《软件体系结构与UML建模》实验指导书

《软件体系结构与UML建模》实验指导书2前言软件体系结构课程是计算机科学与技术本科专业的一门重要的专业课.通过本课程的学习，使学生在已有的计算机软硬件基础知识、程序设计知识、数据库和网络通信知识的基础上系统掌握面向对象系统分析与设计的基本方法和技术，并具有针对特定环境下的应用问题进行信息系统开发(包括系统分析，设计与实现)的能力。通过学习本课程学生可以理解和掌握软件体系结构的分析和设计方法，掌握面向对象系统分析和设计的建模标准UML语言，能够利用RationalRose（或MicrosoftViso）软件以某一信息系统为例进行系统分析和设计。本课程主要介绍系统原理的基本概念、系统开发过程RUP、对面向对象分析和面向对象设计的方法、对面向对象分析和设计的建模标准UML等内容。通过本课程的学习，学生掌握的知识、内容及掌握的程度要求为：1.使学生理解面向对象的信息系统的开发过程、系统分析和设计的原则和方法；2.使学生掌握UML语言的基础知识，以及UML在面向对象的软件系统分析和设计中的应用，并能使用UML工具建立系统模型；3.使学生掌握在UML系统模型下应用高级语言建立应用系统的方法；4.通过案例教学和实验，提高学生在应用面向对象技术开发软件方面的动手能力和解决问题的能力，并鼓励创新。本实验所要求的建模工具为RationalRose2003。3实验要求计算机软件建模技术现在越来越广泛的应用于软件工程、软件体系结构中。本课程实验的目的是为了使学生在课程理论学习的同时，通过在一个实践的环境下，实际学习软件统一建模语言，对软件建模技术有一个初步的了解及认识。通过本指导书中的各个实验，学习掌握对一般面向对象系统建模的方法与技术。总之，通过上述实验环节，使学生加深了解和更好地掌握《软件体系结构》课程教学大纲要求的内容。在《软件体系结构》的课程实验过程中，要求学生做到：（1）预习实验指导书有关部分，认真做好实验内容的准备，就实验可能出现的情况提前作出思考和分析。（2）仔细观察上机时出现的各种现象，记录主要情况，作出必要说明和分析。（3）认真书写实验报告。实验报告包括实验目的和要求，实验情况及其分析。对需编程的实验，写出程序设计说明，给出源程序框图和清单。（4）遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。（5）实验课程不迟到。如有事不能出席，所缺实验一般不补。实验的验收将分为两个部分。第一部分是上机操作，包括检查程序运行和即时提问。第二部分是提交书面的实验报告。此外，针对以前教学中出现的问题，本实验将采用阶段检查方式，每个实验都将应当在规定的时间内完成并检查通过，过期视为未完成该实验，不计成绩。以避免期末集中检查方式产生的诸多不良问题，希望同学们抓紧时间，合理安排，认真完成。4目录实验一用例图及进度安排..........................................................................................5实验二活动图............................................................................................................10实验三状态图............................................................................................................18实验四类....................................................................................................................24实验五类的关系........................................................................................................31实验六交互图............................................................................................................35实验七对象图和包....................................................................................................43实验八组件图和部署图............................................................................................45实验九正向工程........................................................................................................525实验一用例图及进度安排一、实验目的1．熟悉用例图的基本功能和使用方法。2．掌握如何使用建模工具绘制用例图方法。3．学习使用MicrosoftProject对题目进行进度安排。二、实验器材1．计算机一台。2．RationalRose工具软件。三、实验内容根据实例，如“图书馆管理系统”开发进度，在完成对系统的需求建模，得到用例模型后，应针对每个用例进行业务分析，说明其具体的业务流程，现系统分析部指派您完成该项任务。要求：对其中主要功能的用例书写书面用例。四、实验步骤书写“删除读者信息”用例的书面用例。一般应包含以下信息：（1）管理员在录入界面，输入待删除的读者名；（2）“业务逻辑”组件在数据库中，查找待删除的读者名；（3）如果不存在，则显示出错信息，返回步骤（1），如果存在则继续；（4）“业务逻辑”组件判断“待删除的读者”是否可以删除；（5）如果不可以，则显示出错信息，返回步骤（8），如果可以则继续；（6）在数据库中，删除相关信息；（7）显示删除成功信息；（8）结束。分析:在图书管理系统中,管理员首先登录系统,系统验证通过后,管理方可向系统查询数据,在查询后,系统会给出提示,有没有找到相关的数据,管理员根据系统查询的返回结果,进行下一步的操作,就是删除读者,在删除的过程中,系统会对查询得到的结果判断该记录是否可以删除,若可以删除,则给删除提示,若不能删除,也给相关的提示信息。绘图步骤:(1)在用例图上双击main,出现如图1.1所示,为绘制用例图做好准备。6图1.1(2)在图中的工具栏选取Actor图标，在右边的图中添加一个Actor，并输入名称:administrator,如图1.2所示。(3)在左边的工具栏中，选取用例的图标，在右边的图中画出一个用例，并输入用例的名称：login。图1.27（4）按照步骤（3），绘制出如图1.4和图1.5的两个用例。图1.3图1.48图1.5（5）在绘出了用例后，接下来的是绘制参与者与用例实现，如图1.6所示。图1.69（6）根据步骤（5），同时完成如图1.7和图1.8。此时，删除读者用例图就到此完成。其系统查询读者信息等其他的功能会在时序图和活动图中描绘。（7）根据分析情况，进一步添加或细化用例图。图1.7图1.810五、实验报告要求1．整理实验结果。2．小结实验心得体会。实验二活动图一、实验目的1．熟悉活动图的基本功能和使用方法。2．掌握如何使用建模工具绘制活动图方法。二、实验器材1．计算机一台。2．RationalRose工具软件。三、实验内容根据实例，如“图书馆管理系统”开发进度，在完成对系统的需求建模，得到用例模型后，应针对每个用例进行业务分析，说明其具体的业务流程，现系统分析部指派您完成该项任务。要求：用活动图来描述系统中已知用例的业务过程：1．描述删除读者用例。四、实验步骤绘制“删除读者信息”用例的活动图。删除读者信息一般按照以下步骤进行：（1）管理员在录入界面，输入待删除的读者名；（2）“业务逻辑”组件在数据库中，查找待删除的读者名；（3）如果不存在，则显示出错信息，返回步骤（1），如果存在则继续；（4）“业务逻辑”组件判断“待删除的读者”是否可以删除；（5）如果不可以，则显示出错信息，返回步骤（8），如果可以则继续；（6）在数据库中，删除相关信息；（7）显示删除成功信息；（8）结束。绘图步骤：（1）在用例图中，找到删除的用例，如图2.1所示，在删除用例上单击右键，在弹出的快捷菜单中选“New”，Rose工具也会弹出一个菜单，选”ActivityDiagram”，选中后单击，便可以新建好一个活动图。如图2.2所示。11图2.1图2.2(2)新建好活动图后，双击删除的活动图，得到如图2.3所示，然后把在左边的工具栏内点击“Swinlane“，在右边的图添加一个泳道，如图2.4所示，并命名为administrator.按照此步骤，再添加另一个泳道，并命名为SystemTool，得到图2.5。12图2.3（3）接着在左边的工具上选取开始点，并在administrator的泳道上添加，如图2.6所示；添加完开始结点后，再来为此活动图添加活动，图2.7所示，在左边的工具栏上选中Activity这个图标，在administrator这边的泳道上添加一个活动，命名为登录（login），再在开始结点和活动登录（login）之间添加活动关系，如图2.8所示。图2.413图2.5图2.614图2.7图2.8（3）完成步骤（2）后，登录输入需要对输入的信息进行验证，则在图中添加一个验证框，如图2.9所示：添加验证框后，验证的内容，如果通过，则允许管理员进行查询操作，如图2.10所示；如不能通过，则结束，如图2.11所示。15图2.9图2.1016图2.11（4）验证后，下一步的操作是查询需要删除的记录，添加一个活动，命名为delete，如图2.12和图2.13所示。图2.1217图2.13（5）最后，在删除后，系统会返回操作结果给操作者，图2.14所示；删除成功或删除失败系统都会有信息返回给操作者。（7）根据分析设计情况，进一步添加或细化活动图。图2.1418五、实验报告要求1．整理实验结果。2．小结实验心得体会。实验三状态图一、实验目的1．熟悉状态图的基本功能和使用方法。2．掌握如何使用建模工具绘制状态图方法。二、实验器材1．计算机一台。2．RationalRose工具软件。三、实验内容通过前面内容的学习，完成了对“图书馆管理系统”的需求的初步分析，得出系统的用例图和相应的活动态。通过这两类图我们可以初步了解系统的业务处理过程，但对业务处理过程的处理状态间转换了解仍不够，这不利于设计人员对系统业务的进一步理解，而状态图能从对象的动态行为的角度去描述系统的业务活动。因此，指派你运用本节所学的状态图，完成如下任务：1.完成图书业务模块中还书用例的状态图。四、实验步骤1．业务分析：由前面章节对图书馆管理系统中的还书主要业务的描述和分析可知，还书业务的动态行为是由：空闲（idle）、图书查找（finding）、还书（reversion）、失败（Failure）、归还成功（Success）5种状态及激活相互转换的事件。2．绘制状态图：请您根据分析运用UML绘制还书用例的状态图。分析：还书的状态图，还书的主要业务都是由管理员来完成，首先管理员必须先登录系统，并通过验证后，便可以进行下一步的操作，查找该书的相关信息，如存在，则进行还书操作，如不存在该信息，则给出提示信息；绘图步骤：（1）在用例图中的还书（revesion）用例，单击右键，如图3.1所示，新建一个状态图，命名为revesion状态图，图3.2所示。19图3.1图3.2（2）双击“receivesion”状态图，展开后，在左边的工具栏上选取一个实心圆点，此结点为开始结点，图3.3所示；