UML系統(tǒng)建模及系統(tǒng)分析與設(shè)計課件第4章 面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與對象類建模

第4章面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與對象類建模教學目的⑴掌握面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析的過程⑵掌握系統(tǒng)用例模型的設(shè)計方法⑶了解類和對象的概念、類與對象的關(guān)系等⑷重點掌握系統(tǒng)用例模型的設(shè)計和對象與類圖的設(shè)計4.1面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析面向?qū)ο蠓治觯褪浅槿『驼碛脩粜枨蟛⒔栴}域精確模型的過程。面向?qū)ο蠓治鲞^程從分析陳述用戶需求的文件開始可能由用戶（包括出資開發(fā)該軟件的業(yè)主代表及最終用戶）單方面寫出需求陳述，也可能由系統(tǒng)分析員配合用戶，共同寫出需求陳述當軟件項目采用招標方式確定開發(fā)單位時，“標書”往往可以作為初步的需求陳述。面向?qū)ο蠓治龅倪^程4.2系統(tǒng)用例建模4.2.1分析系統(tǒng)用例1.業(yè)務(wù)用例與系統(tǒng)用例業(yè)務(wù)用例著重于業(yè)務(wù)操作。表示實現(xiàn)業(yè)務(wù)目標的業(yè)務(wù)中的具體工作流。業(yè)務(wù)過程可能涉及手工和自動過程，并且在一段長期的時間內(nèi)進行。系統(tǒng)用例著重于要設(shè)計的軟件系統(tǒng)。參與者如何與軟件系統(tǒng)進行交互？在系統(tǒng)用例說明中書寫的事件流應(yīng)該足夠詳細，便于用作編寫系統(tǒng)測試腳本的出發(fā)點。系統(tǒng)用例的執(zhí)行者為操作人員所代表的崗位角色，可以是實際與系統(tǒng)交互的操作人員、外部銜接系統(tǒng)、自動服務(wù)、定時器等。銀行的業(yè)務(wù)建?？蛻翥y行開戶銀行功能銀行的軟件系統(tǒng)建模柜員軟件系統(tǒng)開戶軟件系統(tǒng)業(yè)務(wù)用例模型與系統(tǒng)用例區(qū)別⑴設(shè)計范圍業(yè)務(wù)用例的設(shè)計范圍是業(yè)務(wù)操作，組織外部的業(yè)務(wù)參與者實現(xiàn)與業(yè)務(wù)組織相關(guān)的業(yè)務(wù)目標。系統(tǒng)用例著重于要設(shè)計的軟件系統(tǒng)，參與者如何與軟件系統(tǒng)進行交互⑵系統(tǒng)測試業(yè)務(wù)用例常常是以白盒形式編寫系統(tǒng)用例幾乎總是以黑盒形式編寫⑶業(yè)務(wù)角色。業(yè)務(wù)參與者是業(yè)務(wù)之外的人在系統(tǒng)用例圖中，參與者與用例進行交互2.系統(tǒng)用例的確定將每個業(yè)務(wù)用例都繪制出相應(yīng)的活動圖，再將其中的“活動”進行整合，就得出所有備選系統(tǒng)用例找出所有的備選系統(tǒng)用例后，要對它們進行合并和篩選。合并就是將相同的用例合并成一個，篩選就是將不符合系統(tǒng)用例條件的備選用例去掉。如在銷售管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)用例有采購、供應(yīng)商管理、客戶管理、進貨查詢、入庫管理、出庫管理、庫存盤點、庫存查詢、銷售、退貨處理、價格管理、銷售查詢等。一個系統(tǒng)用例應(yīng)該是實際使用系統(tǒng)的用戶所進行的一個操作，例如，“查看新聞列表”就不能算一個系統(tǒng)用例，因為它只是某系統(tǒng)用例的一個序列項。4.2.2構(gòu)造系統(tǒng)用例模型分析出參與者、用例和用例之間關(guān)系后，就可以繪制系統(tǒng)的用例模型4.3類與對象建模概述面向?qū)ο蠓治霎a(chǎn)生分析模型。分析時用例模型作為輸入，對用例模型進行分析，把系統(tǒng)分解為相互協(xié)作的分析類，通過類圖、對象圖來描述對象、對象的屬性和對象之間的關(guān)系。類圖用于對系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)建模，在系統(tǒng)分析階段，類圖主要用于顯示角色和提供系統(tǒng)行為的實體的職責；在系統(tǒng)設(shè)計階段，類圖主要用于捕捉組成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的類結(jié)構(gòu)；在系統(tǒng)編碼階段，根據(jù)類圖中的類及它們之間的關(guān)系實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。類圖與其他的關(guān)系類圖活動圖用例圖交互圖包圖狀態(tài)圖類圖與其他圖的關(guān)系4.3.1類圖及對象圖的圖符1.類的表示方法類是任何面向?qū)ο笙到y(tǒng)中最重要的構(gòu)造塊。類是對一組具有相同屬性、操作、關(guān)系和語義對象的描述。一個類可以實現(xiàn)一個或多個接口。類可以是作為問題域一部分的抽象，也可以是構(gòu)成實現(xiàn)的類。⑴類的定義⑵類的屬性在UML中，屬性的完整語法形式為：[可見性]屬性名稱[:類型][多重性][=[默認值]][特性串{（類別）性質(zhì)-字符串}][visibility]name[:type][multiplicity]

[=[default]][{property-string}][]類的內(nèi)容表示可選項。下列的屬性都是合法的：student 只有屬性名+student 可見性和屬性名origin:point 屬性名和類型name:string[0..1] 屬性名、類型和多重性origin:point=(0，0)屬性名、類型而后初始值id:Integer{readonly}屬性名、類型和特性可見性表示⑶類的操作類的操作，也稱為也的方法，它描述了類的動態(tài)行為，用于修改、檢索類的屬性或執(zhí)行某些動作。在大多數(shù)抽象層次上，對類的行為特征建模時，只需簡單地寫下每個操作的名稱。在UML中，操作的完整語法形式為：[可見性]操作名稱[（參數(shù)名稱）][：返回值類型][特性串{（類別）性質(zhì)-字符串}][visibility]name[（parameter-list）][：return-type][{property-string}]操作的可見性與屬性相同，命名規(guī)則也與屬性相同。參數(shù)名稱中的參數(shù)是用跟屬性類似的方式來表示的。⑶類的操作其語法如下：[方向]名稱：類型[=默認值][direction]name：type[=defaultvalue]方向可以取下述值之一：in輸入?yún)?shù)，不能對它進行修改。out輸出參數(shù)，為了向調(diào)用者傳送信息可以對它進行修改。inout輸入?yún)?shù)，為了向調(diào)用者傳送信息可以對它進行修改。下列操作是合法的display操作名+display可見性和操作名set(n:Name，s:String)操作名和參數(shù)restart(){gaurded}操作名和特性getID():interger操作名和返回類型+balanceOn（date：Date）：Money⑷類的范圍特征的范圍指的是類目的每一個實例都有自己獨特的特征值，還是類目的所有實例都共同擁有單獨一個特征值。在UML中有兩種范圍：實例范圍是指對于一個特征，類目的每個實例均有它自己的值。這是默認的，不需要附加符號。靜態(tài)范圍是指對于類目的所有特征，特征的值是唯一的，也把它稱作類范圍，通過對特性串加下劃線來表示。靜態(tài)范圍的特征大多用于私有屬性，它們必須為一個類的所有實例所共有。⑸類的分類類有具體類、抽象類和模板類。具體類可以定義其實例⑹接口UML類圖元素中接口是一系列操作的集合，它指定了一個類所提供的服務(wù)，如所示。接口既可用的那個圖標來表示，也可由附加了<<interface>>的一個標準類來表示，它直接對應(yīng)于Java中的一個接口類型。通常，根據(jù)接口在類圖上的樣子，就能知道與其他類的關(guān)系。接口的表示⑺類的版型UML中有三種主要的類版型：邊界類、控制類和實體類。邊界類位于系統(tǒng)與外界的交界處，包括：用戶界面類，如窗口、對話框、報表類等。通訊協(xié)議類，如TCP/IP的類。直接與外部設(shè)備交互的類和直接與外部系統(tǒng)交互的類。實體類實體類通過事件流和交互圖發(fā)現(xiàn)，采用目標領(lǐng)域術(shù)語命名。通常實體類對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的表，其屬性對應(yīng)表的字段，但實體類與數(shù)據(jù)庫中的表不一定是一一對應(yīng)關(guān)系?？刂祁愂秦撠煿芾砘蚩刂破渌惞ぷ鞯念?。每個用例通常有一個控制類，控制用例中的事件順序，控制類也可以在多個用例間共用?？刂戚^少接收消息，發(fā)出較多消息。控制類⑻類圖的抽象層次按照SteveCook和JohnDianiels的觀點，類圖分為概念層、說明層和實現(xiàn)層。2.對象的表示方法對象圖是類圖的實例，幾乎使用與類圖完全相同的標識。對象圖的兩個基本元素是對象和它們之間的關(guān)系。展示的是一個對象圖中表示對象的圖標。與類圖相似，水平線將圖標內(nèi)的文字分成了兩部分，上邊代表對象的名稱，下邊代表對象的屬性和值。對象的名稱表示objectName只有對象名；:ClassName只有類名；objectName:ClassName對象名和類名。所有的對象名稱都加了下劃線，目的是區(qū)分對象名稱和類名稱。如果沒有指定一個對象的類，既沒有用上面的語法顯示地指定，也沒有在對象的說明中隱式地指定，那么這個對象的類就被認為是匿名的。如果只指定了類名稱，那么這個沒有對象名的圖標代表的就是一個明顯的匿名對象。4.3.2對象/類的關(guān)系1.關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)（association）是一種結(jié)構(gòu)關(guān)系，說明一個事物的對象與另一個事物的對象相聯(lián)系。關(guān)聯(lián)關(guān)系是對象之間一種引用關(guān)系，比如客戶類與訂單類之間的關(guān)系。這種關(guān)系通常使用類的屬性表達。給定一個連接兩類的關(guān)聯(lián)，可以從一個類的對象導航到另一個類的對象。關(guān)聯(lián)關(guān)系是實例之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，關(guān)聯(lián)又分為一般關(guān)聯(lián)、聚合關(guān)聯(lián)與組合關(guān)聯(lián)。UML類關(guān)系中關(guān)聯(lián)關(guān)系有6種對應(yīng)的修飾，它們分別是：名稱、角色、多重性、聚合、組合和導航性。⑴名稱（name）關(guān)聯(lián)可以有一個名稱，用來描述關(guān)聯(lián)的性質(zhì)，通常使用一個動詞或動詞短語來命名關(guān)聯(lián)。名稱以前綴或后綴一個指引閱讀的方向指示符以消除名稱含義上可能存在的歧義，方向指示符用一個實心的三角形箭頭表示。雖然關(guān)聯(lián)可以有名稱，但在明確給出關(guān)聯(lián)的端點名的情況下不需要給出名稱。⑵角色（role）當一個類參與了一個關(guān)聯(lián)時，它就在這個關(guān)系中扮演了一個特定的角色。角色是關(guān)聯(lián)關(guān)系中一個類對另一個類所表現(xiàn)出來的職責。角色名稱是名詞或名詞短語，以解釋對象是如何參與關(guān)聯(lián)的。把關(guān)聯(lián)端點扮演的角色稱為端點名，在UML中稱為角色名。⑶多重性（multiplicity）關(guān)聯(lián)的多重性是指有多少對象可以參與該關(guān)聯(lián)，多重性可以用來表達一個取值范圍、特定值、無限定的范圍或一組離散值。將多重性寫成一個表示取值范圍的表達式，其最大值和最小值可以相同，用兩個圓點把它們分開。多重性說明對于關(guān)聯(lián)另一端的類的每個對象，本端的類可能有多少個對象出現(xiàn)，對象的數(shù)目必須是在給定的范圍內(nèi)?？梢跃_地表示多重性為：一個（1）；多個（0..*）；一個或多個（1..*）；整數(shù)范圍，（4）聚合關(guān)系聚合關(guān)系是關(guān)聯(lián)的一種形式，是強的關(guān)聯(lián)關(guān)系。代表兩個類之間的整體/局部關(guān)系，如汽車類與引摯類、輪胎類之間的關(guān)系就是整體與個體的關(guān)系。聚合關(guān)系描述了“hasa”的關(guān)系，即整體對象擁有部分對象，是一種不穩(wěn)定的包含關(guān)系。較強于一般關(guān)聯(lián)，有整體與局部的關(guān)系，并且沒有了整體，局部也可單獨存在。在UML中使用空心的菱形表示，菱形從局部指向整體（4）聚合關(guān)系（5）組合關(guān)系組合關(guān)系是聚合關(guān)系中的一種特殊情況，是更強形式的聚合，又被稱為強聚合。組合表示contains-a的關(guān)系，是一種強烈的包含關(guān)系。組合類負責被組合類的生命周期，是一種更強的聚合關(guān)系，部分不能脫離整體存在。⑹導航性（nevigation）關(guān)聯(lián)可以有方向，即導航。一般不作說明的時候，導航是雙向的，不需要在線上標出箭頭。大部分情況下導航是單向的，可以加一個箭頭表示。導航性描述的是一個對象通過鏈（關(guān)聯(lián)的實例）進行導航訪問另一個對象，即對一個關(guān)聯(lián)端點設(shè)置導航屬性意味著本端的對象可以被另一端的對象訪問?？梢栽陉P(guān)聯(lián)關(guān)系上加箭頭表示導航方向。只在一個方向上可以導航的關(guān)聯(lián)稱為單向關(guān)聯(lián)，用一條帶箭頭的實線來表示。在兩個方向上都可以導航的關(guān)聯(lián)稱為雙向關(guān)聯(lián)，用一條沒有箭頭的實線來表示。2.依賴關(guān)系依賴（Dependency）關(guān)系是對象之間最弱的一種關(guān)聯(lián)方式，是臨時性的關(guān)聯(lián)。代碼中一般指由局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回值建立的對于其他對象的調(diào)用關(guān)系。一個類調(diào)用被依賴類中的某些方法而得以完成這個類的一些職責。關(guān)聯(lián)和依賴的區(qū)別：從類之間關(guān)系的強弱程度來分，關(guān)聯(lián)表示類之間的很強的關(guān)系；依賴表示類之間的較弱的關(guān)系；從類之間關(guān)系的時間角度來分，關(guān)聯(lián)表示類之間的“持久”關(guān)系，這種關(guān)系一般表示一種重要的業(yè)務(wù)之間的關(guān)系，需要保存的，或者說需要“持久化”的，或者說需要保存到數(shù)據(jù)庫中的。3.泛化關(guān)系泛化（Generalization）把一般類連接到較為特殊的類，表示is-a的關(guān)系，表示一個更泛化的元素和一個更具體的元素之間的關(guān)系，也稱為繼承關(guān)系。是對象之間耦合度最大的一種關(guān)系，子類繼承父類的所有細節(jié)。直接使用語言中的繼承表達。在類圖中使用帶三角箭頭的實線表示，箭頭從子類指向父類。泛化表示的是模型元素之間抽象和具體的關(guān)系，也就是模型元素之間的繼承關(guān)系。繼承者具有被繼承者相同的特性，同時還能在被繼承者的基礎(chǔ)上進行擴展3.泛化關(guān)系4.實現(xiàn)關(guān)系實現(xiàn)（Realization）關(guān)系在類圖中就是接口和實現(xiàn)的關(guān)系。UML模型圖中類圖實現(xiàn)關(guān)系表示一個模型元素實現(xiàn)了另一個模型元素定義的操作，一般是指一個類實現(xiàn)了一個接口定義的方法。實現(xiàn)關(guān)系通常在兩種情況下被使用：在接口與實現(xiàn)該接口的類之間；在用例以及實現(xiàn)該用例的協(xié)作之間。在面向?qū)ο蟮母拍钪?，接口就是只定義方法，并不實現(xiàn)這個方法。它用來給別的類繼承它，并用類的操作實現(xiàn)它定義方法，通過這樣的方法就能夠?qū)⒍x和抽象分開，利于代碼的維護。4.實現(xiàn)關(guān)系4.4類與對象建模4.4.1類圖的構(gòu)建1）研究分析問題領(lǐng)域，確定系統(tǒng)的需求。2）確定類，明確類的含義和責任，確定屬性和操作。3）確定類之間的關(guān)系。著重分析找出類之間的一般和特殊關(guān)系，部分與整體關(guān)系，研究類的繼承性和多態(tài)性，把類之間的靜態(tài)聯(lián)系用關(guān)聯(lián)、泛化、聚合、組合、依賴等聯(lián)系表達出來4）調(diào)整和細化類及類之間的關(guān)系。5）繪制類圖并編制相應(yīng)的說明。1．確定系統(tǒng)類識別類的方法可以根據(jù)用例描述中的名詞確定候選類；根據(jù)用例確定類；使用CRC分析法尋找類；根據(jù)邊界類、控制類和實體類的劃分來幫助發(fā)現(xiàn)類；參考設(shè)計模式來確定類；對領(lǐng)域進行分析或利用已有領(lǐng)域分析結(jié)構(gòu)得到類；利用RUP在分析和設(shè)計中尋找類。常用的類識別方法有名詞識別法；系統(tǒng)實體識別法；從用例中識別類；用分解與抽象技術(shù)識別類和CRC卡分析方法。名詞識別法名稱識別法的關(guān)鍵是識別系統(tǒng)問題域的實體，從系統(tǒng)描述中標識出名詞及名詞詞組其中單數(shù)名詞可以標識為對象復(fù)數(shù)名詞可以標識為類如在學校管理信息系統(tǒng)中有學生、教師、學校和課程部門等類。用例識別法通過分析用例圖幫助建立類用例描述中出現(xiàn)了哪些實體（實體類），這里的實體不是Actor，而是Actor使用系統(tǒng)時所調(diào)用的實體，是處在系統(tǒng)邊界之內(nèi)的實體；用例完成需要哪些實體配合（協(xié)作類）；用例執(zhí)行過程中會產(chǎn)生并存儲哪些信息；用例要求與之關(guān)聯(lián)的每個角色輸入什么；用例反饋與之關(guān)聯(lián)的每個角色輸出什么；用例需要操作哪些設(shè)備（通訊類）。如在教學管理系統(tǒng)中教學干事，是一個參與者CRC分析法，CRC（Class-Responsibility-Collaboration）建模提供了一種簡單的標識和組織與系統(tǒng)或產(chǎn)品需求相關(guān)的類的手段。CRC是目前比較流行的面向?qū)ο蠓治鼋７椒āＲR別一個候選類是否是一個真正的類，應(yīng)該先確定這個候選類是否擔負著職責，同時是否有協(xié)作關(guān)系。在CRC建模中，用戶、設(shè)計者、開發(fā)人員都要參與，完成對整個面向?qū)ο蠊こ痰脑O(shè)計。CRC卡是一個標準索引卡集合，包括三個部分：類名、類的職責、類的協(xié)作關(guān)系，每一張卡片表示一個類。

銷售類Class：銷售類說明：完成一次銷售職責：協(xié)作類：創(chuàng)建商品商品類計算總價商品列表類創(chuàng)建支付支付類計算找零無CRC卡片類名：類的類型：（如設(shè)備，角色，場所，……）類的特征：（如確切的，原子的，并發(fā)的，……）責任協(xié)作者UML支持的可見性類型的標志標志可見性類型+Public#Protected-Private~Package2．組織類并確定其關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系表示不同類的對象之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，它在一段時間內(nèi)將多個類的實例連接在一起。關(guān)聯(lián)描述的是類的對象之間邏輯上的關(guān)系，這些對象可以是同類的，也可以不是，關(guān)聯(lián)的兩端稱為角色，如客戶和訂單就存在一種關(guān)聯(lián)。在UML中關(guān)聯(lián)主要有三種形式用一條線段標識雙向的關(guān)聯(lián)，稱為關(guān)聯(lián)；用一個有箭頭的線段標識單向的關(guān)聯(lián)；用一個帶菱形頭的線段表示關(guān)聯(lián)的兩端的類是整體和部分的關(guān)系，這種關(guān)聯(lián)也稱為聚合或組合。4.4.2對象圖的構(gòu)建對象圖（ObjectDiagram）是表示在某一時刻一組對象以及它們之間的關(guān)系的圖，對象圖由節(jié)點以及連接這些節(jié)點之間的連線組成。如果把類圖實例化后就得到對象圖，所以說對象圖是對包含在類圖中的事物的實例建模，是類圖的一個特例，其表示方法也類似于類圖。它們的不同點在于對象圖顯示類的多個對象實例，而不是實際的類。一個對象圖是類圖的一個實例。由于對象存在生命周期，因此對象圖只能在系統(tǒng)某一時間段存在。對象圖對象圖的建模過程對象圖展現(xiàn)了一組對象以及它們之間的關(guān)系。對象圖描述了在類圖中所建立的事物的實例的靜態(tài)快照。對象圖一般包括對象和鏈。一般來講對象圖可以從以下兩個方面來分析：對象是一個實體，在某一個時刻具有確定的值；對象是一個身份持有者，不同時刻擁有不同的值。對象圖的建模過程對象圖的繪制：首先需要確定對象。確定參與交互的各對象的類，可以參照相應(yīng)的類圖和交互圖。確定對象間的關(guān)系，如依賴、泛化、關(guān)聯(lián)等；針對交互在某特定時刻各對象的狀態(tài)，使用對象圖為這些對象建模；建模時，系統(tǒng)分析師要根據(jù)建模的目標繪制對象的關(guān)鍵狀態(tài)和關(guān)鍵對象之間的連接關(guān)系。2.對象圖和類圖的區(qū)別類圖對象圖

類具有3個分