第七章面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計

本章內(nèi)容

第一節(jié)原理和工具

第二節(jié)面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計的過程

第三節(jié)識別系統(tǒng)的目標和邊界

第四節(jié)用例和用例圖

第五節(jié)對象與類圖

第六節(jié)交互圖

《第一節(jié)原理與工具

-00方法的發(fā)展

■00方法的基本概念

-00方法的建模語言UML

面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?yōu)勢

■對問題空間的理解更直接，更符合人們認識

客觀事物的思維規(guī)律

■系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)實現(xiàn)使用同一模

型，不存在過渡困難

■開發(fā)出來的信息系統(tǒng)從本質(zhì)上具有更強的生

命力

■維護成本降低

.一、面向?qū)ο蟀l(fā)展

■60年代后期：Simula67,基本思想

面向?qū)ο?/p>

年代后期：實用化

■70SmalltalkSO,理序設(shè)計語言

■1982貝爾實驗室：C++

■1985微軟：MS-Windows

■1995Sun：Java

￡90年代：面向?qū)ο笈c設(shè)計方法學(xué)上“方法大戰(zhàn)”

：-B?H.Sellers等提出噴泉模型

■G.Booch提出面向?qū)ο箝_發(fā)方法等

■P,Coad和E,Yourdon提出00A和00D

；■Jacobson提出OOSE

■1997年：UML被OMG接納為標準

4現(xiàn)狀

-現(xiàn)狀

■00成為最重要的軟件開發(fā)方法

■00在GUI、模擬系統(tǒng)、游戲開發(fā)、應(yīng)用框架、軟

件構(gòu)件化領(lǐng)域大顯身手

■UML、MDA與RUP、敏捷開發(fā)

■構(gòu)件技術(shù)（CORBA、COM、EJB、.Net、SOAP）

■類庫與設(shè)計模式

.二、面向?qū)ο蠓椒ǖ幕靖拍?/p>

■對象

-類

-封裝

■集成

-消息

■關(guān)系

■多態(tài)

,（工）對象（Object）

-《現(xiàn)代漢語詞典》（商務(wù)印書館，1996）的解

釋是：對象是行動或思考時作為目標的人或

事物。廣義地講，對象可以是任何人或事物。

■對象是一些屬性及專用服務(wù)的封裝體，它是

問題域中一些事物的抽象。

■這些屬性的值刻畫了一個對象的狀態(tài)；

■這些操作是對象的行為，通過它們改變對象的狀

態(tài)（即屬性值）

舉例

屬性counter

:

胤、度

value

總重量init()

燃料股分dec()

燃量inc()

料i

-

搭表物

一個計數(shù)器對象:

屬性值

?

操作?清空

?

操傕

?加

1

點火減

軌道運行1

返回

對象舉例

醫(yī)療保險賬戶

屬性：操作：

姓名：張三查詢余額

年度：2005撥入資金

醫(yī)保號付費用

累計賬戶撥入金額：1800.00年度結(jié)轉(zhuǎn)

累計賬戶支付金額：230.50

最高統(tǒng)籌限額：50000.00

累計統(tǒng)籌支付金額：680.00

《對象的屬性

-屬性是類的特征或特性

?屬性的值是某一特定對象的屬性值

.在類中屬性名必須是唯一的

?每一個類的實例都有為這個類定義的所有

屬性的值

《對象的操作

■對象的行為是由為此對象定義的一系列操作

決定的

-操作訪問或修改對象的屬性值

■一個類可能同時存在多個實例，也可能在某

一時刻沒有實例

■一個類的所有實例都可以使用在這個類中定

義的操作

y(2)類(Class)

■對象類(Objectclass)簡稱類，是指有相同屬性

和服務(wù)的一組對象的集合。

■類的概念體現(xiàn)了人類常用的一種思維方式一一抽象，

類就是對一組對象的抽象表示，同樣包含屬性和服

務(wù)兩個部分。

■實例(Instance)：一個具體的對象就是該對象所

在類的一個實例

-類是抽象虛無的，實例是具體實在的(如個人帳戶與我的

個人帳戶)

■在程序運行過程中根據(jù)類定義來創(chuàng)建實例，每個實例互不

干擾，各自有自己獨立的存儲空間，保存自己特有的屬性。

(如同數(shù)據(jù)類型和變量的關(guān)系)

3類舉例

/個人帳戶,張三的個人賬戶

類名'Name對象名張三

Income1800.00

Payment230.50

屬性,

屬性’Limitation50000.00

UsedLimitation680.00

GetBalance()GetBalance()

Save()Save()

，Pay()

Pay()

操作

操作'CarryForward()CarryForward()

*區(qū)分對象和類

-同類對象具有相同的屬性和服務(wù)，是指它們

的定義形式相同，即具有相同的屬性項和行

為方式，而不是說每個對象的屬性值都相同。

■類是靜態(tài)的，類的存在、語義和關(guān)系在程序執(zhí)行

前就已經(jīng)定義好了。

■對象是動態(tài)的，對象在程序執(zhí)行時可以被創(chuàng)建和

刪除。計算機中一個對象通常就是指一個實例

■有的場合不作區(qū)分

抽象類和接口

■抽象類(abstractclass)用來表征我們在對

問題領(lǐng)域進行分析、設(shè)計中得出的抽象概念。

■如“形狀”就是一個抽象概念，圓是具體概念。

■接口(interface)是抽象類的變體。接口是

一些方法的集合，但所有方法都是抽象的，只

有聲明而沒有程序體。其它類需要實現(xiàn)某個接

口時才對這個接口的所有方法進行定義。

■比如很多物體都有“開”和“關(guān)”的操作，但對于

不同的對象類是抽象的行為，具體實現(xiàn)由不同的物

體來定義，如電燈的開、關(guān)和門的開、關(guān)。

定義一個幾何計算的接口

interfaceMath

<

publicvoidarea();

}

classrectangleimplementsMathclasscircleimplementsMath

<<

privatedoubleheight,width;privatedoubleradius;

publicvoidareapublicvoidarea

<<

}}

}}

（3）封裝（Encapsulation）

-封裝即信息隱藏，它保證軟件部件具有較好

的模塊性。

■設(shè)計軟件總體結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量封裝為獨立的

模塊，每個模塊對外提供接口，而盡可能少

地顯露其內(nèi)部處理邏輯。（黑箱）

■對象是更高一個級別的封裝體，它把數(shù)據(jù)和

服務(wù)封裝于一個內(nèi)在的整體。對象向外提供

某種界面（接口），可能包括一組數(shù)據(jù)（屬

性）和一組操作（服務(wù)），而把內(nèi)部的實現(xiàn)

細節(jié)（如函數(shù)體）隱蔽起來。

）良好封裝的好處

■封裝使對象對外僅提供接口，即可見的一些

屬性和操作，而具體實現(xiàn)是不可見的。

■開發(fā)人員一旦設(shè)計好對象的界面（接口）后，不

需要等待該對象全部完成就可以進行后續(xù)開發(fā)，

實現(xiàn)并行工作

■只要對象接口不變，對象內(nèi)部邏輯的修改不會影

響其它部件，便于復(fù)用，也減少了因修改引起的

“水波效應(yīng)”；

■嚴密的接口保護，使對象的屬性或服務(wù)不會隨意

地被使用，對象的狀況易于控制，可靠性隨之增

強。

1|(4)泛化(Generazation)

■泛化是指將一組相關(guān)對象進行歸納，抽取它們共同

擁有的一般性的屬性與服務(wù)進行封裝，從而構(gòu)造出

對象從一般到特殊的分類層次。特殊類擁有一般類

的語義性質(zhì)，并具有自己特有的屬性和操作。

■繼承是泛化的具體實現(xiàn)手段。

-一般類/特殊類、父類/子類、超類/子類、基類/派生類等

都是相同的概念。可以簡化系統(tǒng)的描述和實現(xiàn)，較好地實

現(xiàn)軟件重用，提高效率。

-子類(特殊類)可以繼承父類(一般類)的屬性和操作,

也可以重新定義特殊行為。

■繼承可分為單繼承和多繼承，單繼承是指子類只從一個父

類繼承，多繼承是指子類從多個父類繼承。

繼承舉例

繼承下去

Student

多繼承(Multi-Inheritance)

多繼承可以設(shè)計成對多個接口的實現(xiàn)

⑸消息（Message）

■消息是指向?qū)ο蟀l(fā)出的服務(wù)請求（對象間的交互

信息）O

■一個對象向另一個對象發(fā)消息請求某項服務(wù)，接收

消息的對象響應(yīng)該消息，激發(fā)所要求的服務(wù)操作，

并把操作結(jié)果返回給請求服務(wù)的對象。

■一個消息應(yīng)當包含以下信息：消息名、接收消息對

象的標識、服務(wù)類型、輸入信息、回答消息。

■采用消息（而不是函數(shù)調(diào)用）這個術(shù)語的好處:

■1、更接近人們?nèi)粘Ｋ季S所采用的術(shù)語，符合對象

的獨立自治原則；

■2、在分布式環(huán)境中，對象可以在不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點

上相互提供服務(wù)，消息具有更強的適應(yīng)性。

(6)關(guān)系(Relationship)

-類之間的聯(lián)系方式：

■(1)分類結(jié)構(gòu)：繼承/泛化(generalization)。類之間

的關(guān)系是指對象分類的層次關(guān)系，繼承關(guān)系對于類中的所有

對象都成立，而不特指某個具體對象。

■(2)實現(xiàn)(realization):即描述和實現(xiàn)。一個接口可

以提供某些操作的描述，另一些類需要具體來完成這些操作,

即對接口進行實現(xiàn)。

■對象關(guān)系則是存在于具體對象實例之間的聯(lián)系：

■(3)關(guān)聯(lián)(association):組裝結(jié)構(gòu)和實例連接。表達

對象與對象的靜態(tài)聯(lián)系，是一種長期關(guān)系，比如整體和部分

關(guān)系。

■(4)消息連接：也稱依賴(dependency):表達對象與對

象的動態(tài)聯(lián)系(運行時)，是一種短期關(guān)系。

（7）多態(tài)（Polymorphism）

-多態(tài)性又叫多形性，指相同的操作（或函數(shù),

或過程）可作用于多種類型的對象并獲得不

同的結(jié)果。

■在OOP中多態(tài)的實現(xiàn)有兩種方法：

■由覆蓋（overtide）實現(xiàn)動態(tài)多態(tài)，子類對父類

的方法進行重寫，稱為運行時多態(tài)，展示的是父

類及其多個不同子類的多態(tài)性。

■由重載（overload）實現(xiàn)的靜態(tài)多態(tài)，即利用重

載技術(shù)在一個類中定義多個名稱相同、參數(shù)類型

不同的方法，稱為編譯時多態(tài)，是一個類中操作

多態(tài)性的表現(xiàn)。

多態(tài)舉例

*

1

昌PRINT(GRAPHobJect1

HI歪,，.”I..

PRINT(JMAGEobject

多態(tài)的好處

-多態(tài)性一般需要建立在繼承機制之上。

1.當給不同子類型的對象發(fā)送相同的消息時，消

息的發(fā)送者可以不用關(guān)心具體的對象類型，而

由對象自身做出不同的響應(yīng)處理。

2.需要擴充一種新類型時，只需要從父類中再派

生出一個子類，覆蓋父類的某些服務(wù)，而不需

要改動其它外部程序。

3.多態(tài)性極大地提高了重用性和靈活性，對象的

使用和理解也得以簡化。

）三、統(tǒng)一建模語言

>OOA&OOD

>UML

面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計

-結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計注重對過程進行建模，面向?qū)ο蟮姆治?/p>

與設(shè)計則強調(diào)對事物和它們的交互建模。

■00A主要任務(wù)是分析問題空間的主要目標和功能，尋找存

在的對象，找出這些對象的特征和責任（即屬性和服務(wù)），

以及對象間的關(guān)系，并由此產(chǎn)生一個完整表達系統(tǒng)需求的

規(guī)格說明——“做什么”的描述。

■00D主要任務(wù)是將分析得到的需求做進一步的明確和調(diào)整,

運用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和前人總結(jié)的經(jīng)驗?zāi)Ｊ絻?yōu)化對象結(jié)構(gòu)，

設(shè)計用戶界面類和內(nèi)部控制類，設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)等，它強

調(diào)的是對分析結(jié)果的完善和改良，產(chǎn)生一個指導(dǎo)面向?qū)ο?/p>

編程的詳細規(guī)格說明——“怎么做”的描述。

■UML是00方法的標準建模語言

*UML的目標

■統(tǒng)一建模語言UnifiedModeling

Language-UML,是一個通用的可視化

建模語言

-充分運用面向?qū)ο蟮母拍顏順?gòu)造系統(tǒng)模型（不僅僅是針

對軟件）；

■建立起從概念模型直至運行體之間明顯的對應(yīng)關(guān)系；

.著眼于那些有重大影響的問題；

-創(chuàng)建一種對人和機器都適用的建模語言；

-提供擴展和專用機制，為新概念或特定應(yīng)用提供支持。

UNIFIED

MODELING

LANGUAGE

，UML的歷史

""R2004

UNIFIED

MODEUNG!

Fall1998LANGUAGE?

OMGAcceptance,Nov1997

public

FinalsubmissiontoOMG,Nov'97

feedbackUML1.1

FirstsubmissiontoOMG,Jan97

UMLpartnersUML1.0

/

OthermethodsBoochmethodOMTOOSE

1989-1994期間，00方法從不足10種增加到50多種

&UML的創(chuàng)始人

■UML是由世界著名的面向?qū)ο蠹夹g(shù)專家G.

Booch>J.Rumbaugh和I.Jacobson發(fā)

起，在Booch方法、OMT方法和OOSE方法

的基礎(chǔ)上，廣泛征求意見，集眾家之長，幾

經(jīng)修改而完成的。

■Threeamigos

BoochRumbaughJacobson

uoiieoiuniuuioo;ndi]6noji]±

uoj同網(wǎng)su/%/a/i//a(7^Uiqeieos

ABo/odo}uieisAsQOUBLUJOped

6uueaui6ue山ejsAssjoiej6d)uiiua;sAs

■M9IA}U9LUAO|d9aM3IAssaoojd/空

M9iAaseo-asn

、Ameuoi;ounj

fuaiudDeueurajeMffosajnionjis

sjeuiiuejOoJdjasn-pu3sjeuBisaa/^sAieuv

虛

MOiAuo!)e}uaiue|diu|M9IA|BOI6OIg

由13

在

國蹌1+Wiwn《

yUML的4+1視圖

■用例視圖UseCaseView

■最終用戶

■這些視圖由用例視圖所統(tǒng)一＞它描述項目干系

人(stakeholder)的需求；所有其他視圖都

是從用例視圖派生而來，該視圖把系統(tǒng)的基本

需求捕獲為用例并提供構(gòu)造其他視圖的基礎(chǔ)

■邏輯視圖LogicalView

■分析師和設(shè)計師

■系統(tǒng)功能和詞匯；描述問題域的詞匯，作為類

和對象的集合。重點是展示對象和類是如何組

晟4系統(tǒng)、實現(xiàn)所需系統(tǒng)行為的

3UML的4+3■視圖

■進程視圖ProcessView

■系統(tǒng)集成商

■系統(tǒng)性能、可伸縮性和吞吐量；建模在我們系統(tǒng)中的可執(zhí)行

線程和進程柞為活動類。其實，它是邏輯視圖面向進程的變

體，包含居點相同的制品

■實現(xiàn)視圖ImplementationView

-程序員

■系統(tǒng)組裝和配置管理；對組成基于系統(tǒng)的物理代碼的文件和

構(gòu)件進行蕖模。它同才羊展示出構(gòu)件之間的依賴，展示一組構(gòu)

件的配置管理以定義系統(tǒng)的版本

■實施視圖DeploymentView

■系統(tǒng)工程師

■系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、分布、移交和安裝；建模把構(gòu)件物理地部

奢到一組跖理招、可訃算節(jié)點上，如計算機和外設(shè)上。

&UML中的圖

對整個系統(tǒng)而言：

■功能由用例圖描述。

■靜態(tài)結(jié)構(gòu)由類圖和對象圖描述。

.動態(tài)行為由狀態(tài)圖、順序圖、協(xié)作圖和活

動圖描述。

.物理架構(gòu)則是由構(gòu)件圖和部署圖描述。

（工）用例圖UseCaseDiagram

-用例圖定義了系統(tǒng)的功能需求，它完全是從

系統(tǒng)的外部觀看系統(tǒng)功能，并不描述系統(tǒng)內(nèi)

部對功能的具體實現(xiàn)。是從外部執(zhí)行者的角

度來描述系統(tǒng)提供的功能。

(2)類圖ClassDiagram

■類圖描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，表示系統(tǒng)中的類

以及類與類之間的關(guān)系。

卜（3）對象圖ObjectDiagram

對象圖描述了一組對象以及它們之間的關(guān)系,

表示類的對象實例。對象圖是對類圖一種實

例化。是系統(tǒng)某個時期可能存在的具體對象

實例。

1號會員：會員0012號租賃：租賃記錄

編號=1租賃號=0012

入會日期=2002/09/01租賃日期=2002/09/10

姓名=李立預(yù)付款=100

《飄》001：項百一

0012號內(nèi)容1：租賃明細項

序號=001

名稱=飄租賃天數(shù)=3

每日租金=5歸還日期=

狀態(tài)=租出

（4）狀態(tài)圖StateChartDiagram

-狀態(tài)圖表示一個狀態(tài)機，強調(diào)對象行為的事

件順序。是對類的補充，展示此類對象可能

的狀態(tài)和發(fā)生某些事件時其狀態(tài)的轉(zhuǎn)移情況。

（5）活動圖ActivityDiagram

■活動圖反映系統(tǒng)中從一個活動到另一個活動

[.⑹順序圖SequenceDiagram

■順序圖和協(xié)作圖均表示一組對象之間的動態(tài)

協(xié)作關(guān)系，其中順序圖反映對象之間發(fā)送消

息的時間順序

(7)協(xié)作圖CollaborationDiagram

■協(xié)作圖反映收發(fā)消息的對象的結(jié)構(gòu)組織。順

序圖和協(xié)作圖是同構(gòu)的，即兩者之間可以相

互轉(zhuǎn)換。

⑻構(gòu)件圖ComponentDiagram

■構(gòu)件圖描述程序代碼的組織結(jié)構(gòu)。構(gòu)件以及

它們之間的依賴關(guān)系，表示系統(tǒng)的靜態(tài)實現(xiàn)

視囪O

UML2.0中的構(gòu)件圖

]|(9)實施圖DeploymentDiagram

-實施圖(部署圖)反映了系統(tǒng)中軟件和硬件

的物理架構(gòu)，表示系統(tǒng)運行時的處理節(jié)點以

及節(jié)點中構(gòu)件的配置。

UML2.0新增圖

■包圖正式化

■協(xié)作圖(CollaborationDiagram)改名為

通信圖(CommunicationDiagram)

■交互概覽圖(InteractionOverview

Diagram)

■復(fù)合結(jié)構(gòu)圖(CompositeStructure

Diagram)

■定時圖/計時圖(TimingDiagram)

y(10)UML建模工具

■RationalRose98、2000—2003

(UML1.3)

■RationalSoftwareArchitect(UML2.0)

■MicrosoftVisio

■PowerDesigner

■Together

■其它軟件產(chǎn)品……

上第二節(jié)面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計

■1.識別信息系統(tǒng)目標和系統(tǒng)邊界。

-2,識別用例，建立用例圖。

■3.識別對象、類及其關(guān)系，建立類圖。

-4,設(shè)計用例的詳細實現(xiàn)邏輯，建立順序圖和

協(xié)作圖。

-5,精化并調(diào)整。

*第三節(jié)識別系統(tǒng)的目標和邊界

■根據(jù)企業(yè)目標制定信息系統(tǒng)的目

標

■根據(jù)企業(yè)流程和業(yè)務(wù)內(nèi)容，識別

所包含的信息處理，確定信息系

統(tǒng)范圍

&一、識別信息系統(tǒng)的目標

-信息系統(tǒng)目標要盡可能地明確和簡潔；

■采用積極正面的方式表達，因此用的詞如

“幫助”、“提高”、“維持”、“支持”

和“推動”等；

-每個描述都支持整個企業(yè)行為；

■避免使用技術(shù)術(shù)語。目標的表述常常不用計

算機或其他技術(shù)常語，因為它只是嘗試著定

義“一個信息系統(tǒng)將要做什么”，而不是

“這個信息系統(tǒng)如何去做”。

《信息系統(tǒng)目標舉例

■某便利店信息系統(tǒng)的目標是：幫助收銀員提高結(jié)

賬的工作效率，保存好每筆銷售記錄，更有效地

支持商店的操作。

■某材料倉庫（任何倉庫應(yīng)用）信息系統(tǒng)的目標是：

幫助人員更有效地實現(xiàn)進貨和出貨，從而提高倉

庫的收益……確保庫存商品數(shù)量的正確性，并提

高庫存率。

■某訂貨中心信息系統(tǒng)的目標是：提高接收貨單、

貨單運送和付款的效率和正確率。

■某自動導(dǎo)航系統(tǒng)（任何其它實時控制系統(tǒng)）信息系

統(tǒng)的目標是：維持飛機的高度、方向和飛行途中

的狀態(tài)。

*二、明確信息系統(tǒng)的邊界

-通過識別系統(tǒng)參與者來確立系統(tǒng)邊界。

■系統(tǒng)參與者（Actor）:直接使用信息系統(tǒng)，

與系統(tǒng)之間進行信息交換的人或事物。

■誰負責提供、使用或刪除信息？

-誰將使用此功能？

■誰對某個特定功能感興趣？

■在組織中的什么地方使用系統(tǒng)？

■誰負責支持和維護系統(tǒng)？

■參與者可以是個人、外部硬件、第三方系統(tǒng)

參與者舉例

■參與者為旅行社

機票預(yù)訂系統(tǒng)

■參與者為旅客

機票預(yù)訂系統(tǒng)

/三、門診系統(tǒng)案例說明

■掛號

■窗口掛號、預(yù)約掛號，普通號/專家號/教授號

■建檔

■就診

■醫(yī)生書寫診斷和處方

■存檔

■交費

■根據(jù)處方收費

■收費處維護各項收費標準

J第四節(jié)用例與用例圖

-基于用例的需求分析：

■確定系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能，這些功能是否完整

表達了系統(tǒng)的需求；

■為系統(tǒng)功能提供清晰規(guī)范的描述，這是開發(fā)人

員之間以及開發(fā)人員與用戶之間交流的基礎(chǔ)，

也為系統(tǒng)測試和驗收提供依據(jù)；

■以用例驅(qū)動，為具體實現(xiàn)的類及其方法提供跟

蹤檢測和設(shè)計啟發(fā)。

、一、什么是用例

-用例是參與者與系統(tǒng)之間為達到某個目的而

進行的一次典型的交互過程。

■用例創(chuàng)始人雅各布森IvarJacobson認為：

■用例（usecase）是對于一組動作序列的描述,

系統(tǒng)執(zhí)行這些動作會對特定的參與者（actor）

產(chǎn)生可觀測的、有價值的結(jié)果。

.用例結(jié)構(gòu)

■基本用例是包含常規(guī)會發(fā)生的最基本功能的

用例，它是具有普遍性的，對于任何執(zhí)行該

功能的參與者來講都是適合的。進行用例描

述時，往往會有冗余的情況出現(xiàn)，比如多個

用例會共享一些子功能。

■擴展和包含關(guān)系就是用例模型中消除冗余的

一種手段。

■但忌諱使用結(jié)構(gòu)化的功能分解將用例分解成

一些子用例、子子用例。

y(1)基本用例

■一個最初的未經(jīng)過分解、包含常規(guī)會發(fā)生的

最基本的功能的用例，稱為基本用例。

■它是具有普遍性的，對于任何執(zhí)行該功能的

參與者來講都是適合的。

d(2)包含用例

■經(jīng)過封裝后可以在各種不同的基本用例中

復(fù)用的行為稱為包含用例。基本用例可以

控制包含用例，并要使用包含用例所得到

的結(jié)果。

■包含用例是基本用例存在的必要條件

■一個基本用例可以有多個包含用例，一個

包含用例可以包含在若干基本用例中。

$(3)擴展用例

■表達某些可選或只在特定條件下才執(zhí)行的

系統(tǒng)行為的用例，稱為擴展用例。

■擴展用例是可選的，它是否執(zhí)行取決于在

執(zhí)行基本用例時所發(fā)生的事件

還書時可以直接

登記賠償，也可

以不登記

k_7

〈〈exlend〉〉

歸還圖書登記賠償

圖書管理員

I,(4)泛化用例

■■用一個新的、通常也是抽象的用例來描述多

個用例的共有部分(父用例)，子用例繼承父

用例的所有結(jié)構(gòu)、行為和關(guān)系，并含有自己

特殊的部分。

■父用例通常是抽象的，如果兩個子用例都對

同一父用例進行特殊化，則兩個子用例是相

互獨立而且完整的，這一點與包含關(guān)系擴展

*二、如何識別用例

-識別參與者

-識別用例

■審查用例

.(工)識別參與者(Actor)

參與者是系統(tǒng)之外與系統(tǒng)進行交互的任何事物。

工.使用系統(tǒng)的個人

■誰負責提供、使用或刪除信息？

■誰替使用某項功能？

2.系統(tǒng)所連接的外部硬件。

■例如，控制建筑物中溫度的通風系統(tǒng)不斷地從傳

感器獲取溫度信息，傳感器就是一個參與者。

3.與該系統(tǒng)進行通信的其他信息系統(tǒng)。

■例如為自動柜員機系統(tǒng)建模時，中央銀行系統(tǒng)就

是它的一個參與者。銀行卡系統(tǒng)是銷售系統(tǒng)中的

一個蓼與著

.區(qū)分參與者和DFD的外部實體

-只有在執(zhí)行系統(tǒng)功能時與信息系統(tǒng)進行實時

交互的人員才能被當作參與者

■外部實體是指數(shù)據(jù)的來源和去向，提供數(shù)據(jù)

的人員不一定會執(zhí)行系統(tǒng)功能

■新生入學(xué)手工填寫個人信息，然后由教務(wù)人員統(tǒng)

一臀數(shù)據(jù)登記到學(xué)籍系統(tǒng)中，教務(wù)人員是參與者。

■如果學(xué)生直接通過Web方式提交個人信息，則認

為學(xué)生是參與者。

為區(qū)分直接參與者和間接參與者

-直接參與者是從系統(tǒng)中直接獲得可度量價值

的用戶。

■間接參與者的需求驅(qū)動了用例所表示的行為

或功能，在用例中起輔助支持作用

■用例分析的重點是要找到直接參與者。

■比如，門診的窗口掛號中掛號員是直接參與者，

患者是間接參與者。

■在圖書館的借/還書用例中，首先要考慮誰直接

使用這一功能，誰頻繁地和系統(tǒng)進行交互？圖書

管理人員是直接操作者，他們的需求和變化對于

用例的影響最大。

《參與者的表示

■在UML中，參與者使用小人符號:

"；r、一RSA中的

M：符號）

1尸送件務(wù)K

?，學(xué)隹

11節(jié)寫周記

教帥3

容寫周志意見

《參與者的泛化

-在某些情況下，參與者的角色可以有共性，

或者說一般性，一種角色可以擁有另一種角

色的全部行為。

■比如在超市系統(tǒng)中，值班經(jīng)理完全可以充當收銀

員這一角色，此外，值班經(jīng)理還可以有退貨、更

改事務(wù)等權(quán)利。

值班經(jīng)理.，

,(2)識別用例(UseCase)

-用例就是功能性需求。

-每個用例至少和一個參與者相關(guān)，用例名稱

要體現(xiàn)參與者希望系統(tǒng)提供的一項具體功能。

?用例的UML圖形表示

(

Rose中的符號C

購買冏品

?區(qū)分用例和用例完成的步驟

-不能混淆用例和用例所包含的步驟。

■比如“借出圖書”功能要經(jīng)過驗證讀者信息、檢

查超出可借數(shù)量、保存借書記錄、修改圖書狀態(tài)

等步驟

■在系統(tǒng)中這些步驟通常不作為單獨的功能提

供給參與者使用，它們只是一個用例所包含

的事件流，或者是用例的子功能。

■與結(jié)構(gòu)化分析中提到的事件概念相同。

）區(qū)分業(yè)務(wù)用例和系統(tǒng)用例

-當針對整個業(yè)務(wù)領(lǐng)域建模時，使用的是業(yè)務(wù)用

例

■比如醫(yī)生“檢查患者”

■信息系統(tǒng)作為整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一部分，只負責

管理業(yè)務(wù)的部分信息處理的功能，使用系統(tǒng)用

例：

■如上述業(yè)務(wù)用例應(yīng)表示為系統(tǒng)用例，即醫(yī)生“登記

檢查結(jié)果”

4(3)用例的檢查

■L每個基本用例應(yīng)至少涉及一個參與者。

■2.如果兩個用例總是以同樣的順序被激活，而且是

不可分割的操作序列，那么需要將它們合并為一個

用例。

■3.如果兩個用例有非常相似的行為或事件流，可以

將它們合并為一個用例，或者適當采用包含用例或

擴展用例。

■5.用例的名稱應(yīng)具有惟一性、直觀性和可理解性。

■6■一個用例中如果包含完全不同分支的事件流，可

以考慮分解成兩個或更多個單獨的用例。

■7.用例功能在信息系統(tǒng)中能體現(xiàn)。

.三、構(gòu)建用例建模

基于用例的需求獲取過程：

■1.獲取原始需求

■2.開發(fā)一個可以理解的需求

-識別參與者

-識別用例

■構(gòu)建用例圖

■3詳細、完整地描述需求

-書寫用例規(guī)格說明

■4重構(gòu)用例模型

-識別用例間的關(guān)系

-對用例進行組織和分包

口.(工)用例圖

名稱描述符號

用于描述與系統(tǒng)功能有關(guān)的外部實體，可以是人或其他系統(tǒng)

參與者大

(Actor)

表示用例圖中的用例，每個用例代表系統(tǒng)的一項外部功能需求

用例匚

(Usecase)

關(guān)聯(lián)連接參與者與用例(可以指定方向)

(Association)

>

包含關(guān)系從基本用例到包含用例的關(guān)系，由用例A指向用例B,指用例A?include>：>

(Include)定義的行為包含了用例B定義的行為

擴展關(guān)系從擴展用例到基本用例的關(guān)系，由用例A指向用例B,指用例A?Extend?>

(Extend)定義的行為在擴展條件滿足時插入到用例B定義的行為中

泛化關(guān)系指一種從子用例到父用例的關(guān)系，由用例A指向用例B,指用例

------------O

(Generalize)A繼承用例B的行為和含義，并且增加或覆蓋了用例B的行為

系統(tǒng)邊界界定系統(tǒng)功能范圍，描述該系統(tǒng)的用例置于其中，參與者置于—

(Boundary)其外

用于對基本兀素的補充描述

注釋(Notes)

$(2)用例的說明

-用例圖是對系統(tǒng)中的用例的高度概括和直觀

的表示，但沒有細節(jié)。

■一個用例就象一個故事，使用文字敘述對用

例進行詳細描述。

■一個編寫良好的用例應(yīng)該具有很好的可讀性,

沒有可讀性的用例則一點兒用也沒有。

■用例的描述可以有多種格式，從隨意的語言

描述到定義嚴格的用例模板，可根據(jù)實際情

況選擇。

用例規(guī)格說明Specification

用例名稱

直接參與者/間接參與者

簡要描述

前置條件

后置條件

主事件流（主要成功場景/基本路徑）

備選事件流（擴展路徑/替代流程/異常事件流）

特殊要求/非功能性需求

發(fā)生頻率

用例事件流(FlowofActivities)

■用例描述的是一個系統(tǒng)做什么，可以通過

用足夠清晰的、外部人員很容易理解的文

字描述一個事件流，來說明一個用例的行

為。

-事件流的描述包括：

■用例何時開始和結(jié)束

■用例何時與參與者交互(對話過程)

■參與者與系統(tǒng)之間有什么對象或信息被交換

■該行為的主事件流和備選事件流

,用例的前置條件和后置條件

■前置條件(pre-condition)：表述在系統(tǒng)允許

用例開始以前，系統(tǒng)應(yīng)確保為真的條件。這可為

后續(xù)的編程人員提供幫助，從而確定在用例的實

現(xiàn)代碼中哪些條件無須再次檢驗。

■如果前置條件不滿足，用例無法被啟動，比如“網(wǎng)上

掛號”用例的前置條件是用戶已正確登錄到系統(tǒng)中。

■后置條件(guarantee)：或稱為成功保證。表

述在用例結(jié)束時，系統(tǒng)將要保證的限定條件，一

般都是在成功完成用例后成立。

■一旦用例被成功地執(zhí)行，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部某些狀

態(tài)的改變，比如成功地“掛號”會使掛號限額改變等C

■某些用例可能沒有前置條件或后置條件，比如掛

號員“查詢”用例。

“取款”用例的完整描述

主參叮者：銀行卡用戶

目標：用戶使用銀行卡從ATM機獲取現(xiàn)金

范圍：銀行ATM系統(tǒng)

前置條件：用戶將信用卡插入ATM

后置事件：交易日志被保存

主事件流：

1.用戶插入銀行卡到ATM機

2.ATM系統(tǒng)識別卡的ID和賬號，并用主銀行系統(tǒng)驗證其有效性

3.用戶輸入密碼，ATM系統(tǒng)驗證其有效性

4.用戶選擇取款，并輸入提取金額，該數(shù)額必須在50?2000之間,

50的倍數(shù)

5.ATM系統(tǒng)通知賬戶所在的主銀行系統(tǒng)，傳遞賬號和取款金額，

并接受返回的確認信息和賬戶余額

6.ATM系統(tǒng)發(fā)放現(xiàn)金、卡，并打印收據(jù)

7.ATM將事務(wù)記入日志

4對“取款”用例的完整描述（續(xù)）

備選事件流：

2a：該卡不能在此ATM機上使用

2al.提示錯誤并退卡

3a：密碼不正確

3al.提示密碼錯誤，返回3

3b：用戶沒有及時輸入密碼

■■■

4a：金額不是50的倍數(shù)，或不在指定范圍

5a：主機死機或網(wǎng)絡(luò)癱瘓

???

5b：賬戶余額不足

發(fā)生頻率：一天1000次

為四、門診系統(tǒng)的用例模型

收款

員

.第五節(jié)對象與類圖

建立邏輯模型的步驟

-識別對象

-識別對象屬性

-識別對象服務(wù)

-確定對象分類層次

■確定對象關(guān)聯(lián)關(guān)系

-構(gòu)建類圖

■永久對象的持久化

*一、識別對象

-有兩種方法用來識別領(lǐng)域中的對象（概念），

從而確定概念類

1.從用例描述中獲取候選概念

■摘取用例的詳細文檔中的名詞（術(shù)語或名詞短

語），然后進行分析

2.通過不同類別發(fā)現(xiàn)候選概念

（1）Wirfs-Brock名詞短語策略

L閱讀理解需求文檔（或用例說明）；

2.反復(fù)閱讀，篩選出名詞或名詞短語，建立

初始對象清單（候選對象）；

3.將候選對象分成三類，即顯而易見的對象、

明顯無意義的對象和不確定類別的對象；

4.舍棄明顯無意義的名詞或短語；

5.小組討論不確定類別的對象，直到將它們

都合并或調(diào)整到其它兩類。

名詞策略舉例

名詞類別對象列表

顯而易見的對象顧客、信用卡、收據(jù)、現(xiàn)金

明顯無意義的對象“取消”按鈕

不確定類別的對象密碼、業(yè)務(wù)類型、取款業(yè)務(wù)類型、

機器、存款余額

q.（2）不同類別的概念

■人員：系統(tǒng)需要保存或管理其信息的人員（如錄象商店

的會員、圖書館的讀者），或在系統(tǒng)中中扮演一定角色

的人員（如錄象商店的職員、論文評閱教師）。

■組織：在系統(tǒng)中發(fā)揮一定作用的組織機構(gòu)（如錄象商店

的連鎖店，醫(yī)療保險系統(tǒng)中的醫(yī)院，學(xué)校中的系）。

■物品：需要由系統(tǒng)管理的各種物品（如錄象商店的商品、

圖書），包括無形事物（如學(xué)校的一門課程、畢設(shè)題

目）。

-設(shè)備：在系統(tǒng)中被使用或由系統(tǒng)進行監(jiān)控的設(shè)備、儀器

等，系統(tǒng)運行中的硬件設(shè)備（如打印機）除外。

■事件：需要由系統(tǒng)長期記憶的事件（如在自動柜員機上

的每次取款事件、每次借書事件）。

不同類別的概念（續(xù)）

■規(guī)格說明：系統(tǒng)中關(guān)于對象的規(guī)格信息的描述。

■如藥品描述，每種藥品有一個唯一的藥品編號，同時

還包含一些描述信息，如名稱、包裝規(guī)格、價格、廠

家等，所有相同藥品對象共用這些規(guī)格說明。這是一

種經(jīng)過了抽象的概念，同樣應(yīng)該識別為概念類。

&(3)對象的檢查

■對象的名稱及說明是否清楚而且易于理解？對象的

名稱必須有明確的符合問題空間的使用習慣，不能

有二義性，這樣所有人員才能達成共識。

■對象是否參與至少一個用例的實現(xiàn)？如果一個對象

不參與任何用例的實現(xiàn)，說明該對象與系統(tǒng)沒有責

任關(guān)系，應(yīng)刪除。如果該對象是從需求文檔中獲取

的，則不會出現(xiàn)這種情況。

-是否有表示同一種事物的對象？由于有的事物名稱

不統(tǒng)一，可能會出現(xiàn)別名，如果有則將它們合并。

*(4)門診系統(tǒng)的對象

所屬類目對象舉例

人員掛號員醫(yī)生收款員患者

組織科室

物品掛號單病案發(fā)票普通號專家號教授號

設(shè)備

事件醫(yī)生診療開處方交款

規(guī)范化描述藥品描述檢查項目描述掛號限額表掛號價

格表

八識別屬性

■屬性是描述對象靜態(tài)特征的一個數(shù)據(jù)項。

■屬性是對象自身能管理的特征

(1)識別屬性的策略

見屬性的策略：

-如何為對象做一般性的描述？比如人，一般的描述信息

有姓名、性別、出生日期、身高、體重等。

-在當前問題域，對象還具備那些特定描述項？比如人作

為門診系統(tǒng)的患者，還需要考慮血型、藥物過敏、家族

病史等。

-對象的責任是什么？在系統(tǒng)中對象還需要了解或提供哪

些信息？比如圖書館要實現(xiàn)催還功能，與該責任相關(guān)的

就需要為書籍或借書事項定義借書日期和期限。

-對象需要長期保存哪些信息？比如肥胖癥患者病案中需

要保存以往的體重資料。

-對象可能處于什么狀態(tài)？對象的狀態(tài)不同，貝I可能執(zhí)行

的操作也不同。比如出租物品就有在庫、出租、維修三

個狀態(tài)。

*(2)屬性的檢查

■屬性名是否清楚？與對象命名一樣，屬性名稱也必

須符合問題空間的使用習慣，不能含糊不清。

■該屬性是否能在系統(tǒng)責任中發(fā)揮用途？如果一個屬

性在系統(tǒng)中脫離主題，不參與任何操作，應(yīng)標記刪

除。但也可以考慮暫時保留，經(jīng)過多輪分析設(shè)計后

仍然發(fā)現(xiàn)無用再舍棄。

■是否存在可導(dǎo)出的屬性？比如年齡可以由出生日期

導(dǎo)出。除非導(dǎo)出算法很復(fù)雜或有特別的需要，否則

舍棄可導(dǎo)出的屬性。

■該屬性是否不是簡單類型？簡單類型是指布爾、日

期、數(shù)字、字符串、文本、時間等類型。

$(3)屬性的說明

-每個屬性需要說明如下內(nèi)容：

■屬性的名稱和解釋：有些屬性只適用于該問題域,

是專業(yè)術(shù)語，晦澀難懂；有些常用詞語在特定環(huán)

境下字面的含義有所修改，為了提高清晰度，需