《软件建模技术》课件.ppt

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1、软件建模技术软件建模技术讲讲 义义云南大学软件学院云南大学软件学院 梁志宏博士梁志宏博士l 模模型型是理解、分析、开发或改造现实系统的一种常用手段是理解、分析、开发或改造现实系统的一种常用手段。 建模包含两建模包含两个问题：个问题： 怎么建怎么建？ “模模”是是什么？什么？1、怎么建？、怎么建？l 依赖于两个方面依赖于两个方面 方法论方法论 建模方向建模方向l 筷子，勺子和盘子的相同点和不同点？筷子，勺子和盘子的相同点和不同点？2、“模模”是什么？是什么？ 静态静态的事物（物）的事物（物）+特定的条件（规则）特定的条件（规则）+特定的动作特定的动作（参与者的驱动）（参与者的驱动）=特定的场景（

2、事件特定的场景（事件） 一一个个游戏游戏：每个每个同学发四张纸条，在第一张纸条上写同学发四张纸条，在第一张纸条上写上上XXX的名字，在第二张纸条上写上在什么地方，在第的名字，在第二张纸条上写上在什么地方，在第三张纸条上写上一个动作，在第四张纸条上写上一个物三张纸条上写上一个动作，在第四张纸条上写上一个物体，然后将这些纸条分开放在四个箱子里，再体，然后将这些纸条分开放在四个箱子里，再随意随意从从这这四个箱子里各取出一张纸条，就能组成很多非常搞笑的四个箱子里各取出一张纸条，就能组成很多非常搞笑的句子句子。1.1 模型和建模模型和建模1.2 软件模型软件模型1.2.1 软件模型的概念软件模型的概念1

3、.2.2 软件模型的内容软件模型的内容1.3 面向对象方法基础面向对象方法基础可行性研究与计划可行性研究与计划需求分析需求分析设计设计编码编码运行维护运行维护测试测试定义定义阶段阶段开开发发阶阶段段维护阶段维护阶段瀑布模型瀑布模型 1.1 模型和建模模型和建模1.2 软件模型软件模型1.3 面向对象方法基础面向对象方法基础1.3.1 面向过程还是面向对象面向过程还是面向对象1.3.2 抽象抽象Abstraction1.3.3 层次层次Arrangement1.3.4 继承继承 Inheritance1.3.5 耦合耦合 Couple1.3.6 运作运作 Moving一、看世界一、看世界 1、过

4、程论与对象论的共识、过程论与对象论的共识 不论是过程论还是对象论，都承认一点，那就是程序世界本质上只有两种东西数据和逻辑。数据天性喜静，构成了程序世界的本体和状态；逻辑天性好动，作用于数据，推动程序世界的演进和发展。尽管上述观点是统一的，但是在数据和逻辑的存在形式和演进形式上，过程论还是对象论的观点截然不同。 2、过程论过程论 过程论过程论数据和逻辑是分离的、独立的，各自形成程序世界的一个方面（Aspect）。所谓世界的演变，是在逻辑作用下，数据做改变的一个过程。这种过程有明确的开始、结束、输入、输出，每个步骤有着严格的因果关系。过程是相对稳定的、明确的和预定义的，小过程组合成大过程，大过程还

5、可以组合成更大的过程。所以，程序世界本质是过程，数据作为过程处理对象，逻辑作为过程的形式定义，世界就是各个过程不断进行的总体。 3、对象对象论论 对象论对象论认为数据和逻辑不是分离的，而是相互依存的。相 关 的 数 据 和 逻 辑 形 成 个 体 ， 这 些 个 体 叫 做 对 象对 象（Object），世界就是由一个个对象组成的。对象具有相对独立性，对外提供一定的服务。所谓世界的演进，是在某个“初始作用力”作用下，对象间通过相互调用而完成的交互；在没有初始作用力下，对象保持静止。这些交互并不是完全预定义的，不一定有严格的因果关系，对象间交互是“偶然的”，对象间联系是“暂时的”。世界就是由各种

6、对象组成，然后在初始作用力下，对象间的交互完成了世界的演进。 二、一道智力题引发的思考二、一道智力题引发的思考 甲、乙、丙三人住店，一间房30元，于是每人10元，共计给店老板30元住进一间房。后来店老板发现弄错了，房价应该是25元，于是给小二5元让小二退给房客。小二黑心，贪污了2元，退给甲乙丙每人1元。这样房客每人付了10-1=9元，三九27，加上小二贪污的2元，共29元，问那1元哪里去了？ 过程论看待过程论看待这件事情这件事情对象论看待对象论看待这件事情这件事情 对象的概念对象的概念 对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。对象既可以描述客观存在客观存在的事物的事

7、物，也可以表示由人主观构造的抽象观念抽象观念。 汽车汽车灯泡灯泡扳手扳手农村农村汽车汽车客观世界：客观世界：（客观事物）（客观事物）主观世界：主观世界：（概念）（概念） 软件世界：软件世界： （对象）（对象）灯泡灯泡扳手扳手农村农村共产共产主义主义共产共产主义主义 软件中对象由一组属性和操作组成。软件中对象由一组属性和操作组成。 软件中的对象及性质对象名属性操作对象名称对象的静态性质对象的动态性质雇员姓名身份雇佣日期雇员( )雇员对象 封装封装是把某些可以独立存在的内容封裹起来，构成一个整体，并把内部细节隐藏起来，仅向外部提供可以提供的外在描述。 对象封装对象封装是把对象的属性和操作结合成一个

8、独立的系统单位，并隐藏对象的内部细节，向外部提供对象的接口。对象的封装对象的封装在类的外部不能访问在类的外部可以访问私有公有类封装封装三、总结三、总结l 过程论和对象论是两种看世界的观点，没有孰对孰错、孰好孰坏之分。l 过程论和对象论不是一种你死我活的绝对对立，而是一种辩证统一的对立，两者相互渗透、在一定情况下可以相互转化，是一种“你中有我、我中有你”的对立。l 过程论相对确定，有利于明晰演进的方向，但当事物过于庞大繁杂，将很难理清思路。l 对象论相对不确定，但是因为以对象为基本元素，即使很庞大的事物，也可以很好地分离关注，在研究一个对象的交互时，只需要关心与其相关的少数几个对象，不用总是关注

9、整个流程和世界。 “金、木、水、火、土元素，构成宇宙万金、木、水、火、土元素，构成宇宙万物，并作为各种自然现象变化之基础物，并作为各种自然现象变化之基础五行五行说说”一、类是怎么来的一、类是怎么来的 和真实世界中构成和衍生方式不同，程序世界中，最重要的衍生方式是抽象抽象。 类（类（Class）用来描述具有相同性质的一组对象。 二、为什么要有类二、为什么要有类 类类可以帮助我们方便地认识和定义世界中的对象。上天只给了这个世界各种对象，但我们用抽象去更好地认识世界。 “道生一，一生二，二生三，三生万物道生一，一生二，二生三，三生万物老老子子” 关键在于：抽象是有层次的。关键在于：抽象是有层次的。

10、世界是一棵树。世界是一棵树。 这是一棵单根树，最顶层这是一棵单根树，最顶层“本体本体”为唯一的根，为唯一的根，最下层叶子节点为基本对象。一切中间节点都为最下层叶子节点为基本对象。一切中间节点都为类。类。 越往上的类抽象层次越高，具体度越低，其内涵越往上的类抽象层次越高，具体度越低，其内涵越小，外延越大；越往下的类抽象层次越低，具越小，外延越大；越往下的类抽象层次越低，具体度越高，其内涵越大，外延越小。体度越高，其内涵越大，外延越小。 抽象层次树不是从根部向下长的，而是从叶子节抽象层次树不是从根部向下长的，而是从叶子节点向上归纳生成的。点向上归纳生成的。 某一个叶子节点所代表的对象可以归入所有其

11、祖某一个叶子节点所代表的对象可以归入所有其祖先结点所代表的类先结点所代表的类 一一、原来原来是先有儿子才有父亲是先有儿子才有父亲l 泛化（泛化（ Generalization ）优于继承（）优于继承（Inheritance）的概）的概念。念。l 从哲学和认识论角度来说，是先有对象，然后有类；从哲学和认识论角度来说，是先有对象，然后有类；l 继承是自顶向下的。继承是自顶向下的。l 我们需要继承这个概念，本质上是因为对象论中世界我们需要继承这个概念，本质上是因为对象论中世界的运作往往是在某一抽象层次上进行的，而不是在最的运作往往是在某一抽象层次上进行的，而不是在最低的基本对象层次上。低的基本对象层

12、次上。l 继承的哲学作用就是：规定了抽象与具体之间的可映继承的哲学作用就是：规定了抽象与具体之间的可映射性。射性。 开放-关闭原则（OCP）：软件实体应该可以扩展可以扩展，但不可以修改不可以修改。l “可以扩展”四字从哲学上其实是要我们在设计和开发软件时提高抽象层次，不要总在具体对象层面上进行处理。l “不可以修改”，因为如果随便乱改，那就天下大乱了。软件世界中也会发生这种牵一发而动全身的问题。 里里氏代换原则（氏代换原则（LSP）：子类型应该能代替掉其父类型，）：子类型应该能代替掉其父类型，且代替后程序运行情况不会且代替后程序运行情况不会错乱错乱Barbara Liskov。 凡是系统中有继

13、承关系的地方，子类型一定能代替父类型，而且替换后程序运行要正常。换言之，继承是一种严格的“IS-A”关系，也是“一般和特殊”的哲学原理在程序世界中的体现。 “一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀，可以导致一个月后一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀，可以导致一个月后德克萨斯州的一场龙卷风德克萨斯州的一场龙卷风蝴蝶效应蝴蝶效应”。形形色色的形形色色的耦合耦合l 泛化泛化耦合耦合（Generalization Couple）：由于泛化（继承）关系的存在，在两个有祖孙、父子关系的类间形成的一种逻辑关联。l 包含耦合：这种耦合出现的哲学基础是，对象本身固有的包含关系，在进行事物抽象时被同时抽象到了类中。聚合聚合（Aggregat

14、ion）：一种弱的拥有关系，体现A对象可以包含B对象，但B对象不是A对象的一部分。组合组合（Composition）：一种强的拥有关系，体现了严格的部分和整体的关系，部分和整体具有一样的生命周期。 依赖依赖（Dependency）：由于逻辑上相互协作可能，而形成的一种关系。耦合示例耦合示例泛化聚合组合依赖“运动是绝对的运动是绝对的牛顿牛顿”l 对象论认为：世界的演进，是而且只是各种对对象论认为：世界的演进，是而且只是各种对象通过互相调用其他对象的公开服务而完成交象通过互相调用其他对象的公开服务而完成交互。互。l 时刻铭记，参与真正世界运行的，只有对象，时刻铭记，参与真正世界运行的，只有对象，没

15、有类！对象在世界中，类在我们心中！没有类！对象在世界中，类在我们心中！程序世界与现实世界第一点区别：现实世界的依依赖赖以对象为单位，程序世界的依赖依赖以类为单位。 现实世界中的依赖是以对象为单位的，这种依赖关系不会随着泛化过程而被泛化到类里面去。 程序世界中的依赖是以类为单位的，这种依赖关系会随着泛化过程而被泛化到类里面去。并且，只要两个类建立了依赖，那么两个类之间的所有对象都两两依赖了。两个世界中依赖的区别两个世界中依赖的区别l 程序程序世界里的对象没有选择权。世界里的对象没有选择权。l 程序世界里的对象不认识对象。程序世界里的对象不认识对象。l 有奶就是娘有奶就是娘 不不以其他对象实体本身

16、为交互准则，而以其他以其他对象实体本身为交互准则，而以其他对象的行为作为交互准则，与一个对象是否进行对象的行为作为交互准则，与一个对象是否进行交互纯粹是从其行为判断，而不对对象本体有任交互纯粹是从其行为判断，而不对对象本体有任何概念。何概念。l 接口（Interface）：对象行为的抽象。l 类与接口的不同点有以下几点： 抽象范畴不同。类是对象“体征”的抽象，接口是对象行为的抽象。 抽象动机不同。抽象出类是为了帮助记忆、认识世界，抽象出接口是为了实现低耦合交互。 关注不同。类关注共同的体征，接口关注用来交互的行为。 存在范畴不同。类存在于抽象层次树上，接口存在于接口网。 应用范畴不同。类应用于

17、结构范畴，是静态概念，接口应用于运作范畴，是动态概念。1）没有接口的依赖。 依赖是有方向的，客户类依赖于服务类。2）引入接口的依赖 接口的哲学意义：对客户类的保证，对服务类的约束。3)服务类拥有接口5）依赖倒置原则（）依赖倒置原则（DIP）：客户类和服务类都应）：客户类和服务类都应该依赖于抽象（接口），并且客户类拥有接口。该依赖于抽象（接口），并且客户类拥有接口。4)客户类拥有接口 程序世界是有这么一个统治者，他就是大名鼎鼎程序世界是有这么一个统治者，他就是大名鼎鼎的的“依赖注入容器依赖注入容器(DI)”，也有人叫做，也有人叫做“控制反转控制反转容器容器(IOC)”。 依赖依赖注入就是容器挑选

18、符合接口的服务类为客户注入就是容器挑选符合接口的服务类为客户类提供类提供服务服务 一个符合一个符合OO原则的、低耦合的程序世界的运作原则的、低耦合的程序世界的运作形式是这样的：首先参与运作的本质只有对象，形式是这样的：首先参与运作的本质只有对象，对象不直接依赖，没有选择权，互相不知道，而对象不直接依赖，没有选择权，互相不知道，而只知道各个接口。客户类制定接口，对象间通过只知道各个接口。客户类制定接口，对象间通过接口交互，形成运作。世界的统治者依赖注入容接口交互，形成运作。世界的统治者依赖注入容器决定选择哪个服务类给客户类使用。器决定选择哪个服务类给客户类使用。 面向对象（面向对象（Object

19、 Oriented，简称，简称OO）方法将世界看作一个个相互独立的对象，相互之间并无因果关系，他们平时是“鸡犬之声相闻，老死不相往来”的，只有在某个外部力量的驱动下，对象之间才会依据某种规律相互传递信息。这些交互构成这个生动世界的一个“过程”，在没有外力的情况下，对象则保持着“静止”状态。 从微观的角度，从微观的角度，这些对象保持着一系列奇妙的特性，例如，对象有着坚硬的外壳，从外部看，除了它用来与外界交互信息的通道外，对象内部就是一个黑匣子，什么也看不到，这被称为封装封装；对象可以结合在一起形成新的对象，结合后的对象具有前两者特性的总和，称为聚合聚合；对象可以繁育，产下的孩子拥有父辈全部的本领

20、，称为继承继承；对象都是多面派，他会根据不同的要求展现其中的一个面，这就是接口接口；多个对象可能长着相同的脸，而这张脸背后却有不同的行为，这就是“多态多态”。从宏观的角度，对象是“短视”的，他不知道他身处的世界是怎么回事，也不知道他的行为是如何贡献给这一个世界的。它只知道它身边有一群与它有联系的小伙伴（称为依赖依赖），并与伙伴之间保持着信息交流的关系（称为耦合耦合），同时对象也是“自私”的，即便在伙伴之间，每个对象仍然顽固地保护着自己的领地，只允许其它人通过它打开的小小的窗口（称为方法方法）进行交流，从不会向对方敞开心扉。1.3.1 面向过程还是面向对象面向过程还是面向对象1.3.2 抽象抽象

21、Abstraction1.3.3 层次层次Arrangement1.3.4 继承继承 Inheritance1.3.5 耦合耦合 Couple1.3.6 运作运作 Moving2.1 关于关于UML 2.1.1 UML的含义的含义 2.1.2 UML的发展历史的发展历史2.2 UML构成构成 UML: Unified Modeling Language UML: Unified Modeling Language 统一建模语言统一建模语言. . 作用作用: 建立软件模型建立软件模型 建模语言建模语言: 提供交流的词汇和规提供交流的词汇和规则则 可视化可视化: 通过标准图符构成图形来描述模型通过

22、标准图符构成图形来描述模型 建模语言而非编程语言建模语言而非编程语言 通用标准通用标准: 成为软件建模的标准语言成为软件建模的标准语言, ,并且在并且在其他领域也得到应用。其他领域也得到应用。 UML是面向对象思想和方法的具体化和符号化是面向对象思想和方法的具体化和符号化。 Whats UML52Booch 91Booch 93Unified Method 0.8UML 1.0OMT - 2OMT - 1OOSEUML 0.9 & 0.919595年年96.1 96.1 到到 96.1096.1097.1297.12 OMG Standard OMG StandardOther methods

23、Other methods向上向上96.1296.12UML PartnersUML PartnersUML 1.1UML 1.3UML 1.4UML 2.0 工工业业化化 标标准准 集成集成 多种方法多种方法UML的创建人的创建人: OMT方法方法 Booch方法方法 OOSE方法方法UML Rumbaugh Booch Jacobson (朗伯夫) (布奇) (雅各布森) UML之父 IBM Rational部门首席科学家 现代语言学家2.1 关于关于UML2.2 UML构成构成 2.2.1 UML构成概述构成概述 2.2.2 UML基本语言基本语言要素要素 2.2.3 UML的基本语义规

24、则的基本语义规则 2.2.4 UML的通用机制的通用机制图图基本语言构成基本语言构成语义语义规则规则要素要素结构: (共7种)行为: (消息, 状态)分组: (包)注释: (注释)关系关系依赖关联泛化实现类图, 对象图, 用例图, 顺序图, 协作图, 状态图, 活动图, 构件图, 部署图命名命名范围范围可见性可见性完整性完整性执行执行规范说明规范说明修饰修饰通用划分通用划分扩展机制扩展机制(版型版型, 标记值标记值,约束约束)通用机制通用机制图图基本语言构成基本语言构成语义语义规则规则要素要素结构: (共7种)行为: (消息, 状态)分组: (包)注释: (注释)关系关系依赖关联泛化实现类图,

25、 对象图, 用例图, 顺序图, 协作图, 状态图, 活动图, 构件图, 部署图命名命名范围范围可见性可见性完整性完整性执行执行规范说明规范说明修饰修饰通用划分通用划分扩展机制扩展机制(版型版型, 标记值标记值,约束约束)通用机制通用机制 UMLUML语言的基本构成要素语言的基本构成要素, ,包括四类包括四类: : 结构结构: : 语言的静态构成要素语言的静态构成要素, ,有有7 7种种 行为行为: : 语言的动态构成要素语言的动态构成要素, ,表示事物表示事物 的变化和状态的变化和状态 分组分组: : 对模型中事物分组组织的要素对模型中事物分组组织的要素 注释注释: : 对模型中事物标注和解释

26、对模型中事物标注和解释1 结构结构 结构结构: UMLUML语言的静构成要素语言的静构成要素, ,包括包括7 7种种: :类名属性操作类类: 描述一组具有相同性质的对象。描述一组具有相同性质的对象。接口接口: 描述一个类或一个构件的服描述一个类或一个构件的服务操作集。务操作集。类名属性操作主动类主动类: 对象至少拥有一个进程或线对象至少拥有一个进程或线程，能启动控制活动程，能启动控制活动。用例用例: 描述一组动作序列，参与者通描述一组动作序列，参与者通过它能够完成一定的功能。过它能够完成一定的功能。构件构件: 描述软件系统的构成件。描述软件系统的构成件。结点结点: 一个基本计算单元，可以是一一

27、个基本计算单元，可以是一个物理结点，客户机或服务器个物理结点，客户机或服务器。协作协作: 描述一组动作序列的实现描述一组动作序列的实现。1 结构结构2 行为行为 行为行为: UMLUML的动态构成要素的动态构成要素, ,包括包括2 2种种: :消息消息: 一组对象之间为完成某一项任一组对象之间为完成某一项任务而进行的一系列消息交换的行为务而进行的一系列消息交换的行为说明。说明。状态状态: 一个对象或一个交互在生命期一个对象或一个交互在生命期内响应事件所经历的状态序列。内响应事件所经历的状态序列。3 分组分组 分组分组: UMLUML对模型的组织要素。对模型的组织要素。包包: UMLUML用包来

28、对模型进行分组组织，用包来对模型进行分组组织，一个包中包括若干个相关的模型元一个包中包括若干个相关的模型元素。素。4 注释注释 注释注释: 解释解释模型元素的要素。模型元素的要素。注释注释:对模型中的元素进行解释。对模型中的元素进行解释。 关系关系: UMLUML定义的模型元素之间的关系定义的模型元素之间的关系, ,包包括四种括四种: :关联关联泛化泛化依赖依赖实现实现1 1 关联关联关联关联: 本指事物之间存在的固有的牵连关系，本指事物之间存在的固有的牵连关系，在在UMLUML中，是对具有共同结构特征、关系和语义的中，是对具有共同结构特征、关系和语义的对象或实例之间的链接描述。对象或实例之间

29、的链接描述。表示：表示：一条实线一条实线教师教师学生学生教学2 2 泛化泛化超类超类子类子类家具家具沙发沙发泛化泛化: 在在UML中，描述事物之间的一般中，描述事物之间的一般和特殊关系。特殊事物具有并继承一般事物和特殊关系。特殊事物具有并继承一般事物的特性。的特性。表示：表示：一条带空心三角形箭头的实箭线一条带空心三角形箭头的实箭线特殊特殊一般一般例子：例子：3 3 依赖依赖依赖依赖: : 两个要素之间的因果关系，其中一个两个要素之间的因果关系，其中一个要素（独立要素）发生变化会影响另外一个要素要素（独立要素）发生变化会影响另外一个要素（依赖要素）的语义。（依赖要素）的语义。表示表示：一条虚箭

30、线：一条虚箭线 教师教师课表课表授课独立要素独立要素(因因)依赖要素依赖要素（果）（果）依赖于4 4 实现实现 实现实现: : 描述类元之间的语义关系，表示说明和实描述类元之间的语义关系，表示说明和实现间的关系。一种是接口与实现它的类和构件；现间的关系。一种是接口与实现它的类和构件；另一种是用例和实现它们的协作。另一种是用例和实现它们的协作。 表示表示：一条带空心三角形箭头的虚箭线。：一条带空心三角形箭头的虚箭线。类类接口接口用例用例协作协作实现实现说明说明 UMLUML共定义了共定义了9 9种图种图: : 用例图用例图 状态图状态图 类图类图 活动图活动图 对象图对象图 构件图构件图 顺序图

31、顺序图 部署图部署图 协作图协作图1 1 用例图用例图 用例用例:是外部可见的一个系统功能单元。是外部可见的一个系统功能单元。 作用作用:描述一组用例描述一组用例, ,参与者及其它们之间的关系，是外参与者及其它们之间的关系，是外部用户所能观察到的系统功能的模型图。用于需求建模。部用户所能观察到的系统功能的模型图。用于需求建模。2 2 类图类图 作用作用:描述一组类之间的关系。用于对应用领域中的描述一组类之间的关系。用于对应用领域中的概念以及与系统实现有关的内部概念建模。概念以及与系统实现有关的内部概念建模。3 3 对象图对象图 作用作用:描述一组对象之间的关系。它是对象类图的一个描述一组对象之

32、间的关系。它是对象类图的一个实例，表示在某一时刻系统对象的状态、对象之间关实例，表示在某一时刻系统对象的状态、对象之间关系的状态以及对象行为静态方面的状态。系的状态以及对象行为静态方面的状态。4 4 顺序图顺序图 作用作用:描述一个交互，表示了对象之间传送消息的时间描述一个交互，表示了对象之间传送消息的时间顺序。顺序。5 5 协作图协作图 作用作用:描述一个交互，强调对象与对象之间的消息传描述一个交互，强调对象与对象之间的消息传递。递。6 6 状态图状态图 作用作用:描述一个对象所处的状态及其变化，是一个类对象描述一个对象所处的状态及其变化，是一个类对象所可能经历的所有历程的模型图。所可能经历

33、的所有历程的模型图。7 7 活动图活动图 作用作用:描述执行算法的工作流程中涉及的活动，描述执行算法的工作流程中涉及的活动，是对人类组织的现实世界中的工作流程建模。是对人类组织的现实世界中的工作流程建模。8 8 构件图构件图 作用作用:描述一组构件及其关系，用于为系统的构描述一组构件及其关系，用于为系统的构件建模。件建模。9 9 部署图部署图 作用作用:描述一组节点及其关系，允许评估分配结果和描述一组节点及其关系，允许评估分配结果和资源分配。节点是一组运行期间的系统资源，如计资源分配。节点是一组运行期间的系统资源，如计算机、数据库、设备或存储器。算机、数据库、设备或存储器。图图基本语言要素基本

34、语言要素语义语义规则规则要素要素结构: (共7种)行为: (交互, 状态机)分组: (包)注释: (注释)关系关系依赖关联泛化实现类图, 对象图, 用例图, 顺序图, 协作图, 状态图, 活动图, 构件图, 部署图命名命名范围范围可视性可视性完整性完整性执行执行规范说明规范说明修饰修饰通用划分通用划分扩展机制扩展机制(版型版型, 标记值标记值,约束约束)通用机制通用机制 1)命名命名 规定对要素、关系、图命名。规定对要素、关系、图命名。 例如：例如：Student Student 为一个类的名字为一个类的名字 2)2)范围范围 给一个名字特定含义的语境。给一个名字特定含义的语境。 例如：属性例

35、如：属性name:string name:string 3)3)可视性可视性 规定外界对该名字识别和使用的范围。规定外界对该名字识别和使用的范围。 三种：三种：public:public:公共公共 + + protected: protected:保护保护 # # private: private:私用私用 - - 4)完整性完整性 保证事物正确、一致地相互联系。保证事物正确、一致地相互联系。 例如：一个对象出现在不同的图中时，如何例如：一个对象出现在不同的图中时，如何保证其一致性。保证其一致性。5)执行执行 运行或模拟动态模型的含义是什么。运行或模拟动态模型的含义是什么。 图图基本语言要素基

36、本语言要素语义语义规则规则要素要素结构: (共7种)行为: (交互, 状态机)分组: (包)注释: (注释)关系关系依赖关联泛化实现类图, 对象图, 用例图, 顺序图, 协作图, 状态图, 活动图, 构件图, 部署图命名命名范围范围可视性可视性完整性完整性执行执行规格说明规格说明修饰修饰对应划分对应划分扩展机制扩展机制(版型版型, 标记值标记值,约束约束)通用机制通用机制通用机制：通过与具有公共特征的模式通用机制：通过与具有公共特征的模式取得一致性，使模型更为简单和协调。取得一致性，使模型更为简单和协调。 UML UML的通用机制有的通用机制有: : 规格说明规格说明 修饰修饰 对应划分对应划

37、分 扩展机制扩展机制1)规格说明规格说明 UMLUML对每一个元素都有确定的图形表示符号，对每一个元素都有确定的图形表示符号，但对该图形符号还有语法、语义的文字说明。但对该图形符号还有语法、语义的文字说明。 例如：例如：ActorActor：参与者，：参与者，UMLUML表示为：表示为： 2)2)修饰修饰 图形符号表示一个元素的主要特征，此外，图形符号表示一个元素的主要特征，此外，可以加上修饰，表示该元素的特征。可以加上修饰，表示该元素的特征。 例如：矩形框表示一个类，有类名，属性，例如：矩形框表示一个类，有类名，属性，操作等。但也可增加操作等。但也可增加“可视性可视性” 等修饰。等修饰。可视

38、性3)3)对应划分（通用划分）对应划分（通用划分） 指元素指元素/ /元素实例、接口元素实例、接口/ /实现这样的划分方法。实现这样的划分方法。 抽象抽象-实例实例 例如，类例如，类-对象，用例对象，用例-具体用例具体用例 接口接口-实现实现 接口表示约定，实现表示对约定的实施接口表示约定，实现表示对约定的实施 4)4)扩展机制扩展机制 UML提供了一种绘制软件蓝图的标准语言，为了表示提供了一种绘制软件蓝图的标准语言，为了表示出各种领域的各种模型在不同时刻所有可能的细微差别，出各种领域的各种模型在不同时刻所有可能的细微差别，以受控方法扩展该语言。以受控方法扩展该语言。 版型版型(构造型构造型)

39、 用来扩展用来扩展UML的词汇，增加语言元素；的词汇，增加语言元素； 或者划分或者划分某一种元素的不同类型。某一种元素的不同类型。 形式：形式：扩展描述扩展描述 例例1，把，把“成绩管理包成绩管理包” 构造为构造为“子系统子系统”类型。类型。 4)4)扩展机制扩展机制 例例2，参与者是一个版型化的类，其版型为，参与者是一个版型化的类，其版型为Actor。 4)4)扩展机制扩展机制 标记标记-值值 标记标记-值用来规定模型元素的特性。通常把标记值用来规定模型元素的特性。通常把标记与值用等号相连，放在花括号中，放在模型元素后与值用等号相连，放在花括号中，放在模型元素后面。面。 形式：形式： 标记标

40、记=值值 例如，例如，院校院校=云南大学云南大学指出类指出类“学生学生”是云南是云南大学的学生。大学的学生。 学生院校=云南大学4)4)扩展机制扩展机制 约束约束 约束规定所约束的模型元素的某个条件或命题约束规定所约束的模型元素的某个条件或命题必须为真，否则模型无效。约束也用必须为真，否则模型无效。约束也用 描述。描述。 形式：形式： 约束条件约束条件 例如，例如，子集子集指出领导属于成员的子集。指出领导属于成员的子集。 人学会*成员成员*领导领导*子集子集【UML支持工具支持工具】 StarUML（免费英文UML建模工具） Rational Rose（商业版IBM开发UML建模工具） Vis

41、io（商业版微软开发通用建模工具） Visual Paradigm for UML（免费中文社群版） Archware （免费自主研发UML建模工具）2.1 UML概述概述 2.1.1 UML的含义的含义 2.1.2 UML的发展历史的发展历史 2.1.3 UML的特点的特点2.2 UML构成构成 2.2.1 UML构成概述构成概述 2.2.2 UML的基本语言要素的基本语言要素 2.2.3 UML的语义规则的语义规则 2.2.4 UML的通用机制的通用机制3.1 参与者参与者3.2 用例用例3.3 用例之间的关系用例之间的关系3.4 用例图用例图3.5 发现用例发现用例 用例用例: 是外部可

42、见的一个系统功能单元。是外部可见的一个系统功能单元。 用例图用例图: 描述一组用例描述一组用例, ,参与者及其它们之间的关系，参与者及其它们之间的关系，是外部用户所能观察到的系统功能的模型图。用于需求是外部用户所能观察到的系统功能的模型图。用于需求建模。建模。 1. 参与者的概念参与者的概念 参与者参与者（actor）参与者是在系统之外与系参与者是在系统之外与系统交互的某人或某事物统交互的某人或某事物。也被称为活动者。也被称为活动者。 2. 参与者的表示参与者的表示 参与者可以表示为下面三种形式。参与者可以表示为下面三种形式。图标形式图标形式标签形式标签形式装饰形式装饰形式 3. 参与者的特点

43、参与者的特点 参与者位于边界之外参与者位于边界之外 需求场景：小王到银行去开户，向大厅经理询问了办理手续，填写了表单，交给柜台管理员，拿到了银行存折，在这个场景中，谁是参与者？ 谁对系统有着明确的目标和要求并且主动发出动作？ 系统是为谁服务的？ 参与者参与者可以非人可以非人 需求场景：每天自动统计网页访问量，生成统计报表，并发到管理员邮箱。这个需求的参与者是谁？ 参与者的三种类型 a. 人：客户，读者，库管员 b. 设备：计算机，磁盘，读卡机等 c. 外部系统：上层系统等 1. 用例的概念用例的概念 用例用例(use case):(use case):用例就是与参与者(actor)交互的，并且

44、给参与者提供可观测的有意义的结果的一系列活动的集合。表示参与者与系统的一次交互过程。表示参与者与系统的一次交互过程。 网上支付用例名2.2.用例的表示用例的表示 ：用例用椭圆表示后置条件前置条件参与者场景1场景2用例的作用：捕捉功能性需求。用例的作用：捕捉功能性需求。 3. 用例的特点用例的特点 用例是相对独立的,不需要与其他用例交互而独自完成参与者的目的。开户存款取款转帐填写取款单取款人储蓄系统储蓄系统 3. 用例的特点用例的特点 用例描述用户提出的一些可见需求，对应一个具体的用户目标。用例的执行结果对参与者来说是可观测的和有意义的。参与者后台监控登陆系统输入密码参与者 3. 用例的特点用例

45、的特点 用例必须由一个参与者发起，不存在没有参与者的用例，用例不应该自动启动，也不应该主动启动另一个用例。取款人取款吐钞ATM 3. 用例的特点用例的特点 用例反映系统与用户的一次交互过程，应该具有交互的信息的传递。 取款人取款帐户，密码，金额确认信息，账户余额 3. 用例的特点用例的特点 用例是对系统功能的描述，属于需求建模。 a a 通过读卡机，储户插入通过读卡机，储户插入ATM卡卡 b b ATM系统从卡上读取银行系统从卡上读取银行ID、帐号、并验证帐号。、帐号、并验证帐号。 c 储户键入密码，系统检验密码。储户键入密码，系统检验密码。 d 储户按确认键，输入取款金额。储户按确认键，输入

46、取款金额。 e ATM把帐号和取款金额传递给银行系统，取回帐户余额。把帐号和取款金额传递给银行系统，取回帐户余额。 f ATM输出现金，并显示帐户余额。输出现金，并显示帐户余额。 d ATM记录事务到日志文件。记录事务到日志文件。取款取款用例的动态事件流用例的动态事件流 用例的特点用例的特点 用例是相对独立的用例是相对独立的, ,不需要与其他用例交互而不需要与其他用例交互而独自完成参与者的目的。独自完成参与者的目的。 用例描述用户提出的一些可见需求，对应一个用例描述用户提出的一些可见需求，对应一个具体的用户目标。具体的用户目标。用例的执行结果对参与者来用例的执行结果对参与者来说是可观测的和有意

47、义的说是可观测的和有意义的。 用例必须由一个参与者发起用例必须由一个参与者发起，不存在没有参与不存在没有参与者的用例，用例不应该自动启动，也不应该主者的用例，用例不应该自动启动，也不应该主动启动另一个用例动启动另一个用例。 用例用例反映系统与用户的一次交互过程，应该具反映系统与用户的一次交互过程，应该具有交互的信息的传递。有交互的信息的传递。 用例用例是对系统功能的描述，属于需求建模。是对系统功能的描述，属于需求建模。 用例之间可以具有以下几种关系：用例之间可以具有以下几种关系：. . 关联关系关联关系. . 泛化关系泛化关系. . 包含关系包含关系 . . 扩展关系扩展关系 1. 关联关系关

48、联关系 参与者与用例之间是关联关系，表示参与者参与者与用例之间是关联关系，表示参与者与用例之间具有使用、交互信息的关联。与用例之间具有使用、交互信息的关联。 2. 泛化关系泛化关系 参与者与参与者之间，用例与用例之间存在参与者与参与者之间，用例与用例之间存在一般与特殊的关系，发出箭头的事物一般与特殊的关系，发出箭头的事物“is ais a”箭头指向的事物。箭头指向的事物。 3. 包含关系包含关系 两个用例之间，一个用例两个用例之间，一个用例( (基本用例基本用例) )的行为的行为包含了另外一个用例包含了另外一个用例( (包含用例包含用例) )的行为。的行为。 包含关系用依赖关系的包含关系用依赖

49、关系的构造型来构造型来表示，箭头指向被包含的用例。表示，箭头指向被包含的用例。 4. 扩展关系扩展关系 扩展关系表示基本用例在扩展点要增加新的扩展关系表示基本用例在扩展点要增加新的行为或功能，以扩展到新用例。行为或功能，以扩展到新用例。 扩展关系用依赖关系的扩展关系用依赖关系的构造型来构造型来表示，箭头指向被扩展的用例。表示，箭头指向被扩展的用例。关系关系解释解释图图参与者与用例之间的关系关联关联表示参与者与用例之间的交互，通信途径。(关联有时候也用带箭头的实线来表示，这样的表示能够显示地表明发起用例的是参与者。)用例之间的关系包含包含箭头指向的用例为被包含的用例，称为包含用例；箭头出发的用例

50、为基用例。包含用例是必选的，如果缺少包含用例，基用例就不完整；包含用例必须被执行，不需要满足某种条件；其执行并不会改变基用例的行为。 include扩展扩展箭头指向的用例为被扩展的用例，称为扩展用例；箭头出发的用例为基用例。扩展用例是可选的，如果缺少扩展用例，不会影响到基用例的完整性；扩展用例在一定条件下才会执行，并且其执行会改变基用例的行为。参与者之间或用例之间的关系泛化泛化发出箭头的事物“is a”箭头指向的事物。泛化关系是一般和特殊关系，发出箭头的一方代表特殊的一方，箭头指向的一方代表一般一方。特殊一方继承了一般方的特性并增加了新的特性。extend5.用例图中的关系及解释用例图中的关系