系统分析与设计第2章

2系统静态分析建模本章介绍:本章主要介绍了系统分析的概念、方法和各种静态模型的相关知识及其建模方法。UML的静态模型主要包括：用例图、类图、对象图、包图、构件图和部署图。学习要求:掌握各种静态模型的相关知识、建模方法。本章导读本章目录2.2系统模型的创建2.3对象和类的分析2.4用例分析2.5包图2.6构件图与部署图本章小结和习题系统分析是一种问题解决技术，它将一个系统分解成各个组成部分，目的是研究各个部分如何工作、如何交互，以实现其系统目标。目前比较流行的系统分析方法是结构化分析、信息工程、获取原型和面向对象分析，这些方法以前被看作是相互竞争、可互相替代的技术，但实际上，这些方法是可以互补的。§2.1系统分析系统开发必须完成四个阶段：系统启动，系统分析，系统设计和系统实现。系统分析的任务是了解现有业务系统，理解其中的问题，定义改进目标，并确定后续技术方案必须实现的详细业务需求。什么时候系统分析结束和什么时候系统设计开始并没有明确的界限。系统分析强调的是业务问题方面，而非技术和实现方面。§2.1.1什么是系统分析（1）结构化分析结构化分析是模型驱动的、以过程为中心的技术，用于分析一个现有系统，定义新系统的业务需求。数据流图是结构化分析方法的核心技术。（2）信息工程（IE）法信息工程（IE）法关注系统中存储的数据结构。实体关系图是建模数据需求的关键工具。（3）面向对象分析面向对象方法把系统看作是一组对象的集合，通过这些对象之间的相互协作，共同完成系统的任务。（UML）的建模工具§2.1.2模型驱动分析方法加速系统分析法强调构造原型，以便更快速地确定系统业务需求。原型通常是一个预期系统的小规模的、不完整的但可工作的示例。（1）获取原型获取原型使用快速开发技术辅助用户获取业务需求。（2）快速架构分析快速架构分析也是一种构建系统模型的加速分析法。通过逆向工程工具，从现有系统或从已获取的原型中导出系统模型。§2.1.3加速系统分析法需求获取就是进行需求收集的一个活动。（1）调查研究技术包括：对现有文档、报告、表单、文件、数据库和备忘录的抽样；研究相关文献、权衡其他方案和实地考察；观察当前系统的运转和工作环境；调查和咨询管理人员和用户团体；同合适的管理人员、用户及技术人员面谈。（2）集体获取方法将很多涉众集中在一起，通过讨论发现需求，并在讨论中达成需求认识的一致。头脑风暴（Brainstorming）、专题讨论会Workshop）、联合需求计划（JRP)。§2.1.4需求获取法§2.1.5业务过程重构法业务过程重构方法（BRP)BRP是全面质量管理和持续过程改进有引发的项目。在系统分析期间对现有业务过程的分析通常是这类项目的一部分。大多数BRP项目检查如何最佳的应用信息技术改进业务过程。BRP也应用于信息系统开发项目中，经常用来研究现有业务过程以确定问题、低效率出现的地方。BRP在基于购买和集成商用现成产品的项目中也常见。2.2.1对象模型对象模型是以对象和类为基础，描述系统中的对象以及这些对象之间的关系，通常体现五个层次，即主题层、类和对象层、结构层、属性和服务层。2.2.2功能模型功能模型是描述业务系统的目标或功能的模型。2.2.3动态模型描述的是对象的动态行为,它描述了系统如何响应外部事件,系统内对象之间如何协作,涉到及到对象的执行顺序以及对象在其生命周期中的状态变化等等。§2.2系统模型的创建§2.3对象和类的分析建立对象模型是面向对象开发的基本任务UML静态机制中的类图与对象图具有强大的表达能力，能够有效地建立专业领域的计算机系统的对象模型。尤其类图，是设计人员关心的核心，更是实现人员关注的核心，建模工具也主要根据类图来产生代码。§2.3.1对象图、类图一、类图类图中，描述了每个类的属性与操作以及类与类之间的关系。Consignee-address-name-moblieNumberDeliverOrder-delliverOrderld+Close()Order-orderDate-destArea-price-paymentType+dispatch()+close()OrderItem-productId-quatity-price-deliverState+stateChange()Customer-name-address+getCreditRating()Peddllery-peddlerld-destAreaProduct-productId-productName-producType-price0..*11..*10..*10..*11..*1§2.3.1对象图、类图一、类图1、类图的组成元素类（Class）接口（Interface）协作（Collaboration）关系：依赖（Dependence）泛化（Generalization）实现（Realize）关联（Association）类图还可以有含有注释、约束。CollaborationInstanceSet1Class2Class3Class4InterfaceinterfaceClass1§2.3.1对象图、类图一、类图2、类图的抽象层次和细化关系类图应用于软件系统建模时，通常用来构建领域模型、分析模型和设计模型。类图分为三个层次：概念层、说明层、实现层。分别对应于领域模型、分析模型和设计模型。领域模型中的类图描述的是现实世界中问题领域的概念。分析阶段的类图，描述软件的接口部分，而不是软件的实现部分。设计模型的类图，揭示软件的实现部分。§2.3.1对象图、类图二、对象图对象图(ObjectDiagram)是显示了一组对象和他们之间的关系。对象图可以看作是类图的一个实例。1.对象图的定义对象图中通常含有：对象和连接。对象图也可以像其他的图一样，包含注解、约束、包或子系统。2.理解对象图的方法(1)识别出对象图中所有的类。(2)了解每个对象的语义及对象之间连接含义。§2.3.1对象图、类图二、对象图大学-名称-地址-电话+取地址()+取电话号()+取名称()部门-部门名教师-编号-姓名+取编号()+取姓名()1..*11..*1..*+院长*10..1*Object1:部门部门名=“分校”Object2:部门部门名=“化工学院”Object3:部门部门名=美术学院univ:大学名称=“太原大学”地址=“五一路”电话=“6016011”te:教师编号=“511”姓名=“王世跃”+院长§2.3.2对象和类的提取和确定一、对象、类对象(Object)我们通常用对象描述客观世界中某个具体的实体。对象可以是事、物、或抽象概念，是将一组数据和使用该数据的一组基本操作（或过程）封装在一起的实体。类(Class)是对一类具有相同特征的对象的抽象描述。类确定了对象的结构和能力。类是对象的模板，而对象是类的实例。可以理解为类就象模子，对象是通过模子塑造的实体。§2.3.2对象和类的提取和二、类的描述类由类名（Name)、属性(Attribute)和操作(Operation)三部分组成。类名属性：用来描述类的特征，表示需要处理的数据。操作(Operation)：操作也被称为功能或方法，操作说明了该类能做些什么工作。教师-编号-姓名+确编号()+取姓名()类名属性操作学生§2.3.2对象和类的提取和确定三、类之间的关系1.泛化（继承）关系泛化关系指类之间的“一般与特殊关系”。通常称一般元素为父类，称特殊元素为子类。子类继承父类的特性（属性、操作、关联等），同时可以有自己的特性。单继承多继承继承有传递性客户个人客户团体客户学生大学生中学生小学生§2.3.2对象和类的提取和确定三、类之间的关系2.依赖关系依赖是一种“使用”关系，说明一个模型元素的变化必影响到另一个模型元素，但反之未必。教师课表课程add(c:课程）remove（c:课程）...§2.3.2对象和类的提取和确定2.依赖关系依赖关系的几种衍型：§2.3.2对象和类的提取和确定三、类之间的关系3.关联关系:关联是一种结构关系，代表类的对象（实例）之间的一组连接（链）。（1）关联的属性①名称②角色：人员公司雇用§2.3.2对象和类的提取和确定三、类之间的关系③多重性：通常需要说明一个关联实例中有多少个相互连接的对象，这就是关联的多重性。§2.3.2对象和类的提取和确定三、类之间的关系④导航:从源类的任何对象直接到达目标类的对象。双向关联单向关联⑤限定:给定关联一端的一个对象，并指定限定符内的属性值，能够唯一确定另一端的1个对象或对象集。PersonBank0..1account:Account0..n账户密码§2.3.2对象和类的提取和确三、类之间的关系⑥约束⑦关联类供货商顾客**交易AccountPersonCompany0..*0..*{xor}....................§2.3.2对象和类的提取和确定三、类之间的关系(2)关联的种类①自返关联②二元关联③N元关联(3)特殊关联:聚合和组合①聚合：表示部分与整体的关系。②组合：组合也表示整体与部分的关系。强调部分与整体具有相同的生命周期。计算机显示器CPU内存键盘窗口列表框菜单按钮§2.3.2对象和类的提取和确定三、类之间的关系4.接口和实现关系接口：也是一个类，接口用于描述类或组件必须实现的契约。实现关系：一个类元描述了另一个类元保证实现的契约。InterfaceInterfaceInterfaceinterface传感器接口interface报警器传感器§2.3.3分析阶段类图的构建分析阶段构建类图的一般步骤：①确定类②识别类的属性和操作。③识别类之间的关联。④定义类的结构和层次。§2.3.3分析阶段类图的构建一、确定类1.找出候选类2.审查与筛选类①删除冗余类②去掉无关类③删除模糊的类④去掉应该是类“属性”的候选类⑤所描述的操作不适宜作为类⑥实现结构不宜作为类§2.3.3分析阶段类图的构建二、识别类的属性和操作1.识别类的属性识别属性需要结合需求陈述、领域知识和常识以及经验，也可以借鉴以往分析的成果。（1）从以下角度识别：①常识性②专业性③功能性④存储性⑤操作性⑥标志性⑦关联性§2.3.3分析阶段类图的构建1.识别类的属性（2）筛选类的属性：①应当忽略那些派生属性。②忽略那些不太会影响多数操作的次要属性。③如某属性描述对象本身的特征，从外界是观察不到的，应当删除。④删除对象内与其他属性完全不相关、不一致的属性。⑤删除和系统无关的属性。⑥属性值受到某个关联影响，删除此属性，并把它附加在此关联上。2.识别类的操作§2.3.3分析阶段类图的构建三、组织类并确定其关系第一步，确定关联关系及多重性。第二步，识别继承：自顶向下或自底向上。第三步，考虑是否存在聚合或组合关系。第四步，对于复杂的系统，用包图为其建模。2.3.4在线销售系统类图分析示例候选类的数据字典§2.3.4在线销售系统类图分析示例Member-member_id-member_name-login_pwd-login_name-regdate-last_dateMemberOrder-order_number-order_status-order_subtotal-order_subtax-order_shippingmethodGoods-goods_id-goods_name-instock_quantity-goods_type-goods_price-spriceMemberOrderedGoods-orderedgoods_id-ordered_quantity-shipped_quantity-backordered_quantity-price-credits_earnedPayment-pay_id-payment_method-pa