UML系统建模与分析讲义设计系统体系结构建模
课件—UML系统建模与分析设计(5)
系统设计与对象动态交互模型
动态模型主要描述系统的动态行为和控制结构。动态行 为包括系统中对象生存期内可能的状态以及事件发生时状态 的转移，对象之间动态合作关系，显示对象之间的交互过程 以及交互顺序，同时描述了为满足用例要求所进行的活动以 及活动间的约束关系。 在动态模型中,对象间的交互是通过对象间消息的传递来 完成的。对象通过相互间的通信(消息传递)进行合作,并在其 生命周期中根据通信的结果不断改变自身的状态。
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5.2.1 一个简单的顺序图例子
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顺序图有两个坐标： 垂直坐标--时间（从上到下），水平坐标—对象。
对象
生存线
时间
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激活期
消息
顺序图和用例图、类图的关系
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5.2.2顺序图的主要元素：
（1）对象：顺序图中所包含的每个对象用一个 对象框（短式）表示，对象名需带下划线。
对象图
（2）生存线：对象框下画的一条垂直虚线，称 为该对象的生存线，表示对象的生存时间。 （3）激活期：对象生存线上的一个细长方形框， 表示该对象的激活时间段，即活动期间。一 个激活的对象要么正在执行自己的代码，要 么等待另一个对象的返回。 （4）消息：对象之间消息的发送和接收用两个 对象生存线（激活期）之间的消息箭头线。
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5.3
对象之间的同步与异步操作
1．对象之间的同步操作
同步消息的发送者把进程控制传递给消息 的接收者，然后暂停活动，等待消息的接收者 放弃或返回控制； 同步消息的接收者执行所请求的操作，如 果需要的话，可以把控制传递给另一个对象角 色，请求做某个操作，并且当该操作完成后把 控制返回给原来的同步消息的发送者； 同步消息的接收者也可以直接返回或发送 信息给原来的消息发送者。
UML系统建模与分析设计.ppt
统、角色和用例
等三种模型元素，
以及它们之间的
关系。
贸易经理
营销人员
设置边界
更新帐目
风险分析 交易估价
《使用》 《使用》
评价
进行交易
《扩展》
超越边界
记账系统 销售人员
2020/10/16
软件工程方法
4
用例模型描述的是外部执行者(Actor)所理解的系 统功能。它描述了待开发系统的功能需求。
它驱动了需求分析之后各阶段的开发工作,不仅在 开发过程中保证了系统所有功能的实现,而且被用 于验证和检测所开发的系统,从而影响到开发工作 的各个阶段和 UML 的各个模型。
2．定义系统的边界:一个系统的所有元素与系统以外的事物的 分界线。
2020/10/16
软件工程方法
8
1.4 确定执行者（参与者，角色） aActor
执行者（actor）是指在系统外部与系统交互的人或其他系统，它以某 种方式参与了系统内用例的执行。角色在UML中通常以一个稻草人图 符来表示。
执行者类型：参与者不仅可以由人承担，还可以是其它系统、硬件设备、 甚至是时钟 ： 1）其它系统：当系统需要与其它系统交互时，如ATM柜员机系统中， 银行后台系统就是一个参与者； 2）硬件设备：如果系统需要与硬件设备交互时，如在开发IC卡门禁系 统时，IC卡读写器就是一个参与者； 3）时钟：当系统需要定时触发时，时钟就是参与者
•将需求规约变为可视化模型，并得到用户确认；
•给出清晰、一致的关于系统做什么的描述，确定系统的功能要 求；
•提供从功能需求到系统分析、设计、实现各阶段的度量标准；
•为最终系统测试提供基准，据此验证系统是否达到功能要求；
•为项目目标进度管理和风险管理提供依据。
UML系统建模与分析设计--系统体系结构建模
7.2.5 构件图建模的方法和技巧
1．构件描述的方法与技巧
（1）一个结构良好的构件应具备的特点
从物理结构上对软件系统进行抽象； 从物理结构上对软件系统进行抽象； 提供一组小的、定义完整的接口实现； 提供一组小的、定义完整的接口实现； 构件应包含与其功能有关的一组类，以便满足接口要求； 构件应包含与其功能有关的一组类，以便满足接口要求； 与其它构件相对独立， 与其它构件相对独立，构件之间一般只有依赖和实现的关 系。
（ 1
二者都有名称； 都可以实现一组接口； 都可以参与依赖、继承、 关联等关系和交互； 都可以被嵌套； 都可以有实例。
（ 2 抽象的方式不同； 抽象的级别不同； 访问方式不同； 与包的关系。
2010-12-23
UML系统建模与分析设计
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3．软件构件的特点
（1）接口。 （2）操作。 （3）实例化。 （4）与配置环境的亲合性。 （5）能与同环境下其它构件进行交互。 （6）构件可以是可执行代码、二进制代码和源代码形式。 （7）可替换的物理实体。 （8）系统的组成部分。 （9）构件是软件复用的基本单元。
2010-12-23 UML系统建模与分析设计 6
7.2
软件系统体系结构模型
7.2.1 软件构件的图符表示和特点
1．软件构件的图符表示：
图7-2 构件的图符表示
2010-12-23 UML系统建模与分析设计 7
2．构件与类的比较
7-3 构件与包含的类有依赖关系
2010-12-23 UML系统建模与分析设计 8
2010-12-23
UML系统建模与分析设计
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“诊疗管理 诊疗管理” 图7-14 “诊疗管理”子系统源代码到执行代码过程的构件图
UML系统建模与分析设计课程设计
UML系统建模与分析设计课程设计一、课程目的本课程旨在通过教授UML（Unified Modeling Language）系统建模与分析设计的相关内容，培养学生对系统建模与分析设计的能力和技能，提高学生对软件工程的整体理解和认识，并为学生今后从事软件工程相关工作打下基础。
二、课程内容1. UML简介介绍UML的起源、发展历程、优点、分类以及在软件工程中的地位和作用。
2. UML基本概念介绍UML中的用例、对象、类、关联、聚合、组合、继承、多态等基本概念，让学生更好地理解UML建模的基本思想和模型。
3. UML用例建模讲解UML用例建模中的用例图、用例描述、用例规约等基本概念和技巧，帮助学生掌握如何使用用例建模对系统进行分析和设计。
4. UML类建模介绍UML类建模中的类图、对象图、状态图等相关概念，让学生了解如何使用类建模对系统进行描述和设计，如何进行类的抽象和继承等。
5. UML时序图和活动图介绍UML中的时序图和活动图，让学生了解如何使用这两种图形式表示系统中的行为和交互。
6. UML组建和架构介绍UML组建和架构中的组建图、构建模型、部署图等相关概念，让学生了解如何使用这些图形式表示系统中的组成部分和结构。
7. UML扩展和工具支持介绍UML中的扩展机制和工具支持，帮助学生了解如何通过扩展机制将UML应用到实际的系统开发中，以及如何使用UML相关工具提高工作效率和减轻工作负担。
三、教学方法本课程采用理论讲解、案例分析、实践演练等多种教学方法，力求将理论知识和实践技能有机结合起来，使得学生掌握一定的实际技能和经验。
四、考核方式本课程的考核方式包括平时作业、期中考试、期末考试以及课程设计等多种形式，其中课程设计占总评分的50%。
五、课程设计要求1. 课程设计内容在本课程的基础上，要求学生结合具体的软件开发实践，选择一个实际的系统进行建模和分析设计，要求该课程设计具有完整的、独立的系统建模与分析设计流程，包括对系统需求的分析、用例模型的建立、类模型的建立、时序图和活动图的建立以及系统架构和设计的总体描述等。
系统建模与系统分析课件
城市交通拥堵问题
案例二
气候变化问题
案例三
生态系统问题
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离散事件系统建模
离散事件系统的基础知识
离散事件系统的定义
离散事件系统是由一系列离散事件驱 动的动态系统，这些事件在时间上相 互独立且具有确定的触发条件。
离散事件系统的特点
离散事件系统的分类
根据事件的触发条件和系统状态的变 化方式，离散事件系统可以分为同步 系统和异步系统、确定性系统和不确 定性系统等。
03
系统动力学建模
系统动力学的基本概念
01
系统动力学是研究系统行为变化的一种方法，通过建立系统模 型来分析系统的动态行为和性能。
02
系统动力学模型由变量、参数和结构组成，通过模拟和仿真来
预测系统的未来行为和性能。
系统动力学适用于研究复杂系统的行为变化，如经济、生态、
03
交通等领域的系统。
系统动力学建模步骤
确定系统边界和变量
明确系统的范围和关键变量，确定系统的输 入和输出。
设定系统参数
根据历史数据和实验数据，设定系统模型的 参数值。
建立系统结构模型
根据系统变量之间的关系，建立系统的结构 模型，包括因果关系图和流图。
进行系统仿真和预测
利用系统模型进行仿真和预测，分析系统的 动态行为和性能。
系统动力学建模案例分析
排队论的模型建立
建立排队论模型需要考虑顾客到达的 时间间隔和服务时间的概率分布，并 确定服务台的数量和服务规则。常见 的排队模型包括M/M/1、M/M/n、 M/D/1和D/M/n等。
03
排队论的应用
排队论广泛应用于生产和服务系统中 的资源分配、流程优化和质量控制等 领域，例如电话呼叫中心、银行取号 机、机场安检通道等场景。
第4章 UML系统建模与分析设计-系统分析与对象类建模_v
2013-7-15 UML系统建模与分析设计 12
UML系统建模与分析设计 20
2013-7-15
线段和交点两个对象之间关系的长式与式对象图
2013-7-15
UML系统建模与分析设计
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2013-7-15
UML系统建模与分析设计
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由上图看出: 类图是一种抽象的描述,不具体表示某个现实世界的事 物,其属性一般无确定的值 对象图是类图的一个实例,每个对象都是相应类的一个 实例,具体表示某个现实世界的事物,其属性有确定的值 对象图中对象之间的关联,是相应类图中之间关联的一 个具体实例
（4）对象分类：
•有形性。 •包含性。 •顺序性。 •持久性。 •完整性。
2013-7-15 UML系统建模与分析设计 8
3.3.2 标识对象类的属性
（1）发现和确定对象潜在的属性
（2）识别和筛选对象属性的原则 （3）识别和筛选属性应注意的问题 （4）属性的命名原则
3.3.3 标识对象类的操作
（1）寻找潜在的对象类操作 （2）筛选、确定操作
2013-7-15
UML系统建模与分析设计
1
4.1系统分析
根据建立的用户需求模型在系统分析阶段要进一步确立三 个系统模型： 对象静态模型、对象动态模型和系统功能 模型 系统分析活动的成果： 系统的静态结构模型、动态行为模型、必要的需求分析 说明、系统分析说明书等一起构成系统的分析模型， 系统分析活动的成果成为下一步系统设计的基础。
课件—UML系统建模与分析设计(2)
领域问题
提取
概念模型
系统需求
分析、设计
软件建模：modeling 用于表达现实的简化视图，以便于面 向对象软件系统的设计与实现。 出发点： （1）整个系统太复杂，难以一下子抓住，通过模型简洁 的描述系统 （2）交流（项目组成员之间，与客户） （3）系统体系结构归档。
统一建模语言UML 本章目的：
草图与蓝图 蓝图一般是指采用CASE工具绘制的、正式的、规范 的UML模型。草图则通常是指手工绘制的、规范度较低 的在纸张的UML模型。 大胆地绘制草图，尽可能基于草图进行讨论。对于局 部的、重要性不高的、共享范围较小的UML模型，直接 将草图扫描到电脑存档即可； 对于全局的、重要性高的、高度共享的，在草图的基 础上用CASE工具绘制成为正式的蓝图，并将其纳入统一 的模型管理中.
2015/9/12
UML系统建模与分析设计
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5．配置视图 作用：描述系统的物理设备配臵，如计 算机、硬件设备以及它们相互间的连接 ； 适用对象：开发者、系统集成者和测试 者； 描述使用的图：配臵图 ； 重要性：描述硬件设备的连接和哪个程 序或对象驻留在哪台计算机上执行 。
2015/9/12
独立于过程
可视化
UML通过它的元模型和表示法，把那些通过文字或其 他表达方法很难表达清楚的、隐晦的潜台词用简单直 观的图形表达和暴露出来，准确而直观地描述其复杂 的含义。 例如：造一辆车身是红色金属漆的小轿车，装备四个 普利司通牌子的轮胎，它是一辆四门车，车门是加厚 的，并且前后门玻璃上贴黑色的膜。前后挡风玻璃里 都装有电热丝，后视镜是电动可调的。
对象图
描述一组对象之间的关系，是具有具体属性值和行为的一 个具体事物，其是类图中所建事物实例的静态快照，其与 类图的主要区别是一个是抽象的,而对象图是具体的。
UML全程建模与系统分析设计
UML全程建模与系统分析设计课程概述及培训目标:系统讲解UML的精髓及软件全程建模的思想及流程引导参训学员实际参与UML全程建模的全过程。
改善程序质量,提高系统的重构能力,实现需求跟踪\控制。
适合学员关注软件工程、UML、系统分析与设计等相关课程的学员。
课程时长4-6天，6天效果最佳。
课程安排1天时间 2.类代码生成3.类间关系的实现4.设计模式与代码实现5.需求变化与代码重构第八单元案例剖析八、大型、超大型综合软件案例剖析（大型、超大型软件架构全过程：从用户需求到分析、设计、测试、实现的实战案例分析）1、实战典型案例分析(以实际项目案例为背景)（1）、需求分析、领域建模：图像处理系统（2）、设计模式的综合运用:智能终端通讯系统（3）、架构分析:基于搜索的二次开发系统2、综合软件架构实践与剖析(以实际项目案例为背景)（1）、电信行业软件案例研究（2）、金融行业软件案例研究（3）、政府行业（社保和税务）软件案例研究（4）、电力行业软件案例研究课程报价1.25万RMB/天，含师资差旅和课酬、30本自编教材的费用。
授课师资1.郭树行北京航空航天大学软件工程研究所博士，15年软件领域经验，我国知名的软件技术专家。
曾任中国软件集团操作系统解决方案中心部门经理4年，邮件产品事业部1年。
2.程文俊中科院软件所硕士毕业，13年软件领域经验，我国著名的软件技术专家。
现为某软件公司技术副总。
3.杨云我国军方软件技术专家，就职于多家培训机构，擅长顶层设计与架构设计。
4.曾强华曾任民生银行总架构师、技术总监，现任职于央行信息中心。
5.贾育中科软软件所博士，电子科技大学信息学院名誉教授，20年的软件领域经验，擅长软件分析设计方法和项目管理。
知名专家。
本文出自《中培教育》。
课件—UML系统建模与分析设计(7)-系统体系结构建模
还应用伪代码或者文字给出类的规约。
2020/8/8
UML系统建模与分析设计
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ＯＯ方法中执行主要活动的描述。主要步骤是分析、 设计、实现及测试。
需求分析
设计 实现
实现活动实际上就是编写程序 代码，包括反复的编译、连结、排 错等。
并应遵循传统的编程准则。
测试
2020/8/8
UML系统建模与分析设计
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2 UML体系结构设计
从一般意义上说，体系结构包括两个层面，即硬件体 系结构和软件体系结构。
硬件体系结构指系统的硬件组织模式；而软件体系结 构则描述软件的组织模式。这里我们主要关注软件体系结 构的问题。
1、用包图或构件图描述的静态结构 2、基于配置图的软件体系结构 3、基于模式的软件体系结构
2020/8/8
构件对外提供的可见操作和属性称为构件的界面。 界面的图符是一个小圆圈。用一条连线将构件与圆圈连 起来。
构件之间的依赖关系是指结构之间在编译，连接或 执行时的依赖关系。用虚线箭头表示。
2020/8/8
UML系统建模与分析设计
5
窗口控制 （whnd.cpp）
关
系
通信控制
(comhnd.cpp)
窗口控制 (whnd.obj)
是指在编译阶段和连接阶段，组件之间的依赖关系。
• 调用依赖(Call Dependency)
是指一个组件调用或使用另外一个组件服务。
业务 （源码）
系统管理 （源码）
系统管理 （对象）
系统管理 （执行码）
资源管理 （源码）
资源管理 （对象）
资源管理 （执行码）
项目管理 （源码）
2020/8/8
课件—UML系统建模与分析设计(3)
UML用在系统设计的哪一个阶段?
•软件设计几个主要的阶段: •需求分析
•面向对象的需求分析 方式和设计方式
•例如：UML
• 概要设计
•详细设计 •编 码
•面向对象的程序设计 语言：C＋＋，JAVA 等 •面向对象的测试方法
•测
试
第三章
需求分析与用例建模
本章目的：
• 了解可行性研究与风险分析的方法 • 掌握可行性分析报告的书写格式 • 掌握客户需求分析的要点及需求分析规格说 明报告的书写格式 • 掌握通过绘制用例图及其正文描述来完成客 户需求分析的方法 • 掌握UML的用例模型建模方法
以电话业务为例:
•注：扩展用例的事件流往往可以抽 象为基础用例的备选流
泛化(generalization)
当多个用例共同拥有一种类似的结构和行为的 时候，我们可以将它们的共性抽象成为父用例， 其他的用例作为泛化关系中的子用例。
用例图举例
一、如何识别actor？ 订货系统：客户给销售员发来传真订货， 销售员 下班前将当日订货单汇总输入系统。 谁是系统的Actor？
上机作业
由此，对整个图书馆管理系统划分为三大模块：
读者管理 业务管理 系统管理
2．寻找和确定用例
•系统为了维持正常运转需要增加的功能和信息的交互； •这些这些信息从何而来，到哪里去？ •实现当前系统（可能是人工系统而不是自动化系统）的关 键问题是什么？
3．描述用例
•用例名：
•简单名：
•路径名：
3.2.5 确定用例
参与者为什么要使用该系统？
参与者是否会在系统中创建、修改、删除、访问、 存储数据？如果是的话，参与者又是如何来完成这 些操作的？
课件—UML系统建模与分析设计(1)资料
2018/10/27
UML系统建模与分析设计
7
（2）使用瀑布模型的情况： 系统所有的功能、性能要求客户可以一次性准确交付 时； 必须是首次开发的新系统并且淘汰全部老系统时。
2. 渐增模型（incremental model）
（1）慎重考虑使用渐增模型的情况： 不能充分理解客户需求或客户需求有可能迅速发生变 化； 事先拟采用的技术迅速发生变化； 客户突然提出一些新的功能需求； 长时期内仅有有限的资源保证（开发人员和资金）。
UML系统建模 与分析设计 课件
2018/10/27
UML系统建模与分析设计
1
第一章 系统建模与分析设计技术的演变
本章目的：
理解软件的基本概念和特点 了解软件的发展过程及软件开发过程 了解软件开发的方法 掌握面向对象技术的基本概念及开发过程 了解几种典型的面向对象方法
2018/10/27
UML系统建模与分析设计
3. 面向对象程序设计方法
UML系统建模与分析设计
2018/10/27
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1.4.1
结构化软件开发方法
1．结构化分析的步骤 构造数据流模型。 构建控制流模型。 生成数据字典（DD）。 生成可选方案，建立需求规约。
2018/10/27
UML系统建模与分析设计
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2．结构化设计步骤
首先研究、分析和审查数据流图。从软件的需 求规格说明中弄清数据流加工的过程。 然后根据数据流图决定问题的类型。 由数据流图推导出系统的初始结构图。 优化软件结构。 描述模块接口。 修改和补充数据词典。 制定测试计划。
（3）软件质量要求 （4）交付工期 （5）客户需求明确度 （6）投资 （7）可复用性 （8）开发者掌握的资源
UML系统建模与分析设计教学设计
UML系统建模与分析设计教学设计前言UML是一个通用的建模语言，在软件开发过程中具有重要的作用。
UML系统建模与分析设计是计算机专业教育中重要的学科之一。
在本文中，我们将探讨如何设计一节有效的UML系统建模与分析设计课程，并给出一些实用的教学技巧和资源。
教学目标UML系统建模与分析设计是一门系统性强、理论性强、应用性强的课程。
本门课程的教学目标应包括如下几个方面：•理解UML的概念和基本语法•学会使用UML进行系统分析与设计•能够应用UML对软件需求进行分析、描述和设计•掌握UML中各种图形的绘制方法和含义•掌握UML的应用工具教学内容本课程的教学内容需要有机结合UML的理论和工具。
具体的教学内容如下：第一部分：UML基础概念和语法•UML简介和基本概念•UML中的类图、用例图、时序图、活动图、状态图、部署图等基本图形的语法和含义•UML中的各种元素（如类、对象、接口、关系、属性、操作、事件、消息等）的定义和使用第二部分：UML在系统分析与设计中的应用•软件需求分析和用例建模•静态建模：类图、对象图和包图•动态建模：时序图和活动图•领域模型和架构模型•系统场景和用例实现第三部分：UML应用工具•UML工具的介绍和比较•UML建模工具的使用和演示•UML建模工具的应用案例教学方法本门课程的教学方法应该注重启发学生的思维，让他们通过自己的努力和思考来理解和掌握相关知识。
具体的教学方法如下：•理论讲解：教师介绍UML的相关理论和概念，并结合具体案例进行讲解。
•实践操作：通过练习软件（如StarUML、Visio等）进行实践操作，让学生亲身体验和掌握UML建模的实际操作。
•组织案例：组织学生进行团队项目，让他们应用UML对项目进行建模和分析设计，从而加深对UML的理解和应用。
•示例演示：教师给出案例并进行演示，让学生通过观察和思考来理解UML的应用方法。
教学资源为了保证教学的顺利进行，本门课程需要准备一些教学资源。
UML系统建模与分析设计
2019/12/20
软件工程方法
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ATM系统的Actor
1、谁使用ATM系统的主要功能（提款）？ 答：储户
2、谁使用ATM系统的支持以完成日常工作任务？ 答：出纳员？还不肯定，先放在这里
3、谁来维护、管理并保持系统正常运行？ 答： ATM系统工程师，银行人员
2019/12/20
软件工程方法
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4、该系统需要和哪些系统交互？ 答：目前还不清楚
输入密码
错，这是一个过程步骤，不是完整目标
选择服务
错，这是一个过程步骤，不是完整目标
取钱
对，这是一个完整有效的目标
存钱
对，这是一个完整有效的目标
挂失卡片
对，这是一个完整有效的目标
交纳费用
对，这是一个完整有效的目标
角色与用例的关联表示角色 与用例相关性。在UML中是 使用一条实线连接角色与用 例
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1.3 定义系统的边界和范围
系统：特指基于计算机的用于解决某个特定问题域的软硬件系 统。它代表的是一个活动范围。 定义系统：要定义系统的范围和边界
1．定义系统的范围 :系统问题域的目标、任务、规模即系统 提供的功能和任务。
但是我们所见的很多用例中类似“计算”，“统计”， “报表”，“输出”，“录入”之类的并不在少数。
2019/12/20
软件工程方法
20
2．寻找和确定用例
业务用例：开始阶段，在确定用户需求过程中， 系统分析员通过与客户交流建立业务模型来发现 和确定的用例。
系统用例：系统构造阶段，系统分析和设计人员 在进行系统分析和设计时，根据系统的需求建立 的用例。
需求分析与用例建模
2019/12/20