无线电管理信息系统软件建模规范及组件开发标准研究

一、信息系统软件建模概述信息系统是对信息的采集、处理、存储、管理、检索和传输，必要时向有关人员提供有价值的信息的系统。

信息系统的生命周期可分为可行性研究、系统分析、系统设计、系统实现和系统维护五个阶段。

信息系统建模的意义是使复杂系统简单化，遵循“分而治之”的古老理念。

信息系统建模过程可分为如下六个环节，即可行性分析和调查、功能模型精化、设计精化、实现、测试和部署交付。

信息系统的建模和开发是一致的，信息系统建模具有开放性、一体化、易用性、可重用性及多领域的协同等特点，系统建模可分为面向需求分析及面向对象的逻辑两种方法，前者主要采用结构化的分析方法，多利用数据流图或者IDEF方法（ICAM DEFinition method），严格遵循需求分析、系统设计、详细设计、编码、测试联调等步骤，系统分析是设计的输入；后者是目前主流的建模方法，它采用构造模型的观点，在开发过程中，各步骤的共同目标是建造一个问题领域的模型，而系统分析不是设计的输入。

统一建模语言（简称UML）融合了面向对象方法中的基本概念，是描述模型的重要工具，类图、行为图、交互图、组件图、配置图等构成了模型在不同阶段的形式，基于UML的统一过程具有以架构为中心、使用实例驱动及支持迭代开发等显著优点。

综上所述，在无线电管理信息系统建模过程中，也要采用面向对象的系统建模方法，利用Rational统一建模工具，采用UML来描述模型，在实现技术上，采用组件技术，建立无线电管理信息系统标准组件，摸索建立无线电管理新型系统软件建模规范和组件开发标准，这是本课题要主要研究的内容。

二、UML简介2.1 UML概述UML是Unified Modeling Language(统一建模语言)的缩写，它用来对软件密集系统进行可视化建模，是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。

UML为面向对象开发系统的产品提供了一种进行说明、可视化、和编制文档的标准，它的作用域不仅限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。

UML之所以称为“统一”语言，是因为UML对软件建模过程中的语义和表示法制定了统一的标准。

UML对语义的描述使开发者能在语义上取得一致认识，消除了因人而异的表达方式所造成的影响。

UML表示法定义UML符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。

UML 2.0是UML标准最新的版本，该版本支持Model Driven Architecture(MDA)远景中的大多数卓越理念。

与之前的版本相比较，新改进可分为以下五个主要方面：1) 在语言定义方面精确程度有了相当的提高；2) 一个改良的语言组织；3) 重点改进大规模的软件系统模型性能；4) 对特定领域的改进的支持；5) 全面的合并，合理化、清晰化各种不同的模型概念。

2.2 UML模型构成UML模型由三个构造块组成：? 物件（Things）: UML模型中最基本的构成元素，是具有代表性的成分的抽象。

? 关系（Relationships）: 定义物件之间的相互联系。

? 图（Diagrams）：图是物件和物件之间关系的可视化表示。

2.2.1 物件UML包含4种物件：构件物件、行为物件、分组物件和注释物件。

1) 构件物件：UML模型的静态部分，描述概念或物理元素。

它包括以下几种：? 类：具有相同属性、相同操作、相同关系、相同语义的对象的描述。

? 接口：描述元素的外部可见行为，即服务集合的定义说明。

? 协作：描述了一组事物间的相互作用的集合。

? 用例：代表一个系统或系统的一部分行为，是一组动作序列的集合。

? 构件：系统中物理存在，可替换的部件。

? 节点：运行时存在的物理元素。

2) 行为物件：UML模型图的动态部分，描述跨越空间和时间的行为。

它包括：? 交互：实现某功能的一组构件事物之间消息的集合，涉及消息、动作序列、链接。

? 状态机：描述事物或交互在生命周期内响应事件所经历的状态序列。

3) 分组物件：UML模型图的组织部分，描述事物的组织结构。

? 包：把元素组织成组的机制。

4) 注释物件：UML模型的解释部分，用来对模型中的元素进行说明、解释。

? 注解：对元素进行约束或解释的简单符号。

2.2.2 关系UML模型中物件之间的主要有以下四种关系：1) 依赖(dependency)：两个事物之间的语义关系，其中一个事物(独立事物)发生变化，会影响到另一个事物(依赖事物)的语义。

2) 关联(association)：是一种结构关系，它指明一个事物的对象与另一个事物的对象间的联系。

3) 泛化(generalization)：是一种特殊/一般的关系。

也可以看作是常说的继承关系。

4) 实现(realization)：是类元之间的语义关系，其中的一个类元指定了由另一个类元保证执行的契约。

2.2.3 图如图2.2-1所示，UML一共定义了13种不同类型的图，他们是模型的窗口或者视图。

图2.2-1 UML图的类型结构其中主要使用的图包括：? 用例图（Use Case Diagram）：显示一些用例、角色以及他们的关系。

使用用例图来描述系统静态的功能场景。

? 类图(Class Diagram)：显示一组类、接口和协作以及它们之间的关系。

利用类图阐明系统的静态的设计。

? 组件图(Component Diagram)：显示一些组件和它们之间的关系。

通常一个组件可以映射成一个或多个类，接口或协作。

? 序列图(Sequence Diagram)：显示一系列的对象和在这些对象之间发送和接收的消息，它强调的是时间和消息的次序。

使用序列图来说明系统的动态情况。

? 协作图(Collaboration Diagram)：显示了一系列的对象和在这些对象之间的联系以及对象间发送和接收的消息，强调的是发送和接收消息的对象之间的组织结构。

? 状态图(State Chart Diagram)：显示了一个状态机，由状态、转换、事件和活动组成。

使用状态图说明系统动态情况。

? 部署图(Deployment Diagram)：描述位于节点实例上的运行构件实例的安排。

节点是一组运行资源，如计算机、设备或存储器。

2.3 IBM RSA简介2.3.1 RSA概述RSA是Rational Software Architect的缩写，是IBM基于Eclipse 3.0推出的软件设计和开发平台。

它超越了一个典型集成开发环境的功能——能提供丰富的建模、构架设计和挖掘能力，可以实现从UML和代码之间的互相转换，帮助软件开发人员创建结构更为合理的应用程序和服务。

RSA的工作台环境如图2.3-1所示，图2.3-1 RSA工作台环境2.3.2 使用RSA进行UML建模RSA为使用UML 2.0标准进行面向对象软件系统的建模提供了一套完整、灵活、高效的工作环境。

RSA提供了专为UML建模的工作视图(Modeling Perspective) 在其中可以建立UML的建模项目，为项目添加UML模型，编辑UML图，甚至可将UML模型转换为源代码。

其中的模型浏览器(Model Explorer)、图导航器(Diagram Navigator)和图编辑器（Diagram Editor）是进行建模的主要工作区间。

? 模型浏览器：如图2-3所示，它列出了当前UML建模项目下所有模型元素，包括物件、关系和图，并可通过右键点出菜单，在里面选择添加、删除、编辑UML模型元素，也可将模型输出为源代码。

图2.3-2 模型浏览器视图? 图导航器：如图2-4所示，它为用户筛选出各个项目中的UML图，在其中可以创建、删除以及查看各个类型的图，方便建模。

图2.3-3 图导航器视图? 图编辑器：如图2-5所示，它是编辑UML图的工作界面，在其中可以打开查看、编辑已有的图，建立新的UML模型。

图编辑器对UML元素提供了智能感应功能，大大提高了建模效率。

图2.3-4 图编辑器视图三、无线电管理信息系统建模规范3.1规范的目的和意义无线电管理信息系统建模规范是在无线电管理信息系统建模过程中必须遵循的规范性文件。

规范针对无线电管理信息系统建模制定了全面详细的标准，统一了系统模型的构建方法和描述格式，对建模过程提出了指导性的原则，确保无线电管理信息系统建模的质量、效率、统一性和可理解性。

3.2规范相关术语UML（Unified Modeling Language）：统一建模语言。

RSA（Rational Software Architect）：IBM公司出产的计算机软件集成开发平台。

软件工程：研究用科学知识和技术原理来定义、开发、维护软件的一门学科。

制品：运用UML进行建模过程中生成的图或文档。

对象：系统建模要研究的任何事件，包括具体的事物或抽象的事件。

类：具有相同或类似性质的对象的抽象，具有属性和操作。

接口：用于说明类或构件的某种服务的操作集合。

组件：可复用的软件组成成份，可被用来构造其他软件。

构件：构成一个可执行系统必要和充分的元件，是系统中可替换的物理部分。

节点：存在与运行时的代表计算机资源的物理元素，可以是硬件也可以是运行其上的软件系统。

3.3规范的内容无线电管理信息系统建模规范针对系统建模的各个方面制定了严格的标准，规范的内容涉及到以下几个方面：? 建模语言：规定系统建模所使用的描述语言。

? 建模环境：规定系统建模所使用的工作环境，主要包括建模所用的软件平台。

? 建模方法：规定构造系统模型所采用的方法。

? 建模过程：规定系统建模应包含哪些阶段，按什么步骤进行。

? 建模制品：规定建模过程中各阶段所生成的制品以及制品应满足的要求。

? 文档格式：规定建模文档的内容格式。

3.3.1 建模语言无线电管理信息系统建模使用UML 2.0作为模型描述语言。

UML提出了一套供IT专业人员构建计算机应用程序的统一的标准建模符号。

通过使用UML，IT人员能够阅读和交流系统架构和设计规划。

UML由于与程序设计语言无关而成为了标准建模语言。

UML的最新版本为2.0，为系统建模提供了更多支持。

3.3.2 建模环境无线电管理信息系统建模使用RSA 6.0作为设计模型的软件平台。

RSA基于Eclipse 3.0技术，除了能提供软件的开发和测试环境，还能提供丰富的基于UML 2.0建模、构架设计和挖掘能力，并可实现从UML模型到程序代码之间的互相转换，帮助软件开发人员创建结构更为合理的应用程序和服务。

3.3.3 建模方法无线电管理信息系统建模运用面向对象的建模方法。

面向对象方法学的出发点和基本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式，使开发软件的方法与过程接近人类认识世界解决问题的方法与过程。

也就是说，面向对象方法是一种崭新的思维方法，它是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象的集合。