第5章 用例和用例圖.ppt

1、面向?qū)ο蠹夹g(shù)及UML教程,第5章 用例和用例圖,第5章 用例和用例圖,用例圖用來描述用戶的需求，它從用戶的角度描述系統(tǒng)的功能，并指出各功能的執(zhí)行者，強調(diào)誰在使用系統(tǒng)，系統(tǒng)為執(zhí)行者完成哪些功能。 用例圖用于對系統(tǒng)、子系統(tǒng)或系統(tǒng)的行為進行可視化的表示，以方便系統(tǒng)的使用者更清晰的理解這些元素的用途，也便于系統(tǒng)的開發(fā)人員最終實現(xiàn)這些元素。,5.1 用例圖概述,在實際軟件項目開發(fā)過程中，軟件用戶開始計劃某個軟件項目時，最先考慮的一定是軟件產(chǎn)品功能的合理性，系統(tǒng)使用的方便性，軟件界面的友好度等問題。至于整個軟件系統(tǒng)是如何實現(xiàn)的，系統(tǒng)內(nèi)部使用了哪些結(jié)構(gòu)，應(yīng)用了哪些技術(shù)，這些都不是用戶所關(guān)心的內(nèi)容。,UML用

2、例圖是軟件產(chǎn)品外部特性描述的視圖，它從用戶的角度而不是開發(fā)者的角度來描述軟件產(chǎn)品的需求，分析軟件產(chǎn)品所需的功能和行為。用例圖主要描述了系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，而忽略系統(tǒng)是如何實現(xiàn)這些功能的。,5.1 用例圖概述,下圖是一個簡單的在線購物系統(tǒng)，通過該用例圖可以使系統(tǒng)的使用者和系統(tǒng)的開發(fā)者都對該在線購物系統(tǒng)有一個基本的了解。,5.1 用例圖概述,UML用例模型并不是單純的只包括上圖所示的用例圖，還包括內(nèi)容更加詳細的用例描述。 用例描述一般為單獨的文檔，用于詳細說明一個用例。用例圖一般用來從宏觀上給出用例模型的基本輪廓，而用例的真正實現(xiàn)細節(jié)則由用例描述來詳細說明。,5.2 為什么要使用用例圖,用例模型由

3、用例圖組成，它是系統(tǒng)用例圖的集合，是對系統(tǒng)從宏觀角度的確定描述。用例模型主要用于需求分析階段，該模型是系統(tǒng)開發(fā)者和系統(tǒng)使用者反復討論的結(jié)果，表明了系統(tǒng)開發(fā)者和系統(tǒng)使用者對需求規(guī)格達成的共識。,首先，用例模型描述了待開發(fā)系統(tǒng)的功能需求；其次，用例模型將系統(tǒng)看作黑盒，僅從外部執(zhí)行者的角度來理解系統(tǒng)；再次，用例模型驅(qū)動了需求分析之后各階段的開發(fā)工作，影響到開發(fā)工作的各個階段和UML的各個模型。,5.2 為什么要使用用例圖,使用用例圖的主要原因主要有：,明確系統(tǒng)已經(jīng)具有的基本功能。 明確了系統(tǒng)驗收的基本要求，保證了用戶最終得到的系統(tǒng)與當初需求的系統(tǒng)的一致性。 通過對用例圖建立詳細的需求文檔，明確系統(tǒng)各

4、個功能的具體內(nèi)容，明確各用例的前置條件和后置條件，明確用例的特殊要求等。為系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā)提供一個統(tǒng)一的標準。,5.3 用例圖元素,用例圖主要用于定義系統(tǒng)的功能需求，它描述了系統(tǒng)的參與者與系統(tǒng)提供的用例之間的關(guān)系，用例圖僅從參與者使用系統(tǒng)的角度描述系統(tǒng)中的信息。,用例圖在UML中是一種比較簡單的圖，它沒有包含過多的內(nèi)容，只由幾種簡單的圖符組成，一般情況，用例圖由以下幾種元素組成： 執(zhí)行者、用例、系統(tǒng)、關(guān)系、用例描述,5.3 用例圖元素,5.3.1 執(zhí)行者,執(zhí)行者（Actor）是系統(tǒng)的外部用戶，它是與系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的人或其它系統(tǒng)，可以是普通用戶、外部硬件、其他系統(tǒng)。,執(zhí)行者使用一個小人符號來表示，在符

5、號下面標上這個執(zhí)行者的名稱，具體表示如圖所示。,5.3 用例圖元素,有些時候由于系統(tǒng)的外部執(zhí)行者可能是其他的系統(tǒng)，因此有些時候也可以不使用小人的圖符，而使用如圖所示的執(zhí)行者圖符表示。該圖符采用矩形表示，在上部寫明actor標明該系統(tǒng)是個執(zhí)行者。,每個執(zhí)行者都需要一個簡要的描述，用一句話或幾句話對這個執(zhí)行者進行說明。,5.3 用例圖元素,誰使用系統(tǒng)的功能。 誰向系統(tǒng)提供必要的信息。 誰從系統(tǒng)獲取信息。 誰維護、管理系統(tǒng)工作。 系統(tǒng)需要使用哪些外部資源。 需要與系統(tǒng)交互的其它系統(tǒng)有哪些。 其他對系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果感興趣的人或事物。,在進行用例圖繪制時，首先要找出系統(tǒng)的執(zhí)行者。一般可以從以下幾個方面來考

6、慮怎樣找到系統(tǒng)的執(zhí)行者：,5.3 用例圖元素,理解 Actor不是指人，而是指代表某一種特定功能的角色，因此同一個人可能對應(yīng)很多個Actor。Actor是虛擬的概念，是對活動者的稱謂，可以指外部系統(tǒng)和設(shè)備。 如果一個活動者的操作是由另外一個活動者代理完成的，可以建立該活動者到另外活動者的依賴（或關(guān)聯(lián)）關(guān)系。,5.3 用例圖元素,5.3 用例圖元素,5.3.2 用例,用例是指系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類與外部執(zhí)行者之間交互的動作序列說明，包括各種序列及出錯序列。,用例用一個橢圓表示。用例的名稱有兩種標法：一種是把用例的名字寫在橢圓的下面，另一種是把名字寫在橢圓中。,5.3 用例圖元素,用例描述的是用戶可見的

7、需求，一個具體的用戶目標，也可以將用例理解為系統(tǒng)功能的分解。用例由執(zhí)行者來執(zhí)行，用例執(zhí)行完成后將產(chǎn)生一個對執(zhí)行者有價值的結(jié)果。用例可大可小，但必須是對具體的用戶目標的描述。,同執(zhí)行者一樣，每個用例也可以增加一個簡要的描述，用一句話或幾句話對這個用例進行說明。 在最初的用例分析中，使用這樣簡短的描述來說明一個用例。但隨著分析的不斷深入，用例的描述也變得更加詳細。,5.3 用例圖元素,執(zhí)行者要求系統(tǒng)提供哪些功能。 執(zhí)行者需要增加、查詢、刪除、修改或存儲的信息有哪些。 系統(tǒng)是否需要把自身的狀態(tài)變化告訴執(zhí)行者。 系統(tǒng)是否需要知道哪些外部事件，執(zhí)行者怎樣把這些事件告訴系統(tǒng)。 為了完整地描述用例，還需要知

8、道執(zhí)行者的某些典型功能是否能被系統(tǒng)自動實現(xiàn)。 系統(tǒng)需要何種輸入和輸出，輸入從何處來，輸出到何處。 如何對當前系統(tǒng)進行必要的維護。,可以從以下幾個方面來考慮怎樣獲取用例：,5.3 用例圖元素,5.3.3 系統(tǒng),在用例圖中，為了清晰地表示出系統(tǒng)的邊界可以使用系統(tǒng)圖符，圖符如圖所示。圖符把該系統(tǒng)的所有用例放在系統(tǒng)之中，外部執(zhí)行者放在系統(tǒng)之外。使用系統(tǒng)圖符將系統(tǒng)全部的用例包括在圖符中，并在系統(tǒng)圖符的上邊標明系統(tǒng)名稱。,5.3 用例圖元素,使用系統(tǒng)圖符是為了強調(diào)用例包含在系統(tǒng)內(nèi)部，而執(zhí)行者則不包含在系統(tǒng)之中。這樣有利于分析系統(tǒng)的交互過程，有利于分析系統(tǒng)的接口和界面。,系統(tǒng)圖符不是用例圖必須的部分，在用例

9、圖中可以不使用該圖符，但建議讀者在自己畫用例圖時最好使用系統(tǒng)圖符，這樣有利于明確系統(tǒng)的范圍。,5.3 用例圖元素,5.3.4 關(guān)系,（1）關(guān)聯(lián) 在用例圖中，用例和執(zhí)行者之間的關(guān)系用一條連接二者帶箭頭的連線表示，如圖所示，該連線稱為關(guān)聯(lián)。它表示了一個執(zhí)行者和一個用例之間的關(guān)系。 一個用例和一個執(zhí)行者之間最多只有一個關(guān)聯(lián)關(guān)系。但一個執(zhí)行者可以和多個用例關(guān)聯(lián)，同樣一個用例也可以和多個執(zhí)行者關(guān)聯(lián)，正是由這種關(guān)聯(lián)組成了系統(tǒng)的用例圖。,5.3 用例圖元素,每個用例都有活動者啟動（每個用例必須和一個活動者關(guān)聯(lián)，有一個活動者來參與），除包含和擴展用例 無論用例和活動者是否存在雙向數(shù)據(jù)交流（無論是參與者提供信息

10、給系統(tǒng)，還是從系統(tǒng)獲取信息），關(guān)聯(lián)總是由活動者指向用例，只用單向箭頭。,5.3 用例圖元素,在用例圖中，關(guān)聯(lián)關(guān)系只用在執(zhí)行者和用例之間，用例和用例之間不會存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。關(guān)聯(lián)關(guān)系采用的是單箭頭的連線，表示在該關(guān)聯(lián)中執(zhí)行者是主動的，是執(zhí)行者啟動的用例。如下圖所示。,在用例圖中，一般情況下關(guān)聯(lián)關(guān)系的箭頭都是由執(zhí)行者指向用例的，但在有些書籍中也有由用例指向執(zhí)行者的情況，強調(diào)在關(guān)聯(lián)中起主要作用的是用例。但這種方式并不值得推薦。,5.3 用例圖元素,（2）包含 包含是指一個用例作為另一個用例必需的部分被使用，包含關(guān)系是依賴關(guān)系的一種。包含關(guān)系用一條連接二者帶箭頭的虛線表示，并在虛線的上面標注include

11、，箭頭方向由基本用例指向包含用例，如下圖所示。,5.3 用例圖元素,兩個以上用例有共同功能，可分解到單獨用例，形成包含依賴； 箭頭方向由基本用例指向被包含用例； 執(zhí)行基本用例時，每次都必須調(diào)用被包含的用例（吃飯前洗手）； 被包含用例也可以單獨執(zhí)行；,5.3 用例圖元素,例如顧客通過網(wǎng)絡(luò)購物系統(tǒng)看中了一件自己喜歡的商品，但現(xiàn)在又不想購買，只是想將該商品放在自己的收藏夾里，要想實現(xiàn)這個用例，首先顧客必須使用身份驗證用例，輸入用戶名和密碼登陸系統(tǒng) 。,5.3 用例圖元素,一個用例功能過多，可分解成小用例，構(gòu)成包含依賴 本例中，被包含用例不能單獨執(zhí)行，沒有Actor直接指向它們,5.3 用例圖元素,在

12、實際應(yīng)用時，包含關(guān)系的例子還是很多的。在進行系統(tǒng)設(shè)計時，當有兩個或兩個以上的用例中都含有相同功能時，就可以考慮將這些相同的功能抽取出來，形成一個單獨的用例，然后在用例之間建立包含關(guān)系。,當用例之間存在包含關(guān)系時，執(zhí)行者每次調(diào)用基本用例時，都必須同時執(zhí)行包含用例，這樣才能實現(xiàn)執(zhí)行者需要的功能。另外，執(zhí)行者也可以獨立的訪問包含用例，不必通過基本用例，如上圖所示。,5.3 用例圖元素,（3）擴展 擴展是指一個用例擴充了另一個用例的功能，但這個擴充功能不是必需的，擴展關(guān)系也是依賴關(guān)系的一種。擴展關(guān)系用一條連接二者帶箭頭的虛線表示，但在虛線的上面標注的是extend，箭頭方向由擴展用例指向基本用例，如下

13、圖所示。,某個用例是一個完整的用例，它有自己獨立的功能，但通過調(diào)用另一個用例對該用例的功能進行擴充，使該用例能夠完成新的功能，這樣兩個用例之間就是擴展關(guān)系。,5.3 用例圖元素,一個用例（在某些擴展點extension point上）擴展另一個用例的功能，構(gòu)成新用例；箭頭方向由擴展用例指向被擴展用例（即基本用例）； 擴展用例依賴于被擴展用例（基本用例），只是部分片段組成，不是完整的獨立用例，無法單獨執(zhí)行； 擴展用例不一定每次都被執(zhí)行和調(diào)用。（吃飯前也可以不洗手），而被包含用例每次必修執(zhí)行。 肯定沒有活動者指向擴展用例，因為擴展用例依賴基本用例。,5.3 用例圖元素,例如，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)購物系統(tǒng)中，

14、擁有一個商品結(jié)算用例，但系統(tǒng)中對不同的商品或顧客購買一定金額的商品都會給與不同額度的優(yōu)惠，系統(tǒng)中還存在一個商品優(yōu)惠用例。這樣當顧客使用商品結(jié)算用例時，根據(jù)顧客購買的商品金額和具體商品，就有可能會調(diào)用商品優(yōu)惠用例來擴展商品結(jié)算用例的功能，從而實現(xiàn)優(yōu)惠結(jié)算的功能。,5.3 用例圖元素,擴展關(guān)系和包含關(guān)系看上去很相似，但它們之間還是存在很大區(qū)別的。與包含用例不同的是，包含用例是一個完整的用例，它可以獨立的存在，也可以單獨被執(zhí)行者所調(diào)用。但擴展用例并不是一個完整的用例，它只是由部分擴展功能組成的，它不能獨立的存在，必須依賴于基本用例。,更重要的是擴展用例是不能夠單獨被執(zhí)行者所調(diào)用的。也就是說上圖中的擴

15、展用例商品優(yōu)惠用例不可被顧客這個執(zhí)行者直接調(diào)用。,5.3 用例圖元素,（4）泛化 用例間的泛化關(guān)系是指一個概念較為抽象的用例可以被一般化為一個或多個概念更為具體的用例。其中概念較為抽象的用例被稱為父用例，概念更為具體的用例稱為子用例。子用例是父用例的特殊形式，子用例從父用例處繼承屬性和行為，還可以添加、覆蓋或改變繼承的行為。泛化關(guān)系使用一條帶一個三角箭頭的實線表示，箭頭方向子用例指向父用例，如下圖所示。,5.3 用例圖元素,如果系統(tǒng)中一個或多個用例是某個一般用例的一般化時，就需要使用用例的泛化關(guān)系。當系統(tǒng)中存在泛化關(guān)系時，如果父用例被使用，其任何子用例也可以被使用。 例如，網(wǎng)絡(luò)購物系統(tǒng)中包含一

16、個商品結(jié)算用例，但在實際進行商品結(jié)算時，可以進一步分解成網(wǎng)上結(jié)算和匯款結(jié)算這兩種結(jié)算功能，這種情況就可以使用泛化功能。其中父用例為商品結(jié)算用例，兩個子用例分別為網(wǎng)上結(jié)算用例和匯款結(jié)算用例，這兩個子用例都從父用例商品結(jié)算用例處繼承了商品結(jié)算的功能，但根據(jù)自己不同的特點從而實現(xiàn)了兩種不同方式的結(jié)算。,5.3 用例圖元素,5.3 用例圖元素,5.3.5 用例描述,為了進一步說明用例是如何完成功能的，就需要對用例進行更加詳細的描述。用例描述主要用來說明執(zhí)行者為了實現(xiàn)自己的目標與系統(tǒng)進行交互的過程。這個交互的過程由執(zhí)行者開始，執(zhí)行者向系統(tǒng)發(fā)出一個請求。系統(tǒng)響應(yīng)執(zhí)行者發(fā)出的請求并給出一個結(jié)果。執(zhí)行者再根據(jù)

17、這個結(jié)果，再次給出下一個請求，這樣一直到執(zhí)行者得到一個有價值的結(jié)果為止，整個用例交互過程結(jié)束。,5.3 用例圖元素,在用例描述中，需要對用例的主要屬性進行說明。這些屬性主要包括：,事件流 前置條件 后置條件 特殊要求 擴展點 用例場景 問題說明,5.3 用例圖元素,（1）事件流 事件流描述了在執(zhí)行一個用例時，執(zhí)行者與系統(tǒng)之間的一次交互過程。這個過程可以包括多個分支，也就是說執(zhí)行者在執(zhí)行這個過程時可以有多個路線。其中按照系統(tǒng)設(shè)計者的預期會成功的路線被稱為基本流，剩下的其它路線被稱為備選流。,基本流 備選流 事件流的循環(huán)與分支,5.3 用例圖元素,主事件流 備選事件流,5.3 用例圖元素,（2）前

18、置條件 前置條件是指在用例啟動前，執(zhí)行者與系統(tǒng)應(yīng)置于什么樣的狀態(tài)，這個狀態(tài)應(yīng)該是系統(tǒng)能夠檢測到的、可觀測的，它用來描述在什么條件下可以開始執(zhí)行一個事件流。這個條件是正確執(zhí)行一個事件流的起點，一般用執(zhí)行者或系統(tǒng)的狀態(tài)來表示。 例如，“ATM取款”用例的前置條件為： 執(zhí)行“ATM自檢”用例,5.3 用例圖元素,（3）后置條件 后置條件用來說明當用例結(jié)束時系統(tǒng)的狀態(tài)，這個狀態(tài)也應(yīng)該是系統(tǒng)能夠檢測得到的、可觀測的。在用例描述中增加用例后置條件，可以明確表明用例結(jié)束時系統(tǒng)的狀態(tài)，避免使系統(tǒng)出現(xiàn)處于不確定狀態(tài)的情況。 一般在開始定義并劃定用例的范圍時，可以使用前置條件來定義用例的起點，使用后置條件定義用例

19、完成的目標。前置條件和后置條件可以方便用例的驗證和評審。,5.3 用例圖元素,（4）其他 除了上面所說的主要屬性外，用例描述中還包括一些其它的主要屬性。如：用例場景、特殊要求、擴展點、問題說明等。 其中用例場景包括成功場景和失敗場景，場景主要是由基本流和備選流組合而成的。特殊要求是指在用例中涉及到的非功能性需求。擴展點用來描述該用例的擴展。問題說明中主要列出本用例在分析和描述過程中還存在哪些問題。,5.5 用例粒度,粒度的概念主要用來表示顆粒的大小。用例粒度表示的用例的大小。 在進行需求分析時，用戶表述的功能目標可能有大有小，而且有些功能可能還會有重復或重疊，有的是商業(yè)目標，有的是要構(gòu)建系統(tǒng)的

20、目標。為了能夠更好更準確的獲取用例，在進行用例建模時需要考慮用例粒度的問題。,用例的粒度從大到小分成以下三個層次：概述級、用戶目標級、子功能級。,5.5 用例粒度,（1）概述級 概述級用例用來描述商業(yè)目標，它可以包括多個用戶目標級的用例。一般用于初期的需求討論。也可以用做用戶目標級用例的劃分目錄。 例如用戶可以通過ATM來完成取錢的工作。 這就是一個概述級用例，其用例圖如圖所示。,5.5 用例粒度,（2）用戶級目標級 用戶目標級用例用來描述執(zhí)行者或用戶完成工作或使用系統(tǒng)的目的。這一類用例一般用來描述某個人在某個時間地點完成某項工作。,例如上面的例子，用戶可以通過ATM來完成取錢的工作。該用例在

21、用戶目標級被描述成“固定金額取款”和“自由金額取款”兩個用例。,5.5 用例粒度,（2）子功能級 子功能級用例是比用戶目標級用例再低一級的用例，除非是為了重用或其它特殊要求，一般建議在獲取用例時不要深入到這一層，否則容易出現(xiàn)可能取得的用例無窮無盡的現(xiàn)象。,在ATM取款系統(tǒng)中，固定金額取款用例和自由金額取款用例中都涉及到用戶身份驗證的功能，這個功能可以設(shè)計成一個子功能用例。,5.6 用例圖應(yīng)用,用例圖是用來描述用戶需求的，是表達用戶需求的一種方式。系統(tǒng)的需求包括四個不同的層次：業(yè)務(wù)需求、用戶需求、功能性需求、非功能性需求。業(yè)務(wù)需求說明了提供給用戶的系統(tǒng)的最初利益，反映了用戶對系統(tǒng)高層次的目標要求

22、。用戶需求主要描述了用戶使用產(chǎn)品必須要完成的任務(wù)。功能性需求主要定義了開發(fā)人員必須實現(xiàn)的軟件功能，使得用戶能完成他們的任務(wù)，從而滿足業(yè)務(wù)需求。非功能性需求主要是用戶對系統(tǒng)良好運作提出的期望，包括了易用性、反應(yīng)速度、容錯性、健壯性等等。,5.6 用例圖應(yīng)用,用例圖是系統(tǒng)建模的起點，可以使用用例圖對將要開發(fā)系統(tǒng)的實際工作流程進行業(yè)務(wù)建模，從業(yè)務(wù)模型的基礎(chǔ)上過度到系統(tǒng)建模的開始，可以通過用例圖來搜集用戶的需求，明確和系統(tǒng)相關(guān)的用戶和其他系統(tǒng)，同時確定系統(tǒng)將會提供什么功能，以及各個功能間的關(guān)系。,用例圖是用來描述系統(tǒng)的概要功能和行為，實現(xiàn)這些功能和行為的細節(jié)則由用例描述文檔進行詳細說明。進行系統(tǒng)用例圖繪制主要需要經(jīng)過以下幾個步驟：用戶需求、需求分析、需求描述。,5.6 用例圖應(yīng)用,5.6.1 用戶需求,用戶需求指的是用戶對系統(tǒng)的功能要求，是系統(tǒng)開發(fā)的原動力。 對于獲取用戶需求的方式還是很多的，目前普遍