uml第一章概述

1、統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具授課：張金榮授課：張金榮EmailEmail： QQQQ： ( (即即1211460305)1211460305)電話：電話：13983103704139831037041070308 03、04班統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系v面向對象技術與UML.劉振安，董蘭芳，劉燕君編著，北京：機械工業(yè)出版社，2007.4使用教材使用教材 本書介紹基于UML建模語言描述的面向對象的分析與設計過程，內容包括軟件開發(fā)過程、面向對象的基本概念、基于UML語言進行分析和設計的流程，并結合實際的工程要求，介紹了軟件體系結構的模式以及持久對

2、象的概念。 統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系第第1章章 軟件開發(fā)過程概述軟件開發(fā)過程概述 1第第2章章UML概述概述2第第3章章 面向對象的基本概念面向對象的基本概念3第第4章章 用例分析用例分析4第第5章章 活動圖活動圖 5第第6章章 交互圖交互圖6教材的章節(jié)分布教材的章節(jié)分布統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系第第7章章 類圖類圖 7第第8章章 狀態(tài)圖狀態(tài)圖8第第9章章 持久對象持久對象9第第10章章 組件圖組件圖 10第第11章章 布局圖布局圖 11第第12章章 軟件體系結構軟件體系結構12教材的章節(jié)分布教材的章節(jié)分布統(tǒng)一建模語言與

3、建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系參考教材參考教材vUML基礎與基礎與Rose建模實用教程建模實用教程謝星星，沈懿卓編著謝星星，沈懿卓編著一北京：清華大學出版社，一北京：清華大學出版社，2008.10ISBN 978-7-302-18539-0vUMO基礎與基礎與Rose建模教程建模教程蔡敏，徐慧慧，黃炳強編著蔡敏，徐慧慧，黃炳強編著一北京：人民郵電出版杜，一北京：人民郵電出版杜，2006.1ISBN 7-115-14229-7統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系通過課程學習： 掌握面向對象思維方法，了解面向對象技術所涉及的各個領域。 掌握UML語言的基

4、本特征，UML語言的重要基礎知識。 熟練利用建模工具進行UML建模。 對實際案例進行討論，實習，提高解決實際問題的能力。教學目標教學目標教學目標教學目標統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系v 注重學習的漸進性和實踐性n 對UML每種圖的講解和學習均通過：圖的基本概念圖的組成圖的創(chuàng)建概述圖的創(chuàng)建示例方式進行，從而完整地把握每一種UML圖。n 通過建模的具體案例，達到學以致用的目的。學習方法學習方法統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系v平時成績20%以考勤和上級實驗為主v考試80%考核方法考核方法統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理

5、工軟件工程系軟件開發(fā)過程概述 第第 1 章章本章旨在了解軟件開發(fā)的典型過程。本章旨在了解軟件開發(fā)的典型過程。一般的過程可以分為需求分析、一般的過程可以分為需求分析、設計、實現(xiàn)、測試、運行和維護設計、實現(xiàn)、測試、運行和維護幾個階段，對于一個復雜的系統(tǒng)幾個階段，對于一個復雜的系統(tǒng)來說，需要多次重復這些過程。來說，需要多次重復這些過程。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.1 軟件開發(fā)基本概念v很難定義一種通用的軟件開發(fā)過程，以支持各種類型軟件的開發(fā)。也就是說，在軟件開發(fā)過程中，應當視具體時情況，采用不同的過程。vUML并不包含對軟件開發(fā)過程的定義，它是一種建模語言而不是

6、一種方法。在軟件開發(fā)中，你可以選用任何適合項目類型的過程。但無論采用何種過程，都可用UML來記錄最終的分析和設計果；統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系 1.軟件的定義軟件的定義 軟件是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，軟件是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，它是包括程序、數(shù)據(jù)及其相關文檔組成的完整集它是包括程序、數(shù)據(jù)及其相關文檔組成的完整集合。合。 可以寫作為：軟件可以寫作為：軟件=程序程序+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+文檔。文檔。 程序程序：程序是按事先設計好的功能和性能要求執(zhí)：程序是按事先設計好的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列。行的指令序列。 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是指程序能正常處

7、理信息的數(shù)據(jù)和數(shù)：數(shù)據(jù)是指程序能正常處理信息的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結構。據(jù)結構。 文檔文檔：文檔是與程序運行和維護有關的圖文資料。：文檔是與程序運行和維護有關的圖文資料。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系2.2.軟件的特點軟件的特點（1 1） 軟件具有抽象特征。軟件具有抽象特征。（2 2） 軟件具有無明顯制造過程特征。軟件具有無明顯制造過程特征。（3 3） 軟件無備件的特征。軟件無備件的特征。（4 4） 手工制作特征。手工制作特征。（5 5） 成本昂貴特征。成本昂貴特征。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系3.按規(guī)模軟件的分類類別類別參加人員數(shù)參加人

8、員數(shù)研制期限研制期限產(chǎn)品規(guī)模產(chǎn)品規(guī)模（源程序行數(shù)）（源程序行數(shù)）微型微型114周周0.5k小型小型116月月1k2k中型中型2512年年5k50k大型大型52023年年50k100k甚大型甚大型1001000 45年年1M(=1000k)極大型極大型20005000510年年1M10M統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系4.軟件危機是指在軟件開發(fā)和維護中所產(chǎn)生的一系列嚴重的問題。其主要表現(xiàn)如下： （1）用戶需求不明確、變更過多 （2）軟件成本日益增長 （3）開發(fā)進度難以控制 （4）軟件質量差，可靠性不保證 （5）軟件維護困難統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具

9、重慶理工軟件工程系v軟件工程軟件工程 = 管理管理 + 技術技術v軟件工程的目標軟件工程的目標 在預算內如期完成（初級目標）良好的結構，較好的可維護性、擴展性、重用性（高級目標）統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系。從以下的兩個方面著手進行改善：1)使用更好的軟件開發(fā)方法和開發(fā)工具。2)進行組織管理。n在20世紀80年代之前，結構化分析和設計技術SASDSP；n自20世紀90年代以來，面向對象分析和設計技術OOAOODOOP 。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系5.軟件開發(fā)模型軟件生存周期一般包括：、三個時期，而每個時期又劃分為若干個階段。

10、從面向對象角度看，分為系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實現(xiàn)與系統(tǒng)維護統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系一般情況下的軟件生存周期階段劃分統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系n 有多種軟件生存期模型。例如：瀑布模型、迭代模型、螺旋模型等。它們各有特色，但一般都包含“定義（或計劃）”、“開發(fā)”和“維護”3類活動。 定義活動主要弄清軟件“”； 開發(fā)活動集中解決讓軟件“”； 維護活動則聚集于軟件的“”；即“What-How-Change”。生存周期模型統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系(1)瀑布模型（也稱線性順序模型或軟件生存周期

11、模型）是W.Royce在1970年提出的(2)原型模型迭代式增量模型 統(tǒng)一過程(Unified Process)中一個迭代增量式的開發(fā)過程。采用這種方法，不是在項目結束時一次性提交軟件，而是分塊逐次開發(fā)和提交軟件。n 開發(fā)過程分為四個階段：初階段、細化階段、構造階段和移交階段。n 統(tǒng)一過程的核心思想是：首先選擇一些功能點，然后完成這些功能，隨后再選擇其他的功能點，如此循環(huán)往復。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系 (3)螺旋模型（spiral model） 螺旋模型加入風險分析，在笛卡爾坐標的四個象限上分別表達了四個方面的活動，即： （1） 制定計劃確定軟件目標，選定

12、實施方案，弄清項目開發(fā)的限制條件； （2） 風險分析分析所選方案，考慮如何識別和消除風險； （3） 實施工程實施軟件開發(fā)； （4） 客戶評估評價開發(fā)工作，提出修正建議。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系面向對象與軟件周期模型面向對象分析與面向對象設計可適應多種軟件生命周期模型，開發(fā)方法也愈來愈成熟。v 先按瀑布模型進行面向對象的分析，然后進行面向對象的設計；v 可以按螺旋模型或增量模型，交替地進行面向對象的分析和面向對象的設計。v 近幾年提出的噴泉模型。這種模型用兩個交叉的水泡表示面向對象的分析和面向對象的設計，說明兩者沒有嚴格的邊界，它們是連續(xù)的、無縫的，允許有一

13、定的相交（一些工作既可看作是面向對象的分析， 也可看作面向對象的設計）也允許從面向對象設計回到面向對象分析。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.2 需求分析v在進行軟件的分析和設計之前，必須對這個系統(tǒng)在進行軟件的分析和設計之前，必須對這個系統(tǒng)要盡力達到的目標作一些規(guī)定，這就是軟件需求要盡力達到的目標作一些規(guī)定，這就是軟件需求過程的目的，即揭示系統(tǒng)過程的目的，即揭示系統(tǒng)應該做什么并達成并達成一致，而且使用一種特定語言來表達。一致，而且使用一種特定語言來表達。v為系統(tǒng)應該做什么創(chuàng)建非常高級的為系統(tǒng)應該做什么創(chuàng)建非常高級的規(guī)格說明的的工作稱為工作稱為需求工程。 需求分為

14、功能性需求和非功能性需求。功能性需求是關于系統(tǒng)做什么的描述，非功能性需求是關于系統(tǒng)約束的描述（性能、可靠性等）。 分析的目標是產(chǎn)生分析模型，該模型關注系統(tǒng)需要做什么，把系統(tǒng)如何做的細節(jié)留到設計段。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.3 設計v分析時的焦點是創(chuàng)建系統(tǒng)的邏輯分析時的焦點是創(chuàng)建系統(tǒng)的邏輯模塊；模塊；需求來自于問題域，分析是從問題相關者的角度對問題域進行探究v設計的目的是說明如何才能完全設計的目的是說明如何才能完全實現(xiàn)這些功能。實現(xiàn)這些功能。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.4 實現(xiàn)實現(xiàn)是將設計模型轉化為可執(zhí)行的代碼。實現(xiàn)是

15、將設計模型轉化為可執(zhí)行的代碼。1.5 測試1.5.1 測試目的測試目的1)軟件測試是為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。2)測試是為了證明程序有錯誤，而不是證明程序無錯誤。3) 一個好的測試用例在于它能發(fā)現(xiàn)至今未發(fā)現(xiàn)的錯誤。4)一個成功的測試是發(fā)現(xiàn)至今未發(fā)現(xiàn)的錯誤的測試。1.5.2 測試集測試集1.5.3 設計測試集的方法設計測試集的方法白盒測試法、黑盒測試法和灰盒測試法。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.6維護結構性維護與非結構性維護統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系維護的副作用v 在軟件維護時，必然會對源程序進行修改。 通常對源程序的修

16、改不能無計劃地倉促上陣，為了正確、有效地修改,需要經(jīng)歷以下三個步驟： 分析和理解程序 修改程序 重新驗證程序v 編碼副作用數(shù)據(jù)副作用文檔副作用統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.7 風險分析1需求風險需求風險:指項目的目標是否滿足用戶的指項目的目標是否滿足用戶的需求方面所存在的風險。需求方面所存在的風險。2技術風險技術風險:指所選的技術方案是否可行方指所選的技術方案是否可行方面存在的風險。面存在的風險。3技能風險技能風險:指項目實施者的素質是否滿足指項目實施者的素質是否滿足項目要求方面存在的凰險。項目要求方面存在的凰險。4政策風險政策風險:考慮是否存在將會影響項目

17、進考慮是否存在將會影響項目進行的一些政策性因素。行的一些政策性因素。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.8 面向對象的方法v軟件開發(fā)是一個對給定問題求解的過程。軟件開發(fā)是一個對給定問題求解的過程。v軟件開發(fā)者將被開發(fā)的整個業(yè)務范圍稱作軟件開發(fā)者將被開發(fā)的整個業(yè)務范圍稱作“問題問題域域”v從認識論的角度看，軟件開發(fā)可以歸為兩項主要從認識論的角度看，軟件開發(fā)可以歸為兩項主要活動：活動：認識認識與與描述描述。v“認識認識”就是在所要處理的問題域范圍內，通過就是在所要處理的問題域范圍內，通過人的思維，對該問題域客觀存在的事物以及對所人的思維，對該問題域客觀存在的事物以及對

18、所要解決的問題產(chǎn)生正確的認識和理解，包括弄清要解決的問題產(chǎn)生正確的認識和理解，包括弄清事物的屬性、行為及其彼此之間的關系并找出解事物的屬性、行為及其彼此之間的關系并找出解決問題的方法。決問題的方法。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.8.1 面向對象的軟件開發(fā)方法面向對象的軟件開發(fā)方法基于過程的方法在分析、設計或實現(xiàn)方法時基于過程的方法在分析、設計或實現(xiàn)方法時,存在存在以下的問題：以下的問題：1)要求開發(fā)人員按計算機的結構去思考，而不是按要解決的問題的結構去思考。2)開發(fā)員必須在機器模型（解空間）和實際問題模型（問題空間）之間進行對應基于過程的方法充滿著變數(shù)?；?/p>

19、過程的方法充滿著變數(shù)。相對于過程，對象是穩(wěn)定的。面向對象的方法就相對于過程，對象是穩(wěn)定的。面向對象的方法就是以對象代表求解問題的中心環(huán)節(jié)，追求的是現(xiàn)是以對象代表求解問題的中心環(huán)節(jié)，追求的是現(xiàn)實問題空間與軟件系統(tǒng)解空間的近似和直接模擬。實問題空間與軟件系統(tǒng)解空間的近似和直接模擬。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.8.2 1.8.2 面向對象的軟件工程思想面向對象的軟件工程思想面向對象是認識論和方法學的一個基本原則。人對客觀世界的認面向對象是認識論和方法學的一個基本原則。人對客觀世界的認識和判斷，常常采用由識和判斷，常常采用由一般到特殊（演繹法）一般到特殊（演繹法）

20、和由和由特殊到一般特殊到一般（歸納法）（歸納法）種方法，這實際上是對認識判斷的問題域對象進行種方法，這實際上是對認識判斷的問題域對象進行分解和歸類的過程。分解和歸類的過程。 面向對象分析面向對象分析( Object-Oriented Analysis( Object-Oriented Analysis，OOAOOA) )是面向對象軟是面向對象軟件工程方法的第一個環(huán)節(jié)，它包括一套概念原則、過程步驟和件工程方法的第一個環(huán)節(jié)，它包括一套概念原則、過程步驟和歸類的過程。歸類的過程。OOAOOA的任務是采用面向對象方法，把對問題域和的任務是采用面向對象方法，把對問題域和系統(tǒng)的認識理解，正確地抽象為規(guī)范的

21、對象（包括類，繼承層系統(tǒng)的認識理解，正確地抽象為規(guī)范的對象（包括類，繼承層次）和消息連接關系，形成面向對象模型，次）和消息連接關系，形成面向對象模型，為后續(xù)的為后續(xù)的面向對象設計面向對象設計(Object-Oriented Design(Object-Oriented Design，OODOOD) )和和面向面向對象編程對象編程(Object-Oriented Program(Object-Oriented Program，OOPOOP) )提供指導。而且提供指導。而且OOAOOA與與OODOOD能夠自然地過渡和結合。能夠自然地過渡和結合。OOAOOA和和OODOOD的區(qū)別主要是前者的區(qū)別主要

22、是前者與系統(tǒng)的問題域有關，后者與系統(tǒng)的實現(xiàn)更加密切。與系統(tǒng)的問題域有關，后者與系統(tǒng)的實現(xiàn)更加密切。一般來講，只有在基本掌握了一般來講，只有在基本掌握了OOPOOP的主要表達方法的基礎上，才的主要表達方法的基礎上，才能從系統(tǒng)分析人手進行面向對象的軟件設計。能從系統(tǒng)分析人手進行面向對象的軟件設計。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.8.3 軟件質量軟件質量1.8.4 可視化建?？梢暬２捎脠D形形式將使用面向對象思想對問題的采用圖形形式將使用面向對象思想對問題的描述直觀地表示出來。描述直觀地表示出來。目前用于面向對象分析建模的最流行的方法目前用于面向對象分析建模的最流

23、行的方法是是UML標記圖。標記圖。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系1.9 CMM簡介軟件過程改善是當前軟件管理工程的核心問題。軟件過程改善是當前軟件管理工程的核心問題。5050多年來計多年來計算事業(yè)的發(fā)展使人們認識到要高效率、高質量和低成本算事業(yè)的發(fā)展使人們認識到要高效率、高質量和低成本地開發(fā)軟件，必須改善軟件生產(chǎn)過程。軟件管理工程走地開發(fā)軟件，必須改善軟件生產(chǎn)過程。軟件管理工程走過了一條從過了一條從7070年代開始以結構化分析與設計、結構化評年代開始以結構化分析與設計、結構化評審、結構化審、結構化程序設計以及結構化測試設計以及結構化測試到到9090年代中期以過年

24、代中期以過程成熟模型程成熟模型CMMCMM、個體軟件過程、個體軟件過程PSPPSP和群組軟件過程和群組軟件過程TSPTSP為為標志標志的以過程為中心向著軟件過程技術的成熟和面向的以過程為中心向著軟件過程技術的成熟和面向對象技術、構件技術的發(fā)展為基礎的真正軟件工業(yè)化生產(chǎn)技術、構件技術的發(fā)展為基礎的真正軟件工業(yè)化生產(chǎn)的道路。軟件生產(chǎn)轉向以改善軟件過程為中心，是世界的道路。軟件生產(chǎn)轉向以改善軟件過程為中心，是世界各國軟件產(chǎn)業(yè)或遲或早都要走的道路。軟件工業(yè)已經(jīng)或各國軟件產(chǎn)業(yè)或遲或早都要走的道路。軟件工業(yè)已經(jīng)或正在經(jīng)歷著正在經(jīng)歷著 軟件過程的成熟化軟件過程的成熟化 ，并向，并向 軟件的工業(yè)化軟件的工業(yè)化

25、 漸進過渡。規(guī)范的軟件過程是軟件工業(yè)化的必要條件。漸進過渡。規(guī)范的軟件過程是軟件工業(yè)化的必要條件。統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系軟件過程研究的是如何將人員、技術和工具等組織軟件過程研究的是如何將人員、技術和工具等組織起來，通過有效的管理手段，提高軟件生產(chǎn)的效起來，通過有效的管理手段，提高軟件生產(chǎn)的效率，保證軟件產(chǎn)品的質量。由此誕生了軟件過程率，保證軟件產(chǎn)品的質量。由此誕生了軟件過程的三個流派：的三個流派：CMU-SEICMU-SEI的的CMM/PSP/TSPCMM/PSP/TSP；ISO 9000ISO 9000質量標準體系質量標準體系；ISO/IEC 1550

26、4ISO/IEC 15504（SPICESPICE）。）。 由美國軟件工程研究所由美國軟件工程研究所SEI(Software Engineering Instituto)開發(fā)完成的軟件能開發(fā)完成的軟件能力度成熟模型力度成熟模型CMM(Capabitity MaturityModel)是一種協(xié)助企業(yè)改進軟件制作質量與是一種協(xié)助企業(yè)改進軟件制作質量與管理流程并進行評估的標準。它是管理流程并進行評估的標準。它是SEI集多年軟集多年軟件研究的經(jīng)驗所研制的過程標準，如今已成為國件研究的經(jīng)驗所研制的過程標準，如今已成為國際上最流行最適用的軟件質量改進體系。際上最流行最適用的軟件質量改進體系。 統(tǒng)一建模語言

27、與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系CMM/PSP/TSP即軟件能力成熟度模型/ 個體軟件過程/群組軟件過程，是1987年美國 Carnegie Mellon 大學軟件工程研究所(CMU/SEI)以W.S.Humphrey為首的研究組發(fā)表的研究成果“承制方軟件工程能力的評估方法 目前，學術界和工業(yè)界公認美國 Carnegie Mellon 大學軟件工程研究所(CMU/SEI) 以W.S.Humphrey為首主持研究與開發(fā)的軟件能力成熟度模型CMM是當前最好的軟件過程，已成為業(yè)界事實上的軟件過程的工業(yè)標準。 統(tǒng)一建模語言與建模工具統(tǒng)一建模語言與建模工具重慶理工軟件工程系能力等級特點關鍵過程第一級 基本級軟件過程是混亂無序的,對過程幾乎沒有定義,成功依靠的是個人的才能和經(jīng)驗,管理方式屬于反應式 第二級 重復級建立了基本的項目管理來跟蹤進度.費用和功能特征,制定了必要的