1 软件工程UML
uml软件工程课程设计
uml软件工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握UML（统一建模语言）的基本概念、图示及其在软件工程中的应用。
2. 学会使用UML图（如用例图、类图、序列图等）来表达软件系统的结构和行为。
3. 了解软件工程的基本原则，理解UML在软件开发生命周期中的作用。
技能目标：1. 能够运用UML图进行软件需求分析，构建系统的逻辑模型。
2. 能够利用UML图进行软件设计，提高代码的可维护性和可读性。
3. 能够运用UML图进行团队协作，提高沟通与交流效果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对软件工程的兴趣，激发他们探究新技术的热情。
2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高他们解决实际问题的能力。
3. 培养学生团队协作精神，使他们认识到团队合作的重要性。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，培养学生运用UML进行软件设计和分析的能力。
课程目标旨在让学生掌握UML的基本知识，提高他们在实际项目中的应用能力，同时培养他们的团队协作和沟通能力，为未来从事软件开发工作打下坚实基础。
通过本课程的学习，学生将能够更好地理解软件工程的概念，提高自身编程素养，形成积极的情感态度价值观。
二、教学内容1. UML基本概念与图示：包括UML的发展历程、基本组成元素、图示类型及用途。
- 教材章节：第一章 绪论- 内容列举：UML的定义、UML图分类、UML的基本元素（类、对象、关系、行为等）2. UML图的应用与实践：- 用例图：描述系统的功能需求，分析用户与系统的交互。
- 类图：表示系统中类的结构及类之间的关系。
- 序列图：描述对象之间的交互过程，展示动态行为。
- 状态图、活动图等其他UML图：分别描述对象的状态变化和活动流程。
- 教材章节：第二章至第五章- 内容列举：用例图、类图、序列图、状态图、活动图等UML图的基本概念、绘制方法及应用实例。
3. 软件工程原则与UML实践：- 教材章节：第六章 软件工程原则- 内容列举：软件工程的基本原则、UML在软件开发生命周期中的应用、UML与敏捷开发等。
软件工程-课后小节
第一章本章简要阐述了软件开发的本质，即实现问题空间的概念和处理逻辑到解空间的概念和处理逻辑之间的映射。
在此基础上，概括地介绍了实现这一映射的基本途径，即系统建模。
所谓系统建模，是指运用所掌握的知识，通过抽象，给出该系统的一个结构一系统模型。
因此，模型是一个抽象。
该抽象是在意图所确定的角度和抽象层次对物理系统的一个描述，描述其中的成分和成分之间所具有的特定语义的关系，还包括对该系统边界的描述。
在软件开发领域，系统模型分为两大类，一类称为概念模型，描述了系统是什么;另一类统称为软件模型，描述了实现概念模型的软件解决方案。
软件模型又可进一步分为设计模型、实现模型和部署模型等。
总之，正确认识软件开发的本质，认识建模的意义，了解模型概念以及模型分类，直接关系到对软件工程开发逻辑、开发途径有关知识的理解、掌握和正确应用。
正如章首语所言:“正确认识软件开发，是从事软件开发实践和软件工程项目管理的思想基础。
”第二章本章首先介绍了需求的定义，即“一个需求是一个‘要予构造’的陈述，描述了待开发产品(或项)功能上的能力、性能参数或者其他性质”，并指出了需求的5个必备的基本性质:必要的(Necessary)，即该需求是用户所要求的;无歧义的(Unambiguous )，即该需求只能用一种方式解释;可测的(Testable)，即该需求是可进行测试的;可跟踪的(Trace-able)，即该需求可从一个开发阶段跟踪到另一个阶段;可测量的(Measurable )，即该需求是可测量的。
需求的5个基本性质可作为需求发现和评估的基础。
其次，为了更好地理解需求，介绍了需求的分类。
软件需求可以分为功能、性能、外部接口、设计约束和质量属性，并把性能、外部接口、设计约束和质量属性这4类需求统称为非功能需求。
除此之外，还给出了功能需求和非功能需求的基本关系。
然后，介绍了5种常用的需求发现技术:自悟(Introspection )、交谈(Individual in-terview )、观察(Observation )、小组会(Group session)和提炼( Extraction)，并指出采用系统化方法，例如，结构化方法和面向对象方法，可使发现的需求基本满足以上5个性质。
软件工程9种图
UML的9种图上文我们介绍了，UML的视图，在每一种视图中都包含一个或多种图。
本文我们重点讲解UML每种图的细节问题：1、用例图（use case diagrams）【概念】描述用户需求，从用户的角度描述系统的功能【描述方式】椭圆表示某个用例；人形符号表示角色【目的】帮组开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求【用例图】2、静态图(Static diagram)(1)类图（class diagrams）【概念】显示系统的静态结构，表示不同的实体是如何相关联的【描述方式】三个矩形【目的】表示一个逻辑类或实现类，逻辑类通常是用户的业务所涉及的事物；实现类是程序员处理的实体【类图】(2)对象图（object diagrams）【概念】类图的一个实例，描述系统在具体时间点上所包含的对象以及各个对象的关系【对象图】3、交互图(Interaction Diagram)用来描述对象之间的交互关系(1)序列图（顺序图）(Sequence Diagram)【概念】描述对象之间的交互顺序，着重体现对象间消息传递的时间顺序【描述方式】横跨图的顶部，每个框表示每个类的实例或对象；类实例名称和类名称使用冒号分开【目的】显示流程中不同对象之间的调用关系，还可以显示不同对象的不同调用。
【序列图】(2)协作图（Collaboration diagrams）【概念】描述对象之间的合作关系，侧重对象之间的消息传递4、行为图：描述系统的动态模型和对象之间的交互关系(1).状态图（Statechart diagrams）【概念】描述对象的所有状态以及事件发生而引起的状态之间的转移【描述方式】起始点：实心圆1状态之间的转换：使用开箭头的线段2状态：圆角矩形3判断点：空心圆4一个或多个终止点：内部包含实心圆的圆【目的】表示某个类所处的不同状态以及该类在这些状态中的转换过程(2).活动图（Activity diagrams）【概念】描述满足用例要求所要进行的活动以及活动时间的约束关系【描述方式】2起始点：实心圆5活动：圆角矩形1终止点：内部包含实心圆的圆1泳道：实际执行活动的对象【目的】表示两个或多个对象之间在处理某个活动时的过程控制流程【活动图】活动图和状态图区别：5、实现图Implementation diagram (1)构件图（Component diagrams）【概念】描述代码构件的物理结构以及各构件之间的依赖关系【描述方式】构件【目的】提供系统的物理视图，根据系统的代码构件显示系统代码的整个物理结构【构架图】(2)部署图（Deployment diagrams）【概念】系统中硬件的物理体系结构【描述方式】1三维立方体表示部件2节点名称位于立方体上部【目的】显示系统的硬件和软件的物理结构【部署图】九种UML图详解到此为止，下篇文章专门给大家讲解UML中类间的关系，感谢您的访问。
1-软件工程与UML概述
1-软件工程与UML概述1软件工程与UML概述软件工程简介软件工程是一门涉及开发、设计、测试和维护软件的学科。
它涉及一系列原则、方法和工具，旨在提高软件的质量、效率和可靠性。
软件工程师使用系统化的、规范的方法来开发和维护软件系统，以提供满足用户需求的高质量软件解决方案。
UML简介UML（统一建模语言）是一种用于软件系统建模的图形化语言。
它是由OMG（对象管理组织）开发和维护的标准。
UML提供了一套丰富的图形符号，用于描述和可视化软件系统的结构、行为和交互关系。
UML图形包括用例图、类图、时序图、活动图等，它们可以帮助开发人员更好地理解和沟通软件系统的设计和功能。
软件工程与UML之间的关系软件工程是一种方法论，提供了一系列的原则、方法和工具来管理和开发软件系统。
而UML是一种用于可视化和描述软件系统的图形化语言。
两者之间有很强的关联和相互依赖关系。
在软件工程中，使用UML可以帮助开发者更好地理解和描述软件系统的设计思想和功能需求。
UML图形可以提供直观和可视化的表示，帮助开发者更好地沟通和交流。
通过使用UML，开发者可以更好地管理项目，进行需求分析和系统设计。
软件工程师在软件开发的不同阶段使用UML来支持其工作。
在需求分析阶段，软件工程师可以使用用例图来识别系统的需求和用户行为。
在系统设计阶段，类图和时序图可以帮助工程师对系统结构和行为进行建模和描述。
在编码和测试阶段，活动图和状态图可以帮助工程师理解系统的流程和交互行为。
通过使用UML和软件工程的方法，开发者可以更好地管理项目的规模、进度和资源。
UML提供了一种标准化的方法来描述和可视化软件系统，从而提高开发效率和质量。
UML的优点和应用UML作为一种标准化和通用的图形化语言，具有以下优点和应用：1. 提供了一种可视化和直观的方式来描述和沟通软件系统的设计和功能。
UML图形可以帮助开发者更好地理解和交流系统的架构和行为。
2. UML提供了一些丰富的图形符号，如用例图、类图、时序图等，可以用于不同的目的，如需求分析、系统设计、测试等。
软件工程--UML(1)
依赖是两个元素之间的关系，对一个元素（提供者）的改 变可能会影响或提供消息给其他元素（客户）。 在实际的建模中，类元之间的依赖关系表示某一类元素以 某种方法依赖于其他类元素。 从语义上理解，关联、实现和泛化都是依赖关系，但因为 他们有更特别的语义，所以在UML中被分离出来作为独 立的关系。
UML建模过程中，常用依赖指明一个类把另一个类作为 它的操作的特征标记中的参数。当被使用的类发生变化时， 那么另一个类的操作也会受到影响，因为这个被使用类此 时已经有了不用的接口和行为。 在定义依赖关系时，要用到两个概念——客户和提供者。 客户是指依赖关系起始的模型元素，提供者是指依赖关系 箭头所指向的模型元素。
系统分析员可以通过多种方式发现类之间的关系。 作为候选的类有可能和它们的父类、子类在谈话中 同时被发现。系统分析员能意识到某个类的属性和 操作也许能被运用到其它多个类当中去——此外， 这几个类还有属于自己的特定属性和操作。 另一种可能情况是系统分析员注意到两个或多个 类具有相同的属性和操作数。
像不提供实例对象的类被称为是抽象的（abstract）。 表明一个类是抽象类的方法是类名用斜体书写。下 图示意了抽象类和它的子类的表示方法。
抽象类斜 体书写
球员
△
前锋
中锋
后卫
另一种类间关系是一个类使用了另一个类，这种 关系叫做依赖。最通常的依赖关系是一个类操作 的构型中用到了另一个类的定义。
依赖关系用带箭头的虚线表示，如图所示。
系统
表格 显示表格
类图给出了一般性的、定义性的信息：一个类的特 性以及它的属性，以及和这个类关联的其他的类。 对象图则在某个特定时刻及时给出了一个类的多个 具体实例以及它们如何联系起来等相关信息。
活动图用类似流程图的形式来描述用例中的事件流
1-软件工程与UML概述
1-软件工程与UML概述1-软件工程与UML概述1. 软件工程的定义软件工程是一门综合性的学科，旨在研究如何以系统化、规范化的方法开发、维护和管理软件。
软件工程的目标是优化软件开发过程，提高软件产品的质量、效率和可靠性。
2. UML的概述UML（Unified Modeling Language）是一种用于描述、构建和展示面向对象系统的标准语言。
它是一种图形化的语言，提供了丰富的图形符号，用于表示系统的结构、行为和交互。
2.1 UML的历史UML起源于20世纪80年代末和90年代初，最初是由几位软件工程学家共同合作开发的。
1994年，UML的第一个版本被公开发布，此后经过多次修订和更新，至今已经发展成为业界最常用的建模语言之一。
2.2 UML的主要图型UML提供了多种图形符号，用于表示系统的不同方面和角度。
以下是UML的主要图型：2.2.1 类图类图是UML中最常用的图型之一，用于展示系统中的类、接口、关联关系和依赖关系等。
类图可以描述系统的静态结构，帮助开发人员理解和设计系统中的对象和类之间的关系。
2.2.2 时序图时序图主要用于描述系统中各个对象之间的交互和消息传递顺序。
通过时序图，开发人员可以清晰地了解系统的动态行为，包括对象之间的交互方式、消息的传递路径和时间顺序等。
2.2.3 活动图活动图主要用于描述系统中的业务流程和工作流程。
它可以展示系统中各个活动之间的顺序关系、条件分支和并发处理等。
活动图帮助开发人员理解系统的运行过程和业务逻辑。
2.2.4 用例图用例图主要用于展示系统的功能需求和用户与系统的交互。
通过用例图，可以清晰地了解系统的功能和用户的需求，帮助开发人员设计系统的功能模块和接口。
2.3 UML的应用UML作为一种标准语言，已经广泛应用于软件工程领域。
它可以用于需求分析、系统设计、代码、测试和文档编写等各个阶段。
使用UML可以提高软件开发的效率和质量，帮助开发人员理解和沟通系统的需求和设计，减少系统开发过程中的错误和误解。
《软件工程与UML》课件
时序图展示了系统中对象之间的交互和消息传递顺序，有助于理解 系统的动态行为。
状态图
状态图展示了系统中对象的生命周期和状态转换，有助于理解系统 的行为和响应。
03
UML在软件工程中的应用
Chapter
需求分析阶段
需求调研
通过UML的类图、用例图等工具，对用户需求进行调研和梳理， 明确系统的功能需求和非功能需求。
选择合适的UML工具
根据项目需求选择具有所需功能 的UML工具，例如支持类图、时 序图、活动图等。
选择有活跃社区支持的UML工具 ，以便获取帮助和资源。
选择标准 功能需求 用户界面 社区支持
选择UML工具时，应考虑其是否 符合国际标准（如OMG UML规 范），以确保与其他工具的互操 作性和模型的可移植性。
物理图建模
总结词
物理图建模是UML的高级应用之一，用于描述系统的物理实 现和部署。
详细描述
物理图建模使用UML的组件图、部署图和环境图等来描述系 统的物理结构、组件之间的关系、系统的部署方式和环境要 求等。它有助于制定系统的部署方案和架构设计，确保系统 能够高效、可靠地运行。
业务建模
总结词
业务建模是UML的高级应用之一，用于描述业务领域的业务概念、业务过程和业务规 则等。
02
UML基础
Chapter
UML简介
统一建模语言（UML）是一种用于对软件密集系统进行 可视化建模的统一标准语言。
UML通过统一的符号和工具，为软件开发人员提供了一 种通用的交流方式。
UML将复杂的软件系统分解为更易于理解和设计的组件 ，有助于提高开发效率和软件质量。
UML的构成元素
类
类是UML的基本构成元素之一， 它代表了一个对象的抽象，描述 了具有相同属性和行为的对象集 合。
1-软件工程与UML概述
1-软件工程与UML概述1-软件工程与UML概述软件工程概述软件工程是指应用工程原理和方法，以科学的方式开发、维护和管理软件系统的过程。
软件工程的目标是提高软件开发过程的效率和质量，确保软件系统的正确性、可靠性和可维护性。
软件工程包括以下核心内容：软件开发模型：如瀑布模型、迭代模型、敏捷开发等，用于规划和组织软件开发过程。
软件需求工程：包括需求分析、需求规格说明等活动，确保对软件系统需求的全面理解和准确描述。
软件设计与架构：根据需求分析结果进行软件系统设计和架构设计，确定软件系统的各个模块和组件之间的关系。
软件编码与：通过编写程序代码实现软件系统，并进行以验证系统的正确性和稳定性。
软件项目管理：包括项目计划、进度管理、资源管理、风险管理等，确保项目按时、按质量完成。
UML概述UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是一种用于软件系统建模和设计的标准化语言。
它提供了一套丰富的图形符号和概念模型，可以描述软件系统的结构、行为和交互，帮助开发人员更好地理解和沟通软件系统的设计和实现。
UML包括多种图形符号，常用的有以下几种：用例图：描述系统的功能和角色，并显示用例之间的依赖关系。
类图：描述系统中的类、接口和它们之间的关系，显示属性、方法等信息。
时序图：描述系统中不同对象之间的交互和消息流动的顺序。
状态图：描述系统中对象的状态和状态之间的转换关系。
活动图：描述系统中不同活动或流程之间的控制和数据流动。
UML通过图形化的方式，可以清晰地表达软件系统的结构和行为，方便开发人员进行系统设计和交流。
它是一种通用的建模语言，被广泛应用于软件工程领域。
软件工程---UML动态分析-活动图
Make Plan
entry/ SetGoal
2020/5/4
26
动作流
与状态图不同，活动图的转换一般都不需要特 定事件的触发。
一个动作状态执行完本状态需要完成的动作后 会自发转换到另外一个状态。
2020/5/4
27
动作流
一个活动图有很多动作或者活动状态，
活动图通常开始于初始状态，然后自动转换到 活动图的第一个动作状态，一旦该状态的动作 完成后，控制就会不加延迟地转换到下一个动 作状态或者活动状态。
7
活动图与流程图的区别
⑴ 流程图着重描述处理过程，它
的主要控制结构是顺序、分支 和循环，各个处理过程之间有 严格的顺序和时间关系
找饮料 [ 发现咖啡 ]
活动图描述的是对象活动的顺序
把咖啡放入 滤器
关系所遵循的规则，它着重表 将滤器放入 现的是系统的行为，而非系统 机器
的处理过程。
往容器里加 水
开机器
活动图着重表现从一个活动到另一个活动的控制流， 是内部处理驱动的流程。
找饮料
[ 发现咖啡 ]
[ 没有咖啡 ] [ 发现可乐 ]
把咖啡放入 滤器
往容器里加 水
拿茶杯
拿可乐
将滤器放入 机器
[ 没有可乐 ]
开机器 冲咖啡
倒咖啡
喝饮料
2020/5/4
12
活动的图形表示
在UML中，活动表示成圆角矩形，与状态的圆角矩 形相比，活动的矩形的圆角更柔和，看上去接近椭 圆。
不能中断，一直运行到结束。 ⑶ 动作状态是瞬时的行为，它所占用的处理时
间极短，有时其至可以忽略。
2020/5/4
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动作状态
动作状态有如下特点：
《软件工程》UML用例图实验
《软件工程》 UML用例图实验一、预备知识1．概述用例图的基本概念：通俗地讲，用例是文本形式地情节描述，用以说明某些参与者使用系统以实现某些目标。
从本质上讲，一个用例是用户与计算机之间为达到某个目的的一次典型交互作用：●用例描述了用户提出的一些可见的需求；●用例可大可小；●用例对应一个具体的用户目标。
用例图描述系统外部的执行者与系统的用例之间的某种联系：●所谓用例是指对系统提供的功能（或称系统的用途）的一种描述；●执行者是那些可能使用这些用例的人或外部系统；●用例和执行者之间的联系描述了“谁使用哪个用例”；●用例图着重于从系统外部执行者的角度来描述系统需要提供哪些功能，并且指明了这些功能的执行者是谁；●用例图显示谁将是相关的用户、用户希望系统提供什么服务以及用户需要为系统提供的服务。
●用例图最常用来描述系统以及子系统。
●用例图在UML方法中占有十分重要的地位，人们甚至称UML是一种用例图驱动的开发方法。
用例图包含6个元素：①参与者，又称之为角色（Actor）②用例（Use Case）③关联关系（Association）④包含关系（Include）⑤扩展关系（Extend）⑥泛化关系（Generalization）2．参与者、角色（Actor）▪系统外部的一个实体。
▪是与所建系统交互的人或物。
▪参与用例的执行过程。
▪通过向系统输入或请求系统输入某些事件来触发系统的执行。
▪由参与用例时所担当的角色来表示。
▪每个参与者可以参与一个或多个用例。
▪参与者的种类：①系统用户②与所建造的系统交互的其他系统③一些可以运行的进程确定参与者：在获取用例前首先要确定系统的参与者，可以根据下面的一些问题来寻找系统的参与者：①谁使用系统？②谁安装系统、维护系统？③谁启动系统、关闭系统？④谁从系统中获取信息，谁提供信息给系统？⑤在系统交互中，谁扮演了什么角色？⑥系统会与哪些其他系统相关联？参与者间的关系：在用例图中，使用泛化关系来描述多个参与者之间的公共行为。
软件工程UML活动图
活动图示意 山东农业大学计算机系 费玉奎
软件工程
1. 活动 活动在活动图中，用来指示要完成某项工作的动作或表示工作 流的步骤。其UML标记符是一个带有圆角的矩形。
山东农业大学计算机系 费玉奎
软2.件操工作程 2.操作是活动中执行的小步骤。在下列情况下发生： • 进入活动时发生的操作，标有entry字样。 • 活动进行时发生的操作，直到离开活动，标有do字样。 • 离开活动时发生的操作，标有exit字样。 • 特定事件发生时的操作，标有event字样和事件名。
例 描述教师记录学生成绩用例的活动图
山东农业大学计算机系 费玉奎
软件工程
活动图中的其他标记符
1. 泳道 泳道可以使活动图非常整洁，因为它们在很大程度上增强了
活动图的可读性。泳道使用几个大矩形框表示，如下图所示。
山东农业大学计算机系 费玉奎
软件工程 山东农业大学计算机系 费玉奎
软件工程
2．分岔和联结 分岔用来表示并行活动的分支处理，联结用来把并行活动的汇
山东农业大学计算机系 费玉奎
软件工程
3. 状态 状态的标记符与活动类似，也是带圆角的矩形，但状态的
圆角比较小。
UML包含两个特殊状态，即开始状态和结束状态。开始状 态以实心黑点表示，结束状态以带有圆圈的实心黑点表示。
山东农业大学计算机系 费玉奎
软件工程
4．转移 转移用来指示一种状态到另一个状态的控制流。它们可以
二、活动图的主要应用 1．描述用例的行为 2．理解工作流程 3．描述复杂过程的算法
在这种情况下使用的活动图不过是UML版的程序流程图，常规 的顺序、分支过程在活动图中都能得到充分的表现。
山东农业大学计算机系 费玉奎
软件工程
软件工程 与 UML
软件工程 & UML ---适合初学者1、什么是软件工程？·起源：1957年·最早提出者：图灵（Alan Turing）·概念：（简称为SE)是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。
涉及程序设计语言，数据库，软件开发工具，系统平台，标准，设计模式等方面·涉及领域：各个行业几乎都有计算机软件的应用，比如工业，农业，银行，航空，政府部门等·应用：电子邮件，微信、淘宝、支付宝等各种APP·公式化：软件 = 程序 + 数据 + 文档2、什么是UML？·起始于：1994年8月·简称：Unified Modeling Language (UML)，统一建模语言或标准建模语言·概念：是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。
·描述建模的概念：类（对象的）、对象、关联、职责、行为、接口、用例、包、顺序、协作，以及状态。
·UML主要使用图形符号来表示软件项目的设计。
·UML的统一：1997年11月17日，OMG采纳UML 1.1作为基于面向对象技术的标准建模语言。
后来增强了1.1至1.5，随后从2001至2006(现在的UML当前版本为2.5)提交给UML2.1。
·UML的目的：提供一个标准的表示法，可供所有面向对象的方法使用，并选择和集成前兆的最佳元素。
UML是为广泛的应用程序设计的。
因此，它为广泛的系统和活动(例如分布式系统、分析、系统设计和部署)提供构造。
·UML的地位：UML是开发面向对象软件和软件开发过程的重要组成部分。
3、为什么要有UML？·为用户提供一种现成的、有表现力的可视化建模语言，以便他们能够开发和交换有意义的模型。
·提供扩展性和专门化机制来扩展核心概念。
软件工程中的UML建模研究与应用
软件工程中的UML建模研究与应用一、概述UML是一种面向对象的建模语言，主要应用于软件工程中。
它采用了统一的概念模型，以便在不同的领域中建立相同的模型，并且能够有效地支持多个视图的建立。
在软件开发过程中，UML也是非常重要的一部分，通过使用UML建模，可以实现对软件开发过程的准确描述和完整维护。
二、UML的基本元素UML的基本元素包括了类、对象、关系、用例、状态机等等，这些元素构成了UML建模的基石。
类是UML中的核心元素，它是用来描述具有相同属性和行为的对象。
对象是类的实例，它是类的具体化。
关系是UML中用来描述两个元素间关系的连接线，包括继承、实现、聚合、组合等等。
用例是一种功能模型，用来描述系统与外部世界的交互，状态机是一种行为模型，用来描述对象在不同状态下的行为。
三、UML在软件工程中的应用在软件开发过程中，UML可以应用于需求分析、系统设计、程序编写、测试和维护等各个阶段。
在需求分析阶段，UML可以用来描述用户需求、功能要求以及用例描述；在系统设计阶段，UML可以使用类图、对象图、活动图、状态机图和序列图等来表示系统的结构和行为；在程序编写阶段，UML可以将设计文档转化为源代码，以便程序员可以更快地完成编码任务；在测试和维护阶段，UML可以帮助人员更快速地分析和解决问题，保证系统稳定运行。
四、UML的优缺点UML作为软件工程中的建模语言，具有很多优点。
首先，UML可以帮助开发人员更好地理解问题和系统；其次，UML具有标准化的模型规范，能够有效提高开发人员的开发效率和质量；同时，UML的模型具有可读性和可维护性，方便他人协作。
然而，UML也存在一些缺点，例如UML建模工具的复杂性高、学习难度较大等等，这些都需要开发人员在实际应用中多加注意。
五、UML建模工具在UML建模中，建模工具是必不可少的。
UML建模工具可以帮助开发人员更好地创建和维护不同类型的图像，并在图像之间建立正确的联系。
目前市场上UML建模工具比较多，例如IBM Rational Rose、Enterprise Architect等等，这些工具使用起来相对容易，需要开发者在实际进行使用时结合情况进行选择。
软件工程应用UML概述
washing machine user
Wash clothes
4、状态图(State/State chart Diagram）
在任一给定的时刻， 一个对象总是处于某一个特 定状态。
Soaking Washing Rinsing Spinning
5、 顺序图（Sequence Diagram） 类图， 对象图描述的是系统的静态结构。 顺序图是基于时间的对象之间的动态交互（相互作 用，传达信息）
的方法开发软件来解决软件危机，并在这次会议上
正式提出并使用了“软件工程”这一术语。
1.1.2 软件工程的5个阶段
如何盖一座大楼
？
盖楼的五个阶段
立项阶段 —— 建设单位 系统分析与设计 —— 设计单位 实现 —— 施工单位 测试 —— 单位合作
运行维护 —— 维护人员
软件工程的5个阶段（一）
为什么学习这门课?
从程序员（ programmer）到系统分析 员（system analyst） 从建筑工人（ worker）到建筑师（ architect）
课程目标
掌握面向对象方法的主要思想、基本概念与原则。
运用UML建模语言，表现程序设计构思。
针对具体的UML模型，运用编程语言进行实现。 进一步加深对软件建模重要性的理解与体会；
课程能力目标
熟悉Rational Rose的使用。 写出系统主要需求。 画出系统的用例图。 写出主要事件流。 画出系统类图。 画出系统主要用例的顺序图或协作图。 画出系统主要用例的活动图。 画出系统配置图。 最终掌握使用UML工具对系统进行分析、设 计的综合能力。
开设本课程的意义
对象类型： 有形的实体：指一切看得见、摸得着的实物。如飞 机、车辆、计算机、桌子、房子、机器人等等，都 属于有形的实体，也是最易于识别的对象。 事件：在特定时间所发生的事。如飞行、事故、演 出、开会等。 抽象概念：窈窕淑女、解决方案。
软件工程 UML建模语言
关联分为二元关联(binary)、三元关联(ternary)、 多元关联(higher order)。
人员 雇用 公司
二元关联的例
（人员） 雇用 （公司）
张涛
通大
链的例子
（a） 二元关联
项目 ◆ 语言
人
三元关联的例
(项目)
CAD系统
◆
(人) 李波
链的例子
(语言)
C ++
关联
（b）三元关联
5.2.3 关联的表示
通常，开发一个计算机系统是为了解决某个领域 特定问题，问题的求解过程，就是从领域问题到计算 机系统的映射。
2.为什么要建模？
鉴于软件系统的复杂性和规模的不断增大，需要 建立不同的模型对系统的各个层次进行描述。
软件模型包括:数学模型、描述模型和图形模型。 便于开发人员与用户的交流。
模型为以后的系统维护和升级提供了文档。
Use case View描述
系统的外部特性、系
包括结构模型视 图和行为模型视
统功能等。
图，前者描述系
统的静态结构(类 图、对象图)，后 者描述系统的动 态行为(交互图、
设计视图
实现视图
Use case 视图
状态图、活动图)。 过程视图
配置视图
UML常用视图
Implementation View 表示系统
依赖
关联
泛化（继承）
组合
细化
聚合
连接关系
关联：连接（connect）模型元素及链接(link)实例。 依赖：表示一个元素以某种方式依赖于另一种元素。 泛化：表示一般与特殊的关系，即“一般”元素是“特殊”关 系的泛化。 聚合：表示整体与部分的关系。
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组 件
标准建模语言UML
UML模型图（主要模型）： • 用例图 • 静态图（类图，对象图，包图） • 行为图（状态图，活动图） • 交互图（顺序图，合作图） • 实现图（构件图，配置图）
课程编排情况
• 面向对象概述 1周 • OO建模过程 2周 • UML概述和九种建模的图以及UML图 6周
（用例图、顺序图、状态图、类图、包图[对象图]、 协作图、活动图、构件图、部署图 ）UML模型、 UML语法、UML类图中的关联、聚合和组合
• ROSE工具和应用 3周 • 案例分析 6周（图书馆信息系统的UML实例 ） • 复习和考试一周
软件的定义
• 什么是软件？
软件是程序再加上程序实现和程序维护时所必需的文 档的总称。它包括程序和与程序相关的数据、文档。
•
什么是程序？
程序是按既定算法，用某种计算机语言所规定的指令
或语句编写的一系列指令或语句的集合。
生存周期模型
软件的生存周期： • 是指软件从定义、存在到消亡持续的整 个时期。
软件生存周期 软件的定义 问题定义 可行性研究 需求分析
开发
运行维护 编码 维护活动实质 上是一次压缩 和简化了的定 义和开发过程
概要设计 详细设计 单元测试
SDLC(软件开发生命周期)
• 1、计划阶段：也就是可行性研究分析阶段（主要是技术和经济可行性） • 2、开发阶段：分为需求分析阶段、设计阶段、实现阶段。前者系统分析 师深入充分理解用户需求，明确“做什么”，并为一定规范的格式记录下 用户的需求规约；后者以需求规约为基础将需求细化为描述处理过程和算 法的伪代码，确定软件的体系结构和模块划分，以一定规范的格式记录下 它们形成设计规约。 • 3、实现阶段：分为编码（编程）和测试两个阶段。前者要遵守设计规约 定义的体系结构、模块划分等要求，以可在需求规约的运行环境下运行的 程序实现需求规约定义的需求，并以一定规范形成编码文档；后者按照需 求规约的要求尽可能多的寻找出没有实现的以及错误的实现，并形成一定 规范的测试文档。 • 4、运行维护阶段： • 交付给用户使用，一般需要对用户进行操作培训，并对未发现的软 件错误及时更正，以及应客户要求加入软件的新特征新功能。
UML 的主要图示构成
UML
事物
关系
图
结构 事物
行为 事物 状 态 机
组织 事物
辅助 事物
关联 关系
依赖 关系
泛化 关系
实现 关系
静态 图
动态 图
交 互
包
注 释
用 对 构 部 类 例 象 件 署 图 图 图 图 图 节 点 顺 协 状 活 序 作 态 动 图 图 图 图
用 接 类 例 口
协 作
活 动 类
软件危机 的具体表现
• • • • • • • 产品不符合用户要求 软件开发的生产率不能满足客观要求 软件产品的质量差 对软件开发成本和进度估计不准确 软件的可维护性差 软件文档资料既不完整也不合格 软件的价格昂贵
软件错误的认识
更正下列错误认识：
• 软件就是一个程序 • 有一个对目标的概括性描述就可以编写程 序了，许多细节可以在以后补充 • 所谓软件开发就编写程序并使它运行 • 用户对软件的要求不断变化，然而软件是 柔性灵活的，可以轻易地改动 • 软件投入生产性运行以后，需要的维护工 作量不多，而且维护是一种很简单的工作
本章目标
• • • • 1、了解什么是UML以及UML的作用 2、了解软件和软件工程的概念 3、软件工程的发展演化 4、开发过程的改进是提高软件质量和开发 效率的主要手段 • 5、软件工程的定义，目的，研究的内容 • 6、软件开发过程
UML语言的应用
使用面向对象技术设计系统时,首先是描述需求。其 次根据需求建立系统的静态模型,构造系统的结构。这两 步所建立的模型都是静态的，属于UML中的静态建模机制。 第三步是描述系统的行为。这一步骤中建立的模型或者
软件的特点
软件是一种逻辑产品，是通过人们的智力活动，把知识与技 术转化成信息的一种产品。与物质产品有很大的区别 在软件的使用和运行期间，没有硬件那样的机械磨损，老化 问题。 软件维护比硬件维护复杂得多。 软件生产主要是脑力劳动，尚未摆脱手工开发方式。 软件的开发是一个复杂的过程。开发费用越来越高。
许多人常常把某个计算机程序叫做软件，也常常把软件开发 简单地说成是编写一段程序。这些说法不正确。
软件的分类
系统软件 管理、监控和维护 计算机资源（包括 硬件和软件）的软 件。包括操作系统、 各种程序设计语言 及其解释和翻译系 统、数据库管理系 统等。 应用软件 用户利用计算机及其 提供的系统软件为解 决各种实际问题而编 制的计算机程序。如： 字处理软件、图形处 理软件等。
• 作为一种语言，UML定义了一系列的图形符号来描述软件 系统。 • UML是一个通用的可视化建模语言，是用于对软件进行描 述、可视化处理、构造和建立软件系统制品的文档。 • UML适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段 、各种应用领域及各种开发工具。
UML的简介
• 一、UML是一个通用的可视化建模语言，用于对软件进行描述、可视 化处理、构造和建立软件系统制品的文档。它记录了对必须构造的系 统的决定和理解，可用于对系统的理解、设计、浏览、配置、维护和 信息控制。UML适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段 、各种应用领域以及各种开发工具。 • 二、UML描述了一个系统的静态结构和动态行为。UML将系统描述为 一些离散的相互作用的对象并最终为外部用户提供一定的功能的模型 结构。 • 三、UML还包括可将模型分解成包的结构组件，以便于软件小组将大 的系统分解成易于处理的块结构，并理解和控制各个包之间的依赖关 系，在复杂的开发环境中管理模型单元。它还包括用于显示系统实现 和组织运行的组件。 • 四、UML不是一门程序设计语言。但可以使用代码生成器工具将UML 模型转换为多种程序设计语言代码，或使用反向生成器工具将程序源 代码转换为UML。
• 软件工程的目的是付出较低开发成本，
达到要求的软件功能，取得较好的软件 性能，开发的软件易于移植，只需较低 的维护费用，能按时完成开发任务，及 时交付使用，开发的软件可靠性高。
软件工程研究的问题
• 软件工程中技术 。主要包括软件开发方法，软 件开发生命周期模型，软件设计的交流语言， 软件开发的工具与环境等。 • 软件开发过程 。主要包括软件工程基本的工程 步骤及各步骤间的顺序关系。 • 软件项目管理 。项目的组织 、项目的计划 、 质量评估 、费用估计 、项目管理制度、标准 、文档 。 • 软件实施与维护 。软件实施、培训、维护、升 级等方面的指导。
可以执行,或者表示执行时的时序状态或交互关系,是标
准建模语言UML的动态建模机制。 因此，标准建模语言UML的主要内容也可以归纳为静 态建模机制和动态建模机制两大类。
UML的产生
• 1993年Rational公司的Booch、Rumbaugh、Jacobson开 始设计UML方法，1995年后期，正式推出0.8版的Unified Method。1996年，改进的Unified Method正式更名为 UML（Unified Modeling Language）。 • 1997年UMLl.0被提交给对象技术组织OTG（Object Technology Organization），最后， • 1997年11月14日，OMG将UML1.作为行业标准。UML结 合了Booch、OMT和Jacobson方法，统一了符号体系， 并从其它的方法和软件工程实践中吸收了许多经过实际检 验的概念和技术，UML是Grady Booch、Dr. James Rumbaugh、Ivar Jacobson、Rebecca Wirfs-Brock、 Peter Yourdon和许多其他人员集体智慧的结晶。
软件开发方法学
• 结构化方法 ：又叫传统的软件工程学方法 。它采用结构化的技术（结构化分析，结 构化设计，结构化程序设计，结构化测试 ）来完成软件开发的各项任务。 • 面向对象方法 ：是面向对象方法在软件工 程领域的全面运用。它包括面向对象的分 析，面向对象的设计，面向对象的编程又 称为面向对象的实现，面向对象的测试， 面向对象的软件维护。
2001年 计划的重要修订 文字上的修改 没有显著的技 术变化
精华相关
<documents> UML 0.9 <documents> Unified Method 0.8
文档版类 UML形成
UML发展
• UML由OMG与1997年11月批准为标准建模语言 。2003年，2.0版得到了最终的批准。 • UML建立在当今国际上最有代表性的三种面向对 象方法（Booch方法，OMT方法，OOSE方法） 的基础之上。
UML的特点
• UML是统一的专业的标准的面向对象的一 个建模工具 • 概念明确，建模表示法简洁，图形结构清 晰，可视化、表示能力强大，容易掌握和 使用。 • 独立于过程。
UML的目标
5.1.3 UML的目标 • 利用面向对象概念为系统建模（不仅仅是编制软件）。 • 易于使用、表达能力强，可以进行可视化建模。 • 与具体的实现无关，应用于任何语言平台和工具平台，创 建一种所有人和所有机器都可以使用的建模语言。 • 与具体的过程无关，可普遍应用于软件开发的过程。 • 简单、便于扩展，无需对核心概念进行修改。 • 为面向对象的设计与开发中出现的高级概念提供支持，强 调在软件开发中对架构、框架、模式和组件的重用。 • 可升级，具有较强的适用性和可扩展性。 • 能解决复杂系统和关键任务的系统中固有的规模问题。 • 有利于面向对象工具的市场成长。
2000年 (计划的较小修订) 1999
<documents> UML 1.4 <documents> UML 1.3
<documents> UML 2.0