第二部分软件需求分析与建模面向对象分析PPT讲稿.ppt

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1、第二部分软件需求分第二部分软件需求分析与建模面向对象分析与建模面向对象分析析第1页，共198页，编辑于2022年，星期三实验实验1：软件工程：软件工程CASE工具工具什么是软件工程环境？什么是软件工程环境？CASE工具的作用？工具的作用？主流的代表性主流的代表性CASE工具？工具？软件工程各阶段工具需求？软件工程各阶段工具需求？要求：理解实验内容与方法、提交实验报告要求：理解实验内容与方法、提交实验报告习题习题3、4、61.6 1.6 实验要求及习题实验要求及习题第2页，共198页，编辑于2022年，星期三1.1.现代软件工程现代软件工程(国家示范性软件学院系列教材国家示范性软件学院系列教材)

2、张家浩张家浩/东南大学东南大学 机械工业出版社机械工业出版社 2009.12009.12.2.软件工程软件工程 理论与实践理论与实践 许家珆许家珆 曾翎曾翎 彭德中彭德中 编著编著 高等教育出版社高等教育出版社 2004.72004.73.3.软件工程软件工程-实践者的研究方法实践者的研究方法 （美）（美）Roger S.PressmanRoger S.Pressman著著 郑人杰等译郑人杰等译 机械工业出版社机械工业出版社 2008.62008.6 4.4.Software Engineering,6th EditionSoftware Engineering,6th EditionSoft

3、ware Engineering,6th EditionSoftware Engineering,6th Edition Sommerville.I.(Sommerville.I.(影印版影印版)机械工业出版社机械工业出版社 2003.42003.4主要参考书：主要参考书：主要参考书：主要参考书：第3页，共198页，编辑于2022年，星期三总总 目目 录录第第1 1章章 软件工程学概述软件工程学概述（2 2学时）学时）第第2 2章章 软件过程软件过程（2 2学时）学时）第第3 3章章 软件过程模型软件过程模型（4 4学时）学时）第第4 4章章 案例研究案例研究（2 2学时）学时）第第5 5章章

4、 软件需求分析过程软件需求分析过程（4 4学时）学时）第第6 6章章 结构化分析建模结构化分析建模（4 4学时）学时）第第7 7章章 面向对象分析面向对象分析（6 6学时）学时）第第8 8章章 软件设计软件设计（4 4学时）学时）第第9 9章章 结构化设计方法结构化设计方法（4 4学时）学时）第4页，共198页，编辑于2022年，星期三总总 目目 录录第第1010章章 面向对象设计面向对象设计（4 4学时）学时）第第1111章章 软件实现软件实现（2 2学时）学时）第第1212章章 软件测试软件测试（4 4学时）学时）第第1313章章 软件维护软件维护（2 2学时）学时）第第1414章章 软件

5、项目管理软件项目管理（2 2学时）学时）第第1515章章 软件项目估算软件项目估算（1 1学时）学时）第第1616章章 软件项目计划与管理软件项目计划与管理（1 1学时）学时）第5页，共198页，编辑于2022年，星期三第第7章章 面向对象分析面向对象分析7.1面向对象建模7.2用例建模7.3建立领域模型7.4行为建模7.5案例分析7.6实验要求及习题第6页，共198页，编辑于2022年，星期三引言：传统软件开发方法的局限性引言：传统软件开发方法的局限性传统的软件工具、软件技术和抽象层次越来越难以适应大规模复杂软件系统的开发特点。软件能力问题已经成为制约软件发展的因素。软件工程自70年代以来，

6、有力的推动了软件能力的解决。自顶向下的分析与设计的方法、软件项目的工程化管理、软件工具和开发环境、软件质量保证等都对软件的发展起了非常重要的作用。传统的软件开发方法在当时的软件工程中起了主导作用，随着系统复杂性、多变性增强，传统方法的缺陷就显露了出来：（1）面向过程为主。系统围绕着由计算机来实现功能的复杂过程而建立，在分析和解决问题时与人们对现实世界的认识有一定差距。第7页，共198页，编辑于2022年，星期三（2）软件结构稳定性差。需求分析阶段重点是功能模型，难以彻底明确全部需求。设计阶段的软件体系结构是基于系统功能建立的。每个模块完成一个基本功能，多个模块的组合完成一个整体功能。一个模块的

7、变动可能会影响到多个模块。用户的需求大多针对功能，功能的变化会引起体系结构的变化，不利于系统的维护。（3）软件开发的抽象力度小。解决问题的类型一般用于“输入-处理-输出”为核心的数据处理系统，不适应于复杂的实时、交互、事件驱动、分布式等新型应用的系统开发。（4）软件重用未能得到很好的解决。传统的方法一般从“零”开始开发软件，数据与操作作为相互分离的实体来考虑，使软件的可复用性差。重用的实施仅仅是公用模块的调用。面向对象的封装性、继承性、多态性等特性支持软件重用且重用的粒度大。软件的重用导致更快地、高质量地开发软件，为软件工业化生产奠定基础。第8页，共198页，编辑于2022年，星期三9传统方法

8、数据与过程是分离的传统方法数据与过程是分离的过程过程1 1输入输入输入输入输出输出输出输出过程过程2 2过程过程3 3数据实体数据实体属于该对象属于该对象的数据的数据对象对象处理数据的方法处理数据的方法消息消息消息消息对象把数据和处理数据的方法封状成一个单元对象把数据和处理数据的方法封状成一个单元对象把数据和处理数据的方法封状成一个单元对象把数据和处理数据的方法封状成一个单元消息消息消息消息第9页，共198页，编辑于2022年，星期三传统方法与面向对象方法的比较传统方法与面向对象方法的比较传统方法与面向对象方法的比较传统方法与面向对象方法的比较面向对象方法面向对象方法面向对象方法面向对象方法系

9、统是系统是系统是系统是交互对象交互对象交互对象交互对象的集合的集合的集合的集合对象与人或其它对象交互对象与人或其它对象交互对象与人或其它对象交互对象与人或其它对象交互对象对象对象对象发送与响应消息发送与响应消息发送与响应消息发送与响应消息传统方法传统方法系统是系统是过程过程的集合的集合过程与数据实体交互过程与数据实体交互过程过程接受输入并产生输出接受输入并产生输出第10页，共198页，编辑于2022年，星期三1.与人类习惯的思维方法一致与人类习惯的思维方法一致 传统的程序设计技术是面向过程的设计方法，这种传统的程序设计技术是面向过程的设计方法，这种方法以方法以算法算法为核心，把数据和过程作为相

10、互独立的部分。为核心，把数据和过程作为相互独立的部分。用这种方法所设计出来的软件系统其解空间与问题空用这种方法所设计出来的软件系统其解空间与问题空间并不一致，令人感到难于理解。间并不一致，令人感到难于理解。面向对象的软件开发过程围绕着建立问题域的面向对象的软件开发过程围绕着建立问题域的对象模对象模型型来进行：对问题领域进行自然的分解，确定需要使来进行：对问题领域进行自然的分解，确定需要使用的对象和类，建立适当的类等级，在对象之间用的对象和类，建立适当的类等级，在对象之间传递传递消息消息实现必要的联系。实现必要的联系。面向对象方法学的优点面向对象方法学的优点第11页，共198页，编辑于2022年

11、，星期三2.稳定性好稳定性好 传统的软件开发方法以算法为核心，开发过程基于功传统的软件开发方法以算法为核心，开发过程基于功能分析和功能分解。能分析和功能分解。用传统方法所建立起来的软件系统的结构紧密依赖用传统方法所建立起来的软件系统的结构紧密依赖于系统所要完成的功能，当功能需求发生变化时将引起于系统所要完成的功能，当功能需求发生变化时将引起软件结构的整体修改。软件结构的整体修改。面向对象方法用对象模拟问题领域中的面向对象方法用对象模拟问题领域中的实体实体，以对，以对象间的联系刻画实体间的联系。象间的联系刻画实体间的联系。由于现实世界中的实体是相对稳定的，因此，以对由于现实世界中的实体是相对稳定

12、的，因此，以对象为中心构造的软件系统也是比较稳定的。象为中心构造的软件系统也是比较稳定的。第12页，共198页，编辑于2022年，星期三3.可重用性好可重用性好 用已有的零部件装配新的产品，是典型的用已有的零部件装配新的产品，是典型的重用技术重用技术，例如，用标准函数库中的函数作为例如，用标准函数库中的函数作为“预制件预制件”来建造来建造新的软件系统。新的软件系统。重用是提高生产率的最主要的方法。重用是提高生产率的最主要的方法。传统的软件重用技术是利用标准函数库，实际的库函传统的软件重用技术是利用标准函数库，实际的库函数往往仅提供最基本、最常用的功能。数往往仅提供最基本、最常用的功能。面向对象

13、方法所使用的对象中，数据和操作是作为面向对象方法所使用的对象中，数据和操作是作为平等伙伴出现的，故对象具有很强的自含性。平等伙伴出现的，故对象具有很强的自含性。对象固有的封装性和信息隐藏机制，使得对象的对象固有的封装性和信息隐藏机制，使得对象的内部实现与外界隔离，具有较强的独立性。内部实现与外界隔离，具有较强的独立性。对象是比较理想的模块和可重用的软件成分。对象是比较理想的模块和可重用的软件成分。第13页，共198页，编辑于2022年，星期三 面向对象的软件技术在利用可重用的软件成分构造新面向对象的软件技术在利用可重用的软件成分构造新的软件系统时，有很大的灵活性。的软件系统时，有很大的灵活性。

14、有两种方法可以重复使用一个对象类：有两种方法可以重复使用一个对象类：（1）创建该类的创建该类的实例实例，从而直接使用它；，从而直接使用它；（2）从它派生出一个满足当前需要的从它派生出一个满足当前需要的新类新类。继承性机制使得子类不仅可以重用其父类的数据结构继承性机制使得子类不仅可以重用其父类的数据结构和程序代码，而且可以在父类代码的基础上方便地修改和和程序代码，而且可以在父类代码的基础上方便地修改和扩充，这种修改并不影响对原有类的使用。扩充，这种修改并不影响对原有类的使用。由于可以像使用集成电路由于可以像使用集成电路(IC)构造计算机硬件那样，构造计算机硬件那样，比较方便地重用对象类来构造软件

15、系统，因此，有人比较方便地重用对象类来构造软件系统，因此，有人把对象类称为把对象类称为“软件软件IC”。第14页，共198页，编辑于2022年，星期三4.较易开发大型软件产品较易开发大型软件产品 在开发大型软件产品时，组织开发人员的方法不恰在开发大型软件产品时，组织开发人员的方法不恰当往往是出现问题的主要原因。当往往是出现问题的主要原因。用面向对象方法学开发软件时，构成软件系统的每个用面向对象方法学开发软件时，构成软件系统的每个对象就像一个微型程序，有自己的数据、操作、功能和用对象就像一个微型程序，有自己的数据、操作、功能和用途，可以把一个大型软件产品分解成一系列本质上相互独途，可以把一个大型

16、软件产品分解成一系列本质上相互独立的小产品来处理。立的小产品来处理。对于大型软件产品来说，面向对象范型优于结构化范对于大型软件产品来说，面向对象范型优于结构化范型。型。第15页，共198页，编辑于2022年，星期三5.可维护性好可维护性好 由于下述因素的存在，使得用面向对象方法所开由于下述因素的存在，使得用面向对象方法所开发的软件可维护性好：发的软件可维护性好：（1）面向对象的软件结构稳定性比较好；面向对象的软件结构稳定性比较好；（2）面向对象的软件比较容易修改；面向对象的软件比较容易修改；（3）面向对象的软件比较容易理解；面向对象的软件比较容易理解；（4）易于测试和调试。易于测试和调试。第1

17、6页，共198页，编辑于2022年，星期三概括地说，面向对象方法具有下述4个要点：(1)认为客观世界是由各种对象组成的，任何事物都是对象，复杂的对象可以由比较简单的对象以某种方式组合而成。(2)把所有对象都划分成各种对象类(简称为类，class)，每个对象类都定义了一组数据和一组方法。(3)按照子类(派生类)与父类(基类)的关系，把若干个对象类组成一个层次结构的系统(类等级)。(4)对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。第20页，共198页，编辑于2022年，星期三1.类(class)人类习惯于把有相似特征的事物归为一类，分类是人类认识客观世界的基本方法。类（Class）是具有相同属性和服务的

18、一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和服务两个主要部分。类代表一个抽象的数据类型，对象是在客观世界中实际存在的类的实例。类体现了人们认识事物的基本思维方法：分类面向对象基本概念面向对象基本概念第21页，共198页，编辑于2022年，星期三对象对象 vs vs 类类对象是一个存在于时间和空间中的具体实体，而类仅代表一个抽对象是一个存在于时间和空间中的具体实体，而类仅代表一个抽象，抽象出对象的象，抽象出对象的“本质本质”。类是共享一个公用结构和一个公共行为对象集合类是共享一个公用结构和一个公共行为对象集合 类是静态的，对象是动态的；类是一般化，对象是个性化；类

19、是类是静态的，对象是动态的；类是一般化，对象是个性化；类是定义，对象是实例；类是抽象、对象是具体定义，对象是实例；类是抽象、对象是具体 第22页，共198页，编辑于2022年，星期三2.实例实例(instance)实例就是由某个特定的类所描述的一个具体的对象。当使用“对象”这个术语时，既可以指一个具体的对象，也可以泛指一般的对象。当使用“实例”这个术语时，必然是指一个具体的对象。类类是静态的，类的存在、语义和关系在程序执行前就已经定义好了。对象对象是动态的，对象在程序执行时可以被创建和删除。类是对象的抽象，而对象是类的具体实例。类是抽象的，不占用内类是对象的抽象，而对象是类的具体实例。类是抽象

20、的，不占用内存，而对象是具体的，占用存储空间。存，而对象是具体的，占用存储空间。第23页，共198页，编辑于2022年，星期三判断下列各项是类还是类的判断下列各项是类还是类的实例？实例？1我的小汽车我的小汽车 2人员人员 3王晓明王晓明 4交通工具交通工具 5教授教授 6计算机系计算机系 7中国工人中国工人 8清华大学学生清华大学学生 9日本国日本国 10喷气式战机喷气式战机 1实例实例2类类 3实例实例 4类类5类类6实例实例7类类 8类类9实例实例 10类类第24页，共198页，编辑于2022年，星期三3.消息消息(message)消息（Message）是对象发出的服务请求，一般包含提供服

21、务的对象标识、服务标识、输入信息和应答信息等。一个对象向另一个对象发出消息请求某项服务，接收消息的对象响应该消息，激发所要求的服务操作，并将操作结果返回给请求服务的对象。4.方法方法(method)方法就是对象所能执行的操作，也就是类中所定义的服务。方法描述了对象执行操作的算法，响应消息的方法。第25页，共198页，编辑于2022年，星期三5.属性(attribute)属性就是类中所定义的数据，它是对客观世界实体所具有的性质的抽象。类的每个实例都有自己特有的属性值。6.封装(encapsulation)所谓封装是把对象的属性和服务结合成一个独立的系统单位，并尽可能隐藏对象的内部细节。可见性是指

22、对象的属性和服务允许对象外部存取和引用的程度。第26页，共198页，编辑于2022年，星期三对象具有封装性的条件如下：（1）有一个清晰的边界。所有私有数据和实现操作的代码都被封装在这个边界内。（2）有确定的接口。这些接口就是对象可以接受的消息。（3）受保护的内部实现。实现对象功能的细节不能在定义该对象的类的范围外访问。封装也就是信息隐藏，通过封装对外界隐藏了对象的实现细节。7.继承(inheritance)继承是子类自动地共享基类中定义的数据和方法的机制。面向对象软件技术的许多强有力的功能和突出的优点，都来源于把类组成一个层次结构的系统(类等级)。第27页，共198页，编辑于2022年，星期三

23、实现继承机制的原理实现继承机制的原理第28页，共198页，编辑于2022年，星期三继承的作用继承的作用 简化了人们对现实世界的认识和描述；简化了人们对现实世界的认识和描述；对于软件复用是十分有益的。对于软件复用是十分有益的。继承的类型继承的类型 单继承：子类只从一个父类继承；单继承：子类只从一个父类继承；多继承：子类从多个父类继承。多继承：子类从多个父类继承。第29页，共198页，编辑于2022年，星期三多态性机制为软件多态性机制为软件的结构设计提供了的结构设计提供了灵活性，减少了信灵活性，减少了信息冗余，明显提高息冗余，明显提高了软件的可复用性了软件的可复用性和可扩充性。和可扩充性。8.多态

24、性多态性(polymorphism)n多态性的意思是“有许多形态”。n多态性是指子类对象可以像父类对象那样使用，同样的消息既可以发送给父类对象也可以发送给子类对象。n在类等级的不同层次中可以共享一个行为的名字，然而不同层次中的每个类却各自按自己的需要来实现这个行为。n当对象接收到发送给它的消息时，根据该对象所属于的类动态选用在该类中定义的实现算法。第30页，共198页，编辑于2022年，星期三9.重载(overloading)有两种重载：u函数重载是指在同一作用域内的若干个参数特征不同的函数可以使用相同的函数名字。u运算符重载是指同一个运算符可以施加于不同类型的操作数上面。当然，当参数特征不同

25、或被操作数的类型不同时，实现函数的算法或运算符的语义是不相同的。重载进一步提高了面向对象系统的灵活性和可读性。第31页，共198页，编辑于2022年，星期三几种面向对象方法几种面向对象方法20世纪80年代以来，出现了几十种面向对象软件开发方法。每一种都有自己的符号体系和开发过程，都支持以下基本活动：标识类及对象描述类及对象之间的关系定义类的属性和操作 第33页，共198页，编辑于2022年，星期三1、Booch方法Booch是面向对象方法最早的提出者之一，提出了面向对象软件工程的概念。提出了“微开发过程”和“宏开发过程”的思想。该方法提出建立以下模型：类图、对象图、状态转移图、时序图、模块图、

26、进程图。第34页，共198页，编辑于2022年，星期三2、Coad/Yourdon方法方法著名的OOA/OOD方法，也是最早的面向对象的分析与设计方法之一。简单、易学。OOA阶段的任务：标识类及对象定义结构（一般特殊结构、整体部分结构）划分主题定义属性及对象间的实例连接定义服务及对象间的消息连接上述任务迭代进行，产生5个层次的问题域模型（主题层、类及对象层、结构层、属性层、服务层）OOD阶段的活动：问题域部分人机交互部分任务管理部分数据管理部分第35页，共198页，编辑于2022年，星期三3、OMT方法Rumbaugh等人提出的对象建模技术(ObjectModelTechnology,OMT)

27、，该方法强调了三种模型，并将软件开发过程划分为以下几个阶段：建立对象模型产品：对象模型对象图数据字典建立动态模型产品：动态模型状态图事件跟踪图建立功能模型产品：功能模型数据流图约束第36页，共198页，编辑于2022年，星期三 4、Jacobson方法方法也称OOSE方法。最大特点是强调使用实例（Use-Case)，每一个用例就是一个使用系统的方式，用例的执行将引发执行一系列与行为相关的事务。该方法将用例贯穿于整个开发阶段，并在用例描述中引入了角色或参与者（Actor)的概念。角色指使用系统的人以及与系统相互作用的软硬件环境。该方法还将对象区分为实体对象（业务对象）、接口对象（界面对象）和控制

28、对象。需求分析阶段活动：定义潜在的角色、识别问题域中的对象和关系、基于需求规格说明和角色的需要描述用例。设计阶段的活动：从用例的描述中发现与设计有关的对象，并描述其属性、行为和关联。同时把所有用例的行为分派给每个对象。第37页，共198页，编辑于2022年，星期三面向对象方法学的出发点和基本原则，是尽可能模拟人类习惯的思维方式也就是使描述问题的问题域与实现解法的解空间(求解域)在结构上尽可能一致面向对象模型对象模型：定义了“做什么”的实体动态模型：规定在何种状态下，接受什么事件的触发而“做什么”功能模型：指明了系统应该“做什么”7.1 7.1 面向对象建模面向对象建模第38页，共198页，编辑

29、于2022年，星期三 对象模型对象模型p对象模型表示对象模型表示静态的静态的、结构化的结构化的 “数据数据”性质。它性质。它是对模拟客观世界实体的是对模拟客观世界实体的对象以及对象彼此间的关系的对象以及对象彼此间的关系的映射映射，描述了系统的静态结构。，描述了系统的静态结构。p为了建立对象模型，需要定义一组为了建立对象模型，需要定义一组图形符号图形符号，并且规，并且规定一组组织这些符号以表示特定定一组组织这些符号以表示特定语义的规则语义的规则。p需要用适当的建模语言来表达模型，建模语言由需要用适当的建模语言来表达模型，建模语言由记记号号和使用记号的和使用记号的规则规则组成。组成。第39页，共1

30、98页，编辑于2022年，星期三动态模型动态模型动态模型表示动态模型表示瞬时的、行为化瞬时的、行为化的系统的的系统的“控制控制”性性质，它规定了对象模型中的对象的合法变化序列。质，它规定了对象模型中的对象的合法变化序列。一旦建立起对象模型，就需要考察对象的一旦建立起对象模型，就需要考察对象的动态行动态行为。为。所有对象都具有自己的所有对象都具有自己的生命周期。生命周期。对一个对象来说，对一个对象来说，生命周期由许多阶段组成，在每个特定阶段中，都有生命周期由许多阶段组成，在每个特定阶段中，都有适合该对象的适合该对象的一组运行规律和行为规则一组运行规律和行为规则，用以规范，用以规范该对象的行为。该

31、对象的行为。第40页，共198页，编辑于2022年，星期三 功能模型功能模型功能模型表示变化的系统的“功能”性质，它指明了系统应该“做什么”，因此更直接地反映了用户对目标系统的需求。通常，功能模型由一组数据流图组成。在面向对象方法学中，数据流图远不如在结构分析、设计方法中那样重要。第41页，共198页，编辑于2022年，星期三回顾回顾2020世纪晚期世纪晚期-准确地说是准确地说是19971997年，年，OMGOMG组织（组织（ObjectObjectManagementGroupManagementGroup对象管理组织）发布了对象管理组织）发布了统一建模语言统一建模语言（UnifiedMod

32、elingLanguageUnifiedModelingLanguage，UMLUML）。）。UMLUML的目标之一就的目标之一就是为开发团队提供标准通用的设计语言来开发和构建计算机应用。是为开发团队提供标准通用的设计语言来开发和构建计算机应用。UMLUML提出了一套提出了一套ITIT专业人员期待多年的统一的标准建模符号。通专业人员期待多年的统一的标准建模符号。通过使用过使用UMLUML，这些人员能够阅读和交流系统架构和设计规划，这些人员能够阅读和交流系统架构和设计规划-就像建筑工人多年来所使用的建筑设计图一样。就像建筑工人多年来所使用的建筑设计图一样。统一建模语言第42页，共198页，编辑于

33、2022年，星期三产生的背景UML的主要创始人是JimRumbaugh、IvarJacobson和GradyBooch，他们最初都有自己的建模方法（OMT、OOSE和Booch），彼此之间存在着竞争。最终，他们联合起来创造了一种开放的标准。（听起来是不是很熟悉？这个现象类似J2EE、SOAP和Linux的诞生。）UML成为标准建模语言的原因之一在于，它与程序设计语言无关。（IBMRational的UML建模工具被广泛应用于J2EE和.NET开发。）而且，UML符号集只是一种语言而不是一种方法学。这点很重要，因为语言与方法学不同，它可以在不做任何更改的情况下很容易地适应任何公司的业务运作方式。第

34、43页，共198页，编辑于2022年，星期三产生的背景既然UML不是一种方法学，它就不需要任何正式的工作产品（即IBMRationalUnifiedProcess?术语中所定义的工件）。而且它还提供了多种类型的模型描述图（diagram），当在某种给定的方法学中使用这些图时，它使得开发中的应用程序的更易理解。UML的内涵远不只是这些模型描述图，但是对于入门来说，这些图对这门语言及其用法背后的基本原理提供了很好的介绍。通过把标准的UML图放进您的工作产品中，精通UML的人员就更加容易加入您的项目并迅速进入角色。最常用的UML图包括：用例图、类图、序列图、状态图、活动图、组件图和部署图。第44页，

35、共198页，编辑于2022年，星期三统一建模语言统一建模语言UMLUML（UnifiedModelingLanguageUnifiedModelingLanguage）是是软件界第一个统一的建模语言，该方法结合了软件界第一个统一的建模语言，该方法结合了Booch,Booch,OMTOMT和和OOSEOOSE方法的优点，统一了符号体系，并从其它的方法方法的优点，统一了符号体系，并从其它的方法和工程实践中吸收了许多经过实际检验的概念和技术。和工程实践中吸收了许多经过实际检验的概念和技术。它已成为国际软件界广泛承认的标准。它是一种基于面向对象的它已成为国际软件界广泛承认的标准。它是一种基于面向对象的

36、可视化的通用可视化的通用(General)(General)建模语言。建模语言。UMLUML应用领域很广泛，可用于软件开发建模的各个阶段。应用领域很广泛，可用于软件开发建模的各个阶段。UMLUML的标准化定义、可视化描述、可扩展性机制显示了其强大的标准化定义、可视化描述、可扩展性机制显示了其强大生命力。生命力。统一建模语言统一建模语言第45页，共198页，编辑于2022年，星期三第46页，共198页，编辑于2022年，星期三 九十年代中，面向对象方法已经成为软件分析和设九十年代中，面向对象方法已经成为软件分析和设计方法的主流。计方法的主流。1994 1994年年1010月月Jim Rumbau

37、ghJim Rumbaugh和和Grady BoochGrady Booch共同合共同合作把他们的作把他们的OMTOMT和和BoochBooch方法统一起来，到方法统一起来，到19951995年成为年成为“统一方法统一方法”版本版本0.80.8。随后，随后，Ivar JacobsonIvar Jacobson加入，并采用他的用例加入，并采用他的用例(User Case)(User Case)思想思想,到到19961996年，成为年，成为“统一建模语言统一建模语言”版本版本0.90.9。1997 1997年年1 1月，月，UMLUML版本版本1.01.0被提交给被提交给OMGOMG组织，作为组织

38、，作为软件建模语言标准的候选。软件建模语言标准的候选。1997 1997年年1111月月7 7日被正式采纳作为业界标准。日被正式采纳作为业界标准。第47页，共198页，编辑于2022年，星期三第48页，共198页，编辑于2022年，星期三UML的模型元素：一类模型元素用于表示模型中的某个概念，如类、对象、用例、结点、构件、包、接口等；另一类模型元素用于表示模型元素之间相互连接的关系，主要有关联、泛化（表示一般与特殊的关系）、依赖、聚集（表示整体与部分的关系）等。聚集聚集依赖依赖泛化泛化关联关联状态对象属性操作类属性操作角色用例结点结点构件包接口注解第49页，共198页，编辑于2022年，星期三

39、UML模型结构模型结构四个抽象层次：四个抽象层次：元元模型：定义了描述元模型的语言元元模型：定义了描述元模型的语言元模型：定义了元类、元属性、元操作等一些概念元模型：定义了元类、元属性、元操作等一些概念模型：定义了描述信息领域的语言模型：定义了描述信息领域的语言用户模型：模型的实例，用于表达一个模型的特定情况用户模型：模型的实例，用于表达一个模型的特定情况用户模型用户模型模型模型元模型元模型元元模型元元模型事物事物n 相关相关 1.n链接链接对象对象n 相关相关 1.n关联关联类类n实例实例1n实例实例1.n第50页，共198页，编辑于2022年，星期三UML模型视图模型视图UML主要是用来描

40、述模型的。它可以从不同视角为系主要是用来描述模型的。它可以从不同视角为系统建模，形成不同的视图（统建模，形成不同的视图（View）每个视图是系统完整描述中的一个抽象，代表该系统每个视图是系统完整描述中的一个抽象，代表该系统一个特定的方面；每个视图又由一组图（一个特定的方面；每个视图又由一组图（Diagram）构）构成，图包含了强调系统某一方面的信息成，图包含了强调系统某一方面的信息两类图：两类图：静态图：包括用例图、类图、对象图、构件图和部署静态图：包括用例图、类图、对象图、构件图和部署图图动态图：包括状态图、时序图、协作图和活动图动态图：包括状态图、时序图、协作图和活动图第51页，共198页

41、，编辑于2022年，星期三UML的五种视图：的五种视图：用例视图：用例视图：从用户角度表达系统功能，使用从用户角度表达系统功能，使用用例图和用例图和活动图活动图结构视图：结构视图：主要使用主要使用类图和对象图类图和对象图描述系统静态结构，描述系统静态结构，用用状态图、顺序图、协作图和活动图状态图、顺序图、协作图和活动图描述对象间实现描述对象间实现给定功能时的动态协作关系给定功能时的动态协作关系行为视图：行为视图：展示系统动态行为及其并发性，用展示系统动态行为及其并发性，用状态状态图、顺序图、协作图、活动图、组件图和部署图图、顺序图、协作图、活动图、组件图和部署图描述描述实现视图：实现视图：展示

42、系统实现的结构和行为特征，用展示系统实现的结构和行为特征，用组件组件图图描述描述部署视图：部署视图：展示系统的实现环境和构件是如何在物理展示系统的实现环境和构件是如何在物理结构中部署的，用结构中部署的，用部署图部署图描述描述第52页，共198页，编辑于2022年，星期三第53页，共198页，编辑于2022年，星期三对象模型对象模型对象模型可以看成是数据流和语义数据模型的结合对象模型表示静态的、结构化系统的“数据”性质它是对模拟客观世界实体的对象，以及对象彼此间的关系的映射，描述了系统的静态结构对象模型是一个类（包括其属性和行为）、对象（类的实例）、类和（或）对象之间关系的定义集类名是一类对象的

43、抽象命名，其命名是否恰当对系统的可理解性影响相当大，常用名词短语对象模型还必须表示类/对象之间的结构关系。类/对象之间的关系一般可概括为关联、归纳（泛化）、组合（聚集）三类。第54页，共198页，编辑于2022年，星期三对象模型为建立动态模型和功能模型，提供了实质性的框架。使用UML提供的类图来建立对象模型。在UML中术语“类”的实际含义是，“一个类及属于该类的对象”。类图用来描述系统中类和类之间的关系，是系统的静态结构。类图中还描述了类的属性、操作、以及对模型中各种成分的约束。类图包含有类、关联和关系等模型元素。第55页，共198页，编辑于2022年，星期三类图描述类及类与类之间的静态关系。

44、类图是一种静态模型，它是创建其他UML图的基础。一个系统可以由多张类图来描述，一个类也可以出现在几张类图中。类图的基本符号表示类的图表示类的图1.定义类UML中类的图形符号为长方形，用两条横线把长方形分成上、中、下3个区域（下面两个区域可省略），3个区域分别放类的名字、属性和服务。第56页，共198页，编辑于2022年，星期三类名是一类对象的名字。为类命名时应该遵守的几条准则：(1)使用标准术语。应该使用在应用领域中人们习惯的标准术语作为类名，不要随意创造名字。例如，“交通信号灯”比“信号单元”这个名字好，“传送带”比“零件传送设备”好。(2)使用具有确切含义的名词。尽量使用能表示类的含义的日

45、常用语作名字，不要使用空洞的或含义模糊的词作名字。例如，“库房”比“房屋”或“存物场所”更确切。(3)必要时用名词短语作名字。为使名字的含义更准确，必要时用形容词加名词或其他形式的名词短语作名字。例如，“最小的领土单元”、“储藏室”、“公司员工”等都是比较恰当的名字(4)名字要准确而简要。第57页，共198页，编辑于2022年，星期三2.定义属性UML描述属性的语法格式如下：可见性属性名：类型名=初值性质串n属性的可见性有3种：uPublic（+）：公有的，对于一个给定的类，任何一个带有可见性的外部类都可以使用该特征；uProtected（#）：受保护的，类的任何子类都可以使用该特征；uPri

46、vate（）：私有的，只有类本身可以使用该特征。n如果未声明可见性，则该属性的可见性尚未定义。注意，没有默认的可见性。类型名表示该属性的数据类型，它可以是基本数据类型，也可以是用户自定义的类型第58页，共198页，编辑于2022年，星期三3.定义服务服务也就是操作，UML描述操作的语法格式如下：可见性操作名（参数表）：返回值类型性质串操作可见性的定义方法与属性相同。参数表是用逗号分隔的形式参数的序列。描述一个参数的语法如下：参数名：类型名=默认值第60页，共198页，编辑于2022年，星期三第61页，共198页，编辑于2022年，星期三请理解：（1）类的属性中还可以有一种能被该类所有对象共享的

47、属性，称为类的作用域属性，也称为类变量。（2）类变量在类图中表示为带下划线的属性。例如：发货单类的类变量“货单数”，用来统计发货单的总数，在该类所有对象中这个属性的值都是一样的：-货单数：Integer（3）与属性类似，在类中也可定义类作用域操作，在类图中表示为带下划线的操作。（4）这种操作只能存取本类的类作用域属性。第62页，共198页，编辑于2022年，星期三抽象类（abstract）抽象类是不能直接产生实例的类在UML中，将类名写成斜体字来表示抽象类，也可以使用构造型接口（Interface）接口描述了一个类或构件的服务（操作）集。接口描述了一个元素的外部可见行为。第63页，共198页，

48、编辑于2022年，星期三类图由类及类与类之间的关系组成。类与类之间通常有关联、聚集、泛化（继承）、依赖和细化等4种关系。1.关联关联表示两个类的对象之间存在某种语义上的联系。例如，作家使用计算机，作家和计算机之间存在某种语义连接，在类图中应该在作家类和计算机类之间建立关联关系。表示关系的符号表示关系的符号第66页，共198页，编辑于2022年，星期三普通关联示例普通关联示例第67页，共198页，编辑于2022年，星期三（1）普通关联普通关联是最常见的关联关系，只要在类与类之间存在连接关系就可以用普通关联表示。普通关联的图示符号是连接两个类之间的直线。通常，关联是双向的，可在一个方向上为关联起一

49、个名字，在另一个方向上起另一个名字（也可不起名字）。为避免混淆，在名字前面（或后面）加一个表示关联方向的黑三角。第68页，共198页，编辑于2022年，星期三在表示关联的直线两端可以写上重数（multiplicity），它表示该类有多少个对象与对方的一个对象连接。重数的表示方法通常有：0.1表示0到1个对象0.*或*表示0到多个对象1+或1.*表示1到多个对象1.15表示1到15个对象3表示3个对象如果图中未明确标出关联的重数，则默认重数是1。第69页，共198页，编辑于2022年，星期三公司董事会办公室分配员工0.1*人员董事会成员0,3.8*董事会同时省略关联名和角色名，默认关联名是has

50、（有），省略重数默认1.1。每一个员工可能没有或者只有一个办公室每一个董事会没有或者有38个董事会成员（有角色名，可以省略关联名）第70页，共198页，编辑于2022年，星期三例如：某公司有许多部门，部门名惟一地确定一个部门，每个部门生产多种产品，每种产品仅由一个部门生产。公司的员工分为经理和工人两类，每个工人可参加多个工程项目，每个项目需要多名工人，每位经理可以主持多个项目，每个项目仅有一人主持，同时一个经理至少管理一个部门。画出表示上述信息结构的静态模型第72页，共198页，编辑于2022年，星期三（2）关联的角色在任何关联中都会涉及到参与此关联的对象所扮演的角色（即起的作用），在某些情况