軟件建模與建模語言課件

1、軟件建模與建模語言為什么要建模？1、模型是軟件文檔的重要成分 一個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)首要關(guān)注的不應(yīng)是漂亮的文檔、世界級的會(huì)議、響亮的口號或者華麗的源碼，而是如何滿足用戶和項(xiàng)目的需要。2、建模是軟件工程的核心 一個(gè)狗窩一間平房一幢大樓 需求模型分析模型設(shè)計(jì)模型測試模型軟件建模與建模語言3、什么是模型定義:對問題的書面上的無歧義文字或圖形 的描述. y=f(x) 最杰出的模型:地圖 簡言之，模型是對現(xiàn)實(shí)的簡化。（1）一個(gè)好的模型包括重要的因素，而忽略不相干的細(xì)節(jié)。（2）每一個(gè)系統(tǒng)可以從不同的方面使用不同的模型進(jìn)行描述，因此每個(gè)模型都是對系統(tǒng)從語義上近似的抽象。（3）模型可以是結(jié)構(gòu)的、側(cè)重于系統(tǒng)的組織，也可以

2、是行為的、側(cè)重于系統(tǒng)的動(dòng)作。軟件建模與建模語言4、建模的原則（1）選擇建立什么樣的模型對如何發(fā)現(xiàn)和解決問題具有重要的影響。 正確的模型有助于提高開發(fā)者的洞察力。軟件建模與建模語言軟件建模與建模語言（2）每個(gè)模型可以有多種表達(dá)方式。 使用者的身份和使用的原因是評判模型好壞的關(guān)鍵。（3）最好的模型總是能夠切合實(shí)際。模型是現(xiàn)實(shí)的簡化，必須保證簡化過程不會(huì)掩蓋任何重要的細(xì)節(jié)。軟件建模與建模語言（4）孤立的模型是不完整的。5、建模的目標(biāo) 通過建模，要實(shí)現(xiàn)以下4個(gè)目標(biāo)：（1）便于開發(fā)人員展現(xiàn)系統(tǒng)。 可視化visualization（2）允許開發(fā)人員指定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或行為。 詳述specification（3

3、）提供指導(dǎo)開發(fā)人員構(gòu)造系統(tǒng)的模板。 構(gòu)造construction（4）記錄開發(fā)人員的決策。 文檔化documentation軟件建模與建模語言6、通用建模語言 （1）自然語言、圖形語言、數(shù)學(xué)語言 （2）結(jié)構(gòu)化建模與面向?qū)ο蠼?A、基于功能的分解與基于概念的建模 B、面向?qū)ο蟮慕ＵZ言（50種之多） Rumbaugh（云豹）:OMT Shlaer/Mellor （雪梨與米勒） Jacobson （雅克森） :OOSE Booch（布什） Yourdon（尤頓）:OOA/OOD Martin/Odell（馬丁與奧地）軟件建模與建模語言6、通用建模語言 （3）統(tǒng)一建模語言UML 軟件建模與建模語言

4、（3）統(tǒng)一建模語言UML UMLUnified Modeling LanguageUnified：組合了當(dāng)前最好的面向?qū)ο筌浖７椒℅rady Booch，James Rumbaugh，Ivar Jacobson，UML三位主要貢獻(xiàn)者。1.OMT（ James Rumbaugh ）2.The Booch Method（ Grady Booch ）3.OOSE（ Ivar Jacobson ）軟件建模與建模語言（3）統(tǒng)一建模語言UML UMLUnified Modeling LanguageModeling：用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)的簡化視圖，以便于面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。Language：UML主

5、要是遵循精確語法的圖形語言。軟件建模與建模語言6、通用建模語言 （4）應(yīng)注意的問題 A、UML是一種建模語言，不是一種建模方法。遵循特定的規(guī)則、允許創(chuàng)建各種模型、并不告訴設(shè)計(jì)者需要?jiǎng)?chuàng)建哪些模型，不提供開發(fā)過程 B、UML并不是軟件建模的專用語言。 UML是用于構(gòu)造系統(tǒng)或理解系統(tǒng)的語言（UML既支持正向工程，又支持反向工程）、是文檔化的語言。 軟件建模與建模語言面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο髮ο箢惱^承通信面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本觀點(diǎn)可以概括如下： 客觀世界由對象組成，任何客觀實(shí)體都是對象，復(fù)雜對象可以由簡單對象組成。 具有相同數(shù)據(jù)和操作的對象可歸納成類，對象是類的一個(gè)實(shí)例。 類可以派生出子類，子類除了繼承

6、父類的全部特性外還可以有自己的特性。 對象之間的聯(lián)系通過消息傳遞來維系。1.對象內(nèi)部狀態(tài)打開調(diào)節(jié)頻道其他關(guān)閉調(diào)節(jié)聲音一臺(tái)收音機(jī)對象的實(shí)例客觀世界里的任何實(shí)體都可以被稱之為對象，復(fù)雜的對象可由相對比較簡單的對象以某種方法組成。2.封裝封裝是指把屬性和操作封進(jìn)一個(gè)對象里，它的內(nèi)部信息對外界隱藏，不允許外界直接存取對象的屬性。只能通過對象提供的有限的接口對對象的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。封裝有兩層含義：（1）結(jié)合性（2）信息隱蔽性3.消息消息就是向?qū)ο蟀l(fā)出的請求，一個(gè)消息包含消息名、接收對象的標(biāo)志、服務(wù)標(biāo)志、輸入信息、回答信息等。當(dāng)一個(gè)消息發(fā)送給某個(gè)對象時(shí)，包含要求接受對象去執(zhí)行某些活動(dòng)的信息。接收到消息的

7、對象經(jīng)過解釋，然后予以響應(yīng)。這種通信機(jī)制叫做消息傳遞。對象對象消息4.類類是一組具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相同操作的對象的集合。類是對象的抽象，它將一組數(shù)據(jù)屬性和在數(shù)據(jù)上的一組合法操作抽象封裝。人人類分門別類物以類聚5.繼承繼承是指子類可以自動(dòng)擁有父類的全部屬性與操作。車父類或超類子類或派生類繼承性又分為單重繼承和多重繼承兩類。單重繼承時(shí)一個(gè)子類只能有一個(gè)父類；多重繼承時(shí)一個(gè)子類可以有多于一個(gè)的父類。ABCDEABCDEF單重繼承多重繼承6.多態(tài)性同一操作作用于不同的對象，可以有不同的解釋，產(chǎn)生不同的執(zhí)行結(jié)果，這就是多態(tài)性。多態(tài)性通常通過派生類重載基類中的同名函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。多態(tài)性分為如下兩種： 編譯時(shí)的

8、多態(tài)性 運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性多態(tài)性的3種實(shí)現(xiàn)方式： 通過接口實(shí)現(xiàn)多態(tài)性 通過繼承實(shí)現(xiàn)多態(tài)性 通過抽象類實(shí)現(xiàn)的多態(tài)性7.結(jié)構(gòu)與連接為了使系統(tǒng)能夠有效地映射問題域，系統(tǒng)開發(fā)者需要認(rèn)識(shí)并描述對象間的以下幾種關(guān)系：（1）一般/特殊結(jié)構(gòu)（2）整體/部分結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)主機(jī)外設(shè)主板（3）實(shí)例連接實(shí)例連接反映了對象與對象間的靜態(tài)關(guān)系。（4）消息連接教師學(xué)生教1m消息連接描述對象之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。消息連接是有方向的，連接從消息發(fā)送者指向消息接受者。7、UML的構(gòu)成（圖4-1） （1）視圖“4+1”視圖（圖4-2） 視圖是表達(dá)系統(tǒng)的某一方面特征的UML建模元素的子集。是由一個(gè)或者多個(gè)圖組成的對系統(tǒng)某個(gè)角度的抽象。 （2）圖

9、9種圖 （3）模型元素 UML中的模型元素包括事物和事物之間的聯(lián)系。事物描述了一般的面向?qū)ο蟮母拍?，如類、對象、接口、消息和組件等。 （4）通用機(jī)制 UML提供的通用機(jī)制可以為模型元素提供額外的注釋、信息或語義。軟件建模與建模語言UMLUML視圖視圖通用機(jī)制通用機(jī)制模型元素模型元素用用例例視視圖圖邏邏輯輯視視圖圖并并發(fā)發(fā)視視圖圖組組件件視視圖圖配配置置視視圖圖修修飾飾注注解解規(guī)規(guī)格格說說明明通通用用劃劃分分?jǐn)U擴(kuò)展展機(jī)機(jī)制制事事務(wù)務(wù)關(guān)關(guān)系系用用例例圖圖類類圖圖對對象象圖圖順順序序圖圖協(xié)協(xié)作作圖圖狀狀態(tài)態(tài)圖圖活活動(dòng)動(dòng)圖圖組組件件圖圖配配置置圖圖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)事事務(wù)務(wù)動(dòng)動(dòng)作作事事務(wù)務(wù)分分組組事事務(wù)務(wù)注注釋

10、釋事事務(wù)務(wù)關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)關(guān)關(guān)系系依依賴賴關(guān)關(guān)系系泛泛化化關(guān)關(guān)系系實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)關(guān)關(guān)系系聚聚合合關(guān)關(guān)系系類類接接口口協(xié)協(xié)作作用用例例活活動(dòng)動(dòng)類類組組件件節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)交交互互狀狀態(tài)態(tài)機(jī)機(jī)包包注注釋釋UMLUML視圖視圖通用機(jī)制通用機(jī)制模型元素模型元素用用例例視視圖圖邏邏輯輯視視圖圖并并發(fā)發(fā)視視圖圖組組件件視視圖圖配配置置視視圖圖修修飾飾注注解解規(guī)規(guī)格格說說明明通通用用劃劃分分?jǐn)U擴(kuò)展展機(jī)機(jī)制制事事務(wù)務(wù)關(guān)關(guān)系系用用例例圖圖類類圖圖對對象象圖圖順順序序圖圖協(xié)協(xié)作作圖圖狀狀態(tài)態(tài)圖圖活活動(dòng)動(dòng)圖圖組組件件圖圖配配置置圖圖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)事事務(wù)務(wù)動(dòng)動(dòng)作作事事務(wù)務(wù)分分組組事事務(wù)務(wù)注注釋釋事事務(wù)務(wù)關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)關(guān)關(guān)系系依依賴賴關(guān)關(guān)系系泛泛化化關(guān)

11、關(guān)系系實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)關(guān)關(guān)系系聚聚合合關(guān)關(guān)系系類類接接口口協(xié)協(xié)作作用用例例活活動(dòng)動(dòng)類類組組件件節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)交交互互狀狀態(tài)態(tài)機(jī)機(jī)包包注注釋釋UML的構(gòu)成1、用例視圖 用例視圖強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)的外部參與者角度看到的或需要的系統(tǒng)功能。用例圖2、邏輯視圖 邏輯視圖從系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為角度顯示如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。類圖、對象圖、狀態(tài)圖、時(shí)序圖、協(xié)作圖、活動(dòng)圖3、組件視圖 組件視圖顯示代碼組件的組織結(jié)構(gòu)。組件圖4、并發(fā)視圖 并發(fā)視圖顯示系統(tǒng)的并發(fā)性，解決在并發(fā)系統(tǒng)中存在的通信和同步問題。狀態(tài)圖、協(xié)作圖、活動(dòng)圖5、配置視圖 配置視圖顯示系統(tǒng)的具體部署。配置圖 部署是指將系統(tǒng)配置到由計(jì)算機(jī)和設(shè)備組成的物理結(jié)構(gòu)上。UML“4

12、+1”視圖1、用例圖Use Case Diagram2、類 圖Class Diagram3、對象圖Object Diagram4、狀態(tài)圖State Diagram5、時(shí)序圖Sequence Diagram6、協(xié)作圖Collaboration Diagram7、活動(dòng)圖Activity Diagram8、組件圖Component Diagram9、配置圖Deployment Diagram UML的圖聚集UML的模型元素1、事物 UML中的事物可以分為結(jié)構(gòu)事物、動(dòng)作事物、分組事物和注釋事物4類。 (1) 結(jié)構(gòu)事物結(jié)構(gòu)事物共有7種：類、接口、協(xié)作、用例、活動(dòng)類、組件和節(jié)點(diǎn)。 類。類是對具有相同屬性、

13、方法、關(guān)系和語義的對象的抽象，一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)接口。在UML中類用包括類名、屬性和方法的矩形表示。UML的模型元素 接口。接口是為類或組件提供特定服務(wù)的一組操作的集合。接口描述了類或組件的對外可見的動(dòng)作。在UML中接口用圓表示，在圖形旁邊還要標(biāo)注接口的名字。 協(xié)作。協(xié)作定義了交互操作。在UML中，用虛線構(gòu)成的橢圓表示，橢圓中要標(biāo)注協(xié)作的名字。UML的模型元素 用例。用例描述系統(tǒng)對一個(gè)特定角色執(zhí)行的一系列動(dòng)作。在UML中，用例用標(biāo)注了用例名稱的實(shí)線橢圓表示，如下圖所示。 活動(dòng)類。活動(dòng)類是類對象有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程或線程的類，在UML中，活動(dòng)類和類的表示法相同，只是邊框用粗線條，如下圖所示。用

14、例UML的模型元素 組件。組件是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口集合的物理上可替換的系統(tǒng)部分。在UML中，組件如下圖所示。 節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)是在運(yùn)行時(shí)存在的一個(gè)物理元素。它代表一個(gè)可計(jì)算的資源，通常占用一些內(nèi)存和具有處理能力。一個(gè)組件集合一般來說位于一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在UML中，節(jié)點(diǎn)如下圖所示。UML的模型元素(2) 動(dòng)作事物動(dòng)作事物是UML模型中的動(dòng)態(tài)部分,代表時(shí)間和空間上的動(dòng)作。交互和狀態(tài)機(jī)是UML中最基本的兩個(gè)動(dòng)態(tài)事物元素。 交互。交互是一組對象在特定上下文中，為達(dá)到某種特定的目的而進(jìn)行的一系列消息交換組成的動(dòng)作。在UML中用帶箭頭的直線來表示。UML的模型元素 狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)機(jī)由一系列對象的狀態(tài)組成。在UML中，狀態(tài)如

15、下圖所示。UML的模型元素(3)分組事物。分組事物是UML模型中組織的部分，分組事物只有一種，稱為包。包是一種有組織地將一系列元素分組的機(jī)制。在UML中包的圖形如下圖所示。UML的模型元素（4）注釋事物。注釋事物是UML模型的解釋部分。在UML中注釋事物的圖形如下圖所示。UML的模型元素2、關(guān)系（1）關(guān)聯(lián)關(guān)系指一種對象和另一種對象有聯(lián)系。（2）依賴關(guān)系 對于兩個(gè)對象X、Y，如果對象X發(fā)生變化，可能會(huì)引起對另一個(gè)對象Y的變化，則稱Y依賴于X。（3）泛化關(guān)系UML中的泛化關(guān)系定義了一般元素和特殊元素之間的分類關(guān)系UML的模型元素（4）實(shí)現(xiàn)關(guān)系實(shí)現(xiàn)關(guān)系將一種模型元素（如類）與另一種模型元素（如接口）連接起來（5）聚合關(guān)系聚合關(guān)系描述元素之間部分與整體的關(guān)系。UML的模型元素1、修飾（1）在使用UML建模時(shí)，可以將圖形修飾附加到UML圖中的模型元素上。（2）這種修飾為圖中的模型元素增加了語義。（粗體、下劃線等）2、注釋（1）為了能夠?yàn)橐粋€(gè)模型添加不能用建模語言來表示的信息，UML為用戶提供注釋功能。（2）注釋是以自由的文本形式出現(xiàn)的，它的信息