uml实验报告19.docx

1、uml 实验报告实验报告 19 实验一 UML建模基础 一、实验目的 1.熟悉 UML建模工具 Rational rose的可视化环境。2.掌握利用 Rational rose 进行建模的步骤。二、实验内容 1.熟悉 Rational rose 建模环境(1)单击“开始所有程序IBM RationalRational Rose Enterprise Edition”，启动 Rational Rose建模环境，软件启动后产生如图 1.1所示的建模模型窗口。图 1.1 Rational rose 启动提示界面(2)选项卡【new】用来选择新建模型时采用的模板。单机【Details】按钮可以查看选中

2、模板的描述。【Existing】选项卡用于打开一个已经存在的模型。【Recent】选项卡可以打开一个最近打开的模型文件。如暂时不需要任何模板，只需要建立一个新的空白模型文件，单击【Cancel】按钮，显示 Rational rose 主界面，如图 1.2 所示。图 1.1 Rational rose 主界面(3)主界面包含五大部分：导航窗口、绘图窗口、工具栏、文档窗口和日志窗口。导航窗口：用于在模型中迅速漫游。导航窗口类似于 windows操作系统的资源管理器，它以树形结构显示了模型中的所有元素，包括参与者、用例、类、组件等。利用导航窗口可以：a)增加模型元素 参与者、用例、类、组件、框图。b

3、)浏览现有模型元素。c)浏览现有模型元素间的关系。d)移动模型元素。e)更名模型元素。f)将模型元素加进框图。g)将文件或 UML链接到元素。h)将元素组成包。i)访问元素的详细规范。j)图 1.3 导航窗口 打开图形。导航窗口四个视图根结点。a)用例视图(Use Case View)：用于管理需求分析获取的所有用例、参与者和用例图。b)逻辑视图(Logic View)：分析和设计完成的所有制品(如类图、对象图、顺序图、活动图、状态图等)放置在逻辑视图中。c)组件视图(Component View)：逻辑视图中的类实现后成为软件的组件，可以放在组件视图中创建这些组件，并绘制组件图描述它们之间的

4、依赖关系。d)部署视图(Deployment View):系统最终要实现物理部署，在部署视图中创建物理系统中的节点和节点的连接，并描述软件组件在物理节点中的分布。绘图窗口：当在导航窗口中选中某个图双击后，就会打开一个绘图窗口并显示该图，可以使用左边工具栏进行绘图。根据图型的不同，工具栏提供与之相应的图形符号。工具栏：提供了所有 UML中的图示符号，包括用例、参与者、类、关系、注释等等，按下任意一个图形元素，就可以在绘图窗口中绘制出来。文档窗口：图形符号提供的信息经过了抽象和压缩，提供的信息量有限，每张图或每个图形元素的详细信息可以补充在文档窗口中。比如书写用例规约时，只要在绘图窗口中点击选中某

5、个用例，然后在文档窗口中输入规约内容，系统就会自动保存文档内容，并与该用例关联起来。日志窗口：使用 Rose工具时，有些信息会在日志窗口中显示出来，比如在生成代码时可能发生的任何错误。2.建模基本步骤(1)启动 Rational rose 软件，建立空白模型文件。(2)双击 Use Case View 节点下的 main，出现如图 1.4所示，为绘制用例图做好准备。图 1.4 绘制用例图(3)添加参与者：在图 1.4 中的工具栏选取 Actor图标，在右边的图中添加一个Actor，选中新添加的 Actor，单击鼠标右键，出现如图 1.5所示的快捷菜单，选择“Open Specification

6、”(4)项，打开该 Actor 的设置对话框，如图 1.6 所示。在 name框中为该参与者命名为学生，单击【OK】按钮。图 1.5 Actor设置 图 1.6 Actor命名(5)添加用例：如图 1.7 在左边的用例工具栏选取用例图标，在右边的图中添加一个 Use Case，选中新添加的“Use Case”，单击鼠标右键，选择“Open Specification”项，打开该 Use Case的设置对话框，如图 1.8所示。在 name框中为该用例命名为“登陆系统”，在 Documentation 框中键入“登陆”的用例规格说明，单击【OK】按钮。从此以后只要选中“登陆系统”用例，则界面上的

7、文档窗口就会显示其对应的用例规格说明。图 1.7 添加用例 图 1.8 用例命名(5)按照(4)反复操作，分别加入“成绩查询”、“退出系统”、“输入系统密码”、“找回系统密码”用例，如图 1.9 所示。图 1.9 用例添加(6)用例的实现：在绘出了参与者和用例后，接下来的是绘制参与者与用例实现，如图 1.10所示。图 1.10 用例实现(7)绘制用例间的关系：根据需求分析可得出“找回系统密码”是“登陆系统”的扩展，用例“登陆系统”包含用例“输入密码”。如图 1.11，利用工具栏依赖关系图标绘制相应关系。同时右键在 Open Specification 按钮(如图 1.12)，在相应对话框中设计

8、依赖关系的类型，设置结果如图 1.13所示。图 1.11 用例间关系 1.12 类型设置 1.13 图形结果(8)保存模型：选择菜单栏【File-Save】或者标准工具栏的【Save】按钮，可以保存已建立好的系统模型，UML中模型文件扩展名为.mdl。3.结合日常生活中实际使用的系统，模仿 2 中的用例模型绘制用例图，并保存模型，熟悉利用 Rational rose 的建模过程，要求绘制的用例图中用例与 2 中的用例图不相同。实验二 用例图 一、实验目的 1.熟悉 UML用例图的基本图形元素。2.掌握用例与用例之间的各种关系。3.熟悉针对具体场景使用例图进行软件建模的方法。4.掌握用例规格说明

9、的概念和基本结构，以及用例规格说明的作用。二、实验内容 1.根据实验一建模实例，熟悉利用 Raional rose软件绘制用例图的基本方法。2.通过对“学生信息管理系统”的需求描述，确定系统用例图：“学生信息管理系统”的需求描述如下：在每个新学年开始都会有新生入学，这时系统的管理人员可以通过系统将这些新生的学籍、年龄、家庭住址、性别、身高、学生证号、身份证号等基本信息存入数据库，每个新生都对应一个唯一的编号，此编号可以是学生，在日程管理中，系统管理员还可以对所有学生的基本信息进行查询、修改和删除等操作；同时校领导可以查询、修改全校所有学生的基本信息。学校领导可以通过本系统了解每个班的任课教师、

10、辅导员、学生姓名、学生人数、专业等班级基本信息。系统管理员可以进行查询班级基本信息、添加班级、修改班级基本信息、删除班级等操作。在考试结束以后，教师可以将学生的考试成绩录入系统，还可以对学生的成绩进行查询和修改。学生可以通过本系统进行成绩的查询。学生还可以在网上选择自己选修的课程(必修课必须上，所以不用选)，学生通过本系统可以看到有哪些课程可以选以及课程的基本信息。课程的基本信息包括：课程号、所属专业、课程名称、开课学期、学时数、学分、任课教师等。每个学生每学期的选修课程数不得大于 6门，如果已经选择了 6 门课程则不能再选择其他课程。只有将已选择的课程删除掉才能再选择新课程。系统管理员负责修

11、改、增加、删除选修课程。系统管理员可以对系统的账号进行添加、设置、删除、查询等操作，同时可以设置每个账号的权限以及对应的个人信息。a)请根据上述描述，确定系统的参与者 b)确定系统的用例并绘制完整的用例图。3.根据 2中所绘制的“学生信息管理系统”用例图，写出学生“选择课程”用例的用例规格说明。“选择课程”用例规格说明 用例编号：UC21 用例名称：选择课程 简要说明：用户选择课程并保存 参与者：学生、教师、校领导、管理员 前置条件：用户正确登录系统 后置条件：成功完成选课并保存 基本事件流 1.用户向系统发送选课请求 2.用户选择欲选课程 3.系统核对用户身份条件 4.选课成功并且自动保存

12、扩展事件流：3a身份条件验证失败，显示选择所需条件并提示重新选择或者放弃选课 3a 1）用户重新选择课程，跳转到 2 3a 2）放弃选课，终止操作 4.考虑一个网络订餐系统的需求，并绘制出完整的用例图。实验三 类图 一、实验目的 1.熟悉 UML中类的定义和图形符号。2.掌握类与类之间的各种关系代表的含义及表示方法。3.掌握类图的绘制方法。4.了解对象图的绘制方法。二、实验内容 1.按照如下操作要求，绘制图书管理系统各类图，掌握绘制类图的步骤：(1)新建模型文件，打开模型文件中的逻辑视图(Logical View)，用鼠标右击逻辑视图，在弹出来的菜单中选择“NewClass diagram”项

13、，创建“图书馆业务功能”类图，如图 3.1所示。图 3.1 新建类图(2)双击新建的“图书馆业务功能”类图，并点右边控件集中选中的“Class”图标，并用鼠标在图中拖出一个类图，并命名为 Book，如图 3.2所示。图 3.2 新建类(3)下一步为设置 Book 类的属性，在类图中双击 Book 类，可以在打开的“Class Specification”对话框中设置 Book类的属性和方法等其他的信息；点击“Attributes”选项卡，此选项卡可以设置类的属性，在图中间单击右键，可以看到有一个“Insert”的选项，选中这个选项，然后在出现的对话框中输入相关信息，即书本的 ISBN 号属性，

14、在“Type”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，一般将属性设置为“private”。Book 类的其他属性也可以按照以上的做法设置，具体操作过程如图 3.3所示。图 3.3 类的属性设置(4)设置好 Book类的属性，即可以设置 Book 类的方法(操作)。双击 Book 类后在“Class Specification”对话框中选“operations”选项卡，在图中的空白地方，单击右键，在弹出的菜单中选“insert”选项，输入方法名，同时可以设置该方法的返回类型以及可见性，并可以在 Documentation 的方框内填写一些相关的方法说明，具体设置方法见

15、图3.4。图 3.4 类的方法设置(5)完成上述操作即可完成类的设置，如图 3.5所示。图 3.5 类 2.根据以下描述画出类图，并注明多重性关系(省略类的属性和关系)：一个学生可以选修多门课程，也可能没有任何课程；一门课程可以被多个学生选修；一个老师可以教多门课程或者不教课；每门课程至少有一个老师，也可以有多个老师任教；每门课程可以有 0或 1 本教材，每本教材只能用于一门课程。3.class Course private：string courseName;string teacher;string student100;const int courseNum;static double

16、courseAverScore;public:Course();void SetCourseTeacher(string teacher);double CaculateScore(int studentNum=1);double Course:courseAverScore=0.0;根据下面的代码画出 Course类的类图，要求标明各属性的类型和可见性以及类方法。4.根据以下描述，画出相应的 UML类图：(1)神舟六号飞船是神州飞船系列的一种，它由轨道舱、返回舱、推进舱和逃逸救生塔等组成。(2)航天员可以在返回舱内驾驶飞船，轨道舱是航天员工作和休息的场所。在紧急的情况下，颗粒利用逃逸救生塔逃

17、生。(3)在飞船两侧有多个太阳能电池翼，可以为飞船提供电能。5.在下图中最上面的对象的名称是什么？该图表示的意思是什么？图 3.6 对象图 6.针对实验二中的“学生信息管理系统”绘制类图，要求注明类间的关系以及每个类应有的属性和方法(省略属性的类型以及方法的返回值、参数)。实验四 状态图 一、实验目的 1.掌握状态的定义和组成部分。2.掌握 UML中状态的表示方法。3.掌握转换的定义及转换的 5要素。4.解触发事件、监护条件、动作的定义。5.掌握阅读和绘制状态图的方法。二、实验内容 1.阅读计算机线程的状态图，完成下列问题。图 1 状态图(1)该图中线程有几种状态？分别是什么？初态、就绪、运行

18、、阻塞、终态(2)请使用文字描述线程的基本运行过程。线程开始进入就绪态，当获得 cpu时间片进入运行态，如果运行结束进入终态，但是如果时间片用完就回到就绪态，运行期间如果不满足所需资源进入阻塞态，处于阻塞态的如果资源满足又会重新进入就绪态。2.根据问题描述，完成电梯状态图绘制。电梯开始处于空闲状态(idle)，当有人按下按钮要求使用电梯时(事件 is required发生)，电梯进入运行状态(run)。如果电梯的当前楼层比想要的楼层高时(监护条件currentFloordesiredFloor成立)，电梯进入下降状态(moving down)；反之，如果电梯的当前楼层比想要的楼层低时(监护条件

19、currentFloordesiredFloor 成立)，电梯进入上升状态(moving up)；如果电梯的当前楼层与想要的楼层相同时(监护条件else成立)，电梯门打开(door open)。在电梯上升或下降期间，每经过一个楼层就判断监护条件(currentFloor=desiredFloor)是否成立，若不成立，继续移动，若成立，就进入停止状态(stop)，15 秒后，电梯门自动打开(door open)，2 分钟后，电梯门自动关上(door close)，如果有更多的电梯使用请求，进入运行状态(run)，反之，则进入空闲状态(idle)。3.根据问题描述，完成手机状态图绘制。当手机开机时

20、，它处于空闲状态(idle)，当用户使用电话呼叫某人(call someone)时，手机进入拨号状态(dialing)。如果呼叫成功，即电话接通(connected)，手机就处于通话状态(working);如果呼叫不成功(cant connect)，例如对方线路有问题，关机、拒绝接听。这时手机停止呼叫，重新进入空闲状态，手机进入空闲状态下被呼叫(be called)，手机进入响铃状态(ringing)，如果用户接听电话(pick)，手机处于通话状态，当手机进入通话状态时自动进行计时，通话结束手机自动停止计时，通话过程中手机可以实时显示通话时间；如果用户未做出任何反应(havent acts)，

21、可能他没有听见铃声，手机一直处于响铃状态，如果用户拒绝来电(refused)，手机回到空闲状态(idle)。实验五 活动图 一、实验目的 1.掌握活动的概念以及表示方法。2.掌握活动图中个元素表示的意义和表示方法。3.掌握分支、监护条件、分岔、汇合和泳道的概念。4.掌握阅读和绘制活动图的方法。二、实验内容 1.依据下列要求绘制活动图：绘制“删除读者信息”用例的活动图(原始用例图自行绘制)。删除读者信息一般按照以下步骤进行：(1)管理员在录入界面，输入待删除的读者名；(2)“业务逻辑”组件在数据库中查找待删除的读者名；(3)如果不存在，则显示出错信息，返回步骤(1)，如果存在则继续；(4)“业务

22、逻辑”组件判断“待删除的读者”是否可以删除；(5)如果不可以，则显示出错信息，返回步骤(8)，如果可以则继续；(6)在数据库中，删除相关信息；(7)显示删除成功信息；(8)结束。(1)在用例图中，找到“删除读者信息”的用例，如图 1所示，在“删除读者信息”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”Activity Diagram”，选中后单击，便可以新建好一个活动图。图 1 用例图(2)新建好活动图后，双击“删除读者信息”的活动图，得到如图 2所示，然后在左边的工具栏内点击“Swimlane”，在右边的图添加一个泳道，如图 3所示，并命名为adminis

23、trator.按照此步骤，再添加另一个泳道，并命名为 SystemTool，得到图 4。图 2 图 3 图 4(3)在左边的工具上选取“Start State”，并在 administrator 的泳道上添加，如图 5所示；添加完开始结点后，再来为此活动图添加活动，图 6 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 7 所示。图 5 图 6 图 7(4)完成步骤(3)后，登录输入需要对输入的信息进行验证，则在图中利用“Decision”图标

24、添加一个验证框，如图 8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 9所示；如不能通过，则结束，如图 10所示。图 8 图 9 图 10(5)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 11和图 12 所示。图 11 图 12(6)最后，在删除后，系统会返回操作结果给操作者，图 13所示；删除成功或删除失败系统都会有信息返回给操作者。图 13(7)根据分析设计情况，进一步添加或细化活动图。2.下图中表示某公司的销售过程活动图，请用文字详细说明。图 14【活动图说明】(1)收到订单：收到客户的订单。(2)分叉：同时进行准备货物（

25、3）和开具发票（6）(3)准备货物：准备货物。(4)分支：判断是否是加急件，是的话发 EMS 跳到步骤（8）(5)普通包裹：发普通包裹。(6)开具发票：开具发票。(7)收款：根据订单收款。(8)汇合节点：如果收款和发送都完成，进行下一步。(9)关闭订单：关闭订单，交易完成(10)结束 3.用活动图表示 for(i=0；iCreate Collaboration Diagram）2.根据实验六中题目 3的描述绘制协作图。3.根据下列交互过程描述，绘制协作图。(1)学生通过界面发送选课命令。(2)界面向控制对象请求课程信息。(3)控制对象向数据库发送查询数据消息。(4)控制对象暂存数据库的查询结果

26、。(5)界面对象从控制对象中取得所有的课程信息。(6)在界面上显示所有的课程信息。(7)界面对象发送命令要求控制对象删除课程信息。(8)学生选择课程。(9)界面对象要求学生输入学号。(10)界面对象向控制对象发送信息，查询该生是否可以选择选定的课程。(11)控制对象从数据库中查询关联信息。(12)控制对象判断是否可以选课。(13)如果可以选课，则向数据库中添加关联信息。(14)向界面对象返回信息。4.绘制网络订餐系统中订餐用例交互过程的协作图。实验八 组件图与配置图 一、实验目的 1.了解组件的概念以及引入组件的原因。2.掌握组件的要素，组件和类的比较。3.掌握 UML中组件图配置图的图形元素

27、。4.掌握阅读和绘制组件图和配置图的方法。5.了解组件图和配置图的应用。二、实验内容 1.根据要求绘制组件图。分析：在 LSTC 的图书馆管理系统中，通过分析可以发现类图中的类应分为 4个部分：(1)用户接口模块（UI），主要负责系统和用户的交互，包括 Frame类，Dialog类等。(2)业务对象模块（BO），主要负责处理系统中的业务计算，如借书，还书等功能的具体操作。(3)数据存储模块（DB），主要负责处理对数据的存储。(4)通用工具模块（UTIL），包括系统中通用函数。通过一个主程序 StartClass 来启动。由于系统中的类较多，这里以业务对象模块（BO）为例来讲解如何创建组件图，B

28、O模块中包括：Item类：书目类，表示一本（不是一种）实际存在的书籍或杂志；Loan 类：借书业务类，将借阅者和图书馆关联起来，一个 Loan 对象表示借出的一本书；BorrowerInfomation 类：借阅者信息类，表示一个借阅者；Title类：表示一种书或一种杂志。如C+编程思想就是一种书，用 1个 title对象表示，如果有 2本这样的书，则需要用 2个 Item对象表示；Reservation 类：预定信息类，表示一个预定信息。Item类和 Loan 类之间互相依赖，Loan 类和 BorrowerInfomation 类之间互相依赖，BorrowerInfomation 类和 R

29、eservation 类之间互相依赖，Reservation 类和 Title之间互相依赖，Title和 Item类之间互相依赖。绘图步骤：(1)在组件视图中双击 Main 图，出现图 1，为编辑组件图做好准备，这时绘图工具栏中的图标如图中椭圆所示。图 1(2)在组件视图中，从工具栏中选择 MainProgram 图标，在右边的绘图区中添加一个新组件，并取名 StartClass.java表明新增一个主程序。图 2(3)选择新创建的组件点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Open Sepcification”,如图 3。图 3(4)在对话框中，可以修改组件的名称，设置组件的类型，指定实现的语言。

30、这里新组件的名称定为“StartClass.java”，组件构型为 Main Program（Rose中提供了多种构型），实现语言为 JAVA（Rose中默认的是分析语言 Analysis），修改结果如图 4 所示。图 4(5)组件图描述的是系统的实现视图，因此要指定实现组件功能的文件。点击 File选项卡，在列表框中点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Insert File”，弹出文件对话框。在对话框中，键入 StartClass.java，点击“打开”按键，这时对话框如图 5所示。图 5(6)双击 StartClass.java，弹出是否创建对话框，询问是否创建文件，选择“YES”,弹出记事

31、本，这时可输入相应的源程序（注意：如果这里选择的文件已经存在，则不会弹出创建文件对话框，而是直接显示相应文件内容）。(7)创建相应的包。选择包图标，在右图中创建。这里同样需要对每个组件打开“Open Specification”对话框，设置具体的属性，对“包”组件来说需要在 Files 选项卡中指明与其对应的目录。创建完毕的组件图如图 6 所示。图 6(8)选择业务对象包（BO），双击，打开业务对象包的详细组件图，这里根据分析的结果分别创建 Title.java，Item.java，Loan.java，BorrowerInfomation.java，Reservation.java组件，并设置

32、好每个组件的构型和对应的文件。创建好的 BO包组件图如图 7。图 7(9)创建依赖关系。在本节前述一段中，已经描述过各个类之间的依赖关系，依赖关系使用虚线表示，因此根据分析中的结果，在图中将相互依赖的组件连接即可。完成后的组件图如图 8。图 8 2.绘制图书管理系统部署图 分析：图书管理系统中，对于“借书、还书”等基本功能和“书目维护、读者信息维护”等信息维护功能来说，是在图书馆内部发生的，并且客户端的数量有限，由于其使用频率较高，故效率和使用的方便性需要侧重考虑，而客户端软件的维护工作量相对较少，则可以不用考虑，因此这部分业务将采用传统的 C/S 架构；对于图书的查询和预定功能来说，我们希望

33、在整个校园网内提供这些功能，所以这部分业务我们将会采用 B/S 架构，这样将会使得读者在校园网的任何地方都能使用，且能简化系统的部署和维护。基于上述考虑，该系统将由 5个节点构成：应用服务器、数据库、Web应用服务器、基 本业务服务器、信息维护服务器。(1)应用服务器，其类型是 Processor，负责整个系统的总体协调工作。(2)数据库，其类型是 Device，负责数据管理。(3)Web 应用服务器，其类型是 Processor，负责读者网上查询和预定业务。(4)基本业务服务器，其类型是 Processor，负责处理读者借书和还书等一些基本的(5)业务流程。(6)信息息维护服务器，其类型是 Processor，负责系统基本信息维护的业务流程，如：(7)书目维护、读者信息维护等。绘制步骤：(1)建立图书管理系统模型文件。(2)导航窗口中双击“Deployment View”,在绘图窗口中打