《UML程序设计》
实验指导教程
适合专业：计算机科学技术09
浙江树人大学信息科技学院 2012.02
课程与实验综述
第一部分实验综述
一．课程简介及实践要求：
《UML程序设计》是以介绍面向对象的统一建模语言UML为主,使学生了解面向对象技术的基本概念,掌握UML的分析和设计方法,同时掌握在Rational Rose环境下用UML进行分析和设计的技术。本课程在教学内容方面着重基本理论、基本知识和基本方法，在培养实践能力方面着重设计构思和设计技能的基本训练，熟练的上机操作能力和分析能力。
实验实践训练是UML程序设计教学的重要技能环节。通过实验，使学生加深理解、验证、巩固课堂教学内容，特别是通过设计和综合实验，发挥学生的想象力和创新能力。 二．课程实验目的要求：
通过UML的实验,学生应该: 1．学会用UML进行面向对象的思想去分析和设计相关系统; 2．学会用Rose建模工具进行软件建模。 三．课程实验参考资料
1.(美)Joseph Schmuller著.UML基础、案例与应用.人民邮电出版社,2004 2.(美)Hans-Erik Erikon.UML 2工具箱.电子工业出版社,2004 3.吴际,金茂忠.UML面向对象分析.北京航空航天大学出版社,2002 4.赵从军.UML设计及应用.机械工业出版社,2004 5.Grady Booch,James Rumbaugh,Ivar Jacobson.UML用户指南.机械工业出版社,2001 6.吴建,郑潮,汪杰.UML基础与Rose建模案例.人民邮电出版社,2004 第二部分 实验实践指导
实验一
构建用例图
一、实验目的
1.学会分析系统中的参与者和用例 2.掌握用例图的绘制方法
二、实验器材
1. 计算机一台；
2. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
1、分析ATM系统需求，按要求画出用例图;
2、建立一个学生管理信息系统的需求
3、建立设计一个学生管理信息系统的完整的用例图
四、实验步骤
（一）ATM系统的用例图
1.分析
ATM自动取款机：客户可以取钱，存钱，查询余额，转帐，修改密码。 通过分析可找出如下几个参与者： (1) ATM （2）客户
通过分析得到如下用例：
（1）存款
（2）取款 （3）查询余额
（4）转帐 （5）修改密码
（6）打印收据
2．绘图步骤：
下面介绍在Rose2003中创建用例图的过程：
（1）在“Use Case View“中双击Main图，或者右击“Use Case View“，弹出在快捷菜单中选择“New”－>“UseCase Diagram”，双击图标，出现图1.1，为编辑用例图做好准备。
图1.1 空用例图
（2）在用例视图中，从工具栏中选择Actor图标，在右边的绘图区中添加一个新元素，并取名客户表明新增一个参与者，如图1.2所示。
图1.2 （3）同样的方法添加参与者“ATM”
(4)在工具栏上选择用例的图标，依次添加存款、取款、查询余额、转帐、修改密码、打印收据，如图1.4所示。
图1.4 （5）添加参与者和用例间的关联关系，如图1.5所示。
图1.5 （6）保存图
完成用例图后，保存该图。
（二）建立设计一个学生管理信息系统的需求分析与完整的用例图
（1）学生管理信息系统简介
学生管理信息系统主要为学校的学生处设计：方便学校学生处与学院学生口管理员方便管理学生，学生成绩由教务系统提供，教务系统提供相关的WEB service供学生管理信息系统调用。
通过分析可找出如下几个参与者：
学生处管理员、学校领导（学校各种报表统计信息）、学院管理员、班主任（提供学生操行、查询等）、学院领导（学院各种报表统计信息）、学生、后勤管理人员（卫生管理、保卫处异常情况处理）、财务人员、考勤管理员（由副班长提供考勤信息）等
通过分析得到如下一些大的用例：
学生基本信息管理、考勤管理 、成绩导入、学校各种报表信息（要求细化）、学院各种报表信息（要求细化）、个人成才规划、新学期注册，操行评定、学生任职信息系统、学生奖惩管理系统（要求细化，包括评优评奖等）、学生变动信息管理（培训内容、
助学贷款情况、学校还款情况、勤工助学情况，党员管理），后勤卫生管理、保卫处的学生的异常情况处理、其它的具体由学生自己定。
2.建立设计一个学生管理信息系统的需求分析
分析学生管理信息系统，建立系统需求分析，并要求画出系统功能框图,如学生管理信息系统的功能模块图如下
系统模块图如后勤卫生查询功能子系统模块图如下。
要求分析其它的子系统模块
3．建立一个学生管理信息系统的完整的用例图
完整的要求，就为每一类用户分配一个用例模型，如一般学生查询功能用例
要求分析其它参与者的用例模型
（4）建立用例的文字描述（要求学生写出两个）
1．“基本信息查询”用例 用例编号：04010101（共有4层用例图结构，每层用2位数字表示， 采用8位编号。） 用例名：
基本信息查询
执行者: 学生自己、学生的班主任、辅导员及其它的特权用户。 目
的: 查询学生的基本信息，包括姓名、学号、家庭地址等信息。 类
型： 端点、基本的 级
别： 二级 过程描述：
(三） 上传ATM系统的用例图与学生管理信息系统的完整的用例图
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
构建类图
一、实验目的
1.理解类的基本概念 2.理解类间的关系 3.掌握类图的绘制方法
二、实验器材
1. 计算机一台；
2. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
（1）分析学生管理系统中的选课子系统中类及关系，然后画出它们的类图。 （2）分析学生管理系统的其它子系统，并画出详细的系统类图
四、实验步骤
（一）.选课子系统
1、选课子系统分析
分析学生管理系统中的选课子系统，通过分析可抽象出如下几个类：
（1）学生类 （2）管理员类 （3）课程类
学生类和管理员类的属性较容易分析，这里只列出课程类的属性和方法：
（1）课程名称 （2）开课教室 （3）课程号 （4）授课教师 （5）选课的学生 （6）开课起始时间
（7）允许选课的学生人数 （8）设置课程号 （9）设置课程名称 （10）查询课程号
（11）查询允许选课的学生人数
2．绘图步骤：
下面介绍在Rose2003中创建类和它们之间关系的过程：
（1）在“Logical View“中双击Main图，或者右击“Logical View“，弹出在快捷菜单中选择“New”－>“Cla Diagram”，双击图标，出现图2.1，为编辑类图做好准备。
图2.1 （2）在逻辑视图中，从工具栏中选择cla图标，在右边的绘图区中添加一个新元素，并取名Student表明新增一个类，如图2.2所示。
图2.2 （3）选择新创建的元素，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Open Sepcification”,弹出图2.3对话框。
（4）在对话框中，可以修改元素的名称，这里新元素的名称定为“Student”，如图2.4所示。
图2.3 9
图2.4 5）点击“Attributes”选项卡，添加属性，如图2.5所示。
图2.5 6）点击“operations”选项卡，添加方法如图2.6所示。
图2.6
10 （（
（7）同样的方法添加Course类，如图2.7所示。
图2.7 （8）创建两个类之间的关系，通过分析得出：学生类和课程类之间为单向关联。 选择图标栏的“关联”，由学生类指向课程类。如图2.8所示。
图2.8 （9）创建关联名。右击关联，选择“open specification“，键入关联名（select），如图2.9所示。
图2.9 11
（10）分别在“Role A Detail“和“Role B Detail“选项卡中键入名称和多重性，如图2.10所示。
图2.10 （11）重复（2）－（10）中的步骤完成选课系统整个类图的创建。 （12）如图2.11转换生成代码，查看所生成的三个的代码。
图2.11
（二）分析学生管理系统的其它子系统，并画出详细的系统类图
一般情况一个子系统至少有一个类，要求建立系统的详细类图，并建立类间的关联
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
构建活动图
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. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
（1）分析图书管理系统中管理员的活动状态，画出管理员的活动图。 （2）分析学生管理系统，并画出详细的活动图，并用活动图细化用例图
四、实验步骤
（一）图书管理系统活动图
1.分析
在图书管理系统中管理员的活动如下：
(1) 处理还书 (2) 处理借书 (3) 处理罚款 读者的活动如下：
(1) 登录 (2) 找书 (3) 预约 (4) 浏览
2．绘图步骤：
下面介绍在Rose2003中创建类和它们之间关系的过程：
（1）在“Logical View“中选择“Activity Diagram ”菜单，双击图标，出现图3.1，为编辑活动图做好准备。
图 3.1
（2）在Rose2003中，绘制图书管理员的活动图，新建“Activity Diagram”，如图3.2所示：
图3.2
（3）创建读者的活动图如图3.3所示：
图3.3
（二）分析学生管理系统，并画出详细的活动图，并用活动图细化用例图
（1）学生基本信息保存的活动图
录入基本信息、点击保存、链接数据库、判定学号是否已存在、判定录入信息是否符合规范（日期信息、身份证号、邮编等信息）-保存。 （2）学生基本信息查询的活动图
链接数据库、查询基本信息表、倒出数据内容、填入各字段信息到信息输出框、根据学院代号查询学院名称、写入学院信息到列表框、定位学院信列表框、根据班级代号查询班级名称、写入班级信息、写入班级信息到列表框、定位班级信列表框、。 （3）至少分析建立其它3个活动图
(4) 根据活动图重新分析用例图并细化用例图，审核类图
五、实验报告要求
1． 整理实验结果。
2． 小结实验心得体会。
实验四
构建顺序图
一、实验目的
学会用顺序图实现用例
二、实验器材
1. 计算机一台；
2. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
（1）分析系统需求，画出ATM取款的顺序图 （2）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图
四、实验步骤 (一) ATM取款的场景
1、ATM取款的场景分析：
（1）通过读卡机，用户插入ATM卡；
（2）ATM系统从卡上读取银行ID、帐号、加密密码、并用主银行系统验证银行ID和帐号；
（3）用户输入密码，ATM系统根据上面读出的卡上加密密码，对密码进行验证； （4）用户输入取款数量；
（5）ATM系统通知主银行系统，传递储户帐号和取款数量，并接收返回的确认信息；
（6）ATM系统输出先进、ATM卡和显示帐户余额的收据； （7）ATM系统记录事务到日志文件。 寻找场景中的对象：ATM、客户和帐户。
2、绘图步骤：
下面介绍在Rose2003中创建顺序图的过程：
（1）在“Logical View”中新建“Sequence Diagram“，双击图标，出现图4.1，为编辑顺序图做好准备。
图4.1 （2）在顺序图编辑窗口中，从工具栏中选择Object图标，在右边的绘图区中添加一个新元素，并取名Customer表明新增一个对象，如图4.2所示。
图4.2
（3）同样的方法，添加ATM对象和Account对象，如图4.3所示。
图4.3 （4）根据ATM取款的场景，获得第一条消息为“客户向ATM机提交取款需求”，向图中添加消息，如图4.4所示。
图4.4
（5）同样的方法添加其它消息，如图4.5所示。
图4.5
（二）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图
（1）如学生奖学金评定的顺序图：倒入成绩、操行评定、计算综合评分、奖学金评定 （2）用户登入的顺序图：
（3）新学期注册顺序图：学生交费--向学院报到--判断是否交费--（是否申请助学金、是否申请缓交）--注册 （4）建立党员管理顺序图
（5）建立其它的一个以上顺序图
五、实验报告要求
1． 整理实验结果。
2． 小结实验心得体会。
实验五
构建协作图
一、实验目的
1.学会协作图的绘制方法
2.掌握顺序图和协作图的相互转换。
二、实验器材
1. 计算机一台；
2. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
（1）分析系统需求，画出ATM取款的协作图。
（2）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图
四、实验步骤
（一）.ATM取款的场景
1、ATM取款的场景分析：
（1）通过读卡机，用户插入ATM卡；
（2）ATM系统从卡上读取银行ID、帐号、加密密码、并用主银行系统验证银行ID和帐号； （3）用户输入密码，ATM系统根据上面读出的卡上加密密码，对密码进行验证； （4）用户输入取款数量；
（5）ATM系统通知主银行系统，传递储户帐号和取款数量，并接收返回的确认信息； （6）ATM系统输出先进、ATM卡和显示帐户余额的收据； （7）ATM系统记录事务到日志文件。 寻找场景中的对象：ATM、客户和帐户。
2、绘图步骤：
下面介绍在Rose2003中创建顺序图的过程：
（1）在“Logical View”中新建“Collaboration Diagram“，双击图标，出现图5.1，为编辑顺序图做好准备。
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图5.1
（2）创建类节点
创建四个类节点分别为ATM ，Branch ，Consortium ，User。
分别选择其中的三个类节点ATM ，Branch ，Consortium 把它们拖动到CollaborationDiagram图中，如图5.2所示。
图
4.2
选择标记为 User 的类节点。 将选定的类拖放到CollaborationDiagram图编辑器中，使其位于 ATM 生命线元素的上方，如图5.3所示。
图5.3
（3）添加连接器链接（Object Link）
协作图中的每个元素均可通过连接器链接与其他元素建立连接。您可以标识这些链
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接，并在其中添加消息流。
从建模组件面板的“基本”类别中，选择 " Object Link " 图标 。 单击标记为 User 的生命线元素，然后单击 ATM。将在两个元素之间绘制一条连接器链接。使用相同的步骤绘制以下链接：
从 ATM 至 Consortium 的链接
从 Consortium 至 Branch 的链接
从 ATM 至 Branch 的链接
注意：在创建从 ATM 至 Branch 的链接时，请从 ATM 生命线的右侧水平绘制一条链接，并在到达 Branch 生命线的正上方时单击鼠标左键。这样便会在链接线上出现一个顶点，然后在顶点到 Branch 生命线之间垂直绘制一条链接。
此时，该图应当图5.4类似。
图5.4
在图编辑器中的任意位置单击鼠标右键，选择 "Edit" 的“delete from mode”菜单，可删除模型，如图5.5所示。
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图5.5
（4）显示操作流
操作流将在图中显示为与链接平行的带标记箭头。此链接用于向目标元素传输消息或实现这种传输。在图编辑器中，选择 User 和 ATM 之间的连接器链接。 右键单击距 ATM 生命线最近的连接器链接部分。 如图4.6所示，从弹出式菜单中选择“Open Specification”,弹出”Link Specification For Untile”对话框，在对话框中按右键，从弹出式菜单中选择“Insert To: ATM”,在Meage Name中输入public void GetCashOnHand(), 如图5.6所示。
图5.6
在 ATM 和Consortium 之间的连接器链接上，右键单击靠近Consortium生命线的链接部分。
添加消息 " public void validateAccountInfo( ) "。Rose显示 2: public void validateAccountInfo( )。
在 ATM 和 Branch 之间的连接器链接上，右键单击靠近Branch 生命线的链接部分。
添加消息 "public char getConnected"。Rose显示3: public char getConnected()。
右键单击 Consortium 和 Branch 之间靠近Branch 生命线元素的连接器链接。 添加消息 "public void verifyCardWithBank(int stringCardSTrip)"。Rose显示 4: public void verifyCardWithBank(int stringCardSTrip) 。
完成的协作图应当与图5.7类似。
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图5.7
（5）模型检查并保存
使用Tools工具的”Check Model”,进行模型检查，查看是否有错。
如无误则在完成协作图后，您可以保存该图。在图编辑器中， 从菜单中选择“保存”。
（二）分析学生管理系统，并画出详细的协作图
（1）如学生奖学金评定的协作图：倒入成绩、操行评定、计算综合评分、奖学金评定 （2）助学贷款申请协作图：学生申请—班主任批准—学院批准-学校领导批准 （3）助学勤工俭学申请协作图： （4）建立其它的一个以上协作图
五、实验报告要求
1． 整理实验结果。
2． 小结实验心得体会。
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实验六
构建状态图
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. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
（1）分析图书管理系统中的书和借书证的状态，画出它们的状态图；
（2）分析学生管理系统，并画出详细的顺序图
四、实验步骤
（一） 图书管理系统
1、分析
在图书管理系统中，分析书的状态如下：
（1）可借 （2）被借 （3）被预约 （4）删除
借书证的状态如下：
（1）可用 （2）不可用 （3）删除
2、绘图步骤：
下面介绍在Rose2003中创建类和它们之间关系的过程：
（1）在“Logical View“中的“StateChart Diagram”菜单，双击图标，出现图6.1，为编辑状态图做好准备。
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图6.1 （2）在工具栏中选择“Start State”图标添加到编辑窗口中，如图6.2所示。
图6.2 （3）在工具栏中选择“State”图标，添加一个元素，命名为“New book”，如图6.3所示。
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图6.3 （4）同样的方法添加其它状态，如图6.4所示。
图6.4 5）书的各个状态之间添加转移及相应的事件，如图6.5所示。
28 （
图6.5 （6）同样的方法得借书证的状态图，如图6.6所示。
图6.6
（二）分析学生管理系统，并画出详细的状态图
（1）建立学生交款状态图：已交、未交、缓交、部分申请助学贷款 （2）建立学生惩罚（记过以上）状态图：
（3）建立学生党员申请状态图： （4）建立其它的一个以上状态图
五、实验报告要求
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1． 整理实验结果。
2． 小结实验心得体会。
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实验七
构建组件图和配置图
一、实验目的
1.掌握UML中组件图和配置图的建立方法； 2.掌握使用Rose绘制组件图和配置图；
二、实验器材
1. 计算机一台；
2. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
（1）分析学校网上选课系统的组件图，画出系统组件图。 （2）分析学校网上选课系统的配置图，画出系统配置图。 （3）分析学生管理系统，并画出详细的组件图与配置图
四、实验步骤
（一）网上选课系统
1.分析
设计学校网上选课系统的组件图和配置图，需求如下： 某学校的网上选课系统主要包括如下功能：
管理员通过系统管理界面进入，建立本学期要开的课程、将课程信息保存在数据库中并可以对课程进行改动和删除。
学生通过客户机浏览器根据学号和密码进入选课界面，在这里学生可以进行三种操作：查询已选课程、选课以及付费。
对于以上操作，可通过业务层，并将这些操作结果存入数据库中。
2．绘图步骤：
（1）绘制组件图的步骤如下：
确定组件；(系统管理系统, 课程管理系统，选课系统，查询系统，人员信息管理，注册系统，业务操作，备份系统，付费系统) 给组件加上必要的构造型； 确定组件的联系； 绘制组件图。
下面介绍在Rose2003中创建组件图的过程：
（a）在“Component View“中的 “New”的 “Component Diagram”中,出现图7.1，为编辑组件图做好准备，
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图7.1 （b）创建组件图（根据要求创建）。
（2）绘制配置图的步骤如下： 确定节点；（数据库服务器，应用服务器，打印机，客户端（n个，连接为局域网））
加上构造型； 确定节点的联系； 绘制配置图。
下面介绍在Rose2003中创建配置图的过程：
（a）在“Deployment View“中,出现图7.2，为编辑配置图做好准备，
图7.2
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图7.3 系统配置图
（二）分析学生管理系统，并画出详细的组件图与配置图
(1)系统组件图 分析系统接口
如建立查询一个学生基本信息的接口，返回一个学生基本信息的类（类中有姓名、学号等属性）
搜索系统用户界面
搜索系统用户界面，作为系统一种特殊的接口，用户与系统的接口，建立单独的包Web InterFace保存用户界面，如学生基本信息操作的用户界面定义如下(从View继承过来的一个类，这里只考虑界面，类只考虑程序，可有部分重复)：
为用户界面考虑接口，并关联不同的类
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(2)系统配置图
假设有以下的子系统：学生管理系统用到财务子系统、成绩管理子系统，并各自有数据库。
五、实验报告要求
1． 整理实验结果。
2． 小结实验心得体会。
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实验八
Rose逆向工程
一、实验目的
1.掌握Rose中逆向工程的建立方法； 2.掌握根据逆向工程画出类图；
二、实验器材
1. 计算机一台；
2. Rational Rose 工具软件；
三、实验内容
（1）分析Java程序，实现ROSE逆向工程。 （2）根据逆向工程所得类，画出对应类图。
四、实验步骤
1.分析
Rose功能十分强大，从项目需求分析、开发、测试，整个项目过程都可使用rose，特别是在做需求分析与项目系统架构时建模的能力巨强。但是每个人不是在项目一开始就能参与到初期当中来的，有时候整个项目一期完工了，进行二期开发时，这个时候参与进项目，为了能够快速了解整个项目的框架，使用Rose的逆向工程的功能极为有用。
2．绘图步骤：
（1）分析J2EE源代码，了解其结构
（2）新建一个ROSE工程，选择J2EE模板,.如图8.1
图8.1 3.在出现的界面中，CLASSPATH中加入源代码的目录，加入支持的包，点击'ADD RECURSIVE'点 ‘SELECT ALL‘
点击REVERSE，完成后没任何提示,点'DONE'结束。选择ListS.java作为源代码，如下图8.2所示。
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图8.2 点击Reverse，逆向工程完成。
4 逆向工程以后不会自动生成类图，但在logical
view
和component view 里面按照你的java包结构会自动生成相应的包和类，要按照自己的要求建立类图。下面我们将所选包下的所有类显示在新建类图中：
ROSE里新建CLASS DIAGRAM，然后把类Env，EnvList和ListS包一个个拖到右侧图中，（或点菜单上的'QUERY'下的'ADD CLASS'，确定）。如图8.3所示：
图8.3
五、实验报告要求
1． 整理实验结果。
2． 小结实验心得体会。
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