需求分析和系統(tǒng)建模(1).doc

第2章 需求分析和系統(tǒng)建模一旦獲得并整理出軟件系統(tǒng)的各種需求，并通過特定的形式加以描述，然后再得到客戶的認(rèn)可之后，就需要對軟件系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，并最終能夠建立軟件系統(tǒng)的分析模型。通過建立軟件系統(tǒng)的分析模型，可以捕獲到獨(dú)立于軟件系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)細(xì)節(jié)之外的各種信息和預(yù)期行為，而這些內(nèi)容與使用的開發(fā)語言、開發(fā)平臺、部署的應(yīng)用服務(wù)器等都是無關(guān)的。如果對軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)活動是基于系統(tǒng)的分析結(jié)果而得到的，那么軟件系統(tǒng)的開發(fā)人員可以更加確信開發(fā)出的應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目將是一個完全按照用戶需求構(gòu)建的應(yīng)用系統(tǒng)。如何有效地進(jìn)行需求分析并建立正確的系統(tǒng)分析模型?通過對軟件系統(tǒng)中的需求進(jìn)行分析，開發(fā)者最終能夠獲得什么結(jié)果呢?如何熟練應(yīng)用可視化的建模工具?這都是讀者感興趣的問題，本章將介紹如何進(jìn)行軟件系統(tǒng)的需求分析和系統(tǒng)建模等內(nèi)容，并通過詳細(xì)的圖示和實(shí)現(xiàn)步驟來說明在Rational Rose工具中的具體實(shí)現(xiàn)方法。2.1 Rational Rose對UML建模的支持2.1.1 Rational Rose 2003工具概述1Rational Rose工具概述（1）Rational Rose工具是美國Rational公司（即現(xiàn)在的IBM公司）開發(fā)的面向?qū)ο蠼９ぞ?。利用這個面向?qū)ο蠼９ぞ?，開發(fā)者可以建立用UML描述的軟件系統(tǒng)的各種模型，而且可以自動生成和維護(hù)C+、Java、VB、Oracle等語言和系統(tǒng)的代碼，達(dá)到先建模后編碼的效果。（2）Rational Rose工具是個菜單驅(qū)動應(yīng)用程序，用工具欄幫助開發(fā)者使用常用特性。它默認(rèn)支持大多數(shù)流行的編程語言，包括C+、Ada、CORBA、Java、COM、VB、XML、Oracle、VC等；另外還能通過添加第三方Add-Ins插件組件，來支持其他的編程語言。（3）Rational Rose工具支持統(tǒng)一建模語言。統(tǒng)一建模語言（UML）是由Rational公司3位世界級面向?qū)ο蠹夹g(shù)專家Grady Booch、Ivar Jacobson和Jim Rumbaugh通過對早期面向?qū)ο笱芯亢驮O(shè)計(jì)方法的進(jìn)一步擴(kuò)展而得來的，它為可視化建模軟件奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。2Rational Rose2003工具的主要功能Rational Rose（Rational Object Oriented Software Engineering）是分析和設(shè)計(jì)面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的強(qiáng)大的可視化工具，可以先建模再編寫代碼，保證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。其主要功能如下。（1）對業(yè)務(wù)進(jìn)行建模（工作流）。（2）建立對象模型：表達(dá)信息系統(tǒng)內(nèi)有哪些對象，它們之間是如何協(xié)作完成系統(tǒng)功能的。（3）對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行建模。Rational Rose是一個對象模型設(shè)計(jì)工具，對數(shù)據(jù)庫模型的支對粗糙，內(nèi)嵌的只支持Oracle 8數(shù)據(jù)庫，對其他數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的支持需要通過安裝插件的方式獲得，且對數(shù)據(jù)庫物理存儲參數(shù)等較細(xì)粒度的內(nèi)容支持比較粗糙。另外，Rational Rose可以在對象模型和數(shù)據(jù)模型之間進(jìn)行正、逆向工程，實(shí)現(xiàn)相互同步。（4）建立組建模型組件模型可以表達(dá)信息系統(tǒng)的物理組成，如有什么文件、進(jìn)程、線程，分布如何等。（5）Rational Rose的對象模型主要支持Java、VC和VB這3種語言，并且可以生成這些目標(biāo)語言的框架代碼。Rational Rose對Java語言的支持更好，不但為不同版本的JDK提供了支持（不過Rational Rose2003還不支持JDK 5.0），還為Java具體產(chǎn)品及設(shè)計(jì)模式（如EJB、CORBA、Servlet、GoF設(shè)計(jì)模式等）提供了內(nèi)嵌性的支持，這些支持直接反映在Rational Rose的主菜單上。此外，利用Rational Rose工具能降低開發(fā)風(fēng)險、降低成本、提高可用性、提高開發(fā)進(jìn)度等。提供對面向?qū)ο竽Ｐ偷娜嬷С趾蛯β菪仙介_發(fā)過程的支持。提供對往返工程和團(tuán)隊(duì)開發(fā)的支持。提供對二具的支持，并支持Unified、Booch、OMT等標(biāo)記法。2.1.2 Rational rose 2003工具的基本使用1Rational Rose2003版的安裝（1）安裝Rational Rose2003版的工具軟件。啟動Rational Rose2003版中的安裝程序setup.exe，如圖2.1所示。圖2.1 啟動Rational Rose 2003版中的安裝程序setup.exe（2）開始安裝并選擇安裝的類型。在安裝時，一般選擇默認(rèn)的安裝方式，如圖2.2所示圖2.2 開始安裝并選擇安裝的類型（3）接受軟件的版權(quán)協(xié)議。在接受軟件的版權(quán)協(xié)議對話框中，選擇接受軟件版權(quán)協(xié)議，如圖2.3所示。圖2.3 接受軟件的版權(quán)協(xié)議（4）安裝過程中采用默認(rèn)設(shè)置。在以后的各個安裝步驟中都采用默認(rèn)設(shè)置，知道打開如圖2.4所示的對話框。圖2.4 安裝步驟都采用默認(rèn)設(shè)置以后的結(jié)果（5）開始安裝在圖2.4所示的對話框中，單擊【Install】按鈕，開始安裝，直到安裝結(jié)束，如圖2.5所示。因此，從安裝的過程來看，Rational Rose軟件的安裝于一般Windows應(yīng)用程序的安裝相比沒有什么特殊之處，而且Rational Rose軟件本身兼容性也比較好。圖2.5 開始安裝2啟動Rational Rose 2003工具軟件（1）啟動Rational Rose2003工具軟件。從安裝結(jié)果的【開始】菜單中選擇啟動Rational Rose2003程序，如圖2.6所示。圖2.6 啟動Rational Rose2003工具軟件（2）彈出如圖2.7所示的啟動畫面。圖2.7 Rational Rose2003啟動畫面（3）接著彈出如圖2.8所示的導(dǎo)入包的提示窗口。如果項(xiàng)目開發(fā)時基于Java或者J2EE開發(fā)平臺的，開發(fā)者還可以在圖2.8所示的窗口中選擇需要的JDK及J2EESDK版本，以便讓Rational Rose工具能夠加在對應(yīng)的系統(tǒng)類庫。圖2.8 導(dǎo)入包的提示窗口（4）最后將打開程序窗口。在圖2.8所示的窗口中，選擇JDK的版本并單擊【OK】按鈕，最后將開開如圖2.9所示的程序窗口。圖2.9 Rational Rose2003啟動后的程序窗口3Rational Rose2003程序窗口的組成該窗口主要包括標(biāo)準(zhǔn)工具條、圖形工具條、瀏覽區(qū)、文檔窗口、圖形窗口和狀態(tài)條等部分，如圖2.10所示。圖2.10 Rational Rose2003程序窗口的組成4Rational Rose2003程序的主要窗口說明（1）Browser窗口（瀏覽區(qū)）。Browser窗口用來瀏覽、創(chuàng)建、刪除和修改模型中的模型元素，在界面的左邊（如圖2.10所示）。瀏覽區(qū)描述了原本的視圖模型，并且提供了在每一種視圖組件間進(jìn)行訪問的功能。其中“+”表示該圖標(biāo)為折疊圖，“”表示該圖標(biāo)已被完全擴(kuò)展開。瀏覽區(qū)可以設(shè)為“可見或不可見”、“Docked”（位置有邊界范圍）、“浮動”（可移動到任何位置）等狀態(tài)。（2）Diagram窗口（圖形窗口）。Diagram窗口用來顯示和創(chuàng)作模型的各種圖，在界面的右邊。（3）Document窗口（文檔描述）。Document窗口用來顯示和書寫各個模型元素的文檔注釋。在界面的左下邊。該窗口可以設(shè)為“可視或被隱藏”、“固定或浮動”等狀態(tài)。5Rational Rose2003中主要菜單的功能說明（1）【File】菜單?！綥oad】菜單項(xiàng)：從一個文件中導(dǎo)入一個單元包，常用作同步刷新?！維ave】菜單項(xiàng)：保存對單元包所做的更改?！維ave as】菜單項(xiàng)：把單元包保存到另外一個路徑?！綢mport和Export】菜單項(xiàng)：導(dǎo)入和導(dǎo)出package，對利用現(xiàn)成的建模成果很有用，例如可以導(dǎo)進(jìn)一個現(xiàn)成的Java模型這樣就可以直接利用Java標(biāo)準(zhǔn)的對象了。（2）【File】菜單中的【W(wǎng)orkspace】菜單項(xiàng)?！緒orkspace】用來記憶當(dāng)前文件的工作環(huán)境，即建模者打開的單元包和圖，當(dāng)再打開【workspace】時，Rational Rose2003會根據(jù)【W(wǎng)orkspace】的信息，還原到上次的工作界面。（3）【Add-In Manager】菜單項(xiàng)。利用【Add-In Manager】菜單項(xiàng)可以向Rational Rose中添加第二方插件，如圖2.11所示。圖2.11 Rational Rose2003窗口界面中的【Add-In Manager】菜單項(xiàng)很多外部產(chǎn)品都對Rational Rose2003發(fā)布_廣Add-In插件支持，以對Rational Rose2003的功能做進(jìn)一步的擴(kuò)展，如Java、Oracle、Delphi。有了這些Add-In插件，Rational Rose2003工具就可以做更多深層次的工作，如圖2.12所示。圖2.12 Rational Rose2003中內(nèi)帶的各種Add-In插件（4）【Format】菜單中的【Autosize All】菜單項(xiàng)。該菜單項(xiàng)使圖的內(nèi)容顯示得更加整齊，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圖的部分內(nèi)容顯示得不全時，使用這個菜單項(xiàng)很有用。6Rational Rose2003中的各個視圖UML是用來描述模型的，用模型來描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或靜態(tài)特征，以及行為或動態(tài)特征。從不同的視角為系統(tǒng)的構(gòu)架建模，形成系統(tǒng)的不同視圖。Rational Rose的4個視圖分別為：Use Case視圖、Logical視圖、Component視圖和Deployment視圖。（1）Use Case視圖。Use Case視圖強(qiáng)調(diào)從用戶角度看到的或需要的系統(tǒng)功能，是被稱為參與者的外部用戶所能觀察到的系統(tǒng)功能的模型圖；在Use Case視圖中可以包含以下圖形。Use Case圖；包、參與者、用例和關(guān)系：相互作用的交互圖（序列圖按時間順序排列對象交互操作，協(xié)作圖圍繞對象及其間的鏈接關(guān)系組織對象的交互操作）：對象和消息。Use Case視圖用于建立系統(tǒng)的概念模型。Use Case視圖包括業(yè)務(wù)Use Case模型包和Use Case模型包，Use Case模型包依賴于業(yè)務(wù)Use Case模型包。它是系統(tǒng)中與實(shí)現(xiàn)無關(guān)的功能視圖，如圖2.13所示。圖2.13 Rational Rose2003中的Use Case視圖（2）Logical視圖。 Logical視圖用于展現(xiàn)系統(tǒng)的靜態(tài)或結(jié)構(gòu)組成及特征，也稱為結(jié)構(gòu)模型視圖（Structural Model View）或靜態(tài)視圖（Static View）；Logical視圖用于建立系統(tǒng)的邏輯模型，包括分析模型和設(shè)計(jì)模型。在模型包圖下可以建立包中的類圖、對象圖、順序圖、協(xié)作圖、活動圖?？梢葬槍γ總€類繪制狀態(tài)圖和活動圖，如圖2.14所示。圖2.14 Rational Rose2003中的Logical視圖（4）Component視圖。Component視圖體現(xiàn)了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和行為特征，也稱為實(shí)現(xiàn)模型視圖（Implementation Model View）；組件圖形描述了在系統(tǒng)物理設(shè)計(jì)的組件中類和對象的分配情況，同時組件圖也描述了包、組件和它們之間的依賴關(guān)系。Component視圖由組件圖組成。組件圖由組件和組件之間的聯(lián)系組成，系統(tǒng)的全部類的物理代碼分別包含在不同的組件內(nèi)，如圖2.15所示。圖2.15 Rational Rose2003中的Component視圖（4）Deployment視圖。Deployment視圖體現(xiàn)了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和行為特征，也稱為環(huán)境模型視圖（Environment Model View）或物理視圖（Physical View）。Deployment視圖由配置圖組成。配置圖由節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系組成，代表系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中的配置。Deployment視圖包括進(jìn)程、處理器、設(shè)備，如圖2.16所示。圖2.16 Rational Rose2003中的Deployment視圖2.1.3 利用Rational Rose2003建立軟件模型1創(chuàng)建模型文件（1）RationalRose2003中的模型文件的擴(kuò)展名是.mdl。在該文件中存儲開發(fā)者設(shè)計(jì)的各個視圖，首先需要新建一個模型文件，然后再將該模型文件保存為指定文件名稱的文件。（2）新建一個模型文件。從菜單欄選擇【File】菜單，再選擇【New】菜單項(xiàng)，或單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的【New】按鈕。彈出如圖2.17所示的對話框，選擇要用到的框架或者JDK中的包，單擊【OK】按鈕，或者單擊【cancel】按鈕（表示不使用框架或者JDK中的包）。圖2.17 新建一個模型文件時的對話框2保存模型文件在Rational Rose2003中進(jìn)行文件的保存，類似于其他應(yīng)用程序中文件保存的方法?？梢酝ㄟ^菜單或者工具欄實(shí)現(xiàn)。（1）保存模型文件。通過選擇File菜單，再選擇【Save】菜單項(xiàng)或者工具欄的【Save】按鈕，來保存本模型文件。在彈出的文件保存對話框中輸入文件名稱，比如“網(wǎng)上書店”，如圖2.18所示。圖2.18保存模型文件為指定的文件名（2）保存日志文件。激活日志窗口，通過選擇【File】菜單，再選擇【Save Log As】菜單項(xiàng)來保存，或者右擊日志窗口，在彈出的菜單中選擇【Save Log As】菜單項(xiàng)來保存。3將創(chuàng)建的模型文件發(fā)布到Web服務(wù)器中可以把在Rational Rose2003中建立的模型文件視圖發(fā)布到Web服務(wù)器中，使得開發(fā)團(tuán)隊(duì)中的其他人員都能夠以瀏覽器的方式瀏覽該模型文件。具體可以選擇【Tools】菜單中的【W(wǎng)eb Publisher】菜單項(xiàng)，然后在彈出的對話框內(nèi)進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)置。具體的設(shè)置項(xiàng)目及要求如圖2.19所示的對話框中的項(xiàng)目，最后單擊對話框中的【Publish】按鈕進(jìn)行發(fā)布。圖2.19將創(chuàng)建的模型文件發(fā)布到Web服務(wù)器中4在Rational Rose2003中進(jìn)行操作的幾個要點(diǎn)（1）一般對某個元素右擊，然后在彈出屬性菜單中進(jìn)行操作。（2）如果要求新建什么內(nèi)容，則可以選擇彈出屬性菜單中的【New】菜單項(xiàng)下的功能項(xiàng)目。（3）如果要求對已經(jīng)創(chuàng)建的內(nèi)容進(jìn)行修改，則可以選擇彈出屬性菜單中的【Open Specification】菜單項(xiàng)，然后在屬性對話框內(nèi)進(jìn)行修改，如圖2.20所示。圖220對已經(jīng)創(chuàng)建的內(nèi)存進(jìn)行修改的方法（4）如何選擇默認(rèn)編程語言，例如選擇Java語言的方法是，選擇【Tools】菜單中的【Options】菜單項(xiàng)，然后在彈出的對話框中單擊Notation標(biāo)簽，并且在【Default】的下拉列表框中選擇Java，如圖2.21所示。圖2.21選擇默認(rèn)編程語言為Java的方法2.1.4在Rational Rose2003中創(chuàng)建項(xiàng)目的各個用例及用例圖1新建某個網(wǎng)上書店項(xiàng)目中的各個用例（1）新建項(xiàng)目中各個用例所在的包。在Rational Rose工具的瀏覽區(qū)中右擊【Use Case View】節(jié)點(diǎn)，然后在彈出的【New】級聯(lián)菜單中選擇【Package】菜單項(xiàng)，如圖222所示。圖2 22新建項(xiàng)目中各個用例所在的包（2）輸入包的名稱為“用例包”。包是UML中最常用的管理模型復(fù)雜度的一種機(jī)制，它其實(shí)是一種容器，在包中可以容納其他任意的模型元素(包括子包)。通過建立包，能夠有效地管理各個用例，并能夠分門別類地進(jìn)行用例的存放，如圖2.23所示。圖2 23輸入包的名稱為“用例包”后的結(jié)果（3）在該包中增加本項(xiàng)目中的各個用例。在Rational Rose中分別添加本項(xiàng)目的各個用例，如：Register、Login、Search、BuyBook、CheckCar