可以作为系统运行的平台。节点可以是设备节点或处理器节点，它们提供了执行平台和资源支持，使得系统的不同部分能够协同工作。6.部署图的建模目的是什么？部署图是UML建模中的一种图示，用于描述软件系统的部署结构和物理架构。其主要目的是展示软件系统的部署方式和运行环境，以及系统各个部分之间的关系和依赖。第11章习题参考答案1.简述软件开发方法学的作用。软件开发方法学是指通过系统化的方法和流程来规范软件开发过程的一种理论体系。它的作用主要包括以下几个方面：提高软件开发效率：软件开发方法学能够帮助开发团队建立起一套完整的、经过验证的开发流程，从而使得软件开发工作更加高效、稳定和可靠。降低软件开发成本：软件开发方法学可以帮助开发团队在开发过程中更好地控制进度、质量和资源等方面的风险，从而降低开发成本并提高项目收益。提高软件质量：软件开发方法学能够帮助开发团队更精确地把握软件需求和用户期望，从而设计出更符合需求的软件，减少后期修改和维护的工作量，提高软件质量和用户满意度。促进开发团队协作：软件开发方法学可以对团队成员的角色、职责和交互进行明确的划分，从而促进团队协作，避免重复工作和沟通失误，提高团队生产效率。总之，软件开发方法学的目的在于规范软件开发流程，提高开发效率、降低成本、提高质量、促进团队协作，从而实现更好的软件开发和项目管理。2.简述瀑布模型的优缺点。瀑布模型是一种软件开发方法学，其开发流程依次为需求分析、设计、编码、测试和维护。它的优缺点如下：优点：明确的阶段划分：瀑布模型将软件开发过程分成几个不同的阶段，每个阶段之间有明确的界限和交付物，使得开发过程更有序、可控。简单易懂：瀑布模型非常直观和易于理解，使得开发人员和利益相关者都可以很容易地了解整个开发过程。适合稳定的需求：瀑布模型在项目开始时就需要明确完整的需求，适用于对需求变化比较少的软件开发项目。可以提前预测成本和进度：瀑布模型中每个阶段都有相应的交付物和时间节点，能够帮助团队提前预测整个项目的成本和进度。缺点：需求难以准确获取：在瀑布模型中，需求分析是非常重要的一步，如果需求分析不足或者不准确，将会导致后续阶段的工作出现问题。不灵活：由于瀑布模型的开发流程是线性的，一旦进入某个阶段，则必须完成该阶段的所有工作才能进入下一个阶段，无法满足在开发过程中不断变化的需求。风险高：由于瀑布模型的开发流程是线性的，一旦某个阶段出现问题，则可能会导致整个项目的失败。而且在软件开发初期难以预测和控制风险，容易导致开发失败。总之，瀑布模型适合对需求比较稳定的项目，但其缺点也很明显，如果应用不当，可能会导致项目延期、成本超支等问题。3.简述什么是RUP。RUP指的是有风险的统一过程（RationalUnifiedProcess），是一种面向对象的软件开发过程。它旨在提高软件开发中的效率和质量，强调团队合作、迭代和演化式开发。4.RUP与UML之间的关系如何？RUP（RationalUnifiedProcess）是一种软件开发过程方法，而UML（UnifiedModelingLanguage）则是一种用于建模的通用语言。RUP和UML之间存在密切的关系，RUP使用UML作为它的主要建模工具。5.简述RUP的四个阶段。RUP（RationalUnifiedProcess）将软件开发过程分为四个核心阶段，每个阶段都有其特定的目标和活动，这些阶段是：初步阶段（Inception）：在此阶段中，主要的目标是确认项目的商业价值和可行性，确定项目的范围、定义系统的基本需求、识别可能存在的风险和制定解决方案。在此阶段中，还需要进行初步的技术研究和确定项目的整体时间表。细化阶段（Elaboration）：在此阶段中，主要的目标是进一步细化系统的需求规格说明书和设计文档，确定系统的架构，并制定详细的开发计划和预算。同时，也需要确定团队的组织方式和管理方法，以确保项目的顺利实施。构造阶段（Construction）：在此阶段中，主要的目标是实现产品的功能需求，编写代码、进行测试，在不断地迭代中完成系统的开发。同时，也需要持续优化和改进系统的质量和性能，确保产品符合客户的需求和期望。转换阶段（Transition）：在此阶段中，主要的目标是将已开发的系统部署到生产环境中，并进行实际的使用和测试。同时，也需要提供培训和技术支持，以确保用户能够顺利地使用系统。在此阶段中，还需要对产品进行最终的测试和修正，确保其满足客户的要求和标准。6.简述RUP的六个核心工作流的主要内容。RUP的六个核心工作流分别是：业务建模（BusinessModeling）：主要定义项目的业务目标和愿景，明确业务需求，识别业务流程和活动。在此工作流中，开发