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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

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