软件工程电子教案-第7章
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（1） 类是对一组具有相同属性、相同操作、相同关 系和相同语义的对象的描述。 （2） 对象是类的实例。 （3） 接口是描述一个类或组件的服务的操作集。 （4） 用例是对一组动作序列的描述。 （5） 状态机描述了一个对象响应事件所经历的状态 序列。 （6） 组件是系统中物理的、可替代的部件。 （7） 节点是在运行时存在的物理元素。
UML
（3） UML是一种可用于详细描述的语言 UML为所有重要的分析、设计和实现决策提供了 精确的、无歧义的和完整的描述。 （4） UML是一种构造语言 UML不是一种可视化的编程语言，但它所描述的 模型可以映射成不同的编程语言，如JAVA、C++和 Visual Basic等。这种映射可以进行正向工程--从UML模 型到编程语言的代码生成，也可以进行逆向工程--由编 程语言代码重新构造UML模型。 （5） UML是一种文档化语言 UML不是过程，也不是方法，但允许任何一种过 程和方法使用它。它可以建立系统体系结构及其详细 文档，提供描述需求和用于测试的语言，同时可以对 项目计划和发布管理的活动进行建模。
UML对软件工程的重大影响(2) （1）软件生存周期：UML用统一的软件开发生 存周期来替代原有的软件生存周期。 （2）软件建模方式：UML用可视化的语言实现 软件整个生存周期各个阶段的建模。 （3）软件文档规范：正向工程和逆向工程的文 档全部由UML建模工具自动产生。 （4）软件人员分工：UML使得分析、设计、实 现、维护的岗位界线逐渐趋向模糊。 上述4方面的影响都是不可忽视的，尽管这些影 响当前还没有完全成为现实。
分布视图主要描述系统的物理架构， 显示系统硬件拓扑结构的节点，提供给 开发人员、集成人员和测试人员。
网络拓扑结构
32节点并行机系统
黑龙江地税局
32节点并行机系统
DDN/PSTN
8/16节点并行机系统
哈尔滨地税局
其它地市地税局
DDN/PSTN
各区地税局
各县地税局
第七章 统一建模语言UML
模型元素
语义规则（Rules）
UML定义了一系列的语义规则，用于建立语义一 致、与其他模型协调的良好模型。 （1） 命名（Name）：为事物、关系和图起名； （2） 范围（Scope）：给一个名称以特定含义的语 境； （3） 可见性（Visibility）：如何使一个名字被外部 识别和使用，它包括public（公共）、protected（保 护）、private（私有）三种可见性，分别用“+‖、“#‖ 和“-‖表示； （4） 完整性（Integrity）：事物如何正确地、一致 地相互联系； （5） 可执行性（Execution）：运行或模拟动态模 型的含义是什么。
公共机制（Common Mechanisms）
（3） 通用划分（Common Division）： UML的模型元素有两种划分，即型-实例、接 口-实现。型-实例是一个通用描述符与单个元 素项之间的对应关系，如类与对象的划分、数 据类型与数据值的划分；在接口-实现的划分中， 接口声明了一个约定，而实现则负责执行接口 的全部语义。 （4） 扩展机制（Extensibility）：UML的语 言扩展机制允许UML的使用人员根据需要自定 义一些构造型语言成分，扩展UML或使其用户 化，便于完成软件系统的开发。
UML对软件工程的重大影响(1)
UML是一种面向对象的图形化的建模语言，主要用于软 件 的 分 析 与 设 计 。 Rose 又 叫 Rational Rose ， 它 是 Rational公司开发的一种CASE工具。 Rose与UML的关系是：UML是Rational Rose的理论基 础，Rational Rose是UML的建模实现途径，即Rose是 UML的实现工具。 UML和 Rose的组合已构成了一种新的软件建模思想和 开发方式，势必会对软件工程的发展与创新产生重大影 响，这种影响将主要表现在如下4个方面：
计算机学院608教研室 王宇华
第七章 统一建模语言UML
主要内容
UML简介 静态建模 动态建模 物理架构建模 RUP
第
本章导读： 软件开发的主要是软件需求和软件设计，软件需求和软 件设计的关键是软件建模。最时尚的是UML的建模思想 和Rose的建模实现方式。本章首先对UML和 Rose进行 一般性的介绍。其次，重点讲述“业务模型、功能模型、 数据模型”这三个模型的建模思想与建模方法，并且用 三个模型的思想与方法来分析几个建模案例 。 要求理解 1）UML的支撑环境 2）UML建模思想的优缺点 3）三个模型建模思想的优缺点 要求掌握 1）业务模型的概念及表示方式 2）功能模型的概念及表示方式 3）数据模型的概念及表示方式
扩展机制（Extensibility）
（1） 约束（constraint）扩展了UML构造元 素的语义，它是用文字表达式表示的语义限制。 （2） 标记值（tagged value）扩展了UML构 造元素的特性，它是附加到任何模型元素上的 命名的信息块。 （3） 构造型（stereotype）扩展了UML的语 汇，它是在一个已定义的模型元素的基础上构 造的一种新的模型元素。
UML
（1） UML是一种语言 像任何语言一样，UML提供了用于交流的词汇表 及其组词规则，说明如何创建或理解结构良好的模型， 但它并没有说明在什么时候创建什么样的模型。 （2） UML是一种可视化的建模语言 软件开发的难点在于项目参与人员之间的沟通和 交流，领域专家、软件设计开发人员、客户等各自使 用不同的语言交流，对系统的概念模型容易产生错误 的理解。另外，阅读程序代码虽然可以推断其含义， 但无法正确地理解它，当接手别人的开发工作时，你 往往由于难以理解而不得不重新实现部分程序。 UML提供一组具有明确语义的图形符号，可以建 立清晰的模型便于交流，同时所有开发人员都可以无 歧义地解释这个模型。
公共机制（Common Mechanisms）
UML规定了四种公共机制：说明、修饰、通 用划分、扩展机制。 （1） 说明（Specification）：UML不只是一 个图形语言，它还规定了对于每一个UML图形 的文字说明的语法和语义。 （2） 修饰（Adornment）：大多数的UML 元素有唯一的直接图形表示法，表达该元素的 最重要的特征，除此之外，还可以对该元素加 上各种修饰，说明其他方面的细节特征。
P7_1.swf
什么是建模？
建模（Modeling）是一种处理上述 复杂性的有效手段，它将难以处理的复 杂问题划分成若干容易解决的小问题， 解决了这些小问题也就解决了复杂的难 题。建模的目的是将所要设计的结构和 系统的行为融汇贯通，对系统的体系结 构进行可视化和控制，化解复杂性的问 题，有效地管理开发风险，从而开发出 高品质的软件。
视图（Views）
（1） 用例视图（Use Case View）
用例视图描述系统应该具有的功能集，它 从系统外部用户的角度出发，实现对系统的抽 象表示。在用例视图中，角色（Actor）代表 外部用户或其他系统，用例（Use-case）表示 系统能够提供的功能，通过列举角色和用例， 显示角色在每个用例中的参与情况。 用例视图是其他视图的核心和基础，其他 视图的构造和发展依赖于用例视图所描述的内 容。用例试图静态地描述系统功能，主要为用 户、设计人员、开发人员和测试人员而设臵。
UML的组成
UML的模型元素
–表示模型中的某个概念 –表示模型元素之间的关系
UML的元模型结构
–元元模型层 –元模型层 –模型层 –用户模型层
UML模型
UML模型4个抽象层次
元元模型层(Meta-Meta Model)
定义了用于描述元模型的语言，它是任 何模型性的基础。在UML的元元模型中， 定义了“元对象类”、“元属性”、 “元操作”等概念。
元元模型层(Meta-Meta Model)
定义了用于描述元模型的语言，它是任 何模型性的基础。在UML的元元模型中， 定义了“元对象类”、“元属性”、 “元操作”等概念。
元模型层(Meta Model)
定义了用于描述模型的语言，它组成了UML 的基本元素，包括面向对象和构件的概念。 元模型是元元模型的一个实例，如“类”、 “属性”、“操作”、“构件”等。
模型元素
（8） 包是把元素组织成组的机制。 （9） 注解依附于一个或一组元素之上，对其进行约 束或解释。 （10） 依赖是一种使用关系，它描述了一个事物的 变化会影响到另一个使用它的事物。 （11） 关联是一种结构关系，说明一个事物的对象 与另一个事物的对象间的联系。 （12） 泛化是一种一般事物（父类）和特殊事物 （子类）之间的关系。 （13） 实现是一个类元指定了由另一个类元保证执 行的契约，例如接口和实现它们的类或组件之间的关 系。
（2） 设计视图（Design View）
设计视图用来揭示系统功能的内部设 计和协作情况。它利用静态结构和动态 行为描述系统的功能，其中，静态结构 描述类、对象及其关系等，动态行为主 要描述对象之间发送消息时产生的动态 协作、一致性和并发性等，接口和类的 内部结构需要在设计视图中定义。
（3） 进程视图（Process View）
第七章 统一建模语言UML
UML
Unified Modeling Language 近10年来OOSE最重要的成果 贡献者：Grady Booch， Ivar Jacobson， Jin Rumbaugh 中文网站
– http://www. –
UML对软件工程的重大影响(3) UML的几个“关键问题”。这几个“关键问题” 是： （1）UML的概念模型 （2）UML的建模思想 （3）UML的软件开发生存周期 （4）UML的缺点与不足 （5）UML的支撑环境Rose （6）UML的发展方向
第七章 统一建模语言UML
进程视图描述系统的并发工作状 况，它包含形成系统并发与同步机制的 线程和进程，主要提供给系统开发商和 集成商。
（4） 实现视图（Implementation View）
实现视图由一些独立的构件和文件组 成，显示实现模块及其之间的依赖关系。 这些构件和文件可以用各种方法装配， 以产生运行系统。
（5） 分布视图（Deployment View）
电子教案 软件工程
原理、方法与应用
Che cking Che Ckin Che cking g Che cking Che Ckin Che cking g Checking Checking Checking Checking Checking Settings Entry/ OpenShutter( 0.5 ); MeasureLight(); DetermineExposureTime( Checking Checking Settings Entry/ OpenShutter( 0.5 ); MeasureLight(); Checking Checking Checking Settings Entry/ OpenShutter( 0.5 ); MeasureLight(); DetermineExposureTime( Checking
模型层(Model)
定义了用于描述信息领域的语言，它组成了 UML的模型。模型是对现实世界的抽象，无论 是问题领域还是解决方案，都可以抽象成模型。
用户模型层(User Model)
是模型的实例，它用于表达一个模型的 特定情况。
UML模型
UML由视图（Views）、图（Diagrams）、 模型元素（Model Elements）和公共机 制（General Mechanisms）等部分组成。
视图（Views）
完整地描述系统需要一组视图反映系统的各 个方面，每个视图代表系统的一个抽象，反映 了系统中的一个特定方面，从而使不同的人员 关注系统的不同方面。 UML采用五个互连的视图来描述软件系统 的体系结构，即用例视图（Use-case View）、 设计视图（Design View）、进程视图 （Process View）、实现视图 （Implementation View）和展开视图 （Deployment View）
UML
（3） UML是一种可用于详细描述的语言 UML为所有重要的分析、设计和实现决策提供了 精确的、无歧义的和完整的描述。 （4） UML是一种构造语言 UML不是一种可视化的编程语言，但它所描述的 模型可以映射成不同的编程语言，如JAVA、C++和 Visual Basic等。这种映射可以进行正向工程--从UML模 型到编程语言的代码生成，也可以进行逆向工程--由编 程语言代码重新构造UML模型。 （5） UML是一种文档化语言 UML不是过程，也不是方法，但允许任何一种过 程和方法使用它。它可以建立系统体系结构及其详细 文档，提供描述需求和用于测试的语言，同时可以对 项目计划和发布管理的活动进行建模。
UML对软件工程的重大影响(2) （1）软件生存周期：UML用统一的软件开发生 存周期来替代原有的软件生存周期。 （2）软件建模方式：UML用可视化的语言实现 软件整个生存周期各个阶段的建模。 （3）软件文档规范：正向工程和逆向工程的文 档全部由UML建模工具自动产生。 （4）软件人员分工：UML使得分析、设计、实 现、维护的岗位界线逐渐趋向模糊。 上述4方面的影响都是不可忽视的，尽管这些影 响当前还没有完全成为现实。
分布视图主要描述系统的物理架构， 显示系统硬件拓扑结构的节点，提供给 开发人员、集成人员和测试人员。
网络拓扑结构
32节点并行机系统
黑龙江地税局
32节点并行机系统
DDN/PSTN
8/16节点并行机系统
哈尔滨地税局
其它地市地税局
DDN/PSTN
各区地税局
各县地税局
第七章 统一建模语言UML
模型元素
语义规则（Rules）
UML定义了一系列的语义规则，用于建立语义一 致、与其他模型协调的良好模型。 （1） 命名（Name）：为事物、关系和图起名； （2） 范围（Scope）：给一个名称以特定含义的语 境； （3） 可见性（Visibility）：如何使一个名字被外部 识别和使用，它包括public（公共）、protected（保 护）、private（私有）三种可见性，分别用“+‖、“#‖ 和“-‖表示； （4） 完整性（Integrity）：事物如何正确地、一致 地相互联系； （5） 可执行性（Execution）：运行或模拟动态模 型的含义是什么。
公共机制（Common Mechanisms）
（3） 通用划分（Common Division）： UML的模型元素有两种划分，即型-实例、接 口-实现。型-实例是一个通用描述符与单个元 素项之间的对应关系，如类与对象的划分、数 据类型与数据值的划分；在接口-实现的划分中， 接口声明了一个约定，而实现则负责执行接口 的全部语义。 （4） 扩展机制（Extensibility）：UML的语 言扩展机制允许UML的使用人员根据需要自定 义一些构造型语言成分，扩展UML或使其用户 化，便于完成软件系统的开发。
UML对软件工程的重大影响(1)
UML是一种面向对象的图形化的建模语言，主要用于软 件 的 分 析 与 设 计 。 Rose 又 叫 Rational Rose ， 它 是 Rational公司开发的一种CASE工具。 Rose与UML的关系是：UML是Rational Rose的理论基 础，Rational Rose是UML的建模实现途径，即Rose是 UML的实现工具。 UML和 Rose的组合已构成了一种新的软件建模思想和 开发方式，势必会对软件工程的发展与创新产生重大影 响，这种影响将主要表现在如下4个方面：
计算机学院608教研室 王宇华
第七章 统一建模语言UML
主要内容
UML简介 静态建模 动态建模 物理架构建模 RUP
第
本章导读： 软件开发的主要是软件需求和软件设计，软件需求和软 件设计的关键是软件建模。最时尚的是UML的建模思想 和Rose的建模实现方式。本章首先对UML和 Rose进行 一般性的介绍。其次，重点讲述“业务模型、功能模型、 数据模型”这三个模型的建模思想与建模方法，并且用 三个模型的思想与方法来分析几个建模案例 。 要求理解 1）UML的支撑环境 2）UML建模思想的优缺点 3）三个模型建模思想的优缺点 要求掌握 1）业务模型的概念及表示方式 2）功能模型的概念及表示方式 3）数据模型的概念及表示方式
扩展机制（Extensibility）
（1） 约束（constraint）扩展了UML构造元 素的语义，它是用文字表达式表示的语义限制。 （2） 标记值（tagged value）扩展了UML构 造元素的特性，它是附加到任何模型元素上的 命名的信息块。 （3） 构造型（stereotype）扩展了UML的语 汇，它是在一个已定义的模型元素的基础上构 造的一种新的模型元素。
UML
（1） UML是一种语言 像任何语言一样，UML提供了用于交流的词汇表 及其组词规则，说明如何创建或理解结构良好的模型， 但它并没有说明在什么时候创建什么样的模型。 （2） UML是一种可视化的建模语言 软件开发的难点在于项目参与人员之间的沟通和 交流，领域专家、软件设计开发人员、客户等各自使 用不同的语言交流，对系统的概念模型容易产生错误 的理解。另外，阅读程序代码虽然可以推断其含义， 但无法正确地理解它，当接手别人的开发工作时，你 往往由于难以理解而不得不重新实现部分程序。 UML提供一组具有明确语义的图形符号，可以建 立清晰的模型便于交流，同时所有开发人员都可以无 歧义地解释这个模型。
公共机制（Common Mechanisms）
UML规定了四种公共机制：说明、修饰、通 用划分、扩展机制。 （1） 说明（Specification）：UML不只是一 个图形语言，它还规定了对于每一个UML图形 的文字说明的语法和语义。 （2） 修饰（Adornment）：大多数的UML 元素有唯一的直接图形表示法，表达该元素的 最重要的特征，除此之外，还可以对该元素加 上各种修饰，说明其他方面的细节特征。
P7_1.swf
什么是建模？
建模（Modeling）是一种处理上述 复杂性的有效手段，它将难以处理的复 杂问题划分成若干容易解决的小问题， 解决了这些小问题也就解决了复杂的难 题。建模的目的是将所要设计的结构和 系统的行为融汇贯通，对系统的体系结 构进行可视化和控制，化解复杂性的问 题，有效地管理开发风险，从而开发出 高品质的软件。
视图（Views）
（1） 用例视图（Use Case View）
用例视图描述系统应该具有的功能集，它 从系统外部用户的角度出发，实现对系统的抽 象表示。在用例视图中，角色（Actor）代表 外部用户或其他系统，用例（Use-case）表示 系统能够提供的功能，通过列举角色和用例， 显示角色在每个用例中的参与情况。 用例视图是其他视图的核心和基础，其他 视图的构造和发展依赖于用例视图所描述的内 容。用例试图静态地描述系统功能，主要为用 户、设计人员、开发人员和测试人员而设臵。
UML的组成
UML的模型元素
–表示模型中的某个概念 –表示模型元素之间的关系
UML的元模型结构
–元元模型层 –元模型层 –模型层 –用户模型层
UML模型
UML模型4个抽象层次
元元模型层(Meta-Meta Model)
定义了用于描述元模型的语言，它是任 何模型性的基础。在UML的元元模型中， 定义了“元对象类”、“元属性”、 “元操作”等概念。
元元模型层(Meta-Meta Model)
定义了用于描述元模型的语言，它是任 何模型性的基础。在UML的元元模型中， 定义了“元对象类”、“元属性”、 “元操作”等概念。
元模型层(Meta Model)
定义了用于描述模型的语言，它组成了UML 的基本元素，包括面向对象和构件的概念。 元模型是元元模型的一个实例，如“类”、 “属性”、“操作”、“构件”等。
模型元素
（8） 包是把元素组织成组的机制。 （9） 注解依附于一个或一组元素之上，对其进行约 束或解释。 （10） 依赖是一种使用关系，它描述了一个事物的 变化会影响到另一个使用它的事物。 （11） 关联是一种结构关系，说明一个事物的对象 与另一个事物的对象间的联系。 （12） 泛化是一种一般事物（父类）和特殊事物 （子类）之间的关系。 （13） 实现是一个类元指定了由另一个类元保证执 行的契约，例如接口和实现它们的类或组件之间的关 系。
（2） 设计视图（Design View）
设计视图用来揭示系统功能的内部设 计和协作情况。它利用静态结构和动态 行为描述系统的功能，其中，静态结构 描述类、对象及其关系等，动态行为主 要描述对象之间发送消息时产生的动态 协作、一致性和并发性等，接口和类的 内部结构需要在设计视图中定义。
（3） 进程视图（Process View）
第七章 统一建模语言UML
UML
Unified Modeling Language 近10年来OOSE最重要的成果 贡献者：Grady Booch， Ivar Jacobson， Jin Rumbaugh 中文网站
– http://www. –
UML对软件工程的重大影响(3) UML的几个“关键问题”。这几个“关键问题” 是： （1）UML的概念模型 （2）UML的建模思想 （3）UML的软件开发生存周期 （4）UML的缺点与不足 （5）UML的支撑环境Rose （6）UML的发展方向
第七章 统一建模语言UML
进程视图描述系统的并发工作状 况，它包含形成系统并发与同步机制的 线程和进程，主要提供给系统开发商和 集成商。
（4） 实现视图（Implementation View）
实现视图由一些独立的构件和文件组 成，显示实现模块及其之间的依赖关系。 这些构件和文件可以用各种方法装配， 以产生运行系统。
（5） 分布视图（Deployment View）
电子教案 软件工程
原理、方法与应用
Che cking Che Ckin Che cking g Che cking Che Ckin Che cking g Checking Checking Checking Checking Checking Settings Entry/ OpenShutter( 0.5 ); MeasureLight(); DetermineExposureTime( Checking Checking Settings Entry/ OpenShutter( 0.5 ); MeasureLight(); Checking Checking Checking Settings Entry/ OpenShutter( 0.5 ); MeasureLight(); DetermineExposureTime( Checking
模型层(Model)
定义了用于描述信息领域的语言，它组成了 UML的模型。模型是对现实世界的抽象，无论 是问题领域还是解决方案，都可以抽象成模型。
用户模型层(User Model)
是模型的实例，它用于表达一个模型的 特定情况。
UML模型
UML由视图（Views）、图（Diagrams）、 模型元素（Model Elements）和公共机 制（General Mechanisms）等部分组成。
视图（Views）
完整地描述系统需要一组视图反映系统的各 个方面，每个视图代表系统的一个抽象，反映 了系统中的一个特定方面，从而使不同的人员 关注系统的不同方面。 UML采用五个互连的视图来描述软件系统 的体系结构，即用例视图（Use-case View）、 设计视图（Design View）、进程视图 （Process View）、实现视图 （Implementation View）和展开视图 （Deployment View）