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1、軟 件 工 程,教學目的：理解面向?qū)ο蟮母拍睢⒄莆栈赨ML語,言機制的需求分析方法和過程。,教學重點：基于UML語言機制的需求分析方法和過,程、CASE工具,教學難點：CASE工具,教 具：多媒體教室、電子教案,作 業(yè)：,第6章 面向?qū)ο蟮男枨蠓治?教學目的：理解面向?qū)ο蟮母拍睢⒄莆栈赨ML語第6章 面向,6.1面向?qū)ο蟮母拍钆c思想,面向?qū)ο螅∣bject Oriented）方法是,將現(xiàn)實世界的事物以對象的方式映射到計算機世界的方法,。用面向?qū)ο蟮姆椒ㄇ蠼猬F(xiàn)實世界問題的第一步便是面向?qū)ο蠓治?。面向?qū)ο蠓治霭瑑蓚€可以重疊的過程：用面向?qū)ο蟮?方法,對現(xiàn)實世界的問題進行分析；用面向?qū)ο蟮?工

2、具,對分析結(jié)果進行描述。,本章重點介紹面向?qū)ο蟮姆椒?，并用“C程序設(shè)計上機考試系統(tǒng)”為例來介紹UML語言機制。,6.1面向?qū)ο蟮母拍钆c思想面向?qū)ο螅∣bject Orien,現(xiàn)實世界,OOA,OOD,OOP,SA,SD,SP,機器世界,結(jié)構(gòu)化生命周期方法,面向?qū)ο蠓椒?面向?qū)ο蠓椒ê兔嫦蜻^程方法的對比,現(xiàn)實世界OOAOODOOPSASDSP機器世界結(jié)構(gòu)化生命周期,6.1 面向?qū)ο蟮母拍钆c思想,從事物的,過程側(cè)面,來描述事物的方法被稱之為,面向過程的方法,。該方法在認識現(xiàn)實事物的整個過程中是把事物內(nèi)部的處理過程作為核心來描述的。,從事物的,組成部件及每個部件的屬性、功能,來認識事物。比如，汽車由

3、發(fā)動機，底盤，變速箱等組成，發(fā)動機有排量，有沖程數(shù)等屬性，同時發(fā)動機還具有啟動，加大油門等操作。這就是將現(xiàn)實世界的事物的屬性和及其過程一并進行描述的方法，這種方法被稱為,面向?qū)ο蟮姆椒?。,從事物的,屬性側(cè)面,來描述事物的方法就是,面向數(shù)據(jù)的方法,，該方法在認識事物的過程中始終把事物的屬性作為描述的核心。,6.1 面向?qū)ο蟮母拍钆c思想從事物的過程側(cè)面來描述事物的方,6.1 面向?qū)ο蟮母拍钆c思想,在抽象現(xiàn)實世界的事物時，必須把抽象的范圍限定在我們的,問題域內(nèi),?，F(xiàn)實世界的事物都有很多側(cè)面，我們只應(yīng)關(guān)心那些跟我們要解決的問題相關(guān)的側(cè)面。,比如：在抽象和描述“學生”對象時，針對不同的問題域，可能得到

4、不同的抽象結(jié)果。對于學生管理系統(tǒng)，學生的成績、所選的課程等在問題域范圍內(nèi)，而學生的病史，過敏史則不在問題域內(nèi)；如果是一個醫(yī)管系統(tǒng)，病史，過敏史則落在問題域內(nèi)。,下面介紹面向?qū)ο蟮?五大要素,：,6.1 面向?qū)ο蟮母拍钆c思想在抽象現(xiàn)實世界的事物時，必須把抽,（1）對象（Object）,對象,是現(xiàn)實世界事物或個體的抽象表示，是其屬性和相關(guān)操作的封裝。抽象的結(jié)果不僅包括事物個體的屬性，還包括事物的操作。屬性值表示了對象的內(nèi)部狀態(tài)。,在分析階段，,對象的操作,是對象展現(xiàn)給外部的服務(wù)。,對象狀態(tài),的改變是由對對象的操作引起的。,例如，對于民航機場的指揮控制系統(tǒng)，MU9114航班就是該問題域中的對象，該對

5、象的屬性可以包含：航班號、起飛機場、降落機場、起飛時間、降落時間，位置等；可能的操作包括離港、到港等。當對MU9114航班對象進行離港操作時，對象的狀態(tài)將從?？繝顟B(tài)改變成飛行狀態(tài)。,（1）對象（Object）對象是現(xiàn)實世界事物或個體的抽象,（2）類（Class）,類是對具有共同特征（屬性和操作）的對象的進一步抽象。類通常被認為是對象的模板，通過該模板可以創(chuàng)建特性一致的對象。使用類創(chuàng)建對象的過程實際上是類的實例化過程。,類是對象的抽象，對象是類的實例。在客觀世界存在的是類的實例，即對象。,（3）繼承（Inheritance）,繼承關(guān)系模擬了現(xiàn)實世界中遺傳關(guān)系的直接模擬，也即一般與特殊關(guān)系的模擬。

6、它允許我們在已有的類的特性基礎(chǔ)上構(gòu)造新類。被繼承的類我們稱之為基類（父類），在基類的基礎(chǔ)上新建立的類我們稱之為派生類（子類）。派生類的特性比基類的特性更細致。,（2）類（Class）類是對具有共同特征（屬,（4）聚集（Aggregation）,聚集模擬了現(xiàn)實世界的部分與整體的關(guān)系。它允許利用現(xiàn)有的類組成新類。比如說汽車，它是由發(fā)動機、變速箱、底盤等組成，那么我們就可以利用發(fā)動機、變速箱、底盤等類聚集成一個新的類：汽車類。,（5）消息（Message）,消息是對象之間交互的唯一途徑，一個對象要想使用其他對象的服務(wù)，必須向該對象發(fā)送服務(wù)請求消息。而接收服務(wù)請求的對象必須對請求做出響應(yīng)。,例如：當我

7、們向銀行系統(tǒng)的帳號對象發(fā)送取款消息時，帳號對象將根據(jù)消息中攜帶的取款金額對客戶的帳號進行取款操作：驗證帳號余額，如果帳號余額足夠，并且操作成功，對象將把執(zhí)行成功的消息返回給服務(wù)請求的發(fā)送對象，否則發(fā)送交易失敗消息。,（4）聚集（Aggregation）聚集模擬了現(xiàn)實世界的,6.1 面向?qū)ο蟮母拍钆c思想,小結(jié),：面向?qū)ο蟮男枨蠓治龇椒ㄍㄟ^提供,對象、對象間消息傳遞,等語言機制，讓分析人員在,解空間,中直接模擬,問題空間,中的對象，從而消減運用其他分析方法帶來的,語義斷層,，為需求建模活動提供直觀、自然的語言支持和方法學指導。,面向?qū)ο髮ο箢惱^承聚集消息,。,6.1 面向?qū)ο蟮母拍钆c思想 小結(jié)：面

8、向?qū)ο蟮男枨蠓?6.2 UML 概述,6.2.1 UML 語言機制,UML通過圖形化的表示機制從多個側(cè)面對系統(tǒng)的分析和設(shè)計模型進行刻畫，共有5類10種視圖如下所示：,靜態(tài)模型 動態(tài)模型,邏輯模型 類圖 用例圖,對象圖 順序圖,包圖 協(xié)作圖,狀態(tài)圖,活動圖,物理模型 構(gòu)件圖,配置圖,6.2 UML 概述6.2.1 UML 語言機制,6.2.1 UML,語言機制,1、用例圖（Usecase Diagram）：用于表示系統(tǒng)的功能，并指出各功能的操作者；,2、靜態(tài)圖：包括類圖（Class Diagram）、對象圖（Object Diagram）及包圖（Package Diagram），表示系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)

9、構(gòu)；,3、行為圖：包括狀態(tài)圖（State Diagram）及活動圖（Activity Diagram），用于描述系統(tǒng)的動態(tài)行為和對象之間的交互關(guān)系；,4、交互圖：包括順序圖（Sequence Diagram）和協(xié)作圖（Collaboration Diagram），用于描述系統(tǒng)對象之間的動態(tài)合作關(guān)系；,5、實現(xiàn)圖：包括構(gòu)件圖（Compoment Diagram）和配置圖（Deployment Diagram），用于描述系統(tǒng)的物理實現(xiàn)。,6.2.1 UML 語言機制1、用例圖（Usecase Di,6.2.2 基于UML 的軟件開發(fā)過程,1、初啟：確定項目的,主要目標和范圍,，并進行初步的,可行性

10、分析和經(jīng)濟效益分析,。,2、細化：細化階段的開始標志著項目的正式確立。軟件項目在此階段需要完成以下工作：,（1）初步的需求分析。采用UML的,用例,描述目標軟件系統(tǒng)所有比較重要、比較有風險的用例，利用,用例圖,表示參與者與用例、以及用例和用例之間的關(guān)系。采用UML的,類圖,表示目標軟件系統(tǒng)所基于的應(yīng)用領(lǐng)域中的概念與概念之間的關(guān)系。這些相互關(guān)聯(lián)的概念構(gòu)成領(lǐng)域模型。,（2）初步的高層設(shè)計。根據(jù)用例、類在業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的關(guān)系，或者根據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域中某種有意義的分類方法將整個軟件系統(tǒng)劃分為若干個包，利用UML的,包圖,刻化這些包及其包間關(guān)系。,6.2.2 基于UML 的軟件開發(fā)過程1、初啟：確定項目的,（3）

11、部分的詳細設(shè)計。對于系統(tǒng)中某些重要的或者風險比較高的用例，可以采用,交互圖,進一步探討其內(nèi)部實現(xiàn)過程。同樣，對于系統(tǒng)中的關(guān)鍵類，也可以詳細研究其屬性和操作，并在UML,類圖,中加以表現(xiàn)。,(4)部分的原型構(gòu)造。,綜上所述，在細化階段可能需要使用的UML語言機制包括：,描述用戶需求的用例及用例圖,、,表示領(lǐng)域概念模型的類圖,、,表示業(yè)務(wù)流程處理的活動圖,、,表示系統(tǒng)高層結(jié)構(gòu)的包圖,和,表示用例內(nèi)部實現(xiàn)過程的交互圖,等。,細化階段的結(jié)束條件是，所有主要的用戶需求已通過用例和用例圖得以描述；所有重要的風險已被標識，并對風險應(yīng)對措施了如指掌；能夠比較精確地估算實現(xiàn)每一用例的時間。,6.2.2 基于UM

12、L 的軟件開發(fā)過程,（3）部分的詳細設(shè)計。對于系統(tǒng)中某些重要的或者風險比較高的用,3、構(gòu)造：在構(gòu)造階段，開發(fā)人員通過一系列的迭代完成對所有用例的軟件實現(xiàn)工作，在每次迭代中實現(xiàn)一部分用例。以迭代方式實現(xiàn)所有用例的好處在于，用戶可以及早參與對已實現(xiàn)用例的實際評價，并提出改進意見。這樣可有效降低大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)風險。,在實際開始構(gòu)造軟件系統(tǒng)之前，有必要預先制定迭代計劃。計劃的制定應(yīng)遵循如下兩項原則：,（1）用戶認為業(yè)務(wù)價值較大的用例應(yīng)優(yōu)先安排；,（2）開發(fā)人員評估后認為開發(fā)風險較高的用例應(yīng)優(yōu)先安排。,6.2.2 基于UML 的軟件開發(fā)過程,3、構(gòu)造：在構(gòu)造階段，開發(fā)人員通過一系列的迭代完成對所有用

13、例,在迭代計劃中，要確定迭代次數(shù)、每次迭代所需時間及每次迭代中應(yīng)完成（或部分完成）的用例。,每次迭代過程由針對用例的分析、設(shè)計、編碼、測試和集成5個子階段構(gòu)成。在集成之后，用戶可以對用例的實現(xiàn)效果進行評價，并提出修改意見。這些修改意見可以在本次迭代過程中立即實現(xiàn)，也可以在下次迭代中再予以考慮。,構(gòu)造過程中，需要使用UML的交互圖來設(shè)計用例的實現(xiàn)方法。為了與設(shè)計得出的交互圖協(xié)調(diào)一致，需要修改或精化在細化階段繪制的作為領(lǐng)域模型的類圖，增加一些為軟件實現(xiàn)所必需的類、類的屬性或方法。,6.2.2 基于UML 的軟件開發(fā)過程,在迭代計劃中，要確定迭代次數(shù)、每次迭代所需時間及每次迭代中應(yīng),如果一個類有復雜

14、的生命周期行為，或者類的對象在生命周期內(nèi)需要對各種外部事件的刺激作出反應(yīng)，應(yīng)考慮用UML的狀態(tài)圖來表述類的對象的行為。,UML的活動圖可以在構(gòu)造階段用來表示復雜的算法過程和有多個對象參與的業(yè)務(wù)外理過程?；顒訄D尤其適用于表示過程中的并發(fā)和同步。,在構(gòu)造階段的每次迭代過程中，可以對細化階段繪出的包圖進行修改或精化，以便包圖切實反映目標軟件系統(tǒng)最頂層的結(jié)構(gòu)劃分狀況。,4、移交,在移交階段，開發(fā)人員將構(gòu)造階段獲得的軟件系統(tǒng)在用戶實際工作環(huán)境（或接近實際的模擬環(huán)境）中試運行，根據(jù)用戶的修改意見進行少量修改。,6.2.2 基于UML 的軟件開發(fā)過程,如果一個類有復雜的生命周期行為，或者類的對象在生命周期內(nèi)

15、需要,6.3 基于UML的需求分析,基于UML的需求分析步驟：,（1）利用用例及用例圖表示需求。,（2）利用包圖及類圖表示目標軟件系統(tǒng)的總體框架結(jié)構(gòu)。,6.3.1 開發(fā)場景,場景：,是指從單個執(zhí)行者的角度觀察目標軟件系統(tǒng)的功能和行為。這種功能通過系統(tǒng)與用戶之間的交互來表征。因此也可以說，場景是用戶與系統(tǒng)之間進行交互的一組具體的動作。場景是用例的實例，而用例是某類場景的共同抽象。,場景描述：,場景名稱、執(zhí)行者實例、前置條件、事件流和后置條件。,6.3 基于UML的需求分析基于UML的需求分析步驟：,6.3.2 生成用例,執(zhí)行者：,是指外部用戶或外部實體在系統(tǒng)中扮演的角色。,用例：從外部用戶的視角

16、看，一個用例是執(zhí)行者與目標軟件系統(tǒng)之間的一次典型的交互作用。從軟件系統(tǒng)內(nèi)部的視角出發(fā)，一個用例代表系統(tǒng)執(zhí)行的一系列動作，動作執(zhí)行的結(jié)果能夠被外部的執(zhí)行者所觀察。,用例描述：,用例名稱、參與執(zhí)行者、前置條件、一個主事件流、零到多個輔助事件流和后置條件。,6.3.2 生成用例執(zhí)行者：是指外部用戶或外部實體在系統(tǒng)中扮,6.3.3 用活動圖表示用例,活動圖,主要用于系統(tǒng)分析，它描述系統(tǒng)的行為，顯示系統(tǒng)中動作之間的轉(zhuǎn)移?；顒訄D一般從,開始節(jié)點,開始，經(jīng)過若干動作后，最后到達,結(jié)束節(jié)點,。,活動圖是簡化的狀態(tài)圖，它重點說明了活動間所經(jīng)過的操作和過程?；顒訄D（Activity）只有一個動作（Action），活動的轉(zhuǎn)移有一個相應(yīng)的觸發(fā)事件?；顒訄D可用來描述用例、包和類的行為，它把活動描述成正在執(zhí)行的操作，,活動代表了一個完整的動作,，即它代表一個類或用例內(nèi)部的行為?；顒訄D不區(qū)分狀態(tài)、活動和事件，它是一個從活動到活動的簡單描述，其中,，同步線用粗橫線表示,，用于表示活動之間的同步。,6.3.3 用活動圖表示用例活動圖主要用于系統(tǒng)分析，它描述系,同步線,6.3.3 用活動圖表示用例,考生考試的活動圖,同步