UML建模實(shí)例教程（第3版）課件 第5章 需求建模

第5章需求建模15.1用例模型概述5.2用例圖組成5.3識(shí)別和描述用例5.4用例間的關(guān)系2本章將向讀者詳細(xì)介紹應(yīng)用用例模型進(jìn)行軟件系統(tǒng)需求建模的基本內(nèi)容。需求建模主要包括：用例模型概述、用例圖的組成、識(shí)別和描述用例、識(shí)別用例之間的關(guān)系、繪制用例圖等。本章的學(xué)習(xí)要點(diǎn)包括：用例圖的組成（參與者和用例）；識(shí)別和描述用例；用例間的關(guān)系（泛化、關(guān)聯(lián)和依賴）；繪制用例圖。35.1用例模型概述45.1用例模型概述5任務(wù)1了解用例模型的基本功能和基本組成。任務(wù)描述

65.1用例模型概述

1.用例模型的功能用例模型是把應(yīng)滿足用戶需求的基本功能（集）聚合起來(lái)表示的強(qiáng)大工具。對(duì)于正在構(gòu)造的新系統(tǒng)，用例描述該系統(tǒng)應(yīng)該做什么；對(duì)于已構(gòu)造完畢的系統(tǒng)，用例則反映了系統(tǒng)能夠完成什么樣的功能。構(gòu)建用例模型是通過(guò)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者與系統(tǒng)的客戶（或最終使用者）共同協(xié)商完成的，他們要反復(fù)討論需求的規(guī)格說(shuō)明，達(dá)成共識(shí)，明確系統(tǒng)的基本功能，為后階段的工作打下基礎(chǔ)。75.1用例模型概述

2.用例模型的基本組成用例模型的基本組成部件是用例、參與者和系統(tǒng)。

用例用于描述系統(tǒng)的功能，也就是從外部用戶的角度觀察系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能，幫助分析人員理解系統(tǒng)的行為，它是對(duì)系統(tǒng)功能的宏觀描述。一個(gè)完整的系統(tǒng)中通常包含若干個(gè)用例，每個(gè)用例具體說(shuō)明應(yīng)完成的功能，代表系統(tǒng)的所有基本功能（集）。

參與者是與系統(tǒng)進(jìn)行交互的外部實(shí)體，它可以是系統(tǒng)用戶，也可以是其他系統(tǒng)或硬件設(shè)備，總之，凡是需要與系統(tǒng)交互的任何東西都可以稱做參與者。

系統(tǒng)仿佛是實(shí)現(xiàn)各種用例的“黑盒子”，我們只關(guān)心該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了哪些功能，并不關(guān)心內(nèi)部的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)（如系統(tǒng)是如何做的，用例是如何實(shí)現(xiàn)的）。85.1用例模型概述

3.引入用例的目的引入用例的主要目的包括以下幾點(diǎn)：（1）確定系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能，這些功能是否滿足系統(tǒng)的需求（開(kāi)發(fā)者與用戶協(xié)商達(dá)成共識(shí)的東西）。（2）為系統(tǒng)的功能提供清晰一致的描述，以便為后續(xù)的開(kāi)發(fā)工作打下良好的交流基礎(chǔ)，方便開(kāi)發(fā)人員傳遞需求的功能。（3）為系統(tǒng)驗(yàn)證工作打下基礎(chǔ)。通過(guò)驗(yàn)證最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)能夠執(zhí)行的功能是否與最初需求的功能相一致，保證系統(tǒng)的實(shí)用性。5.2用例圖組成95.2用例圖組成10任務(wù)2確定WebShop電子商城系統(tǒng)中的參與者、系統(tǒng)邊界。任務(wù)描述

11在UML中，用例模型（也就是用例視圖）是用例圖描述的。用例模型可以由若干個(gè)用例圖組成。用例圖中包含系統(tǒng)、參與者和用例等三種模型元素。繪制用例圖時(shí)，既要畫(huà)出這三種模型元素，同時(shí)還要畫(huà)出元素之間的各種關(guān)系（泛化、關(guān)聯(lián)、依賴）。5.2用例圖組成WebShop用戶管理用例圖12

5.2.1參與者參與者（Actor）是與系統(tǒng)交互的人或事。所謂“與系統(tǒng)交互”指的是參與者向系統(tǒng)發(fā)送消息，從系統(tǒng)中接收消息，或是在系統(tǒng)中交換信息。

UML中用一個(gè)小人形圖形表示角色類，小人的下方書(shū)寫(xiě)角色名字。5.2用例圖組成購(gòu)物用戶參與者13

5.2.1參與者——參與者的類型5.2用例圖組成從參與者的具體表現(xiàn)形式來(lái)看，參與者有三種類型：（1）系統(tǒng)用戶，即系統(tǒng)的用戶（真實(shí)的人），是最常見(jiàn)的參與者。（2）其他系統(tǒng)。（3）一些可以運(yùn)行的進(jìn)程。14

5.2.1參與者——參與者的確定5.2用例圖組成怎樣確定系統(tǒng)的參與者呢？開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)回答以下的問(wèn)題來(lái)確定系統(tǒng)的參與者：（1）使用系統(tǒng)主要功能的人是誰(shuí)（主要角色）？（2）需要借助于系統(tǒng)完成日常工作的人是誰(shuí)？（3）誰(shuí)來(lái)維護(hù)和管理系統(tǒng)（次要角色），保證系統(tǒng)正常工作？（4）系統(tǒng)控制的硬件設(shè)備有哪些？（5）系統(tǒng)需要與哪些其他系統(tǒng)交互？（6）對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果感興趣的人或事是哪些？WebShop電子商城參與者15參與者對(duì)于系統(tǒng)而言總是外部的，它們可以處于人的控制之外；參與者可以直接或間接地同系統(tǒng)交互，或使用系統(tǒng)提供的服務(wù)以完成某件事務(wù)；參與者表示人或事物與系統(tǒng)發(fā)生交互時(shí)所扮演的角色，而不是特定的人或者特定的事物；一個(gè)人或事物在與系統(tǒng)發(fā)生交互時(shí)，可以扮演多個(gè)角色；每一個(gè)參與者需要一個(gè)具有業(yè)務(wù)一樣的名字，并且必須有簡(jiǎn)短的描述（從業(yè)務(wù)角度描述參與者是什么）；參與者可以具有屬性和事件，但使用不能太頻繁。16

5.2.2系統(tǒng)5.2用例圖組成系統(tǒng)是用例模型的一個(gè)組成部分，代表的是一部機(jī)器或一個(gè)商務(wù)活動(dòng)等，而并不是真正實(shí)現(xiàn)的軟件系統(tǒng)。

系統(tǒng)的邊界用來(lái)說(shuō)明構(gòu)建的用例模型的應(yīng)用范圍。

用例圖中的系統(tǒng)用一個(gè)長(zhǎng)方框表示，系統(tǒng)的名字寫(xiě)在方框上方或方框里面，方框內(nèi)部還可以包含該系統(tǒng)中的用符號(hào)表示的用例。系統(tǒng)17

5.2.3用例——什么是用例5.2用例圖組成用例代表一個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)的一部分行為，是對(duì)一組動(dòng)作序列的描述，系統(tǒng)執(zhí)行該動(dòng)作序列來(lái)為參與者產(chǎn)生一個(gè)可觀察的結(jié)果值。用例代表的是一個(gè)完整的功能。UML中的用例是動(dòng)作步驟的集合。動(dòng)作是系統(tǒng)的一次執(zhí)行（能夠給某個(gè)參與者輸出結(jié)果值）。用例應(yīng)支持多種可能發(fā)生的動(dòng)作。

UML中的用例用橢圓形表示，用例的名字寫(xiě)在橢圓的內(nèi)部或下方。用例示例18

5.2.3用例——用例的特征5.2用例圖組成用例具有以下的特征：（1）用例總是由參與者初始化。用例所代表的功能必須由參與者激活，而后才能執(zhí)行。（2）用例為參與者提供值。用例必須為參與者提供實(shí)在的值，雖然這個(gè)值并不總是重要的，但是應(yīng)能被參與者識(shí)別。（3）用例具有完全性。用例是一個(gè)完整的描述。不管用例內(nèi)部的小用例是如何通信工作的，只有最終產(chǎn)生了返回給參與者的結(jié)果值，才能說(shuō)明用例執(zhí)行完畢。19用例表示的也是一個(gè)類（如搜索圖書(shū)），而不是某個(gè)具體的實(shí)例（搜索名稱為“Java程序設(shè)計(jì)”的圖書(shū)）。用例描述了它代表的功能的各個(gè)方面，也就是包含了用例執(zhí)行期間可能發(fā)生的種種情況。20（1）小組討論用例模型的主要功能有哪些。（2）根據(jù)已往的軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，討論使用用例模型來(lái)描述需求與使用純文字的方式來(lái)描述需求有什么不同。（3）結(jié)合實(shí)例說(shuō)明用例模型由哪幾部分組成。

（4）根據(jù)典型圖書(shū)管理系統(tǒng)的需求，確定該系統(tǒng)中的參與者，并說(shuō)明確定參與者的根據(jù)。（5）確定圖書(shū)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)邊界。

1.操作要求

2.操作提示

（1）通過(guò)學(xué)習(xí)小組討論和上網(wǎng)查詢資料形式完成。（2）使用手繪形式繪制出圖書(shū)管理系統(tǒng)的參與者和系統(tǒng)邊界。5.3識(shí)別和描述用例21225.3識(shí)別和描述用例任務(wù)3確定WebShop電子商城中的用例，繪制WebShop電子商城的用例圖，并對(duì)用例進(jìn)行描述。任務(wù)描述

235.3識(shí)別和描述用例

5.3.1識(shí)別用例——針對(duì)參與者（1）某個(gè)參與者要求系統(tǒng)為其提供什么功能？該參與者需要做哪些工作？（2）參與者需要閱讀、創(chuàng)建、銷毀、更新或存儲(chǔ)系統(tǒng)中的某些信息嗎？（3）系統(tǒng)中的事件一定要告知參與者嗎？參與者需要告訴系統(tǒng)一些什么嗎？（4）系統(tǒng)新功能的識(shí)別，參與者的日常工作被簡(jiǎn)化或效率提高了嗎？245.3識(shí)別和描述用例

5.3.1識(shí)別用例——針對(duì)系統(tǒng)（1）系統(tǒng)需要什么樣的輸入和輸出？輸入來(lái)自哪里？輸出到哪里去？（2）該系統(tǒng)的當(dāng)前狀況還存在哪些問(wèn)題？（3）系統(tǒng)的改進(jìn)方向？255.3識(shí)別和描述用例

5.3.1識(shí)別用例【任務(wù)3-1】確定WebShop電子商城中的用例。265.3識(shí)別和描述用例

5.3.2繪制WebShop電子商城用例圖【任務(wù)3-2】繪制WebShop電子商城中的用例圖。詳見(jiàn)教學(xué)視頻《繪制圖書(shū)管理系統(tǒng)用例圖》275.3識(shí)別和描述用例

5.3.2繪制WebShop電子商城用例圖按鈕按鈕名稱功能Selection選擇工具Note添加注釋Anchor將圖中的元素與注釋相連Label添加文本標(biāo)簽Box繪制盒子，將某些元素框在一起Actor繪制參與者UseCase繪制用例Association添加雙向關(guān)聯(lián)關(guān)系DirectionalAssociation添加單向關(guān)聯(lián)關(guān)系Dependency添加依賴關(guān)系Generalization添加泛化關(guān)系用例圖繪圖工具欄按鈕285.3識(shí)別和描述用例

5.3.3通過(guò)文件夾對(duì)用例進(jìn)行合理規(guī)劃Umbrello的用例視圖可以通過(guò)文件夾“Folder”來(lái)管理，把各種各樣的模型元素通過(guò)內(nèi)在的語(yǔ)義連在一起成為一個(gè)整體。Umbrello中的文件夾通常用于對(duì)模型進(jìn)行組織管理，它是一個(gè)邏輯元素，并不會(huì)出現(xiàn)在用例圖中?！救蝿?wù)3-3】通過(guò)文件夾對(duì)WebShop電子商城中的用例進(jìn)行規(guī)劃。295.3識(shí)別和描述用例

5.3.4WebShop電子商城用例圖（不含關(guān)系）系統(tǒng)的參與者購(gòu)物用戶管理相關(guān)的用例圖305.3識(shí)別和描述用例

5.3.4WebShop電子商城用例圖（不含關(guān)系）前臺(tái)購(gòu)物相關(guān)的用例圖后臺(tái)管理相關(guān)的用例圖315.3識(shí)別和描述用例

5.3.4WebShop電子商城用例圖（不含關(guān)系）管理購(gòu)物用戶相關(guān)的用例圖325.3識(shí)別和描述用例

5.3.5用例描述用例的描述應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：（1）用例的目標(biāo)。（2）用例是怎樣被啟動(dòng)的。（3）參與者和用例之間的消息流。（4）用例的多種執(zhí)行方案。（5）用例怎樣才算完成并把值傳給了參與者。用例編號(hào)用例名稱用例描述參與者前置條件后置條件基本路徑1．….XXXX2．….XXXX擴(kuò)展點(diǎn) 2a.….XXXX 2a1.….XXXX變異點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明用例描述的模板335.3識(shí)別和描述用例

5.3.5用例描述用例編號(hào)：001用例名：購(gòu)物用戶登錄用例描述：購(gòu)物用戶根據(jù)所注冊(cè)的用戶名和密碼，登錄到WebShop電子商城系統(tǒng)。參與者：購(gòu)物用戶前置條件：電子商城正常運(yùn)行時(shí)間。后置條件：如果購(gòu)物用戶登錄成功，則該購(gòu)物用戶可搜索商品并購(gòu)買商品；如果購(gòu)物用戶登錄未成功，則該用戶不能進(jìn)行商品的購(gòu)買?；韭窂?．購(gòu)物用戶進(jìn)入WebShop電子商城系統(tǒng)；2．購(gòu)物用戶輸入用戶名和密碼；

3．購(gòu)物用戶提交輸入的信息；4．系統(tǒng)對(duì)購(gòu)物用戶的賬號(hào)和密碼進(jìn)行有效性檢查；5．系統(tǒng)記錄并顯示當(dāng)前登錄用戶；6．購(gòu)物用戶搜索商品并購(gòu)買商品；7．系統(tǒng)允許購(gòu)物用戶的購(gòu)買操作。擴(kuò)展點(diǎn) 4a．購(gòu)物用戶的賬號(hào)錯(cuò)誤 4a1．系統(tǒng)彈出賬號(hào)錯(cuò)誤或賬號(hào)已關(guān)閉警告信息； 4a2．購(gòu)物用戶離開(kāi)或重新輸入賬號(hào)。 4b．購(gòu)物用戶的密碼錯(cuò)誤 4b1．系統(tǒng)彈出密碼錯(cuò)誤警告信息； 4b2．購(gòu)物用戶離開(kāi)或重新輸入密碼。變異點(diǎn)

無(wú)補(bǔ)充說(shuō)明34在用例描述中不要包含GUI設(shè)計(jì)，因?yàn)橛美轻槍?duì)需求的，而界面設(shè)計(jì)是“設(shè)計(jì)”，不要把設(shè)計(jì)的東西放進(jìn)需求中；用例描述的目的是對(duì)用例的具體完成情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明；用例通常描述參與者與系統(tǒng)的交互，如購(gòu)物用戶怎樣，系統(tǒng)怎樣等。35（1）確定圖書(shū)管理系統(tǒng)的用例。（2）繪制圖書(shū)管理系統(tǒng)的用例圖。（3）對(duì)圖書(shū)管理系統(tǒng)的用例進(jìn)行描述。

1.操作要求

2.操作提示

（1）通過(guò)學(xué)習(xí)小組討論和上網(wǎng)查詢資料形式完成。（2）使用Umbrello2.32進(jìn)行圖形的繪制。（3）建議通過(guò)包圖對(duì)圖書(shū)管理系統(tǒng)中的用例進(jìn)行邏輯分類。5.4用例間的關(guān)系365.4用例間的關(guān)系37任務(wù)4識(shí)別WebShop電子商城中用例間的關(guān)系，并繪制其關(guān)系圖。任務(wù)描述

38用例圖主要用來(lái)圖示化系統(tǒng)的主事件流程，它主要用來(lái)描述客戶的需求，即客戶希望系統(tǒng)具備的完成一定功能的動(dòng)作。通俗地理解，用例就是軟件的功能模塊，所以用例圖是系統(tǒng)分析階段的起點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)客戶的需求來(lái)創(chuàng)建和解釋用例圖，用來(lái)描述軟件應(yīng)具備哪些功能模塊以及這些模塊之間的調(diào)用關(guān)系。用例圖中的用例之間和參與者之間也是具有一定的聯(lián)系的。用例是從系統(tǒng)外部可見(jiàn)的行為，是系統(tǒng)為某一個(gè)或幾個(gè)參與者提供的一段完整的服務(wù)。從原則上來(lái)講，用例之間都是獨(dú)立、并列的，它們之間并不存在著包含從屬關(guān)系。但是為了體現(xiàn)一些用例之間的業(yè)務(wù)關(guān)系，提高可維護(hù)性和一致性，用例之間可以抽象出泛化（Generalization）、關(guān)聯(lián)（Asscociation）和依賴（Dependency）幾種關(guān)系。用例間關(guān)系的共性就是從現(xiàn)有的用例中抽取出公共的那部分信息，作為一個(gè)單獨(dú)的用例，然后通后過(guò)不同的方法來(lái)重用這個(gè)公共的用例，以減少模型維護(hù)的工作量。5.4用例間的關(guān)系395.4用例間的關(guān)系

5.4.1泛化關(guān)系——用例泛化關(guān)系用例泛化關(guān)系（Generalization）是指一種從子用例到父用例的關(guān)系，它指定了子用例如何特化父用例的所有行為和特征。

Umbrello使用“”表示泛化關(guān)系。箭尾方向?yàn)樽佑美ㄗ訁⑴c者），箭頭方向?yàn)楦赣美ǜ竻⑴c者）。用例間的泛化關(guān)系詳見(jiàn)教學(xué)視頻《繪制泛化關(guān)系》405.4用例間的關(guān)系

5.4.1泛化關(guān)系——參與者泛化關(guān)系跟用例一樣，參與者和參與者之間也存在著泛化關(guān)系

右圖所示的參與者的包中包含了五個(gè)參與者。其中用戶被購(gòu)物用戶和后臺(tái)管理員所特化，后臺(tái)管理員進(jìn)一步由普通管理員和系統(tǒng)管理員所特化。參與者間的泛化關(guān)系415.4用例間的關(guān)系

5.4.2關(guān)聯(lián)關(guān)系

關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）是指表示參與者與用例之間的通信，任何一方都可發(fā)送或接受消息。關(guān)聯(lián)關(guān)系包括普通關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）和定向關(guān)聯(lián)關(guān)系（DirectionalAssociation）。前者表示參與者與用例之間的通信，任何一方都可發(fā)送或接受消息，后者表示只有一方表示可以發(fā)送消息，另一方則接受消息。Umbrello使用“”表示普通關(guān)聯(lián)關(guān)系，使用“”表示定向關(guān)聯(lián)關(guān)系，箭尾方向?yàn)榘l(fā)送消息方，箭頭方向?yàn)榻邮芟⒎?，如圖5-29所示。參與者與用例之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系詳見(jiàn)教學(xué)視頻《繪制關(guān)聯(lián)關(guān)系》425.4用例間的關(guān)系

5.4.3依賴關(guān)系依賴關(guān)系（Dependency）是指一個(gè)用例會(huì)使用到另一個(gè)用例的關(guān)系。Umbrello使用“”表示依賴關(guān)系，箭尾方向?yàn)槭褂谜哂美?，箭頭方向?yàn)樘峁┱哂美?。相比RationalRose等UML建模工具，Umbrello簡(jiǎn)化了用例圖中的關(guān)系，不再區(qū)分?jǐn)U展（extend）和包含（include）關(guān)系，統(tǒng)一使用依賴關(guān)系表示。依賴關(guān)系詳見(jiàn)教學(xué)視頻《繪制依賴關(guān)系》435.4用例間的關(guān)系

5.4.4WebShop電子商城用例圖（含關(guān)系）參與者關(guān)系購(gòu)物用戶管理用例之間的關(guān)系詳見(jiàn)教學(xué)視頻《繪制圖書(shū)管理系統(tǒng)用例間的關(guān)系》445.4用例間的關(guān)系

5.4.4WebShop電子商城用例圖（含關(guān)系）前臺(tái)購(gòu)物用例之間的關(guān)系后