面向对象分析与设计(3)-用例建模
UML面向对象分析报告与设计
UML面向对象分析与设计大作业前言“UML面向对象分析与设计”是计算机专业和软件工程等相关专业的一门重要课程，也是其他理工科专业的热门选修课程。
“程序设计语言”、“计算机网络”、“数据库原理”和“数据机构”等是它的前导课程，学好本课程对学生毕业后从事软件开发有着极为重要的作用。
要学好这门课，仅仅通过课堂教学或自学掌握理论知识是远远不够的，还必须加强实践。
特在学期末引入uml的综合分析与设计，从实际项目出发，使学生学会运用软件工程基本理论知识，UML建模语言和rose建模环境，去解决软件开发中的实际问题，达到学以致用的目的。
面向对象软件开发技术项目的引入及需求简易教学管理系统的分析、设计与实现一、设计的目的1.初步了解UML语言的概念、结构、语义与表示方法；2.掌握UML建模工具Rational Rose的使用方法；3.给出某个简单系统的模型，能够熟练地使用Rose工具表达；二、设计理论基础1. 面向对象的程序设计C++或JAVA程序设计课程；2.数据结构或算法课程2.SQLServer或mysql数据库系统；3. 熟悉传统软件工程以及软件测试技术。
三、设计内容与步骤需求陈述：简易教学管理系统主要提供两个方面的服务：选课管理，负责新学期的课程选课注册。
成绩管理，负责学生成绩管理。
（1）简易教学管理系统---选课管理应提供的服务如下：1.录入与生成新学期课程表教学管理人员在新学期开学前录入新学期的课程，打印将开设的课程目录表，供师生参考选择。
如果某门课实际选课的学生少于10人，则停开该课程，把该课程从课程表中删除；如某课程选课学生多于60人，则停止选课。
2.学生选课注册新学期开始前一周为学生选课注册时间，在此期间学生可以选课注册，并且允许改变或取消注册申请。
每个学生选课可不允许超过4门，每门课最多允许60名学生选课注册。
3.查询可以查询课程信息、学生选课信息和学生、教师信息。
学生、教师、教学管理人员可以查询课程表，获得课程信息。
软件工程实验指导
《实用软件工程方法》实验指导书廖美英编广东科学技术职业学院广州学院2010年9月目录第1章传统的结构化分析与设计 (3)实验1 分析系统业务流程和绘制系统业务流程图 (3)实验2 分析数据流和绘制数据流图 (7)实验3 总体设计和数据库设计 (11)第2章面向对象的分析与设计 (17)实验4 面向对象的分析与设计—用例图 (17)实验5 面向对象的分析与设计—类图 (21)实验6 面向对象的分析与设计—时序图 (26)实验7 面向对象的分析与设计—活动图 (31)实验8 面向对象的分析与设计—状态图和通信图 (34)实验9 面向对象的分析与设计—包图、组件图和部署图 (39)实验10 项目开发计划—Project软件的使用 (43)第1章:传统的结构化分析与设计实验1 分析系统业务流程和绘制系统业务流程图实验目的1、掌握结构化分析方法2、掌握业务流程分析方法和业务流程图的绘制实验内容：任务一绘制系统业务流程图系统流程图是描绘物理系统的传统工具。
是用图形符号以黑盒子形式描绘系统里面的每个部件（程序、文件、数据库、表格、人工过程等等）。
表达的是信息在系统各部件之间流动的情况，而不是对信息进行加工处理的控制过程。
试绘制工资管理系统的系统流程图，根据系统流程图的符号说明仔细理解下图含义：图1-1 工资管理系统系统流程图系统业务流程图的符号：图1-2 基本符号图1-3 系统符号操作步骤：1．运行Microsoft Office Visio 2007图1-4 运行Microsoft Office Visio 2007 2．选择流程图中的基本流程图模板图1-5 选中基本流程图模板3．用鼠标选拉图标进行绘图任务二分析系统业务流程和绘制系统业务流程图案例一：总务办公管理系统系统简介：某单位准备开发一个购买办公用品和设备的总务办公管理系统。
办公用品的购买申请由各科室提出，由负责总务工作的办公室统一收集。
其中，购买申请的金额低于500元（含500元）可以由总务办公室直接审批，而高于500元的购买申请由机构主管领导审批，批准的购买申请形成采购清单由采购员负责购买，同时应记录每次实际购买清单，进行入账。
面向对象分析与设计
面向对象分析与设计在软件开发过程中，面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，简称OOAD）是一种重要的方法论。
通过OOAD，开发者可以将现实世界中的概念和问题转化为软件系统的结构和行为。
一、什么是面向对象分析与设计？面向对象分析与设计是一种以对象为核心的开发方法。
它强调将问题领域的实体、关系和行为抽象为对象、类和方法。
面向对象的分析阶段主要关注问题领域的需求和约束，而设计阶段则更关注如何将需求转化为可执行的软件系统。
二、面向对象分析与设计的优势1. 模块化：面向对象的方法将复杂的系统拆分为多个独立的对象，每个对象都有清晰的职责和接口。
这种模块化可以提高代码的可维护性和可复用性。
2. 继承与多态：继承是面向对象编程中的重要特性，它允许新的类继承已有类的属性和方法。
多态则允许对象在不同上下文中表现出不同的行为。
这些特性使得代码更加灵活和易于扩展。
3. 封装与信息隐藏：面向对象的方法将数据和操作封装在对象内部，外界只能通过对象的接口进行交互。
这种封装和信息隐藏可以保护数据的完整性和安全性。
4. 规范化的开发流程：面向对象的分析与设计有一套规范的开发流程，包括需求分析、概念设计、详细设计和实现等阶段。
这种流程可以提高开发效率，并减少错误和重复工作。
三、面向对象分析与设计的过程1. 需求收集与分析：在这个阶段，开发者与用户密切合作，收集和分析系统的业务需求。
通过访谈、文档分析等方法，确定系统的功能、性能和约束等方面的要求。
2. 概念设计：在概念设计阶段，开发者将业务需求转化为概念模型。
通过绘制用例图、类图、状态图等工具，描述系统的结构和行为。
3. 详细设计：在详细设计阶段，开发者将概念模型进一步细化，确定具体的类和接口。
同时，还需要考虑系统的性能、安全和可维护性等方面的问题。
4. 编码与测试：在编码阶段，开发者根据详细设计的要求，使用具体的编程语言实现系统。
UML简答题汇总
真题汇总1.什么是用例图？用例图有什么作用？定义:由参与者、用例以及他们之间的关系构成的用于描述系统功能的图称为用例图。
作用：（1）用例图是从软件需求分析到最终实现的第一步，它显示了系统的用户和用户希望提供的功能,有利于用户和软件开发人员之间的沟通。
（2）用例图可视化的表达了系统的需求，具有直观、规范的特点，克服了纯文字性说明的不足。
（3）用例方法是完全从外部来定义系统的，它把需求和设计完全分离开来。
使用户不用关心系统内部是如何完成各种功能的。
2.简述面向对象分析方法(OOA）的5个基本步骤：（1）识别对象，识别对象包括标识潜在的对象和筛选对象.（2）识别对象的属性.（3）识别对象的行为。
（4）识别对象所属的类。
（5）定义主题词。
3.简述时序图的建模步骤：（1）设置交互语境。
（2）确定对象.（3）分析消息和条件。
（4）分析附加约束。
（5）对建模结果精华和细化。
4．RUP统一过程中的四个阶段.（1）初始阶段（2)细化阶段(3）构造阶段（4）移交阶段4.什么是模型？简述建模的目的.模型是为了理解事物而对事物做出的一种抽象。
是对事物规范化的、无歧义描述的一种工具。
目的:规范、可视化、建造、建档5.什么是UML?简述UML的内容及其特点？UML是面向对象工作组（OMG)系统的一种面向对象，用来对软件密集系统进行可视化建模，对开发的系统产品进行说明、可视化编制文档的一种标准建模语言。
内容：（1）UML语义：给出了基于UML的精确的主模型定义。
（2）UML表示法：定义了UML符号的表示方法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法，给系统建模提供了标准。
特点：（1)有统一的标准，便于使用人员沟通.（2）是一种面向对象的建模语言.（3)可视化，表示能力强大，提供了扩展机制。
（4）容易使用。
6.UML2。
0中共有13种图，名称分别是什么？简要说明其作用。
用例图、类图、对象图、顺序图、通信图、活动图、状态机图、组件图、部署图、包图、复合结构图、交互概观图、定时图7.UML2.0中增加了2种交互图，他们的名称分别是什么？并简要说明其作用。
面向对象系统分析和设计综合实验报告4
面向对象系统分析和设计综合实验报告4综合实验报告：面向对象系统分析和设计一、引言面向对象系统分析和设计（Object-Oriented System Analysis and Design，简称OOSAD）是软件工程中的重要环节，它涉及到软件系统的需求分析、设计和建模等过程。
本实验旨在通过一个综合案例，加深对面向对象系统分析和设计的理解，并能够熟练运用相关的建模工具和方法。
二、实验背景本次实验的案例为一个在线购物系统，该系统允许用户浏览商品、添加到购物车、下定单并完成支付等功能。
通过对该系统进行分析和设计，可以掌握面向对象的建模技巧，包括用例图、类图、时序图等。
三、系统需求分析1. 功能需求根据用户的需求，我们确定了以下功能需求：- 用户注册和登录：用户可以通过注册账号并登录系统。
- 浏览商品：用户可以查看系统中的商品列表，包括商品的名称、价格、库存等信息。
- 添加到购物车：用户可以将感兴趣的商品添加到购物车中，以便后续下单。
- 下定单：用户可以选择购物车中的商品，并生成定单。
- 支付定单：用户可以选择支付方式，完成定单的支付。
2. 非功能需求除了功能需求外，我们还需要考虑以下非功能需求：- 性能要求：系统需要能够处理大量的用户请求，并保证响应时间在合理范围内。
- 安全要求：用户的个人信息和支付信息需要进行加密和保护，确保不被恶意攻击者获取。
- 可靠性要求：系统需要具备一定的容错能力，能够在浮现故障时自动恢复，并保证数据的完整性。
四、系统设计1. 用例图根据需求分析，我们可以绘制出以下用例图，用于描述系统的功能和用户之间的交互关系。
（用例图示例）2. 类图在进行系统设计时，我们需要确定系统中的各个类及其之间的关系。
以下是一个简化的类图示例：（类图示例）在类图中，我们可以看到系统中的各个类以及它们之间的关系，如商品类、用户类、购物车类、定单类等。
通过类图，我们可以清晰地看到系统的结构和模块之间的依赖关系。
面向对象分析与设计(3)-用例建模
有些备选事件流将返回到基本事件流，而有些将结束
此用例的执行
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基本流
❖ 基本流描述的是该用例最正常的一种场景，在基本流中系统执行一 系列活动步骤来响应参与者提出的服务请求。
3.用户选择准备购买的图书，并加入购物车。系统 记录已加入购物车的图书并计算价格。
4.用户准备结账，系统提示确认购物清单，并提示 输入银行账号、送货地址等关键信息。
5.用户输入以上信息，并确认。系统完成交易，并 显示交易信息。用例结束。
以用例的方式定义需求处处关心用户
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到底想用系统做什么，如何做
❖ 这种参与者与系统功能特性间的交互关系就 是我们所说的“用例”
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用例建模的特点
❖ 显式地表达用户的任务目标层次，突出系 统行为与用户利益间的关系；
❖ 通过描述执行实例情节（交互行为序列、 正常/非正常事件流）能够完整地反映软件 系统用以支持特定功能的行为；
❖ 以契约（前/后置条件等）的形式突出了用 户和系统之间常常被忽略的背后的关系；
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流程四：用例规约详述
❖ 用例名字（Name）
❖ 简要说明（Brief description）
❖ 事件流（Flows of Events）
❖ 特殊需求（Special requirements）
❖ 前置条件（Pre-conditions）
▪ 开始用例前所必需的系统及其环境的状态
▪ 起始于参与者的输入 ．其中，系统是一个黑盒 ▪ 用于描述系统行为，但不描述如何实现
❖ 识别用例时需要注意
▪ 用例的粒度不要太大也不要太小 ▪ 用例描述的是系统做什么，初始识别用例的时候不要
用例建模指南
用例建模指南用例(Use Case)是一种描述系统需求的方法，使用用例的方法来描述系统需求的过程就是用例建模。
用例方法最早是由Iva Jackboson博士提出的，后来被综合到UML规范之中，成为一种标准化的需求表述体系。
1. 什么是用例？传统的需求表述："软件需求规约"(Software Requirement Specification)。
传统的软件需求规约基本上采用的是功能分解的方式来描述系统功能，在这种表述方式中，系统功能被分解到各个系统功能模块中，我们通过描述细分的系统模块的功能来达到描述整个系统功能的目的。
缺点：采用这种方法来描述系统需求，非常容易混淆需求和设计的界限，这样的表述实际上已经包含了部分的设计在内。
由此常常导致这样的迷惑：系统需求应该详细到何种程度？一个极端就是需求可以详细到概要设计，因为这样的需求表述既包含了外部需求也包含了内部设计。
在有些公司的开发流程中，这种需求被称为"内部需求"，而对应于用户的原始要求则被称之为"外部需求"。
功能分解方法的另一个缺点是这种方法分割了各项系统功能的应用环境，从各项功能项入手，你很难了解到这些功能项是如何相互关联来实现一个完成的系统服务的。
所以在传统的SRS文档中，我们往往需要另外一些章节来描述系统的整体结构及各部分之间的相互关联，这些内容使得SRS需求更象是一个设计文档。
1.1 参与者和用例从用户的角度来看，他们并不想了解系统的内部结构和设计，他们所关心的是系统所能提供的服务，也就是被开发出来的系统将是如何被使用的，这就用例方法的基本思想。
用例模型主要由以下模型元素构成：∙参与者(Actor)参与者是指存在于被定义系统外部并与该系统发生交互的人或其他系统，他们代表的是系统的使用者或使用环境。
∙用例(Use Case)用例用于表示系统所提供的服务，它定义了系统是如何被参与者所使用的，它描述的是参与者为了使用系统所提供的某一完整功能而与系统之间发生的一段对话。
面向对象系统分析与设计-UML基础-用例图
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参与者
参与者（Actor）是指处于系统边界之外的，与系 统发生交互作用的外部用户、设备或其他系统。在系 统的实际运作中，一个实际用户可能对应系统的多个 参与者。不同的用户也可以只对应于一个参与者，从 而代表同一参与者的不同实例。在处理参与者时，重 要的是角色，而不是人的职务等属性。
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关系
用例除了与参与者有联系以外，用例之 间还存在着一定的关系。参与者之间还存有 关系。关系类型包括：
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用例图的图形符号
图形符号
名称
用例
角色（参与者）
网上商店客户
关联关系
描述
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用例
用例(Use Case)是对系统的用户需求（主要是功能 需求）的描述。用例也称案例，用况等。
（1）用例是指一个或多个参与者为达到某个目的与 要设计的系统进行的典型交互作用。
（2）用例表达了系统的功能，即系统提供的服务。
面向对象系统 分析与设计方法
——UML基础
主要内容
面向对象的主要概念 UML相关概念 UML模型 UML的扩展
2
面向对象基本概念——对象
1.定义： 对象（Object）是系统中一个用来描述客观事物的实
体。 2.特征：
对象具有自己的静态特征和动态特征。 其中：
静态特征是对象自身所要维护的信息，称为属 性，可用值来描述；
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用例图
用例图(Use Case Diagrams）是显示一组用例、 参与者，以及它们之间关系的图。用于描述系统的 功能集。用例图是其它模型的核心和基础。
但是，用例图只能静态地描述系统功能，为了 描述系统的行为，可以使用活动图、顺序图等。
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用例图
用例图(Use Case Diagrams）是显示一组用例、参与者 ，以及它们之间关系的图。用例图用来描述用户的功能需 求。用例图一般由参与者和用例构成。
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用例图
表示
§ use case与actor之间的关系 § Actor之间的关系 § use case 之间的关系
Actor与use case之间的关系是association关 系，含义是“触发”，千万不要理解成数据流
§ 用例结束后系统可能具备的状态
扩展点（Extension points）
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事件流
事件流用文本形式描述了用户和系统之间如何进 行交互 用例的执行有很多种情况，每一种情况就是一个 场景 （scenario），用例的事件流应该描述出所 有的场景 事件流分成基本流（basic flow）和备选流 ） （Alternative Flow）两种 ）
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识别用例的方法
特定参与者希望系统提供什么功能？ 系统存储和检索信息吗？如果有，哪个参 与者触发这个行为？ 当系统改变状态时，通知参与者吗？ 存在影响系统的外部时间吗？是谁通知系 统这些事件的？
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用例是什么?
用例实例是在系统中执行的一系列动作， 这些动作将生成特定参与者可见的价值结 果 特点
§ 用例实例也就是“使用场景”（场景是用例的一 个执行实例，是用例执行过程中的一条实际路 径） § 用例应该给参与者带来可见的价值 § 用例是在系统中
§ 基本事件流应包括在执行用例时“通常”会发生的事 件，也叫happy flow § 备选事件流包括与正常行为相关的可选或异常特征的 行为，同时也包括正常行为的各种变形 § 可以将备选事件流看作是基本事件流的“绕行道”，有 些备选事件流将返回到基本事件流，而有些将结束此 用例的执行
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需求调研后的系统功能特性
1.系统应该提供搜索功能； 2.系统必须具备分类浏览的功能； 3.系统必须具有按折扣计算最终价格的能 力等。
系统到底能帮我做什么，怎么帮我做的？
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用例建模的作用和意义
用例分析和用例建模是了解用户行为，细化 软件需求的关键工作阶段； 用例模型是从外部用户和外围系统的角度， 分析和考察待开发系统的行为，并通过参与 者与系统之间的交互关系描述了系统对外提 供的功能特性； 这种参与者与系统功能特性间的交互关系就 是我们所说的“用例”
分解、合并用例，精化用例模型结构
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流程一：确定系统范围
通过需求获取方法与技术确定系统的功能 特性；
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如何说明事件流
说明用例如何开始和结束 说明在主角和用例之间交换的是什么数据 不要详细描述用户界面，除非要理解系统行为就必须详 细了解用户界面 只说明属于该用例的事件，而不是发生在其他用例中或 系统外部的事件 避免不明确的术语，如“例如”、“等等”和“信息” 尽量不要在基本流中写备选流的内容 对于备选事件流要说明以下内容
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识别用例注意
有些用例不代表系统的主要功能，因而通 常会被大家忽视，这些用例可能属于以下 类型：
§ 系统启动和停止 § 系统的维护。例如，添加新用户和建立用户简档 § 维护在系统中存储的数据。例如，所构建的系统 和遗留系统平行工作，所以数据需要在两个系统 之间达到同步 § 修改系统行为所需的功能。例如创建新报告的功 能，它不仅可以创建硬代码，还可以对系统中存 储的数据创建一组特定报告
面向对象分析与设计
系统开发的起点：用例建模
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何时完成需求的获取
如果用户不能想出更多的用例 如果用户提出新的用例,但分析员可以从其 他用例的相关功能需求中获得这些新用例 如果用户开始重复原先讨论过的问题 如果所提出的新需求比分析员已确定的需 求的优先级都低 如果用户提出对将来产品的要求
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用例建模的特点
显式地表达用户的任务目标层次，突出系 统行为与用户利益间的关系； 通过描述执行实例情节（交互行为序列、 正常/非正常事件流）能够完整地反映软件 系统用以支持特定功能的行为； 以契约（前/后置条件等）的形式突出了用 户和系统之间常常被忽略的背后的关系； 部署约束等非功能需求与系统行为直接绑 定，能够更准确地表达此类需求。
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回顾:使用功能说明来表达需求的不足
功能规格说明通常忽略其关联的用户及其为用户 提供的利益; 功能规格说明不够精确,难以区分在不同场景下 系统所表现出的行为差异; 功能规格说明不容易表达系统与其上下文之间的 关系; 非功能性需求与功能需求说明被人为割裂,难以 , 清晰地表达两者间的联系,使整个需求全景支离 破碎; 功能规格说明与测试用例间存在明显的鸿沟,不 能直接转化.
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确定用例的级别
用例级别指的是对用例模型的抽象或细化程度； 在用例建模过程中，常用的用例级别包括高层用 例、用户目标级用例和子功能用例等；
§ 通过高层用例，了解系统需要为用户提供几大类功 能； § 用户目标级用例作用是从用户的观点来观察软件系 统，了解用户究竟需要哪些功能特性，这个级别屏蔽 了很多低级别的信息； § 被高层用例和用户目标级用例屏蔽的低级别信息则反 映在子功能用例中；
识别用例时需要注意
§ 用例的粒度不要太大也不要太小 § 用例描述的是系统做什么，初始识别用例的时候不要 过多考虑系统的实现，即把系统作为黑盒 § 外部系统或设备的行为不是要开发的系统行为，不要 识别出来用例
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采用用例描述
1.用户准备在网上书店购书，用例开始。 2.用户浏览图书分类，查找图书。系统显示分类、 子分类以及子分类下的图书。 3.用户选择准备购买的图书，并加入购物车。系统 记录已加入购物车的图书并计算价格。 4.用户准备结账，系统提示确认购物清单，并提示 输入银行账号、送货地址等关键信息。 5.用户输入以上信息，并确认。系统完成交易，并 显示交易信息。用例结束。 以用例的方式定义需求处处关心用户 到底想用系统做什么，如何做
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流程三：识别用例
用例定义为“系统、子系统或类能够与外部 参与者交互所执行的动作序列，包括各种 序列以及出错序列的规格说明。 用例是参与者想要系统做的事情。 是参与者与系统的一系列交互.
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用例建模流程
确定系统范围、定义目标系统 识别参与者及其目标； 捕获概要层用例，绘制初始的用例图，确定大致的用例 关系； 着重对系统的用户目标层用例进行细化； 为每个用例：
§ 识别涉众的利益，确定前置/后置条件； § 编写首要成功情节； § 列出所有扩展条件，编写扩展处理步骤； § 使用活动图或序列图描述重点或复杂的用例； § 另外根据项目需要可针对用例情节编写测试用例；
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用例模型
为什么要创建用例模型
§ 用例模型允许顾客和系统开发者之间用一种用户 可以理解的语言交流系统要做什么 § 可以认为用例模型是顾客和开发者之间的可视化 契约
什么是用例模型
§ 用例模型代表了从最终用户角度看的系统的功能 和环境 § 是顾客和开发者之间的契约 § 对于分析、设计和测试活动都是至关重要的 § 包括用例图、用例事件流和补充规约，也可以包 括活动图
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流程二：识别参与者
参与者是直接与系统交互的事物所扮演的 角色。 参与者角色
§人 §其它系统 §硬件系统 §时钟
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如何识别参与者
谁或什么使用该系统？ 交互中，它们扮演什么角色？ 谁安装系统？ 谁启动和关闭系统？ 谁维护系统？ 与该系统交互的是其它什么系统？ 谁从该系统获取信息，谁提供信息给系 统？ 有什么事情发生在固定时间？
Ì
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流程四：用例规约详述
用例名字（Name） 简要说明（Brief description） 事件流（Flows of Events） 特殊需求（Special requirements） 前置条件（Pre-conditions）
§ 开始用例前所必需的系统及其环境的状态
后置条件（Post-conditions）
ห้องสมุดไป่ตู้
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用例级别举例
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用例级别
描述高层用例的目的是为了和用户交流，让用户 对软件功能有一个概要性的认识．（潜在的作用： 为底层的用例分类） 对于用户而言，执行用户目标级用例的目的是为 了实现某个特定的目标，是项目组和用户之间的 契约； 子功能级用例作用