面向对象分析与设计UML实训指导书.docx
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面向对象分析与设计UML实训指导书
项目（实训）指导书
系别：
计算机系
专业：
计算机软件技术
课程：
面向对象分析与设计（UML）
制订人：
张劲波
审核人：
聂军
制订时间：
2010年9月
项目一用例图及进度安排
一、项目（实训）名称
用例图及进度安排。
二、项目（实训）学时数
4学时。
三、项目（实训）目标
实训目标：
1、熟悉用例图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制用例图的方法。
最终成果：
每个小组完成对应用例图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具绘制用例图。
获得的知识：
1、熟悉用例图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制用例图的方法。
四、项目（实训）中的具体任务
1、启动RationalRose2003工具
2、绘制用例图
五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握用例图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
能力要求：
1、会绘制UML中的用例图。
六、学生知识和能力准备
1、UML中的用例图的表示方法
2、用例与角色的区别
七、工具与设备
工具：
RationalRose2003
设备：
PC
八、辅助教学资料
《UML基础与Rose建模教程》蔡敏人民邮电出版社2006年1月
九、实施步骤与技术要点
（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：
login。
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
一十、考核或评价标准
1、检查学生是否正确使用RationalRose工具绘制用例图。
2、检查学生是否使用合适的UML图像绘制用例图。
项目二活动图
一十一、项目（实训）名称
活动图。
一十二、项目（实训）学时数
4学时。
一十三、项目（实训）目标
实训目标：
1、熟悉活动图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制活动图方法。
最终成果：
每个小组完成对应活动图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具绘制活动图。
获得的知识：
1、熟悉活动图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制活动图的方法。
一十四、项目（实训）中的具体任务
1、启动RationalRose2003工具
2、使用合适的图形描述活动图
一十五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握活动图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
能力要求：
1、会绘制UML中的活动图。
一十六、学生知识和能力准备
1、UML中的活动图的表示方法
2、活动图建模技术
一十七、工具与设备
工具：
RationalRose2003
设备：
PC
一十八、辅助教学资料
《UML基础与Rose建模教程》蔡敏人民邮电出版社2006年1月
一十九、实施步骤与技术要点
（1）在用例图中，找到删除的用例，如图2.1所示，在删除用例上单击右键，在弹出的快捷菜单中选“New”，Rose工具也会弹出一个菜单，选”ActivityDiagram”，选中后单击，便可以新建好一个活动图。
如图2.2所示。
图2.1
图2.2
（2）新建好活动图后，双击删除的活动图，得到如图2.3所示，然后把在左边的工具栏内点击“Swinlane“，在右边的图添加一个泳道，如图2.4所示，并命名为administrator.按照此步骤，再添加另一个泳道，并命名为SystemTool，得到图2.5。
图2.3
（3）接着在左边的工具上选取开始点，并在administrator的泳道上添加，如图2.6所示；添加完开始结点后，再来为此活动图添加活动，图2.7所示，在左边的工具栏上选中Activity这个图标，在administrator这边的泳道上添加一个活动，命名为登录（login），再在开始结点和活动登录（login）之间添加活动关系，如图2.8所示。
图2.4
图2.5
图2.6
图2.7
图2.8
（3）完成步骤
（2）后，登录输入需要对输入的信息进行验证，则在图中添加一个验证框，如图2.9所示：
添加验证框后，验证的内容，如果通过，则允许管理员进行查询操作，如图2.10所示；如不能通过，则结束，如图2.11所示。
图2.9
图2.10
图2.11
（4）验证后，下一步的操作是查询需要删除的记录，添加一个活动，命名为delete，如图2.12和图2.13所示。
图2.12
图2.13
（5）最后，在删除后，系统会返回操作结果给操作者，图2.14所示；删除成功或删除失败系统都会有信息返回给操作者。
（7）根据分析设计情况，进一步添加或细化活动图。
图2.14
二十、考核或评价标准
1、检查学生是否正确使用RationalRose工具绘制活动图。
2、检查学生是否使用合适的UML图像绘制活动图。
项目三状态图
二十一、项目（实训）名称
状态图。
二十二、项目（实训）学时数
4学时。
二十三、项目（实训）目标
实训目标：
1、熟悉状态图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制状态图的方法。
最终成果：
每个小组完成对应状态图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具绘制状态图。
获得的知识：
1、熟悉状态图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制状态图的方法。
二十四、项目（实训）中的具体任务
1、业务分析：
由前面章节对图书馆管理系统中的还书主要业务的描述和分析可知，还书业务的动态行为是由：
空闲（idle）、图书查找（finding）、还书（reversion）、失败（Failure）、归还成功（Success）5种状态及激活相互转换的事件。
2、绘制状态图：
请您根据分析运用UML绘制还书用例的状态图。
分析：
还书的状态图，还书的主要业务都是由管理员来完成，首先管理员必须先登录系统，并通过验证后，便可以进行下一步的操作，查找该书的相关信息，如存在，则进行还书操作，如不存在该信息，则给出提示信息；
二十五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握状态图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
能力要求：
1、会绘制UML中的状态图。
二十六、学生知识和能力准备
1、UML中的状态图的表示方法
2、理解状态、状态机的区别
二十七、工具与设备
工具：
RationalRose2003
设备：
PC
二十八、辅助教学资料
《UML基础与Rose建模教程》蔡敏人民邮电出版社2006年1月
二十九、实施步骤与技术要点
（1）在用例图中的还书（revesion）用例，单击右键，如图3.1所示，新建一个状态图，命名为revesion状态图，图3.2所示。
图3.1
图3.2
（2）双击“receivesion”状态图，展开后，在左边的工具栏上选取一个实心圆点，此结点为开始结点，图3.3所示；当还书的时候，操作者先要询问系统的状态，如果系统忙，操作者则必需等待，因此，得到系统的两种状态，如图3.5所示。
图3.3
图3.4
图3.5
（3）操作者在询问系统和状态后，得到的图3.6所示两种状态，如果系统忙，操作者必需要等待、结束，如图3.7和图3.8所示，重返步骤
（1）。
图3.6
图3.7
图3.8
（4）如系统空闲，则进行对还书的信息进行查询操作，图3.9所示；查询也有两种结果，一是查询得到该书的相关信息，二查询不到该书的相关信息；则此时有两种状态，需要建立两种状态，如图3.10所示。
图3.9
图3.10
（5）最后，操作者进行了操作后，系统会给出操作的结果给操作者；操作成功或失败，都会有提示信息给出。
整个的还书的过程便完成；图3.11所示。
（7）根据分析设计情况，进一步添加或细化状态图。
图3.11
三十、考核或评价标准
1、检查学生是否正确使用RationalRose工具绘制状态图。
2、检查学生是否使用合适的UML图像绘制状态图。
项目四类图
三十一、项目（实训）名称
类图。
三十二、项目（实训）学时数
2学时。
三十三、项目（实训）目标
实训目标：
1、理解类的基本概念。
2、熟悉用例图的基本功能和使用方法。
3、掌握如何使用建模工具绘制用例图的方法。
最终成果：
每个小组完成对应类图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具绘制类图。
获得的知识：
1、熟悉类图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制类图的方法。
三十四、项目（实训）中的具体任务
1、由前面章节对图书馆管理系统中的书籍管理功能可知，该模块是由书籍信息类、书目类、新增书籍界面类、修改书籍界面类、删除书籍界面类和书籍管理类6个类组成。
三十五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握类图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
能力要求：
1、会绘制UML中的类图。
三十六、学生知识和能力准备
1、UML中的类图的表示方法
2、类与对象的概念
三十七、工具与设备
工具：
RationalRose2003
设备：
PC
三十八、辅助教学资料
《UML基础与Rose建模教程》蔡敏人民邮电出版社2006年1月
三十九、实施步骤与技术要点
（1）打开前面初步构建的UML模型文件;
（2）打开Rose中的逻辑视图（LogicalView），选择分析模型（analysismodel）目录。
并在其下创建一个子目录并命名为：
“图书馆业务功能”。
（3）用鼠标右击“图书馆业务功能”在弹出来的菜单中选择“New→Classdiagram”项，创建类图，如图4.1所示。
（4）双击新建的类图，并点右边控件集中选中的类的图标，并用鼠标在图中分别拖出一个类图，并命名为Book，如图4.2所示。
图4.1
图4.2
（5）接下来的一步为设置类的属性，在新的类中双击该类，在打开属性面板中，可以看到在此可以设置类的属性和方法等其他的信息，图4.3所示；后撞击Attributes这个栏目，此栏目为设置类的属性的选项，在图中间的单击右键，可以看到有一个“Insert”的选项，选中这个选项，图4.4所示，后在出现的对话框中输入相关信息如图4.5所示；如书本的ISBN号，在Type这个方框内输入此属性的类型值，同时可以看到一栏可以设置此属性的访问权限，一般这些属性都设置Private这个权限，如图4.6所示。
这个类的其他属性也可以按照以上的做法设置，最后得到的结果是图4.7所示。
图4.3图4.4
图4.5图4.6
（6）设置好类的属性，现在来设置类的方法（也是操作），双击类后在弹出的菜单上选operations这个选项，可以看到图4.8所示，在图中的空白地方，单击右键，在弹出的菜单中选insert这个选项，也就只有这个选项可用，见图4.9，接着输入方法名，同时可以设置该方法的返回类型，也可以在Documentations的方框内填写一些相关的方法说明，如图4.12所示，设置好该方法的访问权限，见图4.13。
类的其他方法也可以按上面来设置好，最后，得到该类的其他方法见类4.14。
图4.7图4.8
图4.9图4.10
图4.11图4.12
图4.13图4.14
（7）至此，类的方法和属性都设置好了，如图4.15所示。
图4.15
（8）接下来为书目类设置，按照上面的步骤可以设置好该类的属性和方法，如图4.16和图4.17所示。
图4.16图4.17
（9）最后，绘制出由分析得出的各个类，如图4.18所示，此时，类图便完成。
（10）根据分析情况，进一步细化添加相关的类。
图4.18
四十、考核或评价标准
1、检查学生是否正确使用RationalRose工具绘制类图。
2、检查学生是否使用合适的UML图像绘制类图。
项目五类的关系
四十一、项目（实训）名称
类的关系。
四十二、项目（实训）学时数
4学时。
四十三、项目（实训）目标
实训目标：
1、理解类间关系的基本概念。
2、掌握描绘类间关系的方法。
3、掌握在RationalRose中绘制类关系的操作方法。
最终成果：
每个小组完成对应类图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具在类图中描述类之间的关系。
获得的知识：
1、熟悉类图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制类图的方法。
3、通过UML的类图描述类之间的关系。
四十四、项目（实训）中的具体任务
1、分析：
由前面章节对图书馆管理系统中的书籍管理业务分析和对该业务的抽象出来的类可知，图书馆的主要静态模型类图是由书籍管理类、书类、书目类、管理员类、用户类和各种界面操作类组成。
其中用户类与管理员类是泛化的关系，而其它类之间均是关联关系。
。
四十五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握类图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
3、熟能进行准确分析，并描述系统中的各个类图之间的关系。
能力要求：
1、会绘制UML中的类图。
2、能分析类的关系
四十六、学生知识和能力准备
1、UML中的类图的表示方法
2、关联、泛化两种关系的区别
四十七、工具与设备
工具：
RationalRose2003
设备：
PC
四十八、辅助教学资料
《UML基础与Rose建模教程》蔡敏人民邮电出版社2006年1月
四十九、实施步骤与技术要点
（1）打开上面做好的类图，添加管理员类，用户类，界面类。
首先，添加一人管理员类，图5.1，并按照上面所说方法添加类的各种属性和方法，见图5.2、图5.3。
（2）可以依照上面的操作来添加其他的类，如：
用户类（Reader类）、界面类（ActionForm）,添加完后结果如图5.4和图5.5所示；
（3）其他的类添加完后，就可以为各个类添加关系了，由关联、泛化、依赖等关系相互协作来静态描述业务系，所以，各个类的关系也由这几个关系来完成。
如图5.6所示：
Person类是administrator类和reader类两个类的父类，他们之间为泛化关系。
administrator类和reader类是继承Person类。
BoobItem类是继承Book类的，其他的类为一般的依赖关系，最后，连接完线条便得到图5.6。
（4）根据分析设计情况，进一步细化各类之间的关系。
图5.1
图5.2
图5.3
图.5.4
图5.5
图5.6
五十、考核或评价标准
1、检查学生是否正确使用RationalRose工具绘制类图。
2、检查学生是否使用合适的UML图像绘制类图。
项目六交互图
五十一、项目（实训）名称
交互图。
五十二、项目（实训）学时数
4学时。
五十三、项目（实训）目标
实训目标：
1、理解顺序图的基本概念。
2、理解协作图的基本概念。
3、掌握在RationalRose中绘制交互图的操作方法。
最终成果：
每个小组完成对应顺序图、协作图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具绘制顺序图、协作图。
获得的知识：
1、熟悉顺序图、协作图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制顺序图、协作图的方法。
五十四、项目（实训）中的具体任务
1、分析：
根据演示部分对图书业务功能模块中的交互操作进行动态建模的操作步骤和方法，请你对书籍管理模块中的交互操作进行动态建模。
该模块中主要存在新增书籍、修改书籍信息和删除书籍三种交互操作。
五十五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握顺序图、协作图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
能力要求：
1、会绘制UML中的顺序图、协作图。
五十六、学生知识和能力准备
1、UML中的顺序图、协作图的表示方法
2、了解顺序图、协作图的建模技术
五十七、工具与设备
工具：
RationalRose2003
设备：
PC
五十八、辅助教学资料
《UML基础与Rose建模教程》蔡敏人民邮电出版社2006年1月
五十九、实施步骤与技术要点
（1）在Rose软件的左边栏目上的LogiclView单击右键，新建一个时序图，时序图是交互图一种表示，可以用时序来表示，如图6.1；在此，先单间介绍一下用法：
图中的直线箭头是发送消息；虚线箭头是返回消息；曲折线是对象自己给自己发送消息并调用。
（2）接下来的是添加类，系统中的类是其他的方法的边界，在上面做好的类找到可以直接拖拉来图中，见图6.2和图6.3所示。
图6.1
图6.2
图6.3
（3）添加类后，便可以添加方法了，开始是必需是外面的实体向系统发送消息，如图6.4所示，是管理员登录时向系统发送的消息；
图6.4
（5）可以按上一步的方法来完成其他的方法，如viladate（验证）,返回验证结果，当用户收到结果后，可以正常登录后便能进行增加图书见图6.5到图6.9。
最后得到的时序图如图6.10所示。
图6.5
图6.6
图6.7
图6.8
图6.9
图6.10
（6）完成了时序图后，可以按F5键便得到增加图书的协作图，见图6.11所示。
图6.11
（7）剩下的更新图书信息和删除图书信息的交互图在此不再一一详细的介绍，其绘图方法跟绘制增加图书的方法一样，最后得到见图6.12到图6.15
图6.12
图6.13
图6.14
图6.15
六十、考核或评价标准
1、检查学生是否正确使用RationalRose工具绘制顺序图、协作图。
2、检查学生是否使用合适的UML图像绘制顺序图、协作图。
项目七对象图与包图
六十一、项目（实训）名称
对象图与包图。
六十二、项目（实训）学时数
2学时。
六十三、项目（实训）目标
实训目标：
1、对象图的基本概念。
2、包的基本概念。
3、掌握在RationalRose中绘制对象图和包。
最终成果：
每个小组完成对应对象图、包图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具绘制对象图、包图。
获得的知识：
1、熟悉对象图、包图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制对象图、包图的方法。
六十四、项目（实训）中的具体任务
1、绘制对象图；
2、绘制包图；
六十五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握对象图、包图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
能力要求：
1、会绘制UML中的对象图、包图。
六十六、学生知识和能力准备
1、UML中的对象图、包图的表示方法
2、对象图与类图的区别
六十七、工具与设备
工具：
RationalRose2003
设备：
PC
六十八、辅助教学资料
《UML基础与Rose建模教程》蔡敏人民邮电出版社2006年1月
六十九、实施步骤与技术要点
为了更好的描述借书过程，根据图7.1绘制借书过程中某一时刻的对象图。
图7.1
（1）确定对象的值
假定管理员在为读者“S05001”办理“UMLGuide”的借书手续，这时首先弹出一个借书窗口“lfLend”，在其上输入读者ID和书名，点击“借书”按钮。
这里lfLend对象将调用业务管理者类bmMain对象的findBookByName方法去获取一个书名为“UMLGuide”的Book对象bLend，然后bmMain再通过lendBook方法，去调用bLend对象findFreeItem方法，去查找一本可借阅的图书，这里假定找到图书iLend，然后使用setLoanState更改iLend的借阅状态为“借出”，完成借书过程。
表8.1描述了在成功设置iLend对象借阅状态为“借出”状态时，与借书过程有关的各对象的值。
表8.1
类名
对象名
属性值
方法
LendFrame
lfLend
BookName=”UMLGuide”
ReaderID=”S05001”
lendBook
BookManager
bmMain
findBookByName
lendBook
Book
bLend
BookName=”UMLGuide”
ISBN=”ISBN12315”
findFreeItem
Item
iLend
ISBN=”ISBN12315”
ItemID=”B05001”
getItemID
setLoanState
（2）绘图，根据
（1）中的描述，绘制出当iLend状态变更时，系统中各对象的状态如图8.2所示。
（3）根据分析设计情况，进一步设计对象和包之间的关系。
图7.2
七十、考核或评价标准
1、检查学生是否正确使用RationalRose工具绘制对象图、包图。
2、检查学生是否使用合适的UML图像绘制对象图、包图。
项目八组件图和部署图
七十一、项目（实训）名称
组件图和部署图。
七十二、项目（实训）学时数
3学时。
七十三、项目（实训）目标
实训目标：
1、理解组件图的基本概念。
2、理解组件图的应用：
逻辑部署。
3、理解部署图的基本概念。
4、理解部署图的应用：
物理部署。
5、掌握组件图和部署图绘制的方法。
最终成果：
每个小组完成对应组件图、部署图的绘制。
学生完成实训后具备的能力：
能使用RationalRose工具绘制组件图、部署图。
获得的知识：
1、熟悉组件图、部署图的基本功能和使用方法。
2、掌握如何使用建模工具绘制组件图、部署图的方法。
七十四、项目（实训）中的具体任务
1、分析类图的模块
2、分析接口
3、绘制组件图、部署图。
七十五、教师知识和能力要求
知识要求：
1、掌握组件图、部署图的绘制方法。
2、掌握RationalRose工具的使用方法。
能力要求：
1、会绘制UML中的组件
升级会员 