CS应用系统建模ok资料.docx

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CS应用系统建模ok资料

单元7　C/S应用系统建模

本单元主要分析图书管理系统的建模，重点对图书管理系统的业务需求、功能模块、操作流程、参与者、用例和类进行了详细的分析，构建了图书管理系统的用例图、类图、顺序图、活动图、包图、组件图和部署图。

本单元还介绍了数据查询模块和条码编制与图书入库模块的建模。

本单元重点介绍的图有包图、组件图和部署图。

如果系统中的类很多，则对这些类按相关性进行打包十分有用，对类进行打包有助于减少模型的复杂性。

组件图提供当前模型的物理视图，对系统静态实现视图进行建模。

一个组件图可以表示一个系统全部或者部分的组件体系。

部署图描述系统运行时节点、组件及其对象的配置，每一个模型都包含一个独立的部署图，显示模型的处理器及其设备之间的连接，以及处理器到处理器的布置。

【教学导航】

教学目标

（1）熟悉管理信息系统的业务需求、功能模型、操作流程的分析方法

（2）学会识别管理信息系统的参与者、用例和类

（3）学会构建管理信息系统的用例图、类图、顺序图、活动图

（4）熟悉UML包图、组件图和部署图的组成

（5）学会在RationalRose2003绘制包图、组件图和部署图

（6）学会导入与导出RationalRose2003的模型

（7）学会在RationalRose2003中发布系统模型

教学重点

（1）识别系统的参与者、用例和类

（2）构建系统的用例图、类图、顺序图和活动图

（3）在RationalRose2003绘制包图、组件图和部署图

教学方法

任务驱动教学法、分组讨论法、自主学习法、探究式训练法

课时建议

10课时

【前导训练】

【任务7-1】绘制“数据查询”子模块的用例图

【任务描述】

（1）创建一个Rose模型，将其命名为“07图书管理系统模型”，且保存在本单元对应的文件夹中。

（2）分析“数据查询”子模块的功能需求、参与者和用例，使用RationalRose2003绘制“数据查询”子模块的用例图。

【任务7-2】绘制“图书借阅查询类”的类图

【任务描述】

设计图书管理系统“图书借阅查询类”，且使用RationalRose2003绘制“图书借阅查询类”的类图。

【任务7-3】绘制“图书借阅数据查询界面类”的类图

【任务描述】

设计图书管理系统“图书借阅数据查询界面类”，且使用RationalRose2003绘制“图书借阅数据查询界面类”的类图。

【任务7-4】绘制“图书借阅数据查询”的顺序图

【任务描述】

分析图书管理系统“图书借阅数据查询”所涉及的类、方法及其实现过程，使用RationalRose2003绘制图书管理员查询图书借阅数据的顺序图。

【任务7-5】绘制“图书借阅数据查询”的活动图

【任务描述】

分析图书管理系统中“图书借阅数据查询”的动作状态或活动状态、决策以及各个状态的转换，使用RationalRose2003绘制图书借阅数据查询的活动图。

【引例探析】

为了准确说明汽车的外观形状与结构，我们可以从不同方向进行刻画，汽车的多方位视图如图7-6所示。

图7-6　汽车外观的多方位视图

为了准确说明手机的外观形状与结构，我们可以从不同方向进行刻画，手机的六方位视图如图7-7所示。

图7-7　手机的六方位视图

【知识疏理】

1．包图概述

包图由包和包之间的关系组成的，包图模型如图7-8所示。

图7-8　包图示意图

在UML中，包的绘制是用两个矩形表示的，一个小矩形和一个大矩形，小矩形紧贴在大矩形的左上角。

同其他的建模元素一样，每个包都必须有一个与其他包相区别的名称，包的名称是一个字符串，它有两种形式：

简单名和路径名。

其中简单名仅包含一个简单的名称，路径名是以包处于的外围包的名字作为前缀。

2．组件图概述

组件图（ComponentDiagram）也叫构件图，用于描述软件的各种组件和它们之间的依赖关系。

组件视图包含模型代码库、可执行文件、运行库及其他组件的信息。

组件是代码的实际物理模块，系统的组件图用来显示代码模块间的关系。

3．组件图的组成

组件图中通常包含3种元素：

组件（Component）、接口（Interface）和组件之间的依赖关系（Dependency）。

每个组件实现一些接口，并使用另一些接口。

如果组件之间的依赖关系与接口有关，那么可以被具有同样接口的其他组件所替代。

组件图示意图如图7-9所示。

组件由一个左边嵌两个小矩形的大矩形表示，大矩形中填写组件的名字。

接口由一个空心圆表示。

组件之间的依赖用一个带箭头的虚线表示。

图7-9　组件图示意图

4．组件图的应用

（1）为源代码建模

（2）为可执行文件建模

（3）为数据库建模

5．部署图概述

部署图（DeploymentDiagram）也叫配置图，表示系统的实际部署，与系统的逻辑结构不同，它描述系统在网络上的物理部署。

部署图（DeploymentDiagram）用来对部署系统时涉及到的硬件进行建模。

可以帮助系统的有关人员了解软件中各个组件驻留在什么硬件上，以及这些硬件之间的相互关系，另外，部署图还可以用来描述哪一个软件应该安装在哪一个硬件上。

一个系统最多可以有一个部署图。

6．部署图的组成

部署图主要由节点和关联关系组成，在构造部署图时，可以描述实际的计算机和设备以及它们之间的连接关系，也可以描述部署和部署之间的依赖关系。

在部署图中，节点表示一个物理设备以及在其上运行的软件系统，例如数据库服务器、应用服务器、PC终端、打印机等。

节点之间的连线表示系统之间的通信路径，在UML中称为连接。

通信类型则放在连接旁边的“<<”和“>>”之间，表示所用的通信协议或网络类型。

两个节点之间的通信路径仅仅表明节点之间存在着联系，该连接可以采用不同的通信协议。

在UML部署图中，不同节点之间的通信路径是通过关联关系表示的。

配置图中的关联关系的表示方法与类图中关联关系相同，都是一条实线，一般关联关系不使用名称，而是使用构造型，例如<>、<>、<>、<>等。

【方法指导】

1．创建包图的主要步骤

（1）创建包

在RationalRose2003【模型浏览】窗口中“LogicView”处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中单击选择【New→Package】，如图7-11所示。

（2）创建包图

（3）在类图中添加包

（4）修改包的属性

（5）在包之间添加依赖关系

（6）保存绘制的包图

单击菜单【File】→【Save】，或者单击工具栏中的【Save】按钮

保存所绘制的包图。

2．删除包的常见方法

可以从图形绘制区域或者整个模型中删除包，如果从整个模型中删除包，则该包所包含的内容也都被删除。

（1）从图形绘制区域删除包。

首先单击选中所要删除的包图标，然后按下键盘上的Delete键即可。

也可以在图形绘制区域右键单击所要删除的包图标，在弹出的快捷菜单中单击菜单项【Edit→Delete】即可，如图7-12所示。

（2）从整个模型中删除包。

要从整个模型中删除包，需要在左边【模型浏览】窗口右键单击所要的删除的包名，从弹出的快捷菜单中单击选择【Delete】菜单项即可删除。

3．创建组件图的主要步骤

（1）建立新的组件图

在RationalRose2003【模型浏览】窗口【ComponentView】对应的行单击右键，在弹出的快捷菜单中选择【New】选项，然后单击下一级菜单项【ComponentDiagram】，如图7-13所示。

（2）显示组件图【编辑】窗口和编辑工具栏

（3）添加组件

（4）添加组件之间的依赖关系

（5）保存绘制的组件图

单击菜单【File】→【Save】，或者单击工具栏中的【Save】按钮

保存所绘制的组件图。

4．创建部署图的主要步骤

一个系统模型只有一个配置图，在【模型浏览】窗口只有一个配置图节点“DeploymentView”。

（1）显示配置图【编辑】窗口和编辑工具栏

在【模型浏览】窗口双击配置图节点“DeploymentView”，显示配置图【编辑】窗口和编辑工具栏。

（2）添加处理器

（3）添加设备

（4）添加关联关系

（5）保存绘制的部署图

单击菜单【File】→【Save】，或者单击工具栏中的【Save】按钮

保存所绘制的部署图。

5．导入与导出RationalRose2003的模型的方法

利用RationalRose进行面向对象的可视化建模时，经常要导出模型或模型的某一部分，也经常要将模型元素导入到模型中。

（1）导出模型

在RationalRose2003中打开模型文件，单击菜单【File】→【ExportModel】，弹出【ExportModel】对话框，在该对话框中选择合适的位置，输入导出模型的文件名，如图7-14所示。

以Petal文件格式导出完整模型，单击【保存】按钮即可。

当然，也可以导出模型的部分元素。

（2）导入模型

在RationalRose2003中单击菜单【File】→【Import】，弹出【ImportPetalFrom】对话框，在该对话框中指定要导入的Petal格式的文件，如图7-15所示，然后单击【打开】按钮即可。

导入模型后，Rose会更新当前模型中的所有模型图。

【引导训练】

【任务7-6】分析与构建图书管理系统的UML模型

【任务描述】

（1）分析图书管理系统的业务需求、功能模块和操作流程。

（2）分析图书管理系统的参与者、用例和类。

（3）绘制图书管理系统的用例图、类图、顺序图和活动图。

（4）绘制图书管理系统的包图、组件图和部署图。

（5）发布图书管理系统模型。

【任务实施】

1．图书管理系统使用对象的功能划分

（1）图书借阅员主要使用图书管理系统借出图书、归还图书、续借图书、查询信息等，也可以修改密码，以合法身分登录系统。

（2）图书管理员主要管理图书类型、借阅者类型、出版社数据、藏书地点、部门数据等基础数据，编制图书条码、打印书标、图书入库、管理书目信息、维护借阅者信息、办理借书证等。

（3）系统管理员主要是管理用户、为用户分配权限、设置系统参数、备份数据、保证数据完整、保证网络畅通和清除计算机病毒等。

（4）图书借阅者可以查询书目信息、借阅信息和罚款信息。

2．图书管理系统的业务需求描述

通过对图书管理系统业务需求的整合、归纳，可以获得如下的功能需求：

（1）借阅者持有借书证借书。

（2）图书借阅员作为借阅者的代理完成借出图书、归还图书工作。

（3）图书管理员管理图书类型、借阅者类型、出版社、部门、馆藏地点等数据，添加、修改和删除借阅者数据、办理借书证，添加、修改和删除书目数据，编制图书条码，完成图书入库操作等。

（4）系统管理员添加、修改和删除用户，设置用户权限，设置、修改系统参数等。

（5）图书管理员、图书借阅员和借阅者本人都允许查询书目信息、借阅信息和罚款信息。

本系统暂不考虑“预留图书”和“图书征订”等操作。

3．分析图书管理系统主要模块的功能

为了实现图书系统管理的业务需求，便于团队合作开发系统，将图书管理系统划分为12个模块（用户登录模块、用户管理模块、基础数据管理模块、类型管理模块、业务数据管理模块、数据查询模块、报表打印模块、条码编制与图书入库模块、图书借出与归还模块、罚款管理模块、系统整合模块、系统部署与发布模块），功能结构图如图7-16所示。

图7-16　图书管理系统的功能结构图

4．分析图书管理系统的操作流程

在图书管理系统中，每个用例都可以建立顺序图和活动图，将用例执行中各个参与的对象之间的消息传递过程表现出来，反映系统的操作流程。

本节主要分析图书管理系统的几个主要的操作流程。

（1）用户登录的流程

当用户进行登录时，首先打开【用户登录】界面，然后开始输入“用户名”和“密码”；“用户名”和“密码”输入完毕，并提交到系统，然后系统开始检查判断“用户名”和“密码”是否合法。

如果检查通过则成功登录，否则显示【错误提示信息】对话框；在【错误提示信息】对话框中选择需要进行何种操作，如果选择“重新输入”则返回【用户登录】界面再一次输入“用户名”和“密码”，如果选择取消则退出【用户登录】界面，此时表示登录失败。

（2）借出图书的操作流程

借出图书的操作流程为：

图书借阅员选择菜单项【借出图书】，打开【图书借出】窗口，图书借阅员在该对话框中输入借阅者信息，然后由系统查询数据库，以验证该借阅者的合法性，若借阅者合法，则再由图书借阅员输入所要借阅的图书信息，并将借阅信息提交到系统，系统记录并保存该借阅信息。

（3）归还图书的操作流程

归还图书的操作流程为：

图书借阅员选择菜单项【归还图书】，打开【图书归还】窗口，图书借阅员在该对话框中输入归还图书的条码，并提交到系统，然后由系统查询数据库，以验证该图书是否为本馆藏书，若图书不合法，则提示图书借阅员；若合法，则由系统查找借阅该图书的借阅者信息，然后删除相对应的借阅记录，并更新借阅者信息。

（4）超期处理的操作流程

超期处理的前提条件为：

当发生借书或还书时，首先由系统找到借阅者的信息，然后调用超期处理以检验该借阅者是否有超期的借阅信息。

超期处理的操作流程为：

获取借阅者的所有借阅信息，查询数据库以获取借阅信息的日期，然后由系统与当前日期比较，以验证图书是否超过了规定的借阅期限，若超过规定的借阅时间，则显示超期的图书信息，以提示图书管理员。

5．分析图书管理系统的参与者

经过实地调查、访谈，我们可以列出图书管理系统的主要业务内容。

（1）系统可供图书借阅员完成借书、还书、续借操作。

（2）系统可供图书管理员完成图书编目、入库，办理借书证等操作。

（3）系统允许系统管理员对系统进行维护、管理系统用户、设置用户权限。

（4）系统可供图书管理员、图书借阅员和借阅者本人查询图书信息、借阅信息和罚款信息。

通过以上分析，可以确定系统中有四类参与者：

图书借阅员、图书管理员、系统管理员和借阅者。

从某一个工作人员来看，一个人可以分别完成图书借阅员、图书管理员、系统管理员三种角色，只是这三种岗位职责、权限不同，所以有必要分为三种类型。

6．分析图书管理系统的用例

在确定图书管理系统的参与者后，我们必须确定参与者所使用的用例，用例是参与者与系统交互过程中需要系统完成的任务。

识别用例最好的方法是从参与者的角度开始分析，这一过程可通过提出“要系统做什么？

”这样的问题来完成。

由于系统中存在四种类型的参与者，下面分别从这四种类型的参与者角度出发，列出图书管理系统的基本用例，如表7-2所示。

表7-2　图书管理系统的基本用例

系统参与者

基本用例

图书借阅员

借出图书、归还图书、续借图书、查询信息、修改密码

图书管理员

管理基础数据、管理书目、管理图书、管理借阅者

系统管理员

管理用户、管理用户权限、设置系统参数、备份数据

借阅者

查询信息

找出系统的基本用例之后，还需要对每一个用例进行细化描述，以便完全理解创建系统时所涉及的具体任务，发现因疏忽而未意识到的用例。

对用例进行细化描述需要经过与相关人员进行一次或多次细谈。

在建立用例图后，为了使每个用例更加具体，可以以书面文档的形式对用例进行描述。

描述时可以根据其事件流进行，用例的事件流是对完成用例所需要的事件的描述。

事件流描述了系统应该做什么，而不是描述系统应该怎样做。

通常情况下，事件流的建立是在细化用例阶段进行。

开始只对用例的基本流所需的操作步骤进行简单描述。

随着分析的深入，可以添加更多的详细信息。

最后，将例外情况也添加到用例的描述中。

7．分析图书管理系统的类

进一步分析系统需求，以发现类以及类之间的关系，确定它们的静态结构和动态行为，是面向对象分析的基本任务。

系统的静态结构模型主要用类图和对象图描述。

在确定系统的功能需求后，下一步就是确定系统的类。

由于类是构成类图的基础，所以，在构造类图之前，首先要定义类，也就是将系统要的数据抽象为类的属性，将处理数据的方法抽象为类的方法。

8．绘制图书管理系统的用例图

图书管理系统的用例图如图7-28所示。

9．绘制图书管理系统的类图

图书管理系统几个实体类的类图如图7-29所示，图书借出类与图书类、借阅者类的关系如图7-29所示。

图书借出类与图书类为一对一的关系，每一本图书（对应一个惟一的条码）在同一时刻只能借出一次。

借阅者类与图书借出类为一对多的关系，每个借阅者可以借阅多本图书，也可能没有借阅一本图书。

书目类与图书类、图书类型类的关系如图7-29所示，书目类与图书类为一对多的关系，每一种书目至少对应有一本图书，也可能对应有多本图书。

图书类型类与书目类对一对多的关系，每种图书类型可以对应有多种不同的书目，也可能没有对应的书目。

借阅者类与借阅者类型类的关系如图7-29所示。

借阅者类型类与借阅者类为一对多的关系，每个借阅者类型可以对应有多个不同的借阅者。

图书管理系统主要界面类的类图如图7-30所示。

图书管理系统图书借出界面类与图书类、借阅者类、图书借出类之间的关系如图7-31所示。

10．绘制图书管理系统的顺序图

（1）绘制“用户登录系统到打开子窗口操作过程”的顺序图

“用户登录系统到打开子窗口操作过程”的顺序图如图7-32所示。

（2）绘制图书类型管理模块的顺序图

①绘制“新增图书类型”的顺序图

“新增图书类型”的顺序图如图7-33所示。

②绘制“浏览与修改图书类型数据”的顺序图

“浏览与修改图书类型数据”的顺序图如图7-34所示。

图书管理系统其他模块顺序图的绘制已在前面各单元予以介绍，在此不再重复说明。

11．绘制图书管理系统的活动图

（1）绘制“用户登录系统到打开主窗口操作过程”的活动图

“用户登录系统到打开主窗口操作过程”的活动图如图7-35所示。

（2）绘制“图书类型管理”的活动图

“图书类型管理”的活动图如图7-36所示。

图书管理系统其他模块活动图的绘制已在前面各单元予以介绍，在此不再重复说明。

12．绘制图书管理系统的包图

在面向对象的系统分析中，通常将系统中的类分为三种：

用户界面类、业务处理类和数据访问类。

用户界面类由系统中的用户界面组成，例如用户登录界面、用户管理界面、图书借出界面等；业务处理类则负责系统中的业务逻辑处理；数据库访问类则负责保存处理结果。

将这三类分别以包的形式进行包装，形成三个类包：

用户界面包、业务处理包、数据访问包。

13．绘制图书管理系统的组件图

（1）建立新的组件图

在RationalRose2003【模型浏览】窗口【ComponentView】对应的行单击右键，在弹出的快捷菜单中选择【New】选项，然后单击下一级菜单项【ComponentDiagram】。

此时，在【ComponentView】文件夹中添加了一个默认名称为“NewDiagram”的项，直接输入一个新的组件图名称“图书管理系统组件图”，如图7-42所示。

（2）显示组件图【编辑】窗口和编辑工具栏

双击【模型浏览】窗口中的【ComponentView】节点中的项“图书管理系统组件图”，显示组件图【编辑】窗口和编辑工具栏。

（3）添加组件

单击编辑工具栏中的【Component】按钮

，然后在组件图【编辑】窗口绘制组件的位置单击鼠标左键，添加一个组件，其默认名称为“NewComponent”，然后输入组件名称“图书管理系统主界面”即可，如图7-43所示。

按照类似的方法，添加其他的组件，如图7-44所示。

（4）添加组件之间的依赖关系

单击编辑工具栏中的【Dependency】按钮

，在组件图【编辑】窗口源组件处按下左键，然后按住左键拖动鼠标到目标组件，松开左手，此时，在源组件与目标组件之间出现一条直线，如图7-45所示。

源组件是指依赖于其他组件的组件，目标组件是某一组件所依赖的组件。

按照类似的方法添加组件之间的依赖关系，最后得到如图7-45所示的图书管理系统的主要业务组件图。

（5）保存绘制的组件图

单击菜单【File】→【Save】，或者单击工具栏中的【Save】按钮

保存所绘制的组件图。

【模型浏览】窗口中新增加的组件如图7-46所示。

14．绘制图书管理系统的部署图

一个系统模型只有一个配置图，在【模型浏览】窗口只有一个配置图节点“DeploymentView”。

（1）显示配置图【编辑】窗口和编辑工具栏

在【模型浏览】窗口双击配置图节点“DeploymentView”，显示配置图【编辑】窗口和编辑工具栏。

（2）添加处理器

单击编辑工具栏【Processor】按钮

，然后在配置图【编辑】窗口要绘制处理器的位置单击鼠标左键，输入处理器的名称即可，新添加的处理器如图7-47所示。

（3）添加设备

单击编辑工具栏【Device】按钮

，然后在配置图【编辑】窗口要绘制设置的位置单击鼠标左键，输入设备的名称即可，新添加的设备如图7-49所示。

也可以为设备添加说明文档。

（4）添加关联关系

配置图用关联关系表示各节点之间的通信，它可以连接两台处理器、两台设备或者设备与服务器。

单击编辑工具栏【Connection】按钮

，然后在配置图【编辑】窗口从源节点向目标节点拖动鼠标绘制一条直线，如图7-49所示。

（5）保存绘制的部署图

单击菜单【File】→【Save】，或者单击工具栏中的【Save】按钮

保存所绘制的部署图。

图书管理系统的系统配置图如图7-49所示。

15．在RationalRose2003中发布系统模型

（1）单击主菜单【Tools】的二级菜单【WebPublisher】，在弹出的对话框中选择要发布的模型视图和包，如图7-50所示。

（2）在【LevelofDetail】区域设置细节内容，如图7-50所示。

（3）在【Notation】区域选择发布模型的符号，有三个供选择项：

【Booch】、【OMT】、【UML】，可以根据需要进行选择。

（4）通过四个复选框选择是否发布属性、关联等内容。

（5）在【HTMLRootFileName】文本框中输入发布模型的根文件名。

（6）如果要选择图的图形文件格式，可以在图7-50中单击【Diagrams】按钮，弹出如图7-51所示的【DiagramOptions】对话框，在该对话框中选择一种图的文件格式，也可以选择不发布任何图，然后单击【OK】按钮即可。

（7）完成上述步骤后，单击【Publish】按钮，就会发布模型。

如果需要，可以单击【Preview】按钮浏览发布的模型。

【同步训练】

【任务7-7】绘制“条码编制与图书入库”子模块的用例图

【任务描述】

分析“条码编制与图书入库”业务处理子模块的功能需求、参与者和用例，使用RationalRose2003绘制“条码编制与图书入库”子模块的用例图。

【任务7-8】绘制“图书类”的类图

【任务描述】

设计图书管理系统的“图书类”，且使用RationalRose2003绘制“图书类”的类图。

【任务7-9】绘制“条码编制与图书入库界面类”的类图

【任务描述】

设计图书管理系统的“条码编制与图书入库界面类”，且使用RationalRose2003绘制“条码编制与图书入库界面类”的类图。

【任务7-10】绘制“条码编制与图书入库”的顺序图

【任务描述】

分析图书管理系统“条码编制与图书入库”所涉及的类、方法及其实现过程，使用RationalRose2003绘制条码编制与图书入库的顺序图。

【任务7-11】绘制“条码编制与图书入库”的活动图

【任务描述】

分析图书管理系统中“条码编制与图书入库”的动作状态或活动状态、决策以及各个状态的转换，使用Rationa