UML面向对象建模 静态模型
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告
（ 2015 — 2016 学年第一学期）
课程名称：面向对象建模技术开课实验室：信自楼442 2015年11月24日年级、专业、班计科122班学号201210405204 姓名邹华宇成绩
上机项目名称实验二静态模型指导教师付晓东
教师评语该同学是否了解实验原理： A.了解□ B.基本了解□ C.不了解□
该同学的实验能力： A.强□ B.中等□ C.差□
该同学的实验是否达到要求： A.达到□ B.基本达到□ C.未达到□
实验报告是否规范： A.规范□ B.基本规范□ C.不规范□
实验过程是否详细记录： A.详细□ B.一般□ C.没有□
注：5个A 为优 4个A为良 3个A 为及格其余为不及格。
教师签名：
年月日
一、实验目的
1、掌握 UML 的静态建模的方法。
2、实践用 UML 建立静态模型。
二、实验原理
对象类静态结构模型描述了系统的体系结构，包括构成系统的类和对象、它们的属性和操作，以及这些对象类之间的联系。
实质上是定义系统“对谁做”的问题。
对象是一种人的认知概念，对应于现实世界和机器世界的各种元素。
软件系统也是由对象构成的。
要理解对象世界，首先要进行对象分析，建立对象类模型。
类是对象的抽象，认识对象的类别是人类的本领。
类之间的各种关系都可以在对象世界里找到对应物。
UML的对象类模型把类分解为属性和操作，属性也可以按照这种方法再进行分解，这是解决问题的一种基本原理。
操作与系统的改变有关，系统的改变被分解为对象的变化，而类的操作代表与之相关的对象改变的计算过程。
在建立对象类静态结构模型时，主要是将对象间的关系（如继承、聚集等）标注在关联线上，使对象间的关联关系更加明了。
根据已建立的用例图和客户业
务要求，采用CRC卡片（如下图所示）的方法来确定对象类及其属性和操作。
通过检查类的定义，分析问题的需求和应用领域知识来完善和确定类的属性。
根据系统功能要求和系统设计需求来完善和确定类的操作。
说明：CRC 卡片分成三部分：类名描述、类的责任（属性和操作）描述和类的协作者（为完成该责任而提供信息的其它相关的类）描述，其目的是开发一个有组织的类表示法。
一个复杂的大系统有很多类图，类图之间关联又构成一个复杂网络。
为了CRC 卡片的格式完整、清晰地描述对象类静态结构模型，常用包图（子系统）来描述一个系统的体系结构。
即系统由多个包组成，包还可以含有子包，包之间可以有关系，形成层次结构。
叶结点的包必须由类图来描述。
包是UML的模型元素之一，它可以用来封装一组通过相互协作来完成某一特定功能的类，对外仅展示一组接口，代表包所接受的消息。
作为模型组织的分组机制，包仅在建模时有用，它无需转化成可执行系统。
建立系统的对象类静态模型步骤如下：
1.寻找确定对象类。
根据客户业务和系统实现需要，采用CRC卡方式建立
对象类。
例：销售合同：
●类名：销售合同
●类的编号：040101
●类的类型：该类创建的对象为持久对象，存储在服务器的数据库中，可
以共享
●功能：负责建立销售合同的基本信息并对这些信息进行处理，包括添加、
删除、查询操作等，进行添加和删除操作时要按合同编号进行索引处理
●属性：合同编号、甲方、乙方、商品名称、规格、单位、数量等
●操作：添加新合同()、查询()、删除合同()、修改合同()、履约率()等。
2.定义类的接口。
为了系统的安全性和类之间的独立性，为一些通用的类
建立接口。
例：建立采购合同接口：
●接口类名：建立采购合同
●接口类名编号：04010101
●接口类型：抽象类
●功能：为合同管理人员提供建立新采购合同信息管理的操作
●抽象操作：创建新采购合同()、录入采购合同()、修改采购合同()等
3.定义类之间的关系。
为满足系统功能要求和优化系统设计，定义类之间
的关系。
4.建立对象类图。
将确定的类、接口及类之间的关系用图标符号描述，建
立对象类图：
1）连线建立网络图。
根据 CRC 卡片，画出有关联的类
2）连接线命名。
定义连线的主题
3）确定关联基数。
连线两端之间消息传递的数目
5.建立系统包图。
对一个复杂的大系统用简单的包（子系统）的形式描述
其系统体系结构。
三、所用仪器、材料
个人计算机一台、SyBase Power Designer15.1软件。
四、实验过程、内容
1、实验题目
用下面需求描述建立一个汽车租赁信息管理系统的类图。
B1：顾客（分为会员和非会员）浏览车型、车辆索引。
B2：会员预约车辆/车型，当这辆车可用时或当有这个车型的汽车时，会员得到通知。
B3：非会员预约车辆/车型，当他缴纳了定金后，这辆车可用时或有这个车型的汽车时，顾客得到通知。
B4：顾客取消预约。
顾客可以随时取消未结束的预约。
B5：顾客到店提车，助手发车。
B6：顾客归还汽车。
2、实验过程
1) 分别为B1、B2、…、B6 建立对象类图。
2) 建立系统的对象类图。
B1：
B3
系统的对象类图
五、实验结果分析、经验总结和结论
本次实验主要进行系统静态建模，UML的静态建模机制包括：用例图、类图、对象图、包、构件图和配置图。
其中类图描述类和类之间的静态关系。
与数据模型不同,它不仅显示了信息的结构,同时还描述了系统的行为。
类图是定义其它图的基础。
在类图的基础上，状态图、合作图等进一步描述了系统其他方面的特性。
通过本次实验，我掌握UML的静态建模的方法，实践用UML建立静态模型。
并且学习了Power Designer画类图和对象图的功能。
感谢付晓东老师的指导和同学们的帮助。
UML面向对象分析、建模与设计课件第五章 类图
类——操作
操作是一个可以由类的对象请求以影响其行为的服务的实现，也即 是对一个对象所做的事情的抽象，并且由这个类的所有对象共享。
操作是类的行为特征或动态特征。 操作的语法格式为：
可见性OPT 操作名 ⌊(参数列表)⌋OPT ⌊:返回类型⌋OPT ⌊{特性}⌋OPT
操作名：操作的标识符。在描述操作时，操作名是必须的，其他部 分可选。
Student
+monitor 1
1..*
自关联
类图中的关系——关联关系
关联名称：放在关联路径的旁边，但远离关联端。 角色：放在靠近关联端的部分，表示该关联端连接的类在这一关联
关系中担任的角色。角色名上也可使用可见性修饰符号。 多重性：放在靠近关联端的部分，表示在关联关系中源端的一个对
象可以与目标类的多少个对象之间有关联。 导航性：一个布尔值，用来说明运行时刻是否可能穿越一个关联。 限定符：是二元关联上的属性组成的列表的插槽，其中的属性值用
/WorksForCompany
Department * +department 1 WorksForDepartment
* Person
类图中的关系——泛化关系
泛化关系定义为一个较普通的元素与一个较特殊的元素之间的类元 关系。其中描述一般的元素称为父，描述特殊的元素称为子。
通过泛化对应的继承机制使子类共享父类的属性和操作，小了模型 的规模，同时也防止了模型的更新所导致的定义不一致的意外。
法了，此时称之为N元关联。
类图中的关系——关联关系
class Logical View
ClassA
AssociationName
+rolename 0..*
基于UML的面向对象的系统建模
２ １ 建立用例 图 ．
用例 图展示了用例 之间 以及用 例与 参与者 之间 的相互 联系 。角色 是位 于你 所 工作 的系统 外 部 的人 或其 它 系统 。
用例 就是用 户 因某 外部 事 件而 与计 算 机进 行 的一 次交 互 。
建立用例图 ， 首先要 识别 系统 的使用 者和 相关外 部系统 ， 确 立好 角色（ ｃ ｒ ， Ａ ￣ ）然后再依据系统 功能来建 立用例 图。通 过 对办公 自动化 系统 的前 台使用 部分 进行 需求 分析得 到如 下
Ｕ ＭＬ是一种通用的可视化建模语言 ， 用于对 软件进 行描述 、 可视 化处理 、 构造 和建立软 件 系统 的文档。 它是 面向对象分析和设计过程 中重要 的建模 工具 。本文 以办公 自动化 系统的建模 为 实例 ， 介绍 了一种 基于 Ｕ ＭＬ的面向对 象的 系统建模方法。 统 一建模语言 面向对师范大学管理学院 山东 济 南 ２０ １ ５ ．０４
据于其与系统之 间进行 的不 同交 互。用 户角色 是对 系统 中
维普资讯
僵毫技木 与■Ｉ亿 ｔ
多个 角色 的概 化 ， 些角 色包括 ： 经理 ， 这 总 公司领 导 ， 办公室
ｏ
登记（ 来信／ 来电／ ． 发文） 收Ｙ／
行通信 的机制 。相应地 ，Ｍ Ｕ Ｌ定义 了 ９ 种模 型图 ， 从静 态与
动态两方面来描 述系统 。其 中， 表示 静态 结构 的模 型 图有 ： 用例 图 ， 类图 ， 象 图 ， 件 图， 署 图。表 示动 态行 为 的模 对 组 部 型图有 ： 顺序 图， 协作图 ， 活动 图 ， 状态 图。此 外 ， ＭＬ还定义 Ｕ 了一些关 系 ， 与类 之间的关 系有 ： 类 关联 ， 继承 （ 泛化 ）依 赖 ， ， 聚合 ； 用例 与用例之 间的关 系有 ： 包含 ， 扩展 ， 泛化 。 下面 以办公 自动化 系统 为例 ， 看如何 运 用 Ｕ 看 ＭＬ的建 模机制进行面向对 象 的系统建 模 。由于办 公 自动 化 系统 总 共可以分成 ３ 部分 ： 台使用 ， 台管理 ， 前 后 工作流 的定制 。本 文仅 以前 台使用为例进行 阐述 。
UML（UnifiedModelingLanguage统一建模语言）
UML（UnifiedModelingLanguage统⼀建模语⾔）UML（Unified Modeling Language 统⼀建模语⾔），⼜称标准建模语⾔。
是⽤来对软件密集系统进⾏可视化建模的⼀种语⾔。
UML是⼀种⾯向对象的建模语⾔，它可以实现⼤型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型，以及建⽴各种所需的⽂档，是⼀种定义良好、易于表达、功能强⼤且普遍适⽤的建模语⾔。
UML基本内容详述（1）视图 视图是表达系统的某⼀⽅⾯特征的UML建模元素的⼦集；试图并不是图，它是由⼀个或多个图组成的对系统某个⾓度的抽象。
1）⽤例视图（核⼼视图） 强调从⽤户的⾓度看到的或需要的系统功能。
2）逻辑视图 该视图⽤于描述系统内实现的逻辑功能，展现系统的静态或结构组成及特征。
3）组件视图 该视图从系统实现的⾓度来描述模型对象间的关系。
4）配置视图 该视图⽤于说明系统的物理配置。
（2）图表 图表是描述视图内容的图。
1）⽤例图 ⽤于描述外部项与系统提供的使⽤事件之间的联系。
⼀个使⽤事件是系统提供的功能的具体描述，是系统分析⼈员从⽤户⾓度描述系统的功能，是功能与功能之间以及功能与⽤户之间的关系。
使⽤事件定义了系统的功能需求。
简单理解：⽤来描述系统的功能。
2）类图 ⽤于描述系统的静态结构。
类可以⽤不同⽅式连接，主要包括联合、依赖、独⽴和包装。
⼀个系统⼀般有多张类图，⼀个类可在不同的视图中出现。
3）对象图 ⽤于表述系统在某个时刻的静态结构。
对象图也可作为协作图的⼀部分，说明⼀组对象之间的动态协作关系。
对象图与类图的区别：对象图表⽰的是类中的许多对象实例，⽽不是类本⾝。
4）状态图 ⽤于说明类中的对象可能具有的状态，以及由时间引起的状态的改变。
简单理解：描述了系统元素的状态条件和响应。
5）顺序图（时序图） ⽤于描述对象间的动态协作关系。
表达了对象间发⾏消息的时序，同时也表达出对象间的相互作⽤，以及当系统执⾏到某个特定位置时可能会发⽣的事。
第三章 初识UML-UML面向对象分析、建模与设计-吕云翔-清华大学出版社
行为图
状态图
活动图
顺序图
协作图
用例图
UML 2中的图
UML图
结构图
类图
组件图
对象图
外廓图
组合结构 图
部署图
包图
顺序图
行为图
用例图
活动图
状态机图
交互图
通信图
交互概览 图
时间图
UML 1.4与UML 2中不同图的对比
UML 1.4
状态图 活动图
UML 2 包图 状态机图 活动图
对比说明
尽管UML 1.4使用包图说明规范的组织结构，但是没有对包图进行明确 定义。
例如，在一个类的符号中暗示了一种规格说明：它提供类所有的属性、 操作等信息的全面描述。
修饰
修饰是对规格说明的文字的或图形的表示。
例如，通过对类名添加斜体修饰来表明这是一个抽象类。
在UML中的每个元素符号都以一个基本的符号开始，在其上添加一 些具有独特性的修饰。
例如，这里有一个类，我们可以通过不同的修饰来标示出它是一个抽象 类，拥有两个公有性的操作，一个保护性的操作和一个私有性的操作。
通用划分
在面向对象系统建模中，通常有几种划分方法，其中最常见的有两 种划分：
类型-实例：是通用描述与某个特定元素的对应。
➢例如，类和对象就是一种典型的类型-实例划分。
接口-实现：接口是一个系统或对象的行为规范，这种规范预先告知使 用者或外部的其它对象这个系统或对象的某项能力，和其提供的服务。 实现是接口的具体行为，它负责执行接口的全部语义，是具体的服务兑 现过程。
只是名称不同，技术上完全相同。 UML 2的活动图独立于状态机存在。
组合结构图 显示结构化类元或协作的内部结构，和普通类图之间没有严格界限。
面向对象设计与UML建模
面向对象设计与UML建模面向对象设计是一种软件开发方法，它将现实世界的实体抽象为对象，并以对象之间的相互关系来组织和描述系统的行为。
而UML（统一建模语言）是一种用于可视化、规范化软件系统设计的标准建模语言。
本文将从面向对象设计的概念入手，介绍面向对象设计与UML建模的关系及应用。
一、面向对象设计的概念面向对象设计（Object-oriented Design）是一种以对象为中心的软件开发方法。
在面向对象设计中，将系统中的各个对象抽象出来，通过定义对象之间的属性和方法，以及对象之间的关系，来描述系统的功能和行为。
面向对象设计的核心思想是将现实世界的实体抽象为对象，对于每个对象，描述其属性和方法，并通过对象之间的交互来实现系统的功能。
这样的设计方式使得系统更加模块化，易于扩展和维护。
二、UML建模的概念UML（Unified Modeling Language）是一种用于规范化、可视化软件系统设计的标准建模语言。
它提供了一套丰富的符号和约定，用于描述系统的结构、行为和交互。
UML建模是面向对象设计的重要工具之一，它能够帮助开发人员更好地理解和设计系统。
通过使用UML，开发人员可以绘制出类图、时序图、用例图等各种类型的图表，来描述系统的不同方面和视角。
三、面向对象设计与UML建模的关系面向对象设计与UML建模是紧密相关的。
面向对象设计将系统抽象为对象，定义了对象的属性和方法，以及对象之间的关系。
而UML建模则是通过各种类型的图表来表示和描述这些对象、属性、方法和关系。
具体来说，面向对象设计中的类可以通过UML的类图来表示。
类图用于描述系统中的类及其之间的继承、关联、聚合等关系。
类图能够清晰地展示系统的结构，有助于开发人员对系统进行整体把握和分析。
此外，面向对象设计中的时序和交互可以通过UML的时序图、活动图和通信图来表示。
时序图用于描述对象之间的交互顺序，活动图用于描述系统的流程和行为，通信图用于描述对象之间的消息传递。
什么是UML
什么是UMLUML（Unified Modeling Language）是一种统一建模语言，为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化、和编制文档的一种标准语言。
UML支持面向对象的技术，能够准确的方便地表达面向对像的概念，体现面向对象的分析和设计风格。
UML不仅可用于软件设计，也可以用于软件需求分析。
UML的模型主要有三部分构成事物(Things)：UML模型中最基本的构成元素，是具有代表性的成分的抽象。
关系(Relationships)：关系把事物紧密联系在一起。
图(Diagrams )：图是事物和关系的可视化表示。
UML图分为结构型和行为型两种结构型的图描述的是某种结构，这种结构在某段时间内应该是稳定的，静态的;而结构型的图描述的是某种行为，是动态的。
结构型的图(Structure Diagram)类图(Class Diagram)对象图(Object Diagram)构件图(Component Diagram)部署图(Deployment Diagram)包图(Package Diagram)行为型的图(Behavior Diagram)活动图(Activity Diagram)状态机图(State Machine Diagram)顺序图(Sequence Diagram)通信图(Communication Diagram)用例图(Use Case Diagram)时序图(Timing Diagram)类图描述一组对象、接口、协作等事物之间的关系。
类图描述系统中类的静态结构，不仅定义系统中的类，表示类之间的联系，如关联、依赖、聚合等，也包括类的属性和操作。
类图描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都是有效的。
类图是业务概念模型分析的有利武器，也是面向对象分析能力的强有力训练工具。
对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。
一个对象图是类图的一个实例。
由于对象存在生命周期，因此对象图只能在系统某一时间段存在。
《软件工程》- UML 的静态与动态建模机制
35
§6.2.2 类图 7 依赖
依赖关系的起因：
§6.2 UML静态建模机制
如果对的X修改将导致Y必须修改，则称Y依赖于X 发送消息 一个类的对象是另一个类的对象的数据成员
一个类的对象是另一个类的操作参数，等
36
§6.2.2 类图 8 约束
定义形式： {字符串}
§6.2 UML静态建模机制
{ordered} 3..*
Point
Composition 1
Polygon
* 1
Circle
radius
Style
Color isFilled
*
1
Aggregation
34
§6.2.2 类图 6 继承
§6.2 UML静态建模机制
概念层： 一般类具有的属性操作及关联，特殊类也隐含地具有 特殊类还应包含额外的属性或操作 规范层：特殊类的接口与一般类的接口相一致 实现层：特殊类是一般类的子类（在OOPL的意义上）
UML的可视化建模机制分为静态和动态：
静态机制包括：用例图、类图、对象图、包图、构件图、配臵图 动态机制包括：顺序图、合作图、状态图、活动图
5
§6.1.2 UML的历史
§6.1 UML概述
80年代末期到90年代，各种OO软件开发方法纷纷涌现： OOA/OOD, Booch, OMT, OOSE… …
Order Line
Quantity:Integer price:Money isSatisfied:Boolean
Employee 0 1 Product
Multiplicity: optional
24
§6.2.2 类图
§6.2 UML静态建模机制
面向对象与UML
类B
类A
44
约束与派生
范畴： 表示法：
约束和派生机制能应用与仸何模型元素
用花括号括起放在模型元素旁边 典型的属性约束是该属性的取值范围 通常在派生属性前面加一个“/”表示 可由其它属性通过某种方式计算得到
约束属性： 派生属性
关联关系可以被约束（班级由学生组成，管理关 系的班干是学生的子集），也可以被派生 (公司 的VIP客户)
关注交互的时间顺序
打印文件 计算机 打印服务器 打印机 打印队列
打印文件 异步模式
[打印机就绪] 打印文件 [打印机忙] 保存文件
51
协作图（Collaboration Diagram）
关于交互的静态链接
计算机 打印队列
[打印机忙] 2.2：保存文件 1：打印文件
打印服务器
[打印机就绪] 2.1：打印文件
8
面向对象的模型表示法
9
模型的特征优势是什么?
10
模型的特征优势
1. 反映性——模型用来反映客观实体
2. 简化性——以简化的方式来反映客观事物 3. 直观性——方便、直观的方式反映客观
4. 抽象性——以抽象的方式描述客观事物及 其规律
11
从抽象角度看，模型分为哪几种？
12
从抽象角度看，模型分为
55
活劢图的作用
活劢图具有广泛地用途,在软件建模中,活劢图 可以用来
描述工作流
35
建立用例图
保险商务系统
签定保险 单
销售统计
客户
客户统计
保险销售员
36
用例乊间的关系
扩展关系
根据指定的条件，一个用例中有可能加入另一个 用例的劢作
软件工程与UML 03 系统的静态建模
• 关联关系的不同重数与代码的映射
• （3）单向关联（1..*）
public class Manager { private Vector theAccounts; public void addAccount (Account acc) { theAccount.addElement ( acc ) ; } public void removeAccount (Account acc) {theAccount.removeElement(acc); } }
户可以达成对系统的初步共识。
• 在本任务环节中，请根据之前书写的书店借书系统的用例 模型，寻找出书店借书系统的实体类。
• 静态模型包括类图、对象图、包图、组件图和部署图。 其中类图描述系统中类的静态结构，它不仅定义系统中 的类，表示类之间的关系（如关联、依赖、聚集等）， 也表达类的内部结构（即类的属性和操作）。类图描述 的这种静态关系涉及软件系统开发的整个生命周期。对 象图是类图的实例，符号与类图非常相似，可以认为对 象图是类图在程序执行的某个过程中一瞬间的快照。包 图由包或类组成（有时也包括组件），表示包与包之间 的关系。包图可以用于描述系统的分层结构。组件图和 部署图涉及程序的物理实现。
• 销售。顾客将硬币投入售货机，经累加金额足额的饮料选择 键灯亮，等顾客按键选择。顾客按键后饮料由取物篓掉出， 并自动结算及找钱。 • 取消。顾客可在按下选择键前任何一个时刻，拉动退币杆取 消交易收回硬币。
• 3.2 类图
• 3.2.1 类关系的含义及表示方法 • 3.2.2 关联关系的重数与代码的映射
• 关系
• 关联关系：在对系统建模时，特定的对象间将会彼此关联，我
们称这种关系为关联关系，它反映了对象之间相互依赖、相互
UML建模工具中的五大视图
UML建模工具中的五大视图本节和大家一起学习一下UML建模工具方面的知识，本节主要包括面向对象建模概念和UML中的五大视图等内容，相信通过本节的介绍你对UML建模工具有一定的认识。
下面让我们一起来学习UML建模工具吧。
UML建模工具1．面向对象建模建模把复杂得问题分解为易于理解的小元素，以达到问题的求解模型帮助你具体化和指出系统的不同方面，模型也显示不同的部分如何彼此相关并有助于它们的工作形象化。
UML定义了软件工程领域中的不同模型。
下面给出模型和它们的描述：.类模型描述其静态结构，状态模型表示对象的动态行为，用例模型解释用户的要求，交互模型描述消息流，实现模型包含工作单元，部署模型包含属于进程分配的细节。
提供一种简单的、准备使用的、表现为可视的建模语言，是独立于过程的，是独立于语言的2．UML建模工具的五大视图：UML定义了软件工程领域中的不同模型。
下面给出模型和它们的描述：.类模型描述其静态结构，状态模型表示对象的动态行为，用例模型描述用户的要求，交互模型描述消息流，实现模型描述工作单元，部署模型属于进程分配的细节。
◆用户视图–表示系统的目的和目标◆结构视图–表示系统的静态或空闲的状态◆行为视图–表示系统的动态状态或状态的变动◆实现视图–表示系统的逻辑元素的分布◆环境视图–表示系统物理元素的分布3．用户视图系统的用户视图由用例图组成，用例图包含执行者、用例、及它们的关系，用例图表示了系统对外部实体提供的功能，用例图由执行者和用例组成（执行者对系统做什么的）执行者主要可分为四类：主要执行者–直接与系统交互的人，次要执行者–涉及到系统维护的人，外部硬件–运行应用的非计算机的系统部分，其他系统–为其工作需要与你系统交互的外部系统4．结构视图UML建模工具中结构视图代表系统的静态方面，包含类图（描述不同的类和它们的关联，描述系统中声明的类）和对象图（描述不同的对象和它们彼此间的链接）。
类：用来描述具有特征的现实世界的实体。