面向对象概念+用例图

UML各种图例面向对象的问题的处理的关键是建模问题.建模可以把在复杂世界的许多重要的细节给抽象出.许多建模工具封装了UML（也就是Unified Modeling Language™），这篇课程的目的是展示出UML的精彩之处.UML中有九种建模的图标，即：∙用例图∙类图∙对象图∙顺序图∙协作图∙状态图∙活动图∙组件图∙配置图本课程中的某些部分包含了这些图的细节信息的页面链接.而且每个部分都有一个小问题，测试一下你对这个部分的理解.为什么UML很重要?为了回答这个问题，我们看看建筑行业.设计师设计出房子.施工人员使用这个设计来建造房子.建筑越复杂，设计师和施工人员之间的交流就越重要.蓝图就成为了这个行业中的设计师和施工人员的必修课.写软件就好像建造建筑物一样.系统越复杂，参与编写与配置软件的人员之间的交流也就越重要.在过去十年里UML就成为分析师，设计师和程序员之间的“建筑蓝图”.现在它已经成为了软件行业的一部分了.UML提供了分析师，设计师和程序员之间在软件设计时的通用语言.UML被应用到面向对象的问题的解决上.想要学习UML必须熟悉面向对象解决问题的根本原则――都是从模型的建造开始的.一个模型model就是根本问题的抽象.域domain就是问题所处的真实世界.模型是由对象objects组成的，它们之间通过相互发送消息messages来相互作用的.记住把一个对象想象成“活着的”.对象有他们知道的事（属性attributes）和他们可以做的事（行为或操作behaviors or operations）.对象的属性的值决定了它的状态state.类Classes是对象的“蓝图”.一个类在一个单独的实体中封装了属性（数据）和行为（方法或函数）.对象是类的实例instances.用例图用例图Use case diagrams描述了作为一个外部的观察者的视角对系统的印象.强调这个系统是什么而不是这个系统怎么工作.用例图与情节紧紧相关的.情节scenario是指当某个人与系统进行互动时发生的情况.下面是一个医院门诊部的情节.“一个病人打电话给门诊部预约一年一次的身体检查.接待员找出在预约记录本上找出最近的没有预约过的时间，并记上那个时间的预约记录.”用例Use case是为了完成一个工作或者达到一个目的的一系列情节的总和.角色actor是发动与这个工作有关的事件的人或者事情.角色简单的扮演着人或者对象的作用.下面的图是一个门诊部Make Appointment用例.角色是病人.角色与用例的联系是通讯联系communication association（或简称通讯communication）角色是人状的图标，用例是一个椭圆，通讯是连接角色和用例的线.一个用例图是角色，用例，和它们之间的联系的集合.我们已经把Make Appointment作为一个含有四个角色和四个用例的图的一部分.注意一个单独的用例可以有多个角色.用例图在三个领域很有作用.决定特征（需求）.当系统已经分析好并且设计成型时，新的用例产生新的需求∙客户通讯.使用用例图很容易表示开发者与客户之间的联系.∙产生测试用例.一个用例的情节可能产生这些情节的一批测试用例.类图类图Class diagram通过显示出系统的类以及这些类之间的关系来表示系统.类图是静态的－它们显示出什么可以产生影响但不会告诉你什么时候产生影响.下面是一个顾客从零售商处预定商品的模型的类图.中心的类是Order.连接它的是购买货物的Customer和Payment.Payment有三种形式：Cash，Check，或者Credit.订单包括OrderDetails（line item），每个这种类都连着Item.UML类的符号是一个被划分成三块的方框：类名，属性，和操作.抽象类的名字，像Payment是斜体的.类之间的关系是连接线.类图有三种关系.关联association－表示两种类的实例间的关系.如果一个类的实例必须要用另一个类的实例才能完成工作时就要用关联.在图中，关联用两个类之间的连线表示.dependencies关系.如果另一个的包B改变可能会导致一个包A改变，则包A依赖包B.包是用一个在上方带有小标签的矩形表示的.包名写在标签上或者在矩形里面.点化线箭头表示依赖对象图Object diagrams用来表示类的实例.他们在解释复杂关系的细小问题时（特别是递归关系时）很有用.这个类图示一个大学的Department可以包括其他很多的Departments.这个对象图示上面类图的实例.用了很多具体的例子.UML中实例名带有下划线.只要意思清楚，类或实例名可以在对象图中被省略.每个类图的矩形对应了一个单独的实例.实例名称中所强调的UML图表.类或实例的名称可能是省略对象图表只要图的意义仍然是明确的.顺序图类图和对象图是静态模型的视图.交互图是动态的.他们描述了对象间的交互作用.顺序图将交互关系表示为一个二维图.纵向是时间轴，时间沿竖线向下延伸.横向轴代表了在协作中各独立对象的类元角色.类元角色用生命线表示.当对象存在时，角色用一条虚线表示，当对象的过程处于激活状态时，生命线是一个双道线.消息用从一个对象的生命线到另一个对象生命线的箭头表示.箭头以时间顺序在图中从上到下排列.协作图协作图也是互动的图表.他们像序列图一样也传递相同的信息，但他们不关心什么时候消息被传递，只关心对象的角色.在序列图中，对象的角色放在上面而消息则是连接线.对象角色矩形上标有类或对象名（或者都有）.类名前面有个冒号（：）.协作图的每个消息都有一个序列号.顶层消息的数字是1.同一个等级的消息（也就是同一个调用中的消息）有同样的数字前缀，再根据他们出现的顺序增加一个后缀1，2等等.状态图对象拥有行为和状态.对象的状态是由对象当前的行动和条件决定的.状态图statechart diagram显示出了对象可能的状态以及由状态改变而导致的转移.我们的模型例图建立了一个银行的在线登录系统.登录过程包括输入合法的密码和个人账号，再提交给系统验证信息.登录系统可以被划分为四种不重叠的状态：Getting SSN, Getting PIN, Validating, 以及Rejecting.每个状态都有一套完整的转移transitions来决定状态的顺序.状态是用圆角矩形来表示的.转移则是使用带箭头的连线表示.触发转移的事件或者条件写在箭头的旁边.我们的图上有两个自转移.一个是在Getting SSN，另一个则在上Getting PIN.初始状态（黑色圆圈）是开始动作的虚拟开始.结束状态也是动作的虚拟结束.事件或条件触发动作时用（/动作）表示.当进入Validating状态时，对象并不等外部事件触发转移.取而代之，它产生一个动作.动作的结果决定了下一步的状态.活动图活动图activity diagram是一个很特别的流程图.活动图和状态图之间是有关系的.状态图把焦点集中在过程中的对象身上，而活动图则集中在一个单独过程动作流程.活动图告诉了我们活动之间的依赖关系.对我们的例子来说，我们使用如下的过程.“通过ATM来取钱.”这个活动有三个类Customer, ATM和Bank.整个过程从黑色圆圈开始到黑白的同心圆结束.活动用圆角矩形表示.。

用例图是面向对象方法提供的建模方法
用例图是面向对象方法提供的一种建模方法，可以用于描述特定领域或特定场景内的简单行为。

它是支持软件开发的一个有用工具，用于提供定义系统隐患行为的语言。

它又可以被称为用例图，它提供了一个更高级别的描述，它使得我们能够从一种非常抽象的角度来看待整个系统。

用例图是一种结构化的、由角色与事件组成的建模工具，其中角色表示参与者，而事件代表角色之间的交互。

这里所提到的“角色”可以是用户、系统设备或其他第三方机构。

用例图由多个部分组成，每个部分都有不同的含义。

用例图的图形由多个元素组成，包括用例框图、用例连接器、用例描述卡片和角色框图。

用例框图是所有用例图绘制的基础，它提供了一种可视化的方式来描述角色之间的交互。

该图显示了当角色发出用例请求时，参与者之间会发生什么样的交互情况。

用例连接器是一种把角色与用例框图联系起来的工具。

它的目的是定义每个角色将如何与框图中的其他元素交互。

用例描述卡片是定义用例的文档。

这张卡片中包括用例名称、参与者、输入参数、输出参数等信息。

角色框图显示了参与者之间的关系，它可以帮助我们更好地理解系统中参与者之间的作用。

总而言之，用例图是面向对象方法提供的一种有效的建模方法，可以帮助定义和描述特定领域或场景内的简单行为。

它提供了一种更高级别的分析，帮助项目团队进行更好的设计和系统调整，确保系统的发展。

此外，它还可以帮助我们更好地理解系统中参与者之间的作用，从而保证系统的可用性。

中北大学软件学院实验报告
专业：软件工程
方向：软件开发与测试
课程名称： UML
班级：
学号：
姓名：
辅导教师：井超
2017年3月制
4.用例图如下所示
1).系统参与者
系统角色
2).图书管理
图书管理用例图3).图书借阅和还书用例图
图书的借阅和归还用例4).图书管理系统的整体用例图
图书管理系统的整体用例图
5.实验结论及心得
通过本次实验，我掌握了在课堂上学习的用例图等。

加深了对书本知识的认识和记忆。

在实验中我学会了去如何操作ro se工具图。

通过ro se工具图，可以去清晰的去展示一个关系等。

使用非常方便。

面向对象的分析与设计——用例图实验实验目的1、熟悉UML用例图的功能和元素2、学会识别参与者和用例3、掌握用例图的绘制方法4、学会编写用例描述实验内容：任务一：分析图书管理系统的登录模块，且绘制用例图用例图主要在系统需求分析阶段和系统设计阶段使用。

在系统需求分析阶段，用例图用来获取系统的需求，理解系统应当如何工作；在系统设计阶段，用例图用来规定系统要实现的行为。

1、分析用户登录模块的功能需求提供输入“用户名“和“密码“的文本框，验证用户身份的合法性。

2、识别参与者在用户登录模块中，根据工作内容和操作权限的不同，可细分为4类参与者：图书借阅员、图书管理员、系统管理员、图书借阅者。

图书借阅员必须先进行登录，然后才可以执行借出或归还图书的操作；图书管理员必须先进行登录，然后才可以执行编制书目、图书入库等操作；系统管理员必须先进行登录，然后才可以进行系统的维护操作；图书借阅者也必须先进行登录，然后才能查询图书借阅情况或查询图书馆藏书信息。

3、识别用例用户登录模块的主要功能是：输入“用户名“和“密码“，验证用户身份的合法性，故主要用例有两个：输入用户名和密码、验证用户身份。

4、绘制用例图操作步骤：1)运行Microsoft Office Visio 20072)选择“软件和数据库”中的“UML模型图”模板3)鼠标点击选择“UML用例”，展开UML用例图的图标4)用鼠标选拉图标进行绘图5、描述用例用例名称验证用户身份用例编号简要说明验证用户所输入的“用户名“和“密码“是否有效参与者图书管理员、系统管理员、图书借阅员、图书借阅者当前状态等待审查使用频率较高前置条件已输入有效的“用户名“和“密码“后置条件登录进入系统基本操作流到“用户信息“数据表中检索是否存在相应的“用户名“和“密码“备选操作流如果“用户名“和“密码“有误，显示提示信息。

任务二分析网上书店的业务需求，且绘制用例图站在客户的角度分析，网上书店要实现的基本功能主要有以下几种：（1）用户注册（2）用户登录（3）图书查询与浏览（4）用户订购图书（5）用户购物车管理（6）订单维护（7）个人信息维护当客户打开网上书店后，无需登录即可查询图书，还可查看图书的详细信息。

面向对象需求分析——用例图和活动图面向对象软件开发的方法有：a，面向对象分析（OOA）b,面向对象设计(OOD）c,面向对象实现（00I）d，面向对象测试（OOT）,e，面向对象维护（OOM）这几个主要大步骤。

下边我们就从面向对象的角度来学习UML的相关图。

这里介绍面向对象分析阶段的用例图和活动图。

面向对象分析阶段，我们要明确系统的职责，范围和边界；确定软件的功能和性能；构建需求模型（用例模型）。

首先在这里说一下，为什么将这两个图放在一起，主要原因就是活动图的一个目的是更细致的描述用例图，和文档的配合使用，使用例图更加清楚明了。

先介绍一下：用例图1，概念：用例是系统的一个功能单元，是对用户需求的描述。

2，组成：参与者，用例及其之间的关系（包括关联关系，泛化关系，包含关系，扩展关系）：3，用例建模的步骤：a,确定系统的范围和边界；b,确定系统的用例和参与者；c,描述用例；d，对用例分类，并确定用例之间的关系；e,建立用例图，并定义用例图的层次结构；f,评审用例模型。

下边我们看个例子：这是一个教务管理系统的总用例图和一个子一级用例图，当然还可以再分：在上述6个步骤中，我简单总结一下：a,系统边界，就是一个系统内部所有元素与系统外部事物的分界线。

b,用例和参与者，需要我们根基实际情况去抽象。

c,描述用例，这个我重点写一下（举例，选课注册）：用例编号：0101用例名称：选课注册执行者：学生功能：实现学生选课注册的过程类型：主要用例，基本用例级别：一级过程描述：1，学生输入系统账号和密码，系统进行验证；2，查询课程信息3，查询个人选课信息4，若可以选课，则进行选课注册，并将选课信息写入数据库中5，返回选课注册是否成功异常事件流处理：1，学生的账号和密码错误，允许重新输入（3次）2，学生未按时交纳学费，不可选课3，学生人数已达到上限，不可选课。

（当然在这里在把下边的活动图，添加进来即可）d,用例分类和确定之间的关系，有端点用例，基本用例，主要用例，辅助用例等，关系弄准确就可以。

UML各种图总结-精华UML（UnifiedModelingLanguage）是一种统一建模语言，为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化、和编制文档的一种标准语言。

下面将对UML的九种图+包图的基本概念进行介绍以及各个图的使用场景。

一、基本概念如下图所示，UML图分为用例视图、设计视图、进程视图、实现视图和拓扑视图，又可以静动分为静态视图和动态视图。

静态图分为：用例图，类图，对象图，包图，构件图，部署图。

动态图分为：状态图，活动图，协作图，序列图。

1、用例图（UseCaseDiagrams）：用例图主要回答了两个问题：1、是谁用软件。

2、软件的功能。

从用户的角度描述了系统的功能，并指出各个功能的执行者，强调用户的使用者，系统为执行者完成哪些功能。

2、类图（ClassDiagrams）：用户根据用例图抽象成类，描述类的内部结构和类与类之间的关系，是一种静态结构图。

在UML类图中，常见的有以下几种关系:泛化（Generalization）,实现（Realization），关联（Association)，聚合（Aggregation），组合(Composition)，依赖(Dependency)。

各种关系的强弱顺序：泛化=实现>组合>聚合>关联>依赖2.1.泛化【泛化关系】：是一种继承关系，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何继承父类的所有特征和行为。

例如：老虎是动物的一种，即有老虎的特性也有动物的共性。

2.2.实现【实现关系】：是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现。

2.3.关联【关联关系】：是一种拥有的关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法；如：老师与学生，丈夫与妻子关联可以是双向的，也可以是单向的。

双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头，单向的关联有一个箭头。

【代码体现】：成员变量2.4.聚合【聚合关系】：是整体与部分的关系，且部分可以离开整体而单独存在。