2022春2022級面向?qū)ο笈cUML實驗指導(dǎo)書

1、2022春2022級面向?qū)ο笈cUML實驗指導(dǎo)書面向?qū)ο笈cUM適用專業(yè)：軟件工程編寫者：面向?qū)ο笈cUML課程組2022年3月共25頁，第1頁一、基本目的面向?qū)ο笈cUML是以介紹面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一建模語言UML為主，使學(xué)生了解面向?qū)ο蠹夹g(shù)的相關(guān)概念，熟悉UML分析和設(shè)計的基本方法，同時掌握在RationalRoe環(huán)境下使用UML建模語言進(jìn)行軟件模型分析和設(shè)計的相關(guān)技術(shù)。本課程的實驗課程是UMLg序設(shè)計教學(xué)的重要技能環(huán)節(jié)。通過實驗，使學(xué)生加深理解、驗證、鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生使用UML建模語言進(jìn)行軟件設(shè)計分析的能力，實驗課程重點培養(yǎng)學(xué)生在Rationalroe環(huán)境下對UML年中視圖以及9種圖的使用。

2、二、實驗環(huán)境使用IBMRationalroe7.0集成開發(fā)環(huán)境。三、實驗要求1. 每人獨立完成實驗和實驗報告。每個實驗包括多個實驗題目，要求每個實驗在規(guī)定時間內(nèi)設(shè)計完成所有實驗題目，并按照要求提交實驗報告。2. 預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書有關(guān)部分，認(rèn)真做好實驗內(nèi)容的準(zhǔn)備，就實驗可能出現(xiàn)的情況提前進(jìn)行思考和分析。4.實驗課程不3. 遵守機房紀(jì)律，服從輔導(dǎo)教師指揮，愛護(hù)實驗設(shè)備遲到。如有事不能出席，需請假。四、實驗內(nèi)容表1實驗內(nèi)容及時間安排序號實驗1實驗2實驗3實驗4實驗5實驗6實驗7實驗8實驗9實驗內(nèi)容UML建?；A(chǔ)用例圖類圖狀態(tài)圖活動圖時序圖協(xié)作圖組件圖與配置圖雙向工程參考實驗課時數(shù)224222222共2

3、5頁，第2頁計劃開設(shè)周次567,891112141516合計五、實驗報告20每人針對每個實驗提交一份實驗報告。實驗報告主要包括四方面內(nèi)容：1.實驗?zāi)康模涸搶嶒炐枰獙W(xué)生掌握的內(nèi)容。2.實驗題目：實驗題目具體內(nèi)容。3.實驗結(jié)果：利用Rationalroe得到的建模結(jié)果。共25頁，第3頁實驗一UML建?；A(chǔ)一、實驗?zāi)康?. 熟悉UML建模工具Rationalroe的可視化環(huán)境。2.掌握利用Rationalroe進(jìn)行建模的步驟。二、實驗內(nèi)容1. 熟悉Rationalroe建模環(huán)境(1) 單擊“開始所有程序IBMRationalRationalRoeEnterprieEdition”，啟動Rationa

4、lRoe建模環(huán)境，軟件啟動后產(chǎn)生如圖1.1所示的建模模型窗口。圖1.1Rationalroe啟動提示界面(2) 選項卡【new】用來選擇新建模型時采用的模板。單機【Detail按鈕可以查看選中模板的描述。【E某iting選項卡用于打開一個已經(jīng)存在的模型。【Recent選項卡可以打開一個最近打開的模型文件。如暫時不需要任何模板，只需要建立一個新的空白模型文件，單擊【Cancel按鈕，顯示Rationalroe主界面，如圖1.2所示。圖1.1Rationalroe主界面共25頁，第4頁(3) 主界面包含五大部分：導(dǎo)航窗口、繪圖窗口、工具欄、文檔窗口和日志窗口。導(dǎo)航窗口：用于在模型中迅速漫游。導(dǎo)航窗

5、口類似于window操作系統(tǒng)的資源管理器，它以樹形結(jié)構(gòu)顯示了模型中的所有元素，包括參與者、用例、類、組件等。利用導(dǎo)航窗口可以：a)增加模型元素參與者、用例、類、組件、框圖。b)瀏覽現(xiàn)有模型元素。c)瀏覽現(xiàn)有模型元素間的關(guān)系。d)移動模型元素。e)更名模型元素。f)將模型元素加進(jìn)框圖。g)將文件或UML鏈接到元素。h)將元素組成包。i)訪問元素的詳細(xì)規(guī)范。j)打開圖形。導(dǎo)航窗口四個視圖根結(jié)點。圖1.3導(dǎo)航窗口a)用例視圖(UeCaeView):用于管理需求分析獲取的所有用例、參與者和用例圖。b)邏輯視圖(LogicView):分析和設(shè)計完成的所有制品(如類圖、對象圖、順序圖、活動圖、狀態(tài)圖等)放

6、置在邏輯視圖中。d)部署視圖(DeploymentView):系統(tǒng)最終要實現(xiàn)物理部署，在部署視圖中創(chuàng)建物理系統(tǒng)中的節(jié)點和節(jié)點的連接，并描述軟件組件在物理節(jié)點中的分布。 繪圖窗口：當(dāng)在導(dǎo)航窗口中選中某個圖雙擊后，就會打開一個繪圖窗口并顯示該圖，可以使用左邊工具欄進(jìn)行繪圖。根據(jù)圖型的不同，工具欄提供與之相應(yīng)的圖形符號。 工具欄：提供了所有UML中的圖示符號，包括用例、參與者、類、關(guān)系、注釋等等，按下任意一個圖形元素，就可以在繪圖窗口中繪制出來。 文檔窗口：圖形符號提供的信息經(jīng)過了抽象和壓縮，提供的信息量有限，每張圖或每個圖形元素的詳細(xì)信息可以補充在文檔窗口中。比如書寫用例規(guī)約時，只要在繪圖窗口中點

7、擊選中某個用例，然后在文檔窗口中輸入規(guī)約內(nèi)容，系統(tǒng)就會自動保存文檔內(nèi)容，并與該用例關(guān)聯(lián)起來。共25頁，第5頁 日志窗口：使用Roe工具時，有些信息會在日志窗口中顯示出來，比如在生成代碼時可能發(fā)生的任何錯誤。2. 建?；静襟E(1) 啟動Rationalroe軟件，建立空白模型文件。(2) 雙擊UeCaeView節(jié)點下的main，出現(xiàn)如圖1.4所示，為繪制用例圖做好準(zhǔn)備。圖1.4繪制用例圖(3) 添加參與者：在圖1.4中的工具欄選取Actor圖標(biāo)，在右邊的圖中添加一個Actor，選中新添加的Actor，單擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)如圖1.5所示的快捷菜單，選擇“OpenSpecification”項，打開

8、該Actor的設(shè)置對話框，如圖1.6所示。在name框中為該參與者命名為學(xué)生，單擊【OK按鈕。圖1.5Actor設(shè)置共25頁，第6頁圖1.6Actor命名(4) 添加用例：如圖1.7在左邊的用例工具欄選取用例圖標(biāo)，在右邊的圖中添加一個UeCae選中新添加的“UeCae，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“OpenSpecification”項，打開該UeCae的設(shè)置對話框，如圖1.8所示在name框中為該用例命名為“登陸系統(tǒng)”，在Documentation框中鍵入“登陸”的用例規(guī)格說明，單擊【OK按鈕。從此以后只要選中“登陸系統(tǒng)”用例，則界面上的文檔窗口就會顯示其對應(yīng)的用例規(guī)格說明。圖1.7添加用例圖1.8用

9、例命名共25頁，第7頁(5) 按照(4)反復(fù)操作，分別加入“成績查詢”、“退出系統(tǒng)”、“輸入系統(tǒng)密碼”、“找回系統(tǒng)密碼”用例，如圖1.9所示。圖1.9用例添加(6) 用例的實現(xiàn)：在繪出了參與者和用例后，接下來的是繪制參與者與用例實現(xiàn)，如圖1.10所示。圖1.10用例實現(xiàn)(7) 繪制用例間的關(guān)系：根據(jù)需求分析可得出“找回系統(tǒng)密碼”是“登陸系統(tǒng)”的擴展，用例“登陸系統(tǒng)”包含用例“輸入密碼”。如圖1.11 ，利用工具欄依賴關(guān)系圖標(biāo)繪制相應(yīng)關(guān)系。同時右鍵在OpenSpecification按鈕(如圖1.12)，在相應(yīng)對話框中設(shè)計依賴關(guān)系的類型，設(shè)置結(jié)果如圖1.13所示。共25頁，第8頁圖1.11用例間

10、關(guān)系1.12 類型設(shè)置1.13 圖形結(jié)果(8) 保存模型：選擇菜單欄【File-Save】或者標(biāo)準(zhǔn)工具欄的【Save】按鈕，可以保存已建立好的系統(tǒng)模型，UML中模型文件擴展名為.mdl。3. 結(jié)合日常生活中實際使用的系統(tǒng)，模仿2中的用例模型繪制用例圖，并保存模型，熟悉利用Rationalroe的建模過程，要求繪制的用例圖中用例與2中的用例圖不相同。共25頁，第9頁實驗二用例圖一、實驗?zāi)康?. 熟悉UML用例圖的基本圖形元素。2.掌握用例與用例之間的各種關(guān)系。3. 熟悉針對具體場景使用例圖進(jìn)行軟件建模的方法。4. 掌握用例規(guī)格說明的概念和基本結(jié)構(gòu)，以及用例規(guī)格說明的作用。二、實驗內(nèi)容1.根據(jù)實驗

11、一建模實例，熟悉利用Raionalroe軟件繪制用例圖的基本方法。2.通過對“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”的需求描述，確定系統(tǒng)用例圖：“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”的需求描述如下：學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)可以通過本系統(tǒng)了解每個班的任課教師、輔導(dǎo)員、學(xué)生姓名、學(xué)生人數(shù)、專業(yè)等班級基本信息。系統(tǒng)管理員可以進(jìn)行查詢班級基本信息、添加班級、修改班級基本信息、刪除班級等操作。在考試結(jié)束以后，教師可以將學(xué)生的考試成績錄入系統(tǒng)，還可以對學(xué)生的成績進(jìn)行查詢和修改。學(xué)生可以通過本系統(tǒng)進(jìn)行成績的查詢。學(xué)生還可以在網(wǎng)上選擇自己選修的課程（必修課必須上，所以不用選），學(xué)生通過本系統(tǒng)可以看到有哪些課程可以選以及課程的基本信息。課程的基本信息包括：課程號、

12、所屬專業(yè)、課程名稱、開課學(xué)期、學(xué)時數(shù)、學(xué)分、任課教師等。每個學(xué)生每學(xué)期的選修課程數(shù)不得大于6門，如果已經(jīng)選擇了6門課程則不能再選擇其他課程。只有將已選擇的課程刪除掉才能再選擇新課程。系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)修改、增加、刪除選修課程。系統(tǒng)管理員可以對系統(tǒng)的賬號進(jìn)行添加、設(shè)置、刪除、查詢等操作，同時可以設(shè)置每個賬號的權(quán)限以及對應(yīng)的個人信息。a）請根據(jù)上述描述，確定系統(tǒng)的參與者b）確定系統(tǒng)的用例并繪制完整的用例圖。3.根據(jù)2中所繪制的“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”用例圖，寫出學(xué)生“選擇課程”用例的用例規(guī)格共25頁，第10頁說明4. 考慮一個網(wǎng)絡(luò)訂餐系統(tǒng)的需求，并繪制出完整的用例圖。共25頁，第11頁實驗三類圖一、實驗?zāi)?/p>

13、的1. 熟悉UML中類的定義和圖形符號。2. 掌握類與類之間的各種關(guān)系代表的含義及表示方法。3.掌握類圖的繪制方法。4.了解對象圖的繪制方法。二、實驗內(nèi)容1.按照如下操作要求，繪制圖書管理系統(tǒng)各類圖，掌握繪制類圖的步驟：(1) 新建模型文件，打開模型文件中的邏輯視圖(LogicalView)，用鼠標(biāo)右擊邏輯視圖，在彈出來的菜單中選擇“NewCladiagram”項，創(chuàng)建“圖書館業(yè)務(wù)功能”類圖，如圖3.1所示。圖3.1新建類圖(2) 雙擊新建的“圖書館業(yè)務(wù)功能”類圖，并點右邊控件集中選中的“Cla”圖標(biāo)，并用鼠標(biāo)在圖中拖出一個類圖，并命名為Book，如圖3.2所示。圖3.2新建類共25頁，第12

14、頁(3) 下一步為設(shè)置Book類的屬性，在類圖中雙擊Book類，可以在打開的“ClaSpecification”對話框中設(shè)置Book類的屬性和方法等其他的信息；點擊“Attribute”選項卡，此選項卡可以設(shè)置類的屬性，在圖中間單擊右鍵，可以看到有一個“Inert”的選項，選中這個選項，然后在出現(xiàn)的對話框中輸入相關(guān)信息，即書本的ISBN號屬性，在“Type”方框內(nèi)輸入此屬性的類型值，同時可以看到一欄可以設(shè)置此屬性的訪問權(quán)限，一般將屬性設(shè)置為“private”。Book類的其他屬性也可以按照以上的做法設(shè)置，具體操作過程如圖3.3所示。圖3.3類的屬性設(shè)置設(shè)置好Book類的屬性，即可以設(shè)置Book

15、類的方法（操作）。雙擊Book類后在“ClaSpecification”對話框中選“operation”選項卡，在圖中的空白地方，單擊右鍵，在彈出的菜單中選“inert”選項，輸入方法名，同時可以設(shè)置該方法的返回類型以及可見性，并可以在Documentation的方框內(nèi)填寫一些相關(guān)的方法說明，具體設(shè)置方法見圖3.4。共25頁，第13頁圖3.4類的方法設(shè)置（5）完成上述操作即可完成類的設(shè)置，如圖3.5所示。圖3.5類2. 根據(jù)以下描述畫出類圖，并注明多重性關(guān)系（省略類的屬性和關(guān)系）：一個學(xué)生可以選修多門課程，也可能沒有任何課程；一門課程可以被多個學(xué)生選修；一個老師可以教多門課程或者不教課；每門課

16、程至少有一個老師，也可以有多個老師任教；每共25頁，第14頁門課程可以有0或1本教材，每本教材只能用于一門課程。3. 根據(jù)下面的代碼畫出Coure類的類圖，要求標(biāo)明各屬性的類型和可見性以及類方法。claCoureprivate：tringcoureName;tringteacher;tringtudent100;contintcoureNum;taticdoublecoureAverScore;public:Coure();voidSetCoureTeacher(tringteacher);doubleCaculateScore(inttudentNum=1);doubleCoure:cour

17、eAverScore=0.0;4.根據(jù)以下描述，畫出相應(yīng)的UML類圖：(1) 神舟六號飛船是神州飛船系列的一種，它由軌道艙、返回艙、推進(jìn)艙和逃逸救生塔等組成。(2) 航天員可以在返回艙內(nèi)駕駛飛船，軌道艙是航天員工作和休息的場所。在緊急的情況下，顆粒利用逃逸救生塔逃生。(3) 在飛船兩側(cè)有多個太陽能電池翼，可以為飛船提供電能。5.在下圖中最上面的對象的名稱是什么？該圖表示的意思是什么？China:CountryfuJian:ProvinceiChuan:Province圖3.6對象圖6.針對實驗二中的“學(xué)生信息管理系統(tǒng)”繪制類圖，要求注明類間的關(guān)系以及每個類應(yīng)有的屬性和方法(省略屬性的類型以及方

18、法的返回值、參數(shù))。共25頁，第15頁實驗四狀態(tài)圖一、實驗?zāi)康?. 掌握狀態(tài)的定義和組成部分。2.掌握UML中狀態(tài)的表示方法。3.掌握轉(zhuǎn)換的定義及轉(zhuǎn)換的5要素。4.解觸發(fā)事件、監(jiān)護(hù)條件、動作的定義。5. 掌握閱讀和繪制狀態(tài)圖的方法。二、實驗內(nèi)容1. 閱讀計算機線程的狀態(tài)圖，完成下列問題。圖1狀態(tài)圖(1) 該圖中線程有幾種狀態(tài)？分別是什么？(2)請使用文字描述線程的基本運行過程。2.根據(jù)問題描述，完成電梯狀態(tài)圖繪制。電梯開始處于空閑狀態(tài)(idle)，當(dāng)有人按下按鈕要求使用電梯時(事件irequired發(fā)生)，電梯進(jìn)入運行狀態(tài)(run)。如果電梯的當(dāng)前樓層比想要的樓層高時(監(jiān)護(hù)條件currentF

19、loordeiredFloor成立)，電梯進(jìn)入下降狀態(tài)(movingdown)；反之，如果電梯的當(dāng)前樓層比想要的樓層低時(監(jiān)護(hù)條件currentFloor共25頁，第16頁2分鐘后，電梯門自動關(guān)上(doorcloe)，如果有更多的電梯使用請求，進(jìn)入運行狀態(tài)(run)，反之，則進(jìn)入空閑狀態(tài)(idle)。3. 根據(jù)問題描述，完成手機狀態(tài)圖繪制。共25頁，第17頁實驗五活動圖一、實驗?zāi)康?. 掌握活動的概念以及表示方法。2. 掌握活動圖中個元素表示的意義和表示方法。3.掌握分支、監(jiān)護(hù)條件、分岔、匯合和泳道的概念。4.掌握閱讀和繪制活動圖的方法。二、實驗內(nèi)容1.依據(jù)下列要求繪制活動圖：繪制“刪除讀者信

20、息”用例的活動圖(原始用例圖自行繪制)。刪除讀者信息一般按照以下步驟進(jìn)行：(1) 管理員在錄入界面，輸入待刪除的讀者名；(2)“業(yè)務(wù)邏輯”組件在數(shù)據(jù)庫中查找待刪除的讀者名；(3)如果不存在，則顯示出錯信息，返回步驟(1)，如果存在則繼續(xù)；(4) “業(yè)務(wù)邏輯”組件判斷“待刪除的讀者”是否可以刪除；(5) 如果不可以，則顯示出錯信息，返回步驟(8)，如果可以則繼續(xù)；(6) 在數(shù)據(jù)庫中，刪除相關(guān)信息；(7)顯示刪除成功信息；(8)結(jié)束。(1) 在用例圖中，找到“刪除讀者信息”的用例，如圖1所示，在“刪除讀者信息”用例上單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選“New”，Roe工具也會彈出一個菜單，選”Acti

21、vityDiagram”，選中后單擊，便可以新建好一個活動圖。圖1用例圖共25頁，第18頁(2) 新建好活動圖后，雙擊“刪除讀者信息”的活動圖，得到如圖2所示，然后在左邊的工具欄內(nèi)點擊“Swimlane”，在右邊的圖添加一個泳道，如圖3所示，并命名為adminitrator.按照此步驟，再添加另一個泳道，并命名為SytemTool，得到圖4。圖2圖3圖4(3)在左邊的工具上選取“StartState”，并在adminitrator的泳道上添加，如圖5所示；添加完開始結(jié)點后，再來為此活動圖添加活動，圖6所示，在左邊的工具欄上選中“Activity”這個圖標(biāo)，在adminitrator這邊的泳道上添加一個活動，命名