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首页UML软件建模详解:从用例到组件的全面指南
"LS001_软件建模.pdf"是一份详尽的UML软件建模讲义,旨在帮助读者理解和掌握软件工程中的关键概念和技术。该讲义分为八个主要章节,从概述软件工程的基本原则到深入探讨各种UML模型。 第一章,"概述",对软件工程进行了简要介绍,包括软件危机的问题,如功能缺陷、需求不明确、运算错误、用户错误和性能问题,以及软件开发项目失败的常见原因——复杂性,特别是由于应用领域专业性和沟通模糊性导致的挑战。这部分强调了模型在软件开发过程中的重要性。 第二章至第八章分别介绍了UML(统一建模语言)的几个核心模型:用例模型用于描述系统如何响应外部事件;类图和对象图用于静态结构建模,展示系统中的类和对象及其关系;状态图关注系统的动态行为,描绘状态变化和条件转移;活动图展示了事件驱动的流程;交互图则关注对象之间的通信和消息传递;构件图用于表示系统的物理组件;最后,实施图关注系统的部署和配置。 每个章节都包含基础概念的阐述,以及通过实际案例《图书馆管理系统》和《订货中心系统》来加深理解。这些案例不仅演示了模型的应用,还提供了实践经验,帮助读者将理论知识转化为实际操作能力。每章末尾的小结和补充案例进一步巩固了学习成果,使得整个课程体系全面且深入。 这份讲义是学习和实践UML软件建模的宝贵资源,适合软件工程师、学生和开发者提升他们的建模技能,以更好地理解和管理复杂的软件项目。通过掌握这些模型,他们能够更好地规划、设计和实现高质量的软件系统。
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的基本结构,包括对永久性数据访问和管理。
3. 面向对象的类设计
在面向对象的分析过程中,对问题论域所需的基本类进行了模
型化和抽象,但在系统的最终实现应用时只有这些类是不够的,还
要根据需要追加一些类。追加辅助类的工作在类设计的过程中完成。
§1.4 UML 简介
一. UML:
UML(Unified Modeling Language),即统一建模语言,是一
个通用的可视化建模语言,用于对软件进行描述、可视化处理、构
造和建立软件系统制品的文档。UML 是一种绘制软件蓝图的标准语
言,它记录了对必须构造的系统的决定和理解,可用于对系统的理
解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。UML 适用于各种软件开
发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工
具,是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准
建模方法。
二. UML 的构成:
总体来说,UML 由以下几个部分构成:
1. 视图:
视图是表达系统的某一方面特征的 UML 建模元素的子集,视图
并不是图,它是由一个或者多个图组成的对系统某个角度的抽象。
UML 中的视图大致分为 5 种:(如图所示)
1) 用例视图:
用例视图强调从系统的外部参与者(主要是用户)角度看到
的或需要的系统功能。描述系统应该具备的功能。用例模型的用
途是列出系统中的用例和参与者,并显示哪个参与者参与哪个用
例的执行。用例视图是其他视图的核心,它的内容直接驱动其他
逻辑视图
配置视图
组件视图
并发视图
用例视图
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视图的开发。系统要提供的功能都是在用例视图中描述的,用例
视图的修改会对所有其他的视图产生影响。此外,通过测试用例
视图,还可以检验和最终校验系统。
2) 逻辑视图:
逻辑视图从系统的静态结构和动态行为的角度显示如何实
现系统的功能。描述用例视图中提出的系统功能的实现。与用例
视图相比,逻辑视图主要关注系统内部,它既描述系统的静态结
构(类、对象以及它们之间的关系),也描述系统内部的动态协
作关系。系统的静态结构在类图和对象图中进行描述,而动态模
型则在状态图、顺序图、协作图以及活动图中进行描述。逻辑视
图的使用者主要是设计人员和开发人员。
3) 并发视图:
并发视图。显示系统的并发性,解决在并发系统中存在的通
信和同步问题。并发视图主要考虑资源的有效利用、代码的并发
执行以及系统环境中异步事件的处理。除了将系统划分为并发执
行的控制以外,并发视图还需要处理线程之间的通信和同步。并
发视图的使用者是开发人员和系统集成人员。并发视图由状态
图、协作图,以及活动图组成。
4) 组件视图:
组件视图显示代码组件的组织结构。组件视图描述系统的实
现模块以及它们之间的依赖关系。组件视图主要由组件图构成,
它的使用者主要是开发人员。
5) 配置视图:
配置视图显示系统的具体部署(部署是指将系统配置到由计
算机和设备组成的物理结构上)。配置视图显示系统的物理部署,
它描述位于节点上的运行实例的部署情况。配置视图主要由配置
图表示,它的使用者是开发人员、系统集成人员和测试人员。
2. 图:
视图由图组成,UML 通常提供 9 种基本的图
1) 用例图(Use Case Diagram):
显示多个外部参与者以及他们与系统提供的用例之间的连
接。用例是系统中的一个可以描述参与者与系统之间交互作用的
功能单元。用例仅仅描述系统参与者从外部观察到的系统功能,
并不描述这些功能在系统内部的具体实现。用例图的用途是列出
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系统中的用例和参与者,并显示哪个参与者参与了哪个用例的执
行。
2) 类图(Class Diagram):
类是对应用领域或应用解决方案中概念的描述。类图以类为
中心组织,类图中的其他元素或属于某个类,或与类相关联。
3) 对象图(Object Diagram):
对象图是类图的变体,它使用与类图相似的符号描述,不同
之处在于对象图显示的是类的对象实例而非实际的类。可以说,
对象图是类图的一个例子,用于显示系统执行时的一个可能的快
照,即在某一时间点上系统可能呈现的样子。
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4) 状态图(State Diagram):
是对类描述的补充,它用于显示类的对象可能具备的所有状
态,以及引起状态改变的事件。状态图由对象的各个状态和连接
这些状态的转换组成。每个状态对一个对象在其生命周期中满足
某种条件的一个时间段建模。事件的发生会触发状态间的转换,
导致对象从一种状态转化到另一新的状态。
5) 顺序图(Sequence Diagram):
显示多个对象之间的动态协作,重点是显示对象之间发送的
消息的时间顺序。顺序图也显示对象之间的交互,就是在系统执
行时,某个指定时间点将发生的事情。顺序图的一个用途是用来
表示用例中的行为顺序,当执行一个用例行为时,顺序图中的每
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条消息对应了一个类操作或状态机中引起转换的触发事件。
6) 协作图(Collaboration Diagram):
对在一次交互中有意义的对象和对象间的链建模。除了显示
消息的交换(称之为交互)以外,协作图也显示对象以及他们之
间的关系。
顺序图和协作图都可以表示对象间的交互关系,但它们的侧
重点不同。顺序图用消息的几何排列关系来表达消息的时间顺
序,各角色之间的关系是隐含的;协作图用各个角色的几何排列
来表示角色之间的关系,并用消息来说明这些关系。
7) 活动图(Activity Diagram):
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