面向對象的統一建模語言ＵＭＬ及其應用

摘要：由于UML很好地實現了用戶、開發人員、設計人員及管理人員之間的信息傳遞,提高了相互間的協作能力,使軟件開發的工程化程度大大提高?；赨ML對軟件進行分析和建模，很好地體現了這一點。

關鍵詞：UML；面向對象建模；圖書管理系統；高校教材管理系統；學籍管理系統

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)18-20000-00

Object-oriented UMLand its Application

ZHU Li-li

(Jinling institute of technology, Nanjing 211169,China)

Abstract: As UMLwell positioned to enable users, developers, designers and management of the transmission of information between the staff and enhance mutual collaboration, the development of software engineering degree has been greatly increased. UML-basedsoftware analysis and modeling, a good expression to this point.

Key words: UML; object-oriented modeling; library management system; college teaching materials management system; school management system.

1 引言

對于軟件，有多種建模方法。最普通的兩種方法是從算法的角度建模和從面向對象的角度建模。傳統的軟件開發是從算法的角度進行建模。按照這種方法，所有的軟件都用過程或函數當需求發生變化（ 總會變化的）以及系統增長（ 總會增長的）時，用這種方法建造的系統就會變得很難維護。而現代的軟件開發采用面向對象的觀點進行建模。按照這種方法，所有軟件系統都用對象或類作為其主要構造塊。面向對象的開發為使用構件技術裝配系統提供了概念基礎。選擇以面向對象的方式觀察世界，會產生一系列的問題：什么是好的面向對象的體系結構？ 項目會創造出什么樣的制品？而對面向對象系統進行可視化、詳述、構造和文檔化正是統一建模語言（UML）的目的。

2 UML的發展

1997 年，OMG 組織發布了統一建模語言（Unified Modeling Language，UML）。UML的目標之一就是為開發團隊提供標準通用的設計語言來開發和構建計算機應用。UML提出了一套軟件專業人員期待多年的統一的標準建模符號。

UML成為“標準”建模語言的原因之一，在于它與程序設計語言無關。而且UML符號集只是一種語言而不是一種方法學。這點很重要，因為語言與方法學不同，它可以在不做任何更改的情況下很容易地適應任何單位的業務運作方式。

3 UML的特點

作為一種標準的圖形化建模語言，UML具有以下特點：

1)一種標準的建模語言，而不是一個標準的開發過程，它完全獨立于開發過程。

2)可視化，表示能力強。通過UML的模型圖能清晰地表示系統的邏輯模型和實現模型，可用于各種復雜系統的建模。

3)建模能力比其他面向對象方法更強，不僅適合于一般系統的開發，更擅長于并行、分布式系統的建模。

4)提出了許多新的概念，如構造型、職責、擴展機制、模式等等。

5)易于掌握，便于使用。UML圖形結構清晰，建模簡潔明了，便于掌握和使用。所以UML的出現意味著開發方法統

一化、標準化的新發展，標志著軟件自動化進程又向前邁進了一步。

4 UML在OO建模中的應用

UML用九種圖來描述所建立的模型, 分別是用例圖( UseCaseDiagram)、對象圖( ObjectDiagram)、類圖( Class Diagram)、順序圖( SequenceDiagram)、合作圖( CollaborationDiagram)、狀態圖( Statechart Diagram)、活動圖(ActivityDiagram)、組件圖( Component Diagram)、配置圖(Deployment Diagram)。在建立模型后,和目標語言建立連接,即有可能按照一定的規則生成目標代碼框架,并從已有代碼出發更新模型,提高開發效率。

5 利用UML進行面向對象的系統分析設計

5.1 基于UML的圖書管理系統的開發過程

5.1.1 系統需求分析

需求分析是定義系統功能及用戶界面,使用戶知道系統的功能,開發人員知道系統的需求。它的主要工作是尋找系統的用例,建立系統需求模型,主要成果是用例圖和系統的參與者。

圖書館管理系統的功能包括以下幾個方面:

（1）借閱者可以通過網絡查詢書籍信息和預訂書籍。

（2）借閱者能夠借閱書籍和還書。

（3）圖書管理員能夠處理借閱者的借閱和還書請求。

（4）系統管理員可以對系統的數據進行維護,如:增加、刪除和更新書目,增加、刪除和更新借閱者賬戶,增加和刪除書籍信息。

可見,系統的參與者主要有三類:借閱者、圖書管理員、圖書管理系統維護者。如借閱者請求服務的用例圖包括登錄系統(Logon sys2tem) 、查詢自己的借閱信息(Query Info) 、查詢書籍信息( Search for book) 、預訂書籍(Reserve book) 、借閱書籍(Bor2row book)和歸還書籍(Return book) 。

5.1.2 系統設計

第一步建立靜態模型

用面向對象的思想描述方法,能夠把復雜的系統簡單化、直觀化,而且易于用面向對象語言編程實現,還方便日后對系統的維護工作。用面向對象的方法處理實際問題時,需要建立面向對象的模型。體現在靜態建模過程中很重要的就是類圖。類圖的設計是系統設計最核心的部分,在圖書管理系統中用到的主要類有7個:借閱者類(Borrower) 、圖書管理員類(Librarian) 、系統管理員類(Administrator) 、書目信息類(Title) 、書類( Item) 、書的借閱信息類(Loan)和書的預訂信息類(Reservation) 。各類之間有著不同的依賴關系,如每條書目記錄都有多本書存在, Title與Item之間存在著一對多的關系;每條書目Title可以沒有或有多個預訂記錄Reservation;每個借閱者Borrower可以有多條借閱書籍信息,也可有多條預訂信息等。

第二步建立動態模型

UML提供的動態建模機制包括:狀態圖、活動圖、時序圖、協作圖。狀態圖用于對系統中的某些對象,比如類、用例和系統的行為建模?；顒訄D被設計用于簡化描述一個過程或者操作的工作步驟,即用以描述用例和對象內部的工作過程,它展現出對象執行某種行為時或在業務過程中所要經歷的步驟和判斷點。它是狀態圖的一種擴展形式。在圖書館管理系統中,有明確活動的類有:借閱者、圖書管理員和系統管理員?？梢栽谙到y中為這3個類建立活動圖。如圖書管理員可以處理借書和還書操作。當用戶借書時,圖書管理員要查看借閱者憑證上顯示的可借書的書目是否滿足要求;當用戶還書時,圖書管理員要檢查所借書籍是否已經超過期限,如果超期,則收取一定的罰金，其具體活動如圖1所示。在UML中,用例的實現用交互圖來指定和說明。交互圖通過顯示對象之間的關系和對象之間處理的消息來對系統的動態特性建模。有兩種交互圖:時序圖和協作圖。時序圖的功能是按時間順序描述系統元素間的交互,合作圖的功能按照時間和空間順序描述系統元素間的交互和它們之間的關系。如：圖書管理員處理書籍借閱時,先查找書目,再根據書目從數據庫中查找所要書籍,然后驗證借閱者身份和借閱者信息,借書后修改借閱信息。

圖1 圖書管理員的活動圖

5.1.3 系統實現

建立了系統可視化模型后,就可以利用Rose正向工程生成系統的初步框架代碼。編程前選擇合適的編程環境、設計語言及數據庫等,如采用JAVA語言和ORACLE數據庫。該階段同時根據系統數據庫的類關聯圖設計所有的數據庫表、視圖、存儲過程。最后完成系統應用程序代碼的編寫。UML作為一種建模語言,應用于各種系統的設計與分析,改變了傳統的軟件設計思想,降低了系統設計的盲目性,也更有利于系統的擴展與測試。由于UML很好地實現了用戶、開發人員、分析人員、測試人員以及管理人員之間的信息傳遞,提高了相互間的協作能力,使軟件開發的工程化程度大大提高?；赨ML對圖書管理系統的分析和建模很好地體現了這一點。隨著UML的進一步發展,軟件的開發設計必將更加高質高效。

6 結束語

UML統一了面向對象建模的基本概念、術語及圖形符號，為人們建立了便于交流的共同語言，適用于各種軟件開發方法、軟件生命周期的各個階段、各種應用領域以及各種開發工具。UML能夠對整個開發過程提供靈活、一致、易讀的表達，表現出其強大的能力，它融合了各種面向對象的建模語言的優點，具有非常廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 尤克濱．UML應用建模實踐過程[M]．北京：機械工業出版社，2003．

[2] 劉超，張莉．可視化面向對象建模技術[M]．北京：北京航空航天大學出版社，1999

[3] 宋波. JDeveloperWeb 應用與開發[M] 北京:清華大學出版社, 2003.

[4] 張龍祥.UML與系統分析設計[M] 北京:人民郵電出版社, 2001.

[5] 陳健.UML技術應用探討[J] 計算機工程, 2004.

[6] 蔡敏.UML基礎與Rose建模教程[M] 北京:人民郵電出版社, 2006.

收稿日期：2008-04-17

作者簡介：朱麗麗（1980-），女，江蘇省淮安人，助教，研士在讀，研究方向：模式識別與數據挖掘。