UML设计模式 2 UML用例建模.ppt

2 UML用例建模用例建模权权 巍巍主要内容需求分析需求分析用例图用例图活动图活动图2UML和设计模式2.1需求分析需求分析的任务是确定所开发的软件的功能、性能、需求分析的任务是确定所开发的软件的功能、性能、数据等各个方面的要求。主要解决系统数据等各个方面的要求。主要解决系统“做什么做什么”的的问题。问题。需求分析是软件整个开发过程中的一个关键过程。需求分析是软件整个开发过程中的一个关键过程。需求分析中的需求分析中的“沟通鸿沟沟通鸿沟”：需求分析需要各方面人员（如分析人员、需求分析需要各方面人员（如分析人员、开发人员、客户等）的参与，而这些人员有着不同的开发人员、客户等）的参与，而这些人员有着不同的知识背景，对目标系统的认知程度也各不相同，这种知识背景，对目标系统的认知程度也各不相同，这种差异导致各方面人员之间沟通困难，人为的给需求分差异导致各方面人员之间沟通困难，人为的给需求分析的实施增加了难度。析的实施增加了难度。UML和设计模式3需求规格说明书的目录框架参考需求规格说明书的目录框架参考UML和设计模式42.2用例图 用例模型用例模型用例模型用例模型从外部执行者的角度来描述系统的从外部执行者的角度来描述系统的功能功能。用例模型使得各方面人员在一个一致的概念体系用例模型使得各方面人员在一个一致的概念体系下描述目标系统，从而有效的促进需求分析的实下描述目标系统，从而有效的促进需求分析的实施。施。用例模型图由若干个用例图构成。用例模型图由若干个用例图构成。UML和设计模式5UML和设计模式6选修课管理系统用例图选修课管理系统用例图2.2.1用例模型的基本概念1、执行者、执行者（actoractor）执执行行者者是是指指在在系系统统外外部部与与系系统统交交互互的的人人或或其其他他系系统统，它以某种方式参与了系统内用例的执行。它以某种方式参与了系统内用例的执行。一一个个执执行行者者可可以以启启动动多多个个用用例例，一一个个用用例例也也可可以以被被多个多个执执行者启行者启动动。执行者之间可以有继承关系；执行者之间可以有继承关系；执执行行者者代代表表一一种种角角色色而而不不是是具具体体某某个个人人，可可以以是是一一个其它系统。个其它系统。UML和设计模式7UML和设计模式82、用例、用例（usecaseusecase）用用例例是是系系统统所所提提供供的的一一个个功功能能（或或者者系系统统提提供供的的某某一一特特定用法）的描述。定用法）的描述。UMLUML中中的的用用例例的的定定义义：系系统统所所完完成成的的一一系系列列动动作作，能能给给特定执行者一个可观察到的结果值。特定执行者一个可观察到的结果值。u用用例例由由执执行行者者激激活活，并并能能提提供供给给执执行行者者确确切切的的执执行行结结果。果。u用用例例可可大大可可小小，但但必必须须是是对对一一个个用用户户目目标标实实现现的的完完整整描述，即描述一个与某个执行者相关的完整的功能。描述，即描述一个与某个执行者相关的完整的功能。u用例只描述系统做什么，而不描述具体怎么做。用例只描述系统做什么，而不描述具体怎么做。u系统中全部的用例就描述了系统的全部功能。系统中全部的用例就描述了系统的全部功能。UML和设计模式9u用例的特征：用例的特征：响应性。响应性。回执性。回执性。完整性。完整性。（判判断断用用例例完完整整性性的的标标志志：用用例例能能向向执执行行者者提提供供返返回回的的结结果）果）u场景：用例的实例称为场景。场景：用例的实例称为场景。例例如如：王王同同学学从从ATMATM存存取取款款机机取取出出了了500500元元钱钱就就是是ATMATM机的取款用例的一个场景。机的取款用例的一个场景。UML和设计模式10用例的文字描述UML和设计模式11例：例：教务管理软件中，与学生（执行者）相关的选课用例的描述。教务管理软件中，与学生（执行者）相关的选课用例的描述。这这一一用用例例的的自自然然语语言言描描述述：学学生生输输入入标标识识码码，系系统统识识别别标标识识码码的的有有效效性性，确确认认后后，开开始始选选课课；先先浏浏览览本本学学期期预预开开课课程程，选选择择自自己己要要上上的的课课；系系统统确确认认后后，系系统统给给出出所所选选课课程程列列表表及及相相应应学学分合计；退出系统。分合计；退出系统。选课选课用例的用例的文字描述：文字描述：用例名称：学生选课用例名称：学生选课 执行者：学生执行者：学生目的：完成一次学生选课的完整过程。目的：完成一次学生选课的完整过程。类型：主要的、基本的类型：主要的、基本的级别：一级级别：一级 过程描述：过程描述：（1 1）学生输入标识码（）学生输入标识码（IDID），），系统识别标识码的有效性；系统识别标识码的有效性；（2 2）对学生进行注册识别；）对学生进行注册识别；（3 3）流览本学期预开课程；）流览本学期预开课程；（4 4）选择学生自己要上的课程并确认；）选择学生自己要上的课程并确认；（5 5）退出系统，系统给出所选课程列表及相应学分合计。）退出系统，系统给出所选课程列表及相应学分合计。异常事件流处理：异常事件流处理：（1 1）标识码有效性检查失败，允许学生重新输入（）标识码有效性检查失败，允许学生重新输入（3 3次机会）。次机会）。（2 2）注册识别失败，没有注册（尚未交学费）的学生不能选课。）注册识别失败，没有注册（尚未交学费）的学生不能选课。（3）选选择择课课程程确确认认失失败败，所所选选几几门门课课程程中中在在上上课课时时间间上上发发生生冲冲 突时，系统提示重选。突时，系统提示重选。UML和设计模式123、用例间的关联关系、用例间的关联关系(1)(1)继承（泛化）承（泛化）子用例继承父用例的功能，并且还具有自己特子用例继承父用例的功能，并且还具有自己特有的功能。有的功能。UML和设计模式13(2)(2)扩展展 通过向基本用例中添加动作或功能，来扩展该用通过向基本用例中添加动作或功能，来扩展该用例。是一种特殊的依赖关系。例。是一种特殊的依赖关系。图符：用带箭头的虚线表示，并注明图符：用带箭头的虚线表示，并注明；箭头从扩展用例指向基本用例箭头从扩展用例指向基本用例。UML和设计模式14UML和设计模式15 扩展示意图UML和设计模式16 扩展实例(3)(3)包含包含 一个基本用例的功能包含另一个用例的一个基本用例的功能包含另一个用例的功能。是一种特殊的依赖关系。功能。是一种特殊的依赖关系。图符：图符：用带箭头的虚线表示，并注明用带箭头的虚线表示，并注明；箭头箭头从基本用例指向被包含用例从基本用例指向被包含用例。UML和设计模式17UML和设计模式18 包含关联示意图用例的继承、扩展、包含关联的区别用例的继承、扩展、包含关联的区别一个用例是另一个用例行为或动作的变型，并且一个用例是另一个用例行为或动作的变型，并且仅是偶尔使用时，采用继承关联。仅是偶尔使用时，采用继承关联。一个用例是另一个用例行为或动作的变型，并且一个用例是另一个用例行为或动作的变型，并且存在很多种变型，采用扩展关联。存在很多种变型，采用扩展关联。两个以上的用例重复处理同样的动作，采用使用两个以上的用例重复处理同样的动作，采用使用关联或包含关联。使用关联侧重表现用例间一般关联或包含关联。使用关联侧重表现用例间一般与特殊的关系；而包含关联强调的是用例间的与特殊的关系；而包含关联强调的是用例间的“have”关系。关系。UML和设计模式19UML和设计模式20关联类型关联类型说明说明表示符号表示符号关联关联actor与与use case之间之间泛化泛化actor之间（之间（use case之间）之间）包含包含use case之间之间扩展扩展use case之间之间使用使用use case之间之间2.2.2 用例建模的方法用例建模的基本步骤：用例建模的基本步骤：确定系统的范围和边界；确定系统的范围和边界；确定系统的执行者和用例；确定系统的执行者和用例；对用例进行描述；对用例进行描述；定义用例之间的关系；定义用例之间的关系；审核用例模型。审核用例模型。UML和设计模式211.确定系统的范围和边界 定义系统的边界和范围就是明确系统的责任、定义系统的边界和范围就是明确系统的责任、功能，明确系统应该做什么，不应该做什么。即功能，明确系统应该做什么，不应该做什么。即哪些是系统的外部执行者、哪些是系统需完成的哪些是系统的外部执行者、哪些是系统需完成的功能。功能。UML和设计模式222.确定系统的执行者执行者的识别方法：执行者的识别方法：从从系系统统应应用用的的角角度度出出发发，寻寻找找与与系系统统进进行行信信息息交交换换（数数据据信信息息和和控控制制信信息息）的的外外部部事事物物，如如：系系统统用用户、其他系统、进程等。回答以下问题：户、其他系统、进程等。回答以下问题：(1)(1)谁使用系统的主要功能？谁使用系统的主要功能？(2)(2)谁来维护、管理和维持系统的运行？谁来维护、管理和维持系统的运行？(3)(3)谁读、写或修改系统中的信息？谁读、写或修改系统中的信息？(4)(4)与本系统进行交互的其它人或系统有哪些？与本系统进行交互的其它人或系统有哪些？(5)(5)系统需要控制哪些硬件设备？系统需要控制哪些硬件设备？(6)(6)哪些人或外部系统对本系统的结果感兴趣？哪些人或外部系统对本系统的结果感兴趣？UML和设计模式233.确定系统的用例方方法法：通通过过确确定定每每个个执执行行者者与与系系统统是是如如何何交交互互的的，来来寻寻找找和确定业务用例。回答以下问题：和确定业务用例。回答以下问题：u每一个执行者需要系统提供哪些业务功能？每一个执行者需要系统提供哪些业务功能？u执执行行者者最最关关心心系系统统中中的的哪哪些些事事件件？从从功功能能观观点点看看，这些事件表示什么？这些事件表示什么？u执执行行者者要要了了解解系系统统在在工工作作中中发发生生了了哪哪些些事事件件及及结结果果？u执行者自己需要做什么？执行者自己需要做什么？u执执行行者者是是否否需需要要在在系系统统中中创创建建、删删除除、读读取取、修修改改或存储某种业务数据？或存储某种业务数据？u系系统统的的新新功功能能是是否否能能够够简简化化用用户户的的日日常常工工作作或或提提高高其效率？其效率？UML和设计模式243.确定系统的用例 对对于于每每一一个个业业务务用用例例在在系系统统的的分分析析和和设设计计阶阶段段都都需需要要用用一一组组系系统统用用例例来来描描述述它它的的具具体体信信息息。通通过过分分析析每每一一个个业业务务用用例例的的业业务务流流和和控控制制流流来来寻寻找找和和确确定定系系统统用例。回答以下问题：用例。回答以下问题：u系系统统为为了了维维持持正正常常运运转转需需要要增增加加的的功功能能和和信信息息的交互？的交互？u这些信息从何而来，到哪里去？这些信息从何而来，到哪里去？u实实现现当当前前系系统统（可可能能是是人人工工系系统统而而不不是是自自动动化化系统）的关键问题是什么？系统）的关键问题是什么？UML和设计模式254.用例描述的例子UML和设计模式26Use case:Withdraw cashActor:customer过程描述：过程描述：(1)储户插入储户插入ATM卡卡,并输入密码并输入密码(2)储户按储户按“取款取款”按钮按钮,并输入并输入取款数目取款数目(3)储户取走现金储户取走现金/ATM卡卡/收据收据(4)储户离开储户离开Use case:Withdraw cashActor:customer过程描述：过程描述：(1)ATM系统获得系统获得ATM卡和密码卡和密码(2)设置交易类型为设置交易类型为“取款取款”(3)ATM系统获得取款金额系统获得取款金额(4)输出现金、收据和输出现金、收据和ATM卡卡(5)系统复位系统复位例如：例如：ATM系统系统“取款取款”用例的两个错误描述：用例的两个错误描述：只描述了只描述了actor的行的行为只描述了只描述了System的行的行为UML和设计模式27Use case:Withdraw cashActor:customer过程描述：储户通过读卡机插入ATM卡ATM系统从卡上读取银行ID、账号、加密密码,并通过主银行系统验证银行ID和账号储户输入密码,ATM系统根据加密密码对输入密码进行验证储户按“取款”按钮,并输入取款数目,该数目应该为50的倍数ATM系统通知主银行系统,传递账号和金额,并接收返回的确认信息和账户余额ATM系统输出现金、ATM卡和收据ATM系统记录交易到日志文件ATM系统“取款”用例的正确描述：采用层次结构的用例模型采用层次结构的用例模型UML和设计模式28图书馆管理系统用例建模示例图书馆管理系统用例建模示例系统需求简要描述UML和设计模式292.3 活动图活动图用来表示完成一个操作所需要的活动，或者一活动图用来表示完成一个操作所需要的活动，或者一个用例场景的活动。是一种流程图，描述了活动的序个用例场景的活动。是一种流程图，描述了活动的序列，即系统从一个活动到另一个活动的控制流。列，即系统从一个活动到另一个活动的控制流。活动图可以用于描述系统中某个特定的功能（或用例）活动图可以用于描述系统中某个特定的功能（或用例），特别适用于描述动作流和并发处理行为。，特别适用于描述动作流和并发处理行为。在需求分析中，经常用活动图来进一步深入描述相对在需求分析中，经常用活动图来进一步深入描述相对重要的用例的具体功能实现流程。重要的用例的具体功能实现流程。UML和设计模式30UML和设计模式31描描述述“增增加加课课程程”用用例例的的活活动动图图2.3.1 活动图的基本图符UML和设计模式32活动：用两边为弧形的矩形框表示。活动：用两边为弧形的矩形框表示。迁移：用带箭头的实线表示，由源活动迁移：用带箭头的实线表示，由源活动指向目标活动。指向目标活动。迁移是无条件的迁移是无条件的。起始活动：活动图的起点，本身无活动。起始活动：活动图的起点，本身无活动。用实心圆表示。用实心圆表示。结束活动：活动图的终点，本身无活动。结束活动：活动图的终点，本身无活动。用带有一个实心圆的圆形表示。用带有一个实心圆的圆形表示。条件判定：是一个转折点，活动按照满条件判定：是一个转折点，活动按照满足条件的方向进行。用空心菱形表示，足条件的方向进行。用空心菱形表示，可以有一个入迁移，多个出迁移。可以有一个入迁移，多个出迁移。情况A情况BUML和设计模式33并发分劈并发接合并发活动：描述活动的同步工作状态。分并发活动：描述活动的同步工作状态。分为分劈和接合两种（也称为：分叉和汇合）。为分劈和接合两种（也称为：分叉和汇合）。图符：如右侧所示，其中，粗短实线称为图符：如右侧所示，其中，粗短实线称为并发（同步）杆并发（同步）杆。并发分劈：表示将一个源活动分劈为多个并发分劈：表示将一个源活动分劈为多个目标活动，这些目标活动是并行迁移的；目标活动，这些目标活动是并行迁移的；并发接合：表示将多个源活动接合为一个并发接合：表示将多个源活动接合为一个目标活动，这多个源活动是并行迁移的。目标活动，这多个源活动是并行迁移的。并发分劈和接合是成对出现的。并发分劈和接合是成对出现的。2.3.2 活动图的基本概念u活动：活动：活动表示要完成的任务，是具有内部动作的状态。活动表示要完成的任务，是具有内部动作的状态。活动通常由动词或动词短语描述。活动通常由动词或动词短语描述。u动作流：动作流：动作流即活动图中的迁移，表示不同动作状态或动作流即活动图中的迁移，表示不同动作状态或活动状态之间的联系，说明状态之间的控制流。活动状态之间的联系，说明状态之间的控制流。图符：图符：由带箭头的实线表示。由带箭头的实线表示。动作流分为无条件动作流、条件动作流两种。动作流分为无条件动作流、条件动作流两种。UML和设计模式342.3.2 活动图的基本概念u条件判定条件判定 条件判定也可称为分支，表示一个活动在多个触条件判定也可称为分支，表示一个活动在多个触发条件下引起的多个不同的转移。发条件下引起的多个不同的转移。图符：图符：由空心菱形表示。由空心菱形表示。条件判定有一个入迁移、两个或多个出迁移，并条件判定有一个入迁移、两个或多个出迁移，并且每一个出迁移都必须标明迁移条件。且每一个出迁移都必须标明迁移条件。UML和设计模式35情况A情况BUML和设计模式36描述打印所有履约合同信息的活动图动作流动作流条件判定条件判定活动图中只能有一个开始状态，但可以有多个结束状态。活动图中只能有一个开始状态，但可以有多个结束状态。2.3.2 活动图的基本概念u泳道泳道(Swimlane)一张活动图可被划分为若干个矩形区域，每一张活动图可被划分为若干个矩形区域，每个矩形区为一个泳道，泳道名（唯一的）放在矩个矩形区为一个泳道，泳道名（唯一的）放在矩形区的顶端。形区的顶端。泳道将活动图中的活动状态分组，每一组表泳道将活动图中的活动状态分组，每一组表示负责那些活动的业务组织。泳道区分了活动的示负责那些活动的业务组织。泳道区分了活动的不同责任，并清晰的表明了活动在哪里执行。不同责任，并清晰的表明了活动在哪里执行。UML和设计模式37UML和设计模式382.3.2 活动图的基本概念u对象、对象流对象、对象流 可将泳道指定给对象，该泳道中的全部活动可将泳道指定给对象，该泳道中的全部活动即为该对象必须履行的活动。泳道标明了哪些对即为该对象必须履行的活动。泳道标明了哪些对象进行了哪些活动。象进行了哪些活动。对象可作为活动的输入或输出，对象与活动的对象可作为活动的输入或输出，对象与活动的关联关系用对象流表示，即带箭头的虚线。关联关系用对象流表示，即带箭头的虚线。UML和设计模式392.3.2 活动图的基本概念u同步活动的描述同步活动的描述 在活动图中，当存在两个或多个并发运行的控制在活动图中，当存在两个或多个并发运行的控制流或线程时，可使用并发分劈将路径分成两个或多个流或线程时，可使用并发分劈将路径分成两个或多个并发并发流，此时，需再使用并发接合将这些并行动作流，此时，需再使用并发接合将这些并行动作（或活动）状态合并成一个。（或活动）状态合并成一个。活动图中分劈和接合是通过使用同步杆实现的。活动图中分劈和接合是通过使用同步杆实现的。并发分劈和并发接合要成对出现，并且接合之前，并发分劈和并发接合要成对出现，并且接合之前，并行的动作（或活动）必须全部完成。并行的动作（或活动）必须全部完成。并发分劈和并发接合可以嵌套使用。并发分劈和并发接合可以嵌套使用。UML和设计模式40UML和设计模式41学生学籍管理活动图学生学籍管理活动图UML和设计模式42 图中，由同步杆分劈后的线程中，可能有图中，由同步杆分劈后的线程中，可能有些线程只有在满足特定的条件时，才能执行。此些线程只有在满足特定的条件时，才能执行。此时没满足条件的线程可不执行，只要其它几个线时没满足条件的线程可不执行，只要其它几个线程执行完毕后，就可将各线程接合为一个了。程执行完毕后，就可将各线程接合为一个了。也就是，当线程的条件为假时，同步杆就认为也就是，当线程的条件为假时，同步杆就认为该线程已经执行完毕。该线程已经执行完毕。即：活动图中的并发流可以是真正并发的，也即：活动图中的并发流可以是真正并发的，也可以是时序的或满足条件进行的。可以是时序的或满足条件进行的。UML和设计模式43一个简单的活动图例子：一个简单的活动图例子：描述学生参加考试的描述学生参加考试的活动图活动图动作或活动状态：动作或活动状态：（学生）进入考场、（学生）进入考场、（学生）对号入座、（学生）对号入座、（老师）检查证件、（老师）检查证件、（老师）发考卷、（老师）发考卷、（学生）开始答卷（学生）开始答卷 试画出图书馆管理系统中的登录用例的活动图试画出图书馆管理系统中的登录用例的活动图UML和设计模式44