《基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式的軟件工程與UML建模技術(shù)》課件項(xiàng)目十

項(xiàng)目十靜態(tài)建模任務(wù)一認(rèn)識(shí)靜態(tài)建模

任務(wù)二認(rèn)識(shí)類圖

任務(wù)三使用RationalRose繪制類圖任務(wù)四認(rèn)識(shí)對(duì)象圖

任務(wù)一認(rèn)識(shí)靜態(tài)建模

自然界中存在的事物大都具有類與對(duì)象的關(guān)系，于是我們可以借用自然界中的類與對(duì)象的表示方法，在計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)中描述與實(shí)現(xiàn)類和對(duì)象。所謂對(duì)象，就是可以控制和操作的實(shí)體，它可以是一個(gè)設(shè)備、一個(gè)組織或一個(gè)商務(wù)，它包括屬性的描述和行為的描述兩方面。屬性描述類的基本特征(汽車的長(zhǎng)度、顏色等)；行為描述類具有的功能(汽車啟動(dòng)、行駛、轉(zhuǎn)彎和剎車等功能)，也就是對(duì)指定類的對(duì)象可以進(jìn)行哪些操作。就像程序設(shè)計(jì)語言中整型變量是整數(shù)類型的具體變化，用戶可以對(duì)整型變量進(jìn)行操作一樣，對(duì)象是類的實(shí)例化，所有的操作都是針對(duì)對(duì)象進(jìn)行的。以面向?qū)ο蠓绞浇ㄔ斓哪Ｐ停捎诮ㄔ煸谡鎸?shí)世界的基本概念上，與真實(shí)世界非常接近，使得該模型易于交流，易于驗(yàn)證，易于維護(hù)。

操作一靜態(tài)建模概述

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，我們用類表示系統(tǒng)，并把現(xiàn)實(shí)世界中我們能夠識(shí)別的對(duì)象分類表示，這種處理方式稱做面向?qū)ο蟆Ｓ捎诿嫦驅(qū)ο蟮乃枷肱c現(xiàn)實(shí)世界中的事物的表示方式相似，所以采用面向?qū)ο蟮乃枷虢ㄔ炷Ｐ蜁?huì)為建模者帶來很多好處。UML的靜態(tài)建模就需要借助于類圖和對(duì)象圖。使用UML進(jìn)行靜態(tài)建模，就是通過類圖和對(duì)象圖從一個(gè)相對(duì)靜止的狀態(tài)分析系統(tǒng)中包含的類和對(duì)象，以及它們之間的關(guān)系等。

任務(wù)二認(rèn)識(shí)類圖

操作一類圖的概述

類圖顯示了系統(tǒng)靜態(tài)的結(jié)構(gòu)，標(biāo)識(shí)了不同的實(shí)體(人、事物和數(shù)據(jù))是如何彼此關(guān)聯(lián)的。在類圖中不僅包含了系統(tǒng)定義的各種類(其中包含了類的屬性和操作)，也包含了它們之間的關(guān)系。由于類圖是用來描述軟件系統(tǒng)中的類以及類之間的關(guān)系的一種圖示，是從靜態(tài)角度表示系統(tǒng)的，所以這種描述在系統(tǒng)整個(gè)生命周期中都是有效的。類圖是構(gòu)建其它圖的基礎(chǔ)，如果沒有類圖，就沒有狀態(tài)圖、順序圖和協(xié)作圖等，也就無法表示軟件系統(tǒng)的其它各個(gè)側(cè)面。類圖中允許出現(xiàn)的模型元素只有類和它們之間的關(guān)系。如圖10-1所示，類用長(zhǎng)方形表示，長(zhǎng)方形分成上、中、下三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域用不同的名字標(biāo)識(shí)，用以代表類的各個(gè)特征。上面的區(qū)域內(nèi)標(biāo)識(shí)類的名字，中間的區(qū)域內(nèi)標(biāo)識(shí)類的屬性，下面的區(qū)域內(nèi)標(biāo)識(shí)類的操作方法，這三部分作為一個(gè)整體描述某個(gè)類。圖10-1類的表示在面向?qū)ο筌浖こ讨?，將類劃分為以下幾種：

(1)實(shí)體類：它表示的是系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)體。實(shí)體類對(duì)應(yīng)著現(xiàn)實(shí)中的客觀實(shí)物，是系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)體，用來保存信息，一般對(duì)應(yīng)著數(shù)據(jù)表、文件等。實(shí)體類可以從現(xiàn)實(shí)中存在的客觀事物，以及需要持久存放的信息兩方面來發(fā)現(xiàn)。實(shí)體類的表示方法如圖10-2所示。圖10-2實(shí)體類

(2)邊界類：是系統(tǒng)的用戶界面，直接跟系統(tǒng)外部參與者交互，與系統(tǒng)進(jìn)行信息交流。它位于系統(tǒng)與外界的交界處，例如窗體、對(duì)話框、報(bào)表、與外部設(shè)備或系統(tǒng)交互的類等。邊界類處在用例圖中參與者與用例的關(guān)聯(lián)處，可以根據(jù)用例圖發(fā)現(xiàn)邊界類。每個(gè)參與者和用例交互至少要有一個(gè)邊界類。邊界類的表示方法如圖10-3所示。圖10-3邊界類

(3)控制類：是控制系統(tǒng)中對(duì)象之間的交互。它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)其它類的工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)其他對(duì)象的控制。一個(gè)用例中最少會(huì)有一個(gè)控制類，用來控制用例中的事件順序，也可以在多個(gè)用例之間協(xié)調(diào)用例之間的聯(lián)系。控制類的表示方法如圖10-4所示。圖10-4控制類在傳統(tǒng)的C/S系統(tǒng)中，實(shí)體類、邊界類和控制類沒有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；在現(xiàn)在流行的設(shè)計(jì)模式(如MVC模式)中，實(shí)體類、邊界類和控制類一一對(duì)應(yīng)。可通過查找分析人員、組織、設(shè)備、事件和外部系統(tǒng)等，找出各種可能有用的候選對(duì)象，以發(fā)現(xiàn)實(shí)體類，或通過閱讀系統(tǒng)文檔和用例，查找用例的事件流中的名詞(包括角色、類、類屬性和表達(dá)式)，從中尋找到實(shí)體類；對(duì)于邊界類，分析階段不需要深入研究用戶界面的窗口部件，只要能說明通過交互所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)就可以。有些類無法通過以上方法找到；有些類需要從協(xié)作圖和順序圖中通過分析對(duì)象來確定。例如在下面訂貨系統(tǒng)的用例圖中找出系統(tǒng)的邊界類、實(shí)體類、控制類(見圖10-5、10-6)。圖10-5訂貨管理用例圖圖10-6訂貨管理的控制類、邊界類、實(shí)體類

(4)具體類：有自己的具體對(duì)象的類稱為具體類。具體類中的操作都有具體實(shí)現(xiàn)的方法。例如：圖10-7中的“輪船”和“汽車”兩個(gè)類就是具體的類，“汽車”中的drive操作具體實(shí)現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)車輪滾動(dòng)，而“輪船”類中的drive操作則具體實(shí)現(xiàn)為轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳。

(5)抽象類：沒有具體對(duì)象的類稱為抽象類。抽象類一般為父類，用于描述其它類(子類)的公共屬性和行為(操作)。比如圖10-7中“交通工具”就是一個(gè)抽象類。(在Rose中用斜體顯示)。對(duì)于抽象類，很難想象該類的對(duì)象是什么樣子，因?yàn)樗炔皇蔷唧w的汽車，也不是具體的輪船，所以該類沒有對(duì)象，但是描述了交通工具的一般特征。圖10-7具體類與抽象類

操作二類圖的組成

類圖顯示了系統(tǒng)靜態(tài)的結(jié)構(gòu)，標(biāo)識(shí)了不同的實(shí)體(人、事物和數(shù)據(jù))是如何彼此相關(guān)聯(lián)的。在類圖中不僅包含為系統(tǒng)定義的各種類(其中包含了類的屬性和操作)，也包含了它們之間的關(guān)系。由于類圖是用來描述軟件系統(tǒng)中類以及類之間的關(guān)系的一種圖示，是從靜態(tài)角度表示系統(tǒng)的，所以這種描述在系統(tǒng)整個(gè)生命周期中都是有效的。類圖是構(gòu)建其它圖的基礎(chǔ)，如果沒有類圖，就沒有狀態(tài)圖、順序圖和協(xié)作圖等，也就無法表示軟件系統(tǒng)的其它各個(gè)側(cè)面。

1．類的名稱

類的名稱是一個(gè)字符串，是每個(gè)類中所必有的構(gòu)成元素，用于區(qū)別于其他類。類的名稱應(yīng)該來自系統(tǒng)的問題域，盡可能用明確簡(jiǎn)短的業(yè)務(wù)領(lǐng)域中事物的名稱，避免使用抽象、無意義的名詞。通常情況下，類的名稱為一個(gè)名詞，例如人、桌子、圖形、匯總。譬如，“事物”就是個(gè)抽象的名詞。如果用英文，第1個(gè)字母大寫，如Shape、Person、Item。

類的名稱可以分為簡(jiǎn)單名稱和路徑名稱。單獨(dú)的名稱(即不包含冒號(hào)的字符串)叫作簡(jiǎn)單名稱，如Item。

2．類的屬性

類的屬性是類的一個(gè)組成部分，描述了類在軟件系統(tǒng)中所代表的一個(gè)事物的特性。在繪制類圖時(shí)，類的屬性放在類名字的下方，用來描述該類的對(duì)象所具有的特征。類的名稱與屬性如圖10-8所示。圖10-8類的名稱與屬性描述類的特征的屬性可能很多，也可以沒有。在系統(tǒng)建模時(shí)，我們只抽取那些系統(tǒng)中需要使用的特征作為類的屬性。正如變量有類型一樣，屬性也有類型，屬性的類型反映屬性的種類。例如：屬性的類型可以是整型、實(shí)型、布爾型、枚舉型等基本類型。在UML中，類屬性的語法為：[可見性]屬性名[：類型][=初始值][{特性}]。

1)可見性

可見性用于描述類的屬性、類的方法對(duì)于其它的類或包是否可以訪問的特性。類的屬性有不同的可見性，常用的有公有(public)、私有(private)和保護(hù)(protected)三種類型，如圖10-9所示。圖10-9屬性的可見性

2)屬性名

類的屬性名用于描述類的特性，一個(gè)類可能有多個(gè)屬性。如果用英文表達(dá)，第1個(gè)英文單詞首字母小寫，其他單詞首字母大寫，例如：

name；

contactName；

creditLimit；

isPrepaid。

3)類型

屬性的類型用來說明該屬性是什么數(shù)據(jù)類型。屬性的數(shù)據(jù)類型有：

字符串：String；

日期：Date；

布爾：Boolean；

整型：int。

4)初始值

初始值是指屬性最初獲得的賦值。設(shè)定初始值有兩個(gè)作用：一是保護(hù)系統(tǒng)的完整性，防止屬性未賦值破壞系統(tǒng)的完整性；二是為用戶提供易用性，一旦指定了屬性的初始值，當(dāng)創(chuàng)建該類的對(duì)象時(shí)，該對(duì)象的屬性值便自動(dòng)被賦為設(shè)定的初始值，簡(jiǎn)化了用戶操作。

例如：#visibility：Boolean=false，表示屬性“visibility”初始值取“false”。

5)屬性字符串

屬性字符串用來指定關(guān)于屬性的其他信息，通常情況下列出該屬性所有可能的取值。

3．類的操作

類的操作用于描述類所表示事物的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。類的操作格式為

[可見性]操作名[(參數(shù)列表)：返回類型]

其中，可見性：該操作對(duì)外部實(shí)體的顯現(xiàn)程度?？梢娦苑譃椋?/p>

可見public：+；

受限protected：：#；

私有private：－。

操作名：第1個(gè)英文單詞首字母小寫，其它單詞首字母大寫。例如：

close()；

creditRecording()。參數(shù)列表：該操作的輸入?yún)?shù)，可以為空。例如：

#create()；

+hide()。

返回類型：某個(gè)操作的返回類型有多種，例如：+getName()：String。

操作三類之間的關(guān)系

軟件系統(tǒng)中的類不是孤立存在的，類與類之間存在著一定的聯(lián)系。UML中的類圖由類和它們之間的關(guān)系組成。類與類之間的關(guān)系通常包括關(guān)聯(lián)關(guān)系、泛化關(guān)系、依賴關(guān)系、實(shí)現(xiàn)關(guān)系等。

1．關(guān)聯(lián)關(guān)系

1)關(guān)聯(lián)(association)

關(guān)聯(lián)是模型元素之間的一種語義聯(lián)系，它是對(duì)具有共同的結(jié)構(gòu)特性、行為特性、關(guān)系和語義的鏈接的描述。關(guān)聯(lián)分為普通關(guān)聯(lián)(見圖10-10)、遞歸關(guān)聯(lián)、限定關(guān)聯(lián)、有序關(guān)聯(lián)、三元關(guān)聯(lián)、單向關(guān)聯(lián)和雙向關(guān)聯(lián)(見圖10-11)等。這里只介紹普通關(guān)聯(lián)。其他關(guān)聯(lián)類型請(qǐng)讀者參閱相關(guān)資料進(jìn)行了解。圖10-10普通關(guān)聯(lián)圖10-11單向與雙向關(guān)聯(lián)

2)關(guān)聯(lián)名

可以在關(guān)聯(lián)的一個(gè)方向上為關(guān)聯(lián)起一個(gè)名字，而在另一個(gè)方向上起另一個(gè)名字，名字通常緊挨著直線書寫。如果關(guān)聯(lián)關(guān)系已經(jīng)清楚，就無需關(guān)聯(lián)名。當(dāng)要明確地給關(guān)聯(lián)提供角色名或當(dāng)一個(gè)模型存在許多關(guān)聯(lián)且要對(duì)這些關(guān)聯(lián)進(jìn)行查閱和區(qū)別時(shí)，才要給出關(guān)聯(lián)名稱。如圖10-10所示，“擁有”就是“reader”類和“Card”類之間的關(guān)聯(lián)名稱，代表某位讀者擁有一張借書證。

3)關(guān)聯(lián)的角色

角色是關(guān)聯(lián)關(guān)系中一個(gè)類對(duì)另一個(gè)類所表現(xiàn)出來的職責(zé)。角色的名稱是名詞或名詞短語，用來解釋對(duì)象是如何參與關(guān)聯(lián)的。任何關(guān)聯(lián)關(guān)系中的角色通常用字符串命名。在類圖中，把角色的名字放置在與此角色有關(guān)的關(guān)聯(lián)關(guān)系的末端，并緊挨著使用該角色的類，如圖10-12所示。如果關(guān)聯(lián)名與角色名相同，則不標(biāo)出角色名。圖10-12關(guān)聯(lián)的角色

4)關(guān)聯(lián)的特性

(1)關(guān)聯(lián)的多重性。多重性就是一種約束。關(guān)聯(lián)的多重性用來在類圖中圖示關(guān)聯(lián)中的數(shù)量關(guān)系。例如：一個(gè)個(gè)體可以擁有零臺(tái)手機(jī)或多臺(tái)手機(jī)。在UML中，多重性被表示為用“..”分隔開的區(qū)間，其格式為“minimum..maximum”，都是整數(shù)。常見的多重性表示方法如表10-1所示。表10-1常見的多重性表示方法

(2)關(guān)聯(lián)的約束。有時(shí)，兩個(gè)類之間的一個(gè)關(guān)聯(lián)有一個(gè)規(guī)則。可以通過關(guān)聯(lián)線附近加注一個(gè)約束來說明這個(gè)規(guī)則。例如，一個(gè)BankTeller(銀行出納員)為一個(gè)Customer(顧客)服務(wù)(Serves)，但是服務(wù)的順序要按照顧客排隊(duì)的次序進(jìn)行。在模型中可以通過在Customer類附近加上一個(gè)花括號(hào)括起來的“ordered(有序)”來說明這個(gè)規(guī)則(也就是指明約束)，如圖10-13所示。圖10-13關(guān)聯(lián)約束另一種類型的約束是“or(或)”關(guān)系，通過在兩條關(guān)聯(lián)線之間連一條虛線，虛線之上標(biāo)注“{or}”來表示這種約束。

2．泛化關(guān)系

泛化關(guān)系表示一個(gè)泛化的元素和一個(gè)具體的元素之間的關(guān)系。泛化又稱繼承。UML中的泛化是通用元素和具體元素之間的一種分類關(guān)系。具體元素完全擁有通用元素的信息，并且還可附加一些其它信息。泛化可用于類、用例等各種模型元素。父類與子類的泛化關(guān)系圖示為一個(gè)帶空心三角形的直線，空心三角形緊挨著父類，如圖10-14所示。圖10-14類之間的泛化關(guān)系類的繼承關(guān)系可以是多層的。也就是說，一個(gè)子類本身還可以作另一個(gè)類的父類，層層繼承下去。在泛化關(guān)系中如果附加一個(gè)約束條件(多重、不相交、完全和不完全)，則會(huì)對(duì)繼承進(jìn)行限制。根據(jù)這些約束條件的不同，繼承的類型可以分為多重繼承、不相交繼承、完全繼承和不完全繼承。

3．依賴關(guān)系

依賴關(guān)系描述的是兩個(gè)或多個(gè)模型元素之間的語義上的連接關(guān)系。其中一個(gè)模型元素是獨(dú)立的，另一個(gè)模型元素是非獨(dú)立的(依賴的)，它依賴于獨(dú)立的模型元素。如果獨(dú)立的模型元素發(fā)生改變，將會(huì)影響依賴該模型元素的模型元素。簡(jiǎn)單地說，兩個(gè)元素X、Y，如果X的變化必然導(dǎo)致Y的變化，則稱Y依賴X。依賴關(guān)系不僅限于類，用例、包、構(gòu)件之間都可以存在依賴關(guān)系。在UML中，具有依賴關(guān)系的兩個(gè)模型元素用帶箭頭的虛線連接，箭頭指向獨(dú)立的類，如圖10-15所示。圖10-15類之間的依賴關(guān)系

4．實(shí)現(xiàn)關(guān)系

實(shí)現(xiàn)關(guān)系指定兩個(gè)實(shí)體之間的一個(gè)合同。實(shí)現(xiàn)是規(guī)格說明和其實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系，它將一種模型元素與另一種元素連接起來。實(shí)現(xiàn)關(guān)系通常在兩種情況下被使用：在接口與實(shí)現(xiàn)該接口的類之間，在用例以及實(shí)現(xiàn)該用例的協(xié)作之間。在UML中，實(shí)現(xiàn)關(guān)系的符號(hào)與泛化關(guān)系的符號(hào)類似，用一條帶指向接口的空心三角箭頭的虛線表示，如圖10-16所示。圖10-16類之間的實(shí)現(xiàn)關(guān)系

5．類的聚合與組合關(guān)系

聚合關(guān)系(Aggression)是關(guān)聯(lián)的特例，表示是什么的一部分(isthepartof)或者擁有一個(gè)(ownsa)的關(guān)系，是一個(gè)裝配件類與某個(gè)部件類相關(guān)聯(lián)的一種關(guān)系，帶有多種部件的裝配件應(yīng)包含多個(gè)聚合。在UML中聚合的圖示方式為：在表示關(guān)聯(lián)關(guān)系的直線末端加一個(gè)空心的小菱形，空心菱形緊挨著具有整體性質(zhì)的類。組合關(guān)系(Composition)：是一種比聚合形式更強(qiáng)的組合。組合意味著整體與組成部件之間是互不可分的關(guān)系，作為整體的類會(huì)因?yàn)閾碛心硞€(gè)部分的類而存在，否則也會(huì)消失。比如Windows系統(tǒng)中窗口包括標(biāo)題(title)、工具欄(toolbar)、內(nèi)容區(qū)(content)等。其中標(biāo)題和內(nèi)容區(qū)對(duì)窗口來說是必需的，它們與窗體之間的關(guān)系被建模為組合，而工具欄不是必需的，它與窗口之間的關(guān)系建模為聚合。組合關(guān)系圖示為一個(gè)帶實(shí)心菱形的直線，實(shí)心菱形緊挨著表示整體方的類，如圖10-17所示。圖10-17類的組合與聚合關(guān)系

任務(wù)三使用RationalRose繪制類圖

操作一創(chuàng)建類

在RationalRose中可以通過幾種途徑來創(chuàng)建類。最簡(jiǎn)單的方法是利用模型的Logic視圖中的類圖標(biāo)和繪圖工具，在圖中創(chuàng)建一個(gè)類。或者，在瀏覽器中選擇一個(gè)包并使用快捷菜單的“New”→“Class”，如圖10-18所示。一旦創(chuàng)建了一個(gè)類，就可以通過雙擊打開它的對(duì)話框并在“Documentation”字段中添加文本來對(duì)這個(gè)類進(jìn)行說明。圖10-18創(chuàng)建類

操作二創(chuàng)建方法

(1)選擇瀏覽器中或類圖上的類。

(2)使用快捷菜單的“New”→“Operation”，如圖10-19所示。

(3)輸入方法的名字，可在“Documentation”字段中為該方法輸入描述其目的的簡(jiǎn)要說明。圖10-19創(chuàng)建方法和屬性

操作三創(chuàng)建屬性

(1)選擇瀏覽器中或類圖上的類。

(2)使用快捷菜單的“New”→“Attribute”。

(3)輸入屬性的名字，可在“Documentation”字段中為該屬性輸入描述其目的的簡(jiǎn)要說明。

操作四創(chuàng)建類圖

右擊瀏覽器內(nèi)的Logical視圖，選擇“new”→“classdiagram”。把瀏覽器內(nèi)的類拉到類圖中即可，如圖10-20所示。圖10-20創(chuàng)建類圖

操作五創(chuàng)建類之間的關(guān)系

類之間的關(guān)系在工具欄中顯示。

對(duì)于關(guān)聯(lián)關(guān)系來說，雙擊關(guān)聯(lián)關(guān)系，就可以在彈出的對(duì)話框中對(duì)關(guān)聯(lián)的名稱和角色進(jìn)行編輯(見圖10-21)。圖10-21創(chuàng)建類之間關(guān)聯(lián)的名稱和角色編輯關(guān)聯(lián)關(guān)系的多重性的操作為：右鍵單擊所要編輯的關(guān)聯(lián)的一端，從彈出的菜單中選擇“Multiplicity”，然后選擇所要的基數(shù)(見圖10-22)。圖10-22關(guān)聯(lián)的多重性編輯

任務(wù)四認(rèn)?識(shí)?對(duì)?象?圖

操作一對(duì)象圖概述

1．對(duì)象圖的概