解析UML的面向對象分析與設計

来源:http://www.cnblogs.com/zyjj/archive/2017/07/11/7151520.html
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經常聽到有朋友抱怨,說學了UML不知該怎麼用,或者畫了UML卻覺得沒什麼作用。其實,就UML本身來說,它只是一種交流工具,它作為一種標準化交流符號,在OOA&D過程中開發人員間甚至開發人員與客戶之間傳遞信息。另外,UML也可以看做是OO思想的一種表現形式,可以說“OO是神,而UML是型”。所以,想用 ...


經常聽到有朋友抱怨,說學了UML不知該怎麼用,或者畫了UML卻覺得沒什麼作用。其實,就UML本身來說,它只是一種交流工具,它作為一種標準化交流符號,在OOA&D過程中開發人員間甚至開發人員與客戶之間傳遞信息。另外,UML也可以看做是OO思想的一種表現形式,可以說“OO是神,而UML是型”。所以,想用好UML,扎實的OO思想基礎是必不可少的。然而,在UML應用到開發過程中時,還是有一定的模式可以遵循的。(註意,是模式而不是教條,我下麵給出的流程只是一個啟髮式過程,而不是說一定要遵循這個流程。)下麵,我們通過一個CMS系統的分析設計實例,看看如何將UML應用到實際的開發中。

  從需求到業務用例圖

  OOA&D的第一步,就是瞭解用戶需求,並將其轉換為業務用例圖。我們的CMS系統需求非常簡單,大致課做如下描述:這個系統主要用來發佈新聞,管理員只需要一個,登錄後可以在後臺發佈新聞。任何人可以瀏覽新聞,瀏覽者可以註冊成為系統會員,註冊後可對新聞進行評論。管理員在後臺可以對新聞、評論、註冊會員進行管理,如修改、刪除等。

  通過以上需求描述,我們畫出如下的業務用例圖:

解析UML的面向對象分析與設計_面向對象設計_電腦系統開發_網路工程師_課課家教育

  這裡要註意三點:

  1.業務用例是僅從系統業務角度關註的用例,而不是具體系統的用例。它描述的是“該實現什麼業務”,而不是“系統該提供什麼操作”。例如,在實際系統中,“登錄”肯定要作為一個用例,但是這是軟體系統中的操作,而用戶所關註的業務是不包含“登錄”的。

  2.業務用例僅包含客戶“感興趣”的內容。

  3.業務用例所有的用例名應該讓客戶能看懂,如果某個用例的名字客戶看不懂什麼意思,它也許就不適合作為業務用例。

  從業務用例圖到活動圖

  完成了業務用例圖後,我們要為每一個業務用例繪製一幅活動圖。活動圖描述了這個業務用例中,用戶可能會進行的操作序列。活動圖有個很重要的使命:從業務用例分析出系統用例。例如,下麵是“新聞管理”的活動圖:

完成了業務用例圖後,我們要為每一個業務用例繪製一幅活動圖。活動圖描述了這個業務用例中,用戶可能會進行的操作序列。活動圖有個很重要的使命:從業務用例分析出系統用例。例如,下麵是“新聞管理”的活動圖

  可以看到,一個“新聞管理”這個業務用例,分解出N多系統操作。這裡要特別註意這些操作,其中很多“活動”都很可能是一個系統用例(當然,不是每個都是)。例如,由這個活動圖可以看出,系統中至少要包含以下備選系統用例:登錄、註銷登錄、查看新聞列表、修改新聞、刪除新聞。

  這樣,將每個業務用例都繪製出相應的活動圖,再將其中的“活動”整合,就得出所有備選系統用例。

  從活動圖到系統用例圖

  找出所有的備選系統用例後,我們要對他們進行合併和篩選。合併就是將相同的用例合併成一個,篩選就是將不符合系統用例條件的備選用例去掉。

  一個系統用例應該是實際使用系統的用戶所進行的一個操作,例如,“查看新聞列表”就不能算一個系統用例,因為他只是某系統用例的一個序列項。

  為了方便、高效地進行面向對象分析和設計,UML(UnifiedModelingLanguage)被創造出來。UML是一種功能強大的、面向對象分析的可視化系統分析的建模語言,它採用一整套成熟的建模技術,廣泛地適用於各個應用領域。運用UML進行面向對象分析設計,通常都要經過下述三個步驟。(1)識別系統的用例和角色。首先要對項目進行需求調研,分析項目的業務流程圖和數據流程圖,以及項目中涉及的各級操作人員,識別出系統中的所有用例和角色;接著分析系統中各角色和用例見的聯繫,使用UML建模工具畫出系統的用例圖;最後,勾畫系統的概念層次模型,藉助UML建模工具描述概念層的類和活動圖。(2)進行系統分析並抽象出類。系統分析的任務是找出系統的所有要求並加以描述,同時建立特定領域模型。從實際需求抽象出類,並描述各個類之間的關係。(3)設計系統,並設計系統中的類及其行為。設計階段由結構設計和詳細設計組成。結構設計是高層設計,其任務是定義包(子系統)、包間的依賴關係和主要的通信機制。包有利於描述系統的邏輯組成以及各個部分之間的依賴關係。詳細設計主要用來細化包的內容,清晰描述所有的類,同時使用UML的動態模型描述在特定環境下這些類的實例的行為。

  UML的特點UML具有以下特點[1]:

  (1)面向對象。UML支持面向對象技術的主要概念,提供了一批基本的模型元素的表示圖形和方法,能簡潔明瞭地表達面向對象的各種概念。(2)可視化,表示能力強。通過UML的模型圖能清晰地表示系統的邏輯模型和實現模型。可用於各種複雜系統的建模。(3)獨立於過程。UML是系統建模語言,獨立於開發過程。(4)獨立於程式設計語言。用UML建立的軟體系統模型可以用java、VC++、SmalltaIk等任何一種面向對象的程式設計來實現。(5)易於掌握使用。UML圖形結構清晰,建模簡潔明瞭,容易掌握使用。使用UML進行系統分析和設計,可以加速開發進程,提高代碼質量,支持動態的業務需求。UML適用於各種規模的系統開發。能促進軟體復用,方便地集成已有的系統,並能有效處理開發中的各種風險。

  最終我們得出的系統用例圖如下:

一個系統用例應該是實際使用系統的用戶所進行的一個操作,例如,“查看新聞列表”就不能算一個系統用例,因為他只是某系統用例的一個序列項

  從系統用例圖到用例規約

  得出系統用例圖後,我們應該對每一個系統用例給出用例規約。關於用例規約,沒有一個通用的格式,大家可以按照習慣的格式進行編寫。對用例規約唯一的要求就是“清晰易懂”。

  下麵給出“登錄”這個系統用例的一個規約:

得出系統用例圖後,我們應該對每一個系統用例給出用例規約。關於用例規約,沒有一個通用的格式,大家可以按照習慣的格式進行編寫。對用例規約唯一的要求就是“清晰易懂”

  業務領域類圖

  完成了上面幾步,下麵應該是繪製業務領域類圖了。所謂業務領域類圖要描述一下三點:

  1.系統中有哪些實體。

  2.這些實體能做什麼操作。

  3.實體間的關係。

系統中有哪些實體。2.這些實體能做什麼操作。3.實體間的關係

  這裡要特別強調:這裡的實體不是Actor,而是Actor使用系統時使用的所調用的實體,是處在系統邊界之內的實體。例如,管理員就沒有作為一個實體出現在這裡,因為管理員處在系統邊界之外,它所有的工作都可以通過調用這三個類的方法完成。並且,這裡的“註冊會員”實體也不是剛纔用例圖中註冊會員這個Actor,而是作為一個系統內的業務實體,供Actor們使用的。例如,其中的註冊功能是給註冊會員這個Actor使用,而移除則是給管理員這個Actor使用的。

  理解以上這段話非常重要,我經常看到由於混淆了實體和Actor的關係而導致畫出的領域類圖不准確或職責分配不准確。

  大家可能還註意到,我們這裡沒有給出每個實體的屬性。其實,在領域分析階段,實體的屬性並不重要,重要的是找出實體的操作。

  實現類圖

  以上這幾步,就是分析的過程。而下麵的步驟就是設計了。

  設計沒有分析那麼好描述,因為分析是“客戶面”,它只關心系統本身的功能和業務,而不關心任何和電腦有關的東西。但是,設計和平臺、語言、開發模型等內容關係緊密,因而很難找出一個一致的過程。但是,一般在設計過程中實現類圖是要繪製的。

  實現類圖和領域類圖不一樣,它描述的是真正系統的靜態結構,是和最後的代碼完全一致的。因此,它和平臺關係密切,必須準確給出系統中的實體類、控制類、界面類、介面等元素以及其中的關係。因此,實現類圖是很複雜的,而且是平臺技術有關的。所以,我在這裡不可能給出一個準確的實現類圖,不過為了描述,我還是給出一個簡化了的實現類圖,當然,它是不准確的,而只是從形式上給出實現類圖的樣子。

  我們假設這個系統建構於.NET3.5平臺上,並且使用ASP.NETMVC作為表示層,整體使用三層架構。那麼,用戶模塊體系的實現類圖大體是這樣子(不准確):

我們假設這個系統建構於.NET3.5平臺上,並且使用ASP.NETMVC作為表示層,整體使用三層架構。那麼,用戶模塊體系的實現類圖大體是這樣子(不准確)

  序列圖

  有了靜態結構,我們還要給出動態結構,這樣,才能看清系統間的類是如何交互的,從而有效幫助程式員進行編碼工作。

有了靜態結構,我們還要給出動態結構,這樣,才能看清系統間的類是如何交互的,從而有效幫助程式員進行編碼工作

  上圖給出的是用戶登錄的序列圖。首先註冊會員作為Actor,調用UserController的Login方法啟動序列,然後序列按圖示步驟執行。其中UserServices作為業務組件,首先調用數據訪問組件的GetByName確定用戶是否存在,如果存在,再調用GetByNameAndPassword確定輸入密碼是否是此用戶的密碼。從而完成業務功能。

  要註意,序列圖在實際中是很多的,幾乎每個類方法都配有相應的序列圖。

  最後的步驟

  在完成了上面的過程後,就可以進行編碼、調試、測試等工作了。但這些已經超出了本文討論的範圍。

  總結

  本文簡要給出了使用UML進行OOA&D的過程。當然,由於示例較小,而且本人水平有限,所以給出的相關內容可能不是很準確。而且軟體分析設計本來就不是一個固定模式的過程,隨著系統的不同整個過程會有變化。本文只是想起到一個拋磚引玉的作用,讓朋友們大致瞭解UML的使用流程。至於實際的分析設計,還需要深入的學習和實踐的積累。


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