面向对象分析与设计实验指导书.docx

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面向对象分析与设计实验指导书

实验要求

计算机软件建模技术现在越来越广泛的应用于软件工程中。

《面向对象分析与设计》课程实验的目的是为了使学生在课程理论学习的同时，通过在一个实践的环境下，实际学习软件统一建模语言，对软件建模技术有一个初步的了解及认识。

通过本指导书中的各个实验，学习掌握对一般面向对象系统建模的方法与技术。

总之，通过上述实验环节，使学生加深了解和更好地掌握《面向对象分析与设计》课程教学大纲要求的内容。

在《面向对象的系统设计与开发》的课程实验过程中，要求学生做到：

（1）预习实验指导书有关部分，认真做好实验内容的准备，就实验可能出现的情况提前作出思考和分析。

（2）仔细观察上机时出现的各种现象，记录主要情况，作出必要说明和分析。

（3）认真书写实验报告。

实验报告包括实验目的和要求，实验情况及其分析。

对需编程的实验，写出程序设计说明，给出源程序框图和清单。

（4）遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。

（5）实验课程不迟到。

如有事不能出席，所缺实验一般不补。

实验的验收将分为两个部分。

第一部分是上机操作，包括检查程序运行和即时提问。

第二部分是提交书面的实验报告。

此外，针对以前教学中出现的问题，本实验将采用阶段检查方式，每个实验都将应当在规定的时间内完成并检查通过，过期视为未完成该实验，不计成绩。

以避免期末集中检查方式产生的诸多不良问题，希望同学们抓紧时间，合理安排，认真完成。

实验一熟悉RationalRose建模环境

【实验目的】

（1）学会安装RationalRose2003，并掌握建模环境设置的方法。

（2）掌握RationalRose2003的菜单栏及工具栏的基本操作。

（3）熟悉RationalRose的4个视图的相关操作。

（4）掌握运用RationalRose2003进行建模的方法。

【实验性质】

验证性实验。

【实验要求】

实验设备和器材：

PentiumII以上微机，Windows2000以上操作系统，RationalRose2003安装程序。

【实验内容】

本次实验要求每个人都安装一遍RationalRose2003，并熟悉Rationalrose建模环境

【实验步骤】

（1）RationalRose的安装

1.RationalRose的获取

安装RationalRose2003必须先得到Rose软件的安装包。

RationalRose2003是一款商业软件，建议读者购买Rational公司的正版软件，由于Rational公司已经被IBM公司收购，所以读者可以到IBM公司的官方网站（http：

//）以获得相关信息或下载RationalRose2003的试用版进行使用。

2.RationalRose的运行环境

安装RationalRose2003需要Windows2000/WindowsXP及其以上版本的操作系统平台，如果是Windows2000操作系统，需要确定已经安装了ServerPack2及其以上的补丁程序。

安装RationalRose2003的最低硬件配置条件为基于Pentium的PC机，600MHzCPU，512MB内存，400MB硬盘空间，其中软件所需硬盘空间270MB，每增加一个Rose模型，需增加1~3MB。

3.RationalRose的安装步骤

（1）双击启动RationalRose2003的安装程序setup.exe，进入安装向导界面，如图1所示。

（2）单击【下一步】按钮，进入如图2所示界面，此界面让用户选择所要安装的产品，这里选择第2项即【RationalRoseEnterpriseEdition】。

图1RationalRose2003安装向导图2选择安装产品界面

（3）单击【下一步】按钮，进入如图3所示界面，此界面让用户选择安装方式，在此选择【DesktopinstallationfromCDimage】选项，表示从本地CD进行安装。

（4）单击【下一步】按钮，进入安装向导界面，如图4所示。

图3选择安装方式界面图4安装向导界面

（5）单击【Next】按钮，进入产品说明界面，如图5所示。

（6）单击【Next】按钮，进入协议许可界面，如图6所示。

在此界面中选中【Iacceptthetermsinthelicenseagreement】单选按钮即可。

图5产品说明界面图6协议许可界面

（7）单击【Next】按钮，进入安装路径设置界面，如图7所示。

在此界面中可以单击【Change】按钮选择安装路径。

（8）在安装路径设置完毕后，单击【Next】按钮，即可进入自定义安装设置界面，如图8所示。

在此界面中用户可以根据实际安装需要进行选择。

图7安装路径设置界面图8自定义安装设置界面

（9）单击【Next】按钮，进入安装准备界面，如图9所示。

（10）单击【Install】按钮，开始复制文件，进行安装，如图10所示。

图9安装准备界面图10复制文件界面

（11）系统安装完毕，完成界面如图11所示。

（12）单击【Finish】按钮后，会进入产品注册界面，如图12所示。

在此界面中要求用户对软件进行注册，有多种注册方式可以选择，如果安装的是试用版，则不需要注册。

图11安装完成界面图12产品注册界面

（13）用安装包里破解文件夹下的rational_perm覆盖安装目录下的rational_perm文件。

这个文件默认在在c:

\ProgramFiles\Rational\Common目录下.

（14）关于应用rationalrose后退出时报错：

"MEM_BAD_POINTER"

解决方法：

解压后有一个shw32.dll文件，用它替换安装目录下的同名文件即可。

该方法在我的电脑上测试通过。

（2）熟悉RationalRose的建模环境

RationalRose2003是菜单驱动式的集成化开发工具，并且可以通过工具栏使用其常用工具。

它的操作界面分为3个部分：

Browser窗口、Diagram窗口和Document窗口。

其中，Browser窗口用来浏览、创建、删除和修改模型中的模型元素；Diagram窗口用来显示和创作各种模型图；Document窗口用来显示和书写各个模型元素的文档注释。

1.RationalRose2003主界面

启动RationalRose2003，将出现如图13所示的启动界面。

启动界面消失后，进入到RationalRose2003主界面，首先会弹出如图14所示的对话框窗口，这个对话框用来设置本次启动的初始动作，由3个选项卡构成，分别是：

New（新建模型）、Existing（打开现有模型）和Recent（最近打开的模型）。

图13启动界面

图14New选项卡界面

New选项卡用来选择新建模型时所采用的模板。

目前RationalRose2003所支持的模板有J2EE（Java2EnterpriseEdition，Java第二版规范企业版），J2SE（Java2StandardEdition，Java第二版规范标准版）的1.2、1.3和1.4版，JDK（JavaDevelopmentKit，Java开发工具包）的1.16版和1.2版，JFC（JavaFundamentalClasses，Java基础类库）的1.1版，Oracle8-datatypes（Oracle8的数据类型），RationalUnifiedProcess（RUP，Rational统一过程），VB6Standard（VB6标准程序），VC6ATL（VC6ActiveTemplatesLibrary，VC6活动模板库）的3.0版以及VC6MFC（VC6MicrosoftFundamentalClasses，VC6基础类库）的3.0版。

用户可以根据自己所要创建的模型在其中选择相应的模版新建模型；如果不需要任何模版，用户可以直接单击【Cancel】按钮来新建一个空白的模型。

Existing选项卡是用来打开一个已经存在的模型的，其界面如图15所示。

Recent选项卡是用来打开一个最近打开过的模型文件，其界面如图16所示。

图15Existing选项卡界面图16Recent选项卡界面

进入RationalRose2003主界面后，可以看到主界面由8个区域组成：

系统主菜单、标准工具栏、图形工具条、模型结构窗口、特性说明窗口、编辑窗口、日志记录窗口和状态栏,如图17所示。

图17RationalRose2003主界面

（1）系统主菜单

系统主菜单有11个菜单项，分别是：

File（文件）、Edit（编辑）、View（视图）、Format（格式）、Browse（浏览）、Report（报告）、Query（查询）、Tools（工具）、Add-Ins（插件）、Window（窗口）和Help（帮助），并且每个菜单项都有相应的二级菜单或三、四级菜单。

启动RationalRose后即可建立一个模型，如图17所示在New选项卡中单击【Cancel】按钮建立了一个名为Untitled的空白模型，包含4个视图和一个特性集。

此时，如果用户想保存这个模型，单击【File】菜单项，选择其下拉二级菜单中的菜单项【Save】；如果想保存为另一个名字的模型，选择菜单项【SaveAs】，点击后在出现的对话窗口中填入模型名

称，即可将该模型存入磁盘文件。

下次工作时打开该模型文件，即可进行模型图的建立和编辑。

又例如，在主菜单项【Add-Ins】下有二级菜单，单击二级菜单中的【Add-InsManagement】，打开功能扩充管理器，就可以方便得把需要的外部软件集成到当前环境中并作为菜单中的一员使用。

如图18所示，可以把Rational家族中系列成员数据模型器、模型集成器、程序测试器、版本控制器、网页模型器、网页发布器等集成到Rose工具菜单上，也可以把非Rational家族成员的C++、CORBA、Java、Oracle等软件集成到Rose工具菜单上，形成强大的集成化软件开发环境。

（2）标准工具栏

标准工具栏包含了最常用的一些操作，列出了个窗口使用的命令图标，并且用户还可以根据需要自行添加或删除工具栏中的按钮。

默认情况下，标准工具栏从左至右依次分为7组，如图17所示。

第1组有3个按钮，分别对应【File】菜单项中的New（新建模型）、Open（打开现有模型）和Save（保存模型）3个子菜单项。

第2组也有3个按钮，分别对应【Edit】菜单项中的Cut（剪切）、Copy（复制）和Paste（粘贴）3个子菜单项。

第3组只有一个按钮，对应的是Print（打印）菜单项。

第4组有2个按钮，分别对应Help（帮助）和ViewDoc（显示文档）菜单项。

第5组共有5个按钮，分别代表BrowseClassDiagram（浏览类图）、BrowseInteractionDiagram（浏览交互图）、BrowseComponentDiagram（浏览组件图）、BrowseStateMachineDiagram（浏览状态机图）、BrowseDeploymentDiagram（浏览配置图）功能。

第6组是浏览工具栏，使用其中的按钮可以在图与图之间切换，第1个按钮是BrowseParent（浏览父图），即浏览在层次结构上高于当前图的上一层图；第2个按钮是BrowsePreviousDiagram（浏览前一图）。

第7组是显示工具栏，使用其中的按钮可以实现所显示的图形的放大或缩小，分别是ZoomIn（放大比例）、ZoomOut（缩小比例）、FitInWindow（和显示窗口一样大）以及UndoFitInWindow（恢复原大小）。

（3）图形工具条

图形工具条列出当前模型图可使用的绘图工具的图标，以便于在绘制各类UML模型图时快速调用相关模型图元素。

工具条上显示的是常用的作图按钮，开发人员可以根据需要通过按钮的添加和修改来制定和操作工具条。

（4）模型结构窗口

模型结构窗口以目录形式显示当前模型的组织结构。

UseCaseView（用例视图）、LogicalView（逻辑视图）、ComponentView（组件视图）、DeploymentView（配置视图）和ModelProperties（模型特性），每个子目录下又有若干层子目录，用于对应不同的模型元素。

在模型的编辑过程中，模型元素子目录将随着模型元素的创建而自动建立，随着模型元素的删除而自动删除。

（5）编辑窗口

编辑窗口用于编辑各类模型图，通过激发不同的图形窗口使用图形工具条中的图标来创建、绘制以及编辑模型图。

可以编辑的模型图包括：

用例图、类图、对象图、包图、状态图、活动图、时序图、协作图、组件图和配置图。

（6）特性说明窗口

特性说明窗口用来显示当前模型特性的说明文字，用于记录模型中各种元素的说明性文字。

当选择框图中的不同元素时，文档窗口的内容将随之变化。

（7）日志记录窗口

日志记录窗口用来存储出错日志内容。

在软件使用过程中，日志记录窗口记录并显示用户的某些操作信息。

（8）状态栏

状态栏显示了一些提示和当前所用的语言。

2.使用RationalRose2003建模

利用RationalRose2003可以非常方便的建立起UML模型，模型文件的扩展名是.mdl。

当用户进入RationalRose后，系统自动在模型结构窗口建立一个新的模型结构，该模型结构由用例视图、逻辑视图、组件视图、配置视图4个子目录和1个模型特性集组成。

下面简单介绍用4个视图建立UML模型的过程。

图19用例图编辑示例

（1）建立用例视图

用户可以通过用例视图建立多个用例包图，每个用例包图可以包含各自的子包图、用例图、参与者、用例及相互之间的关系等内容。

如图19是一个用例视图下正在编辑的用例图。

下面介绍一下建立用例视图的步骤。

1创建新包目录

•鼠标右键单击模型结构窗口中的【UseCaseView】子目录项。

•用户在弹出的菜单中选择【NewPackage】菜单项，在用例视图子目录下创建一个空的用例包图目录项。

•用户输入包名，此处以“BusinessPackage”为例。

一个名为“BusinessPackage”的用例包创建完毕。

2创建新用例图目录

•鼠标右键单击模型结构窗口中的“BusinessPackage”包图目录项。

•用户在弹出的菜单中选择【NewUseCaseDiagram】菜单项，在“BusinessPackage”用例包图目录下创建一个空的用例图目录项。

•用户输入用例图名称，此处以“Library”为例。

一个名为“Library”的用例图创建完毕。

系统默认用例图名为“Main”。

3建立和编辑用例图

•选择模型结构窗口中的“BusinessPackage”包图目录项下的“Library”用例图目录，并双击打开。

•RationalRose在编辑窗口开辟一个工作区，用于绘制“Library”用例图。

•添加用例。

首先绘制用例图符并命名；然后右键该用例，在弹出菜单中选择【OpenSpecification】项，完成用例的特性说明；依次顺序完成其他用例的添加。

•添加参与者。

首先绘制参与者图符并命名；然后右键该参与者，在弹出菜单中选择【OpenSpecification】项，完成参与者的特性说明；依次顺序完成其他参与者的添加。

•添加关系。

首先单击工具栏中的实线箭线（单向关联）图符按钮；然后单击指定的参与者，并将鼠标从参与者拖动到指定的用例；输入关联名称，为关联命名；右键该关联，在弹出菜单中选择【OpenSpecification】项，完成关联的特性说明；依次顺序完成其他参与者和用例之间以及用例和用例之间关联的添加。

除单向关联外的其他关系，如泛化、依赖等关系，添加方法相同。

•如需删除某个元素，有两种删除方法。

一种方法可在编辑窗口的工作区中选中要删除的元素，单击右键，在弹出菜单中选择【Delete】删除该元素，此时该元素在工作区中删除，但在模型结构窗口中仍然保留；另一种方法是在模型结构窗口中选中要删除的元素，单击右键，在弹出菜单中选择【Delete】删除该元素，这种方法删除得彻底。

4建立和编辑用例包图

•选择模型结构窗口中的“BusinessPackage”包图目录项，并双击打开。

•RationalRose在编辑窗口开辟一个工作区，用于绘制“BusinessPackage”包图。

•添加包。

•添加关系。

对于用例包图中包与关系的添加及删除方法与用例图的处理方法相同，在此不再赘述。

（2）建立逻辑视图

用户可以通过逻辑视图建立包括类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图等在内的各类模型图。

逻辑视图模型结构目录项的建立过程与用例视图完全一样，建立和编辑逻辑视图各个模型图的过程也与用例图的建立和编辑相似。

1建立和编辑类图

类图的建立和编辑过程与用例图类似，但也有自己的特点，建立一个类图的过程如下：

•建立类图模型结构目录，其方法与建立用例图结构目录基本相同。

•添加类。

添加类及类命名的方法与添加用例的方法相同；类添加之后鼠标右键该类，在弹出菜单中选择【OpenSpecification】菜单项，打开类的特性说明窗口，进行详细的设置。

•添加类的属性。

鼠标右键该类，在弹出菜单中选择【NewAttribute】菜单项并输入属性名称，格式为“属性名：

数据类型=初始值”；然后鼠标右键该属性，在弹出菜单中选择【OpenSpecification】菜单项，打开属性特性说明窗口，设置属性的数据类型、取值范围、可见性（Public、Private、Protected）等。

•添加类的操作。

鼠标右键该类，在弹出菜单中选择【NewOperation】菜单项并输入操作名称，格式为“操作名（参数：

类型，……）：

返回值类型”；然后打开操作特性说明窗口，设置操作的返回类型、功能说明、可见性、指定操作协议、限定、异常处理等。

•建立类之间的关系。

类间关系主要有关联关系、依赖关系、聚合关系和泛化关系（继承关系），在工具栏中分别选择相应的按钮进行建立；关系建立后，鼠标右键该关系，在弹出菜单中选择【OpenSpecification】菜单项，进行关系的特性说明设置。

2建立和编辑时序图

一个时序图的建立和编辑过程与类图完全相似。

在时序图中，纵轴方向由上至下表示时间的先后顺序；横轴方向由左至右安排各个相关的对象。

每个对象下面有由竖直虚线表示的生命线，用来标记该对象的生命活跃期。

对象之间的消息传递又带箭头的实线表示，实线上标记消息名称；箭头方向由消息发送方指向接受方，消息的序号用来标记各消息发生的时间顺序。

3建立和编辑状态图、活动图、协作图及对象图

对象图、状态图、活动图及协作图都采用同样的方法进行建立和编辑，在这里不再赘述。

（3）建立组件视图及配置视图

组件视图由组件图及其包图组成；配置视图由配置图及其包图组成。

组件视图及配置视图的包图、组件图及配置图的建立过程和方法与用例视图类似，在这里不再赘述。

实验二用例图及进度安排

【实验目的】

（1）掌握识别参与者和用例的方法。

（2）掌握定义参与者之间、用例之间关系的方法。

（3）学会对用例进行描述。

（4）学会绘制用例图。

【实验性质】

设计性实验。

【实验要求】

实验设备和器材：

PentiumII以上微机，Windows2000以上操作系统，RationalRose2003安装程序。

【实验内容】

画出用例图

【实验步骤】

1、在图书管理系统中,管理员首先登录系统,系统验证通过后,管理方可向系统查询数据,在查询后,系统会给出提示,有没有找到相关的数据,管理员根据系统查询的返回结果,进行下一步的操作,就是删除读者,在删除的过程中,系统会对查询得到的结果判断该记录是否可以删除,若可以删除,则给删除提示,若不能删除,也给相关的提示信息。

绘图步骤:

（1）在用例图上双击main,出现如图1.1所示,为绘制用例图做好准备。

图1.1

（2）在图中的工具栏选取Actor图标，在右边的图中添加一个Actor，并输入名称:

administrator,如图1.2所示。

（3）在左边的工具栏中，选取用例的图标，在右边的图中画出一个用例，并输入用例的名称：

图1.2

（4）按照步骤（3），绘制出如图1.4和图1.5的两个用例。

图1.3

图1.4

图1.5

（5）在绘出了用例后，接下来的是绘制参与者与用例实现，如图1.6所示。

图1.6

（6）根据步骤（5），同时完成如图1.7和图1.8。

此时，删除读者用例图就到此完成。

其系统查询读者信息等其他的功能会在时序图和活动图中描绘。

（7）根据分析情况，进一步添加或细化用例图。

图1.7

图1.8

2．【扩展练习】

现拟开发一个BBS论坛系统，其总体需求如下：

•新会员注册

•会员登录论坛发表文章

•会员及游客查询文章

•会员信息、等级及权限管理

•论坛分类管理

•帖子管理

分析该系统的总体要求，创建其用例模型。

创建用例模型应遵循以下步骤：

1识别和确定参与者。

2识别和确定用例。

3描述用例。

4定义用例之间的关系。

建立用例图，构造用例模型

根据以上描述，绘制系统的用例图。

并选择其中一个用例（如添加课程AddCourse）给出其用例描述。

3、【扩展练习】

某学校的网上选课系统主要包括如下功能：

管理员通过系统界面进入，建立本学期要开的各种课程，将课程信息保存在数据库中并可以对课程进行改动和删除。

学生通过客户机浏览器根据学号和密码进入选课界面，在这里学生可以进行三种操作：

查询已选课程、选课以及付费。

同样，通过业务层，这些操作结果存入数据库中。

根据以上描述，绘制系统的用例图。

并选择其中一个用例（如添加课程AddCourse）给出其用例描述。

用例描述如下：

用例规约：

用例名称：

建立新岗位

用例ID：

ESM-ZZJG-1

角色：

SuperUser

用例说明：

SuperUser创建新岗位。

前置条件：

SuperUser已经登录ESM系统。

基本事件流：

1.SuperUser请求新建岗位

2.ESM系统弹出岗位信息查询页面（如图ESM-ZZJG-1所示）

3.SuperUSer选择“新建”

4.系统弹出岗位信息页面（如图ESM-ZZJG-2）

5．SuperUser输入岗位信息，包括岗位名、部门、岗位职责，并选择“保存”

6．系统保存新建岗位，并返回到岗位信息查询页面

其它事件流：

第5步，SuperUser选择“取消”，系统返回到岗位信息查询页面

第5步，SuperUser输入的岗位信息不完整，例如某一项没有输入，则系统提示岗位信息不完整，请重新输入

第6步，系统保存新建岗位信息时，发现系统中已经存在岗位名、部门相同的岗位信息，提示用户此岗位已经存在

异常事件流：

第6步，系统保存新建岗位时出现系统故障，例如网络故障，数据库服务器故障，系统弹出系统异常页面，提示SuperUSer保存失败

后置条件：

岗位信息保存到数据

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