基于UML公共自行车服务系统的分析设计.docx
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基于UML公共自行车服务系统的分析设计
基于UML公共自行车服务系统的分析设计
摘要:
本文介绍了使用面向对象的开发方法及UML，并对公共自行车服务系统进行建模,形成一个完整的建模系统实例，分析了该系统的需求分析过程，并详细介绍了该系统的设计过程。
关键字：
UML面向对象公共自行车服务系统
一：
定义
UML，即统一建模语言，是一种概念清晰，表达能力丰富，适用范围广泛的面向对象建模语言，它主要以Booch方法，OMT方法和OOSE方法为基础，同时也吸收了其他面向对象建模方法的优点。
它可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模，主要作用就是帮助用户进行面向的描述和建模，它可以描述软件从需求分析到软件实现和测试的全过程。
UML通过图形化的表示机制从多个侧面对系统的分析和设计模型进行刻画。
它共定义了十种试图，如图1：
序号
模型种类
图形
建模机制
1
用例模型
用例图
静态建模
2
静态模型
类图，对象图，包图
静态建模
3
行为模型
状态图，活动图
动态建模
4
交互模型
顺序图，协作图
动态建模
5
实现模型
构件图，配置图
静态建模
图1
二：
需求分析
目前，国外很多城市诸如巴黎，马赛，里昂等都实施了公共自行车项目，取得了非常好的环保和社会效应。
自行车是最好的短途交通工具，具有方便、健康、低碳环保等诸多优点。
公共自行车系统是将自行车纳入到公共交通系统，基于“随用随借，公众使用”的开发理念，解决城市“最后1-3公里”的交通问题。
既可以提到道路资源利用率，缓解道路拥堵，促进节能减排，减少尾气污染，还能强身健体，提高城市品位。
2.1系统总体功能需求
公共自行车系统是利用计算机实现大量租车信息处理的电子档案管理系统，本系统主要满足市民和系统管理员，以及管理柱方面的需求。
不但要让市民通过这个系统可以方便的借到自行车，而且这个系统更易于管理。
其分析如图2：
图2
2.2系统详细功能需求
2.2.1借车模块
将具有租车功能的IC卡放在有公共自行车的锁止器的刷卡区刷卡，此时，锁止器界面上的绿灯闪一下变常亮，听到蜂鸣器发出“嘀”响声，表示锁止器已打开，租车人应及时（30秒内）将车取出，则完成租车。
租车流程如下图3所示：
图3
2.2.2还车模块
将所租的自行车推入锁止器，当绿灯闪亮时，及时将租车时的IC卡在锁止装置的刷卡区进行刷卡，当绿灯停止闪亮，听到蜂鸣器发出“嘀”响声，表示车辆已锁止，还车成功。
同时还车刷卡时，系统已停止计时并完成计时收费结算。
流程如下图4所示：
图4
2.2.3缴费模块
当还车时，系统会按照图5所示
1小时之内免费
1小时以上2小时以内：
1元
2小时以上3小时以内：
2元
3小时以上：
每小时3元
图5
对所持的IC卡进行扣款。
若要归信用保证金的，可直接在自助服务机上按以下流程操作，如图6所示：
图6
2.2.4信息查询模块
若租用者需要查询本次租还车消费情况，按以下流程操作，如图7所示：
图7
2.3数据库模块
数据库模块主要是对各种信息进行管理，主要是对用户的收费情况和个人信息进行管理，如图8：
三：
系统的UML基本模型
3.1系统的用例图
3.1.1定义参与者
用例图在需求分析阶段有很重要的作用,它是作为参与者的外部用户所能观察到的系统功能的模型图。
整个开发过程都是围绕需求阶段的用例进行的。
公共自行车系统是使用计算机实现自行车大量信息处理的电子档案管理系统，在本系统中主要满足借车者（市民）、管理柱和系统管理员3方面的需求。
对借车者来说主要是查询个人信息、查询自行车信息、借自行车和返还自行车等；管理柱是负责借车处理和还车处理，对IC卡进行扣费，其自助服务机可对自己的租车信息进行查询和退款；系统管理员主要负责系统的维护工作，涉及到市民信息管理，自行车信息管理，系统状态维护等。
系统的功能分析如图9所示。
图9
3.1.2用例图设计
用例是系统的一个功能单元，可以被描述为参与系统之间的一次交互作用。
用例图的用途是列出系统的用例和参与者，并且显示那个事用例的执行，根据以上的系统分析，用例图如下图10,11,12所示：
图10
图11
图12
3.2领域概念模型
领域概念模型是描述业务用例实现的对象模型。
它是对领域角色和领域实体之间应该如何联系和协作以执行业务的一种抽象。
领域对象模型从领域角色内部的观点定义了领域用例。
本系统的领域概念模型如图13所示：
图13
3.3系统的交互图
3.3.1分析类
有三种分析类:
边界类、实体类和控制类。
每一种在精化的系统模型中执行一种特定的作用。
（1）边界类：
用于描述目标软件系统与外部环境之间的交互，并负责实现如下功能：
界面控制，外部接口，环境隔离。
在此系统中，控制柱上的传感器，以及自动服务机上的显示面板都是边界类。
（2）实体类：
表示目标软件系统中具有持久意义的信息项及其操作。
实体类的操作具有“内向收敛”特征，他们仅向目标软件系统的其余部分提供读，写信息项内容的必要的操作接口，并不涉及业务逻辑处理。
在本系统中，“读卡异常”即为实体类。
（3）控制类：
作为完成用例任务的责任承担者，协调，控制其他类共同完成用例规定的功能或行为。
对于比较复杂的用例，控制类通常并不处理具体的任务细节，但是它应知道如何分解任务，如何将子任务分派给适当的辅助类，以及如何在辅助类之间进行信息传递和协调。
在公共自行车系统中定义的控制类如表14所示:
控制类名
控制类职责
自行车租赁中心
对用户的刷卡情况和命令分析
时间检测
核算用户的租车时间
IC卡资金管理
对用户租赁自行车的费用进行扣款
用户信息管理
对用户的信息储存并提供给用户
用户命令处理器
对用户的命令传递给服务中心并接收信息
自动锁控制器
控制管理柱上锁的开关
图14
3.3.2交互图设计
3.3.2.1公共自行车系统的顺序图和协作图
顺序图：
建模过程中，用力定义后应为一些重要的用例建立简单的行为模型，从而使该用例更为清晰，也为在建立结构模型时更容易把握这些类构件，通常用顺序图描述对象间动态的交互关系，着重体现对象间消息传递的时间顺序.图15既是“公共自行车租赁”用例的交互顺序图：
图15
协作图：
协作图展现了一组对象间的连接以及这组对象收发的消息。
它强调收发信息的组织结构，安组织结构对控制就建模，
图16即“公共自行车服务”用例的协作图：
图16
3.4系统的精化的类图
类图是面向对象系统建模中最常见也是最重要的图。
一个类图主要包括三部分:
类名、属性和操作。
并且，类与类之间还存在着各种各样的关系，包括:
依赖、关联、聚合、组合以及继承，这些类之间的关系依照顺序依次增强的。
两个类之间的依赖，说明一个类的对象暂时使用另一个类的对象。
关联则意味着一个类的对象在一段时间内使用另一个类的对象。
关联关系包括关系的方向性、角色以及基数等三个要素。
方向性指关联关系是从源类指向目的类，在不同的关
系中源类和目的类具有不同的角色，并具有1对1或1对n的数量关系。
关联关系的语义为源类对象中包含目的类对象或对象引用，因此只有当两个对象的类之间存在关联关系时，这两个对象之间才可能会发消息。
聚合是整体—部分关系，聚合关系可以看作特殊的关联关系。
组合是比聚合还强的关系，尽管它们的工作方式非常相近。
继承是一种更一般描述和更具体描述之间的分类关系。
通过对系统交互图的设计分析设计出系统精化的类图如图17所示：
图17
四．结语
主要介绍了采用UML语言，使用RationalRose建模工具对公共自行车租赁系统进行建模的过程。
以公共自行车系统为例，通过对其进行需求捕获和分析，给出了整个系统的分析与设计模型。
参考文献
【1】软件工程（第二版）著者：
齐治昌谭庆平宁洪高等教育出版社1997
【2】碟片租赁管理系统的UML建模分析与设计著者：
陈剑洪江苏淮阴学院2006.7
【3】用UML进行图书管理系统分析与设计著者：
金安琳宋军北京建筑工程学院2009.11
【4】图书管理系统的UML建模分析与设计著者：
刘锋鸡西大学200711
【5】基于UML的系统分析与设计著者：
邱红丽李军豪河南质量工程职业学院2010.2
【6】基于UML的“校园一卡通”管理系统的分析与设计著者：
段陪同王宜怀苏州大学2005.1
【7】基于UML的公交车IC卡充值系统的建模设计著者：
吴艳辽宁科技学院2006
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