UML实验指导书
实验一 UML建模基础...................................................................................................1 实验二 类......................................................................................................................2 实验三 类的关系..........................................................................................................8 实验四 用例图及进度安排........................................................................................12 实验五 交互图............................................................................................................17 实验六 活动图............................................................................................................26 实验七 状态图............................................................................................................34 实验八 组件图和部署图............................................................................................41
2010-9-1
实验一 UML建模基础
一、实验目的和要求
1．熟悉UML建模工具Visual Paradigm和Rational Rose的基本菜单及操作。 2．掌握UML的三大组成部分及各部分作用。 3．掌握UML规则和相关机制。
4．掌握UML的可见性规则和构造型的作用。
二、实验器材
1．计算机一台。
2．Rational Rose 工具软件。
三、实验内容和步骤
1．练习使用建模工具建立各种UML图形，并对图形进行相应编辑和修改。 2．认识各种UML关系及可见性符号，并用工具表示出来。
四、分析与讨论
总结UML在软件工程中的作用以及使用UML建模的必要性。
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 类
一、实验目的
1．理解类的基本概念。
2．掌握如何从需求分析中抽象出类的方法。 3．掌握在Rational Rose中绘制类的操作方法。
二、实验器材
1．计算机一台。
2．Rational Rose 工具软件。
三、实验内容
运用本节所学的有关如何抽象出类的知识，寻找和抽象出图书馆管理系统中书籍管理功能中的类。
四、实验步骤
1．分析：图书馆管理系统中的书籍管理功能模块是由书籍信息类、书目类、新增书籍界面类、修改书籍界面类、删除书籍界面类和书籍管理类6个类组成。 2．绘制类的步骤：
（1）打开前面初步构建的UML模型文件; （2）打开Rose中的逻辑视图（Logical View），选择分析模型（analysis model）目录。并在其下创建一个子目录并命名为：“图书馆业务功能”。
（3）用鼠标右击“图书馆业务功能”在弹出来的菜单中选择“New→Cla diagram”项，创建类图，如图2.1所示。
（4）双击新建的类图，并点右边控件集中选中的类的图标，并用鼠标在图中分别拖出一个类图，并命名为Book，如图2.2所示。
图2.1
图2.2 （5）接下来的一步为设置类的属性，在新的类中双击该类，在打开属性面板中，可以看到在此可以设置类的属性和方法等其他的信息，图2.3所示；后撞击Attributes这个栏目，此栏目为设置类的属性的选项，在图中间的单击右键，可以看到有一个“Insert”的选项，选中这个选项，图2.4所示，后在出现的对话框中输入相关信息如图2.5所示；如书本的ISBN号，在Type这个方框内输入此属性的类型值，同时可以看到一栏可以设置此属性的访问权限，一般这些属性都设置Private这个权限，如图2.6所示。这个类的其他属性也可以按照以上的做法设置，最后得到的结果是图2.7所示。
图2.3 图2.4
图2.5 图2.6 （6）设置好类的属性，现在来设置类的方法（也是操作），双击类后在弹出的菜单上选operations这个选项，可以看到图2.8所示，在图中的空白地方，单击右键，在弹出的菜单中选insert这个选项，也就只有这个选项可用，见图2.9，接着输入方法名，同时可以设置该方法的返回类型，也可以在Documentations的方框内填写一些相关的方法说明，如图2.12所示，设置好该方法的访问权限，见图2.13。类的其他方法也可以按上面来设置好，最后，得到该类的其他方法见类2.14。
图2.7
图2.9
图2.8
图2.10
图2.11 图2.12
图2.13 图2.14 （7）至此，类的方法和属性都设置好了，如图2.15所示。
图2.15 （8）接下来为书目类设置，按照上面的步骤可以设置好该类的属性和方法，如图2.16和图2.17所示。
图2.16 图2.17 （9）最后，绘制出由分析得出的各个类，如图2.18所示，此时，类图便完成。 （10）根据分析情况，进一步细化添加相关的类。
图2.18
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 类的关系
一、实验目的
1．理解类间关系的基本概念。 2．掌握描绘类间关系的方法。
3．掌握在Rational Rose中绘制类关系的操作方法。
二、实验器材
1．计算机一台。
2．Rational Rose 工具软件。
三、实验内容
我们知道类通常是不会单独存在，而是由关联、泛化、依赖等关系相互协作来静态描述业务系的。因此，我们在找出系统中所存在的类的前提下，需要进一步对业务对象间如何联系进行建模。现指派你运用本节所学的相关知识，完成如下任务：
1．对书籍管理功能中的类的关系建模。
四、实验步骤
1．分析：由前面章节对图书馆管理系统中的书籍管理业务分析和对该业务的抽象出来的类可知，图书馆的主要静态模型类图是由书籍管理类、书类、书目类、管理员类、用户类和各种界面操作类组成。其中用户类与管理员类是泛化的关系，而其它类之间均是关联关系。
2．请在Rational Rose中绘制类间的关系。 绘图步骤：
（1）打开上面做好的类图，添加管理员类，用户类，界面类。首先，添加一人管理员类，图3.1，并按照上面所说方法添加类的各种属性和方法，见图3.2、图3.3。
（2）可以依照上面的操作来添加其他的类，如：用户类（Reader类）、界面类(ActionForm),添加完后结果如图3.4 和图3.5所示；
（3）其他的类添加完后，就可以为各个类添加关系了，由关联、泛化、依赖等关系相互协作来静态描述业务系，所以，各个类的关系也由这几个关系来完成。如图3.6所示：Person类是administrator类和reader类两个类的父类，他们之间为泛化关系。administrator类和reader类是继承Person类。BoobItem类是继承Book类的，其他的类为一般的依赖关系，最后，连接完线条便得到图3.6。
（4）根据分析设计情况，进一步细化各类之间的关系。
图3.1
图3.2
图3.3
图 3.4
图3.5
图3.6
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 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Rational Rose 建模工具绘制用例图方法。
二、实验器材
1．计算机一台。
2．Rational Rose 工具软件。
三、实验内容
根据图书管理系统开发进度，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4.1所示,为绘制用例图做好准备。
(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4.2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，如图4.3所示。
图4.1
图4.2 （4）按照步骤（3），绘制出如图4.4和图4.5的两个用例。
图4.3
图4.4
图4.5 （5）在绘出了用例后，接下来的是绘制参与者与用例的关联，如图4.6所示。
图4.6
（6）根据步骤（5），同时完成如图4.7和图4.8。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4.7
图4.8
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 交互图
一、实验目的
1．理解顺序图的基本概念。 2．理解协作图的基本概念。
3．掌握在Rational Rose中绘制交互图的操作方法。
二、实验器材
1．计算机一台。
2．Rational Rose 工具软件。
三、实验内容
通过对教学内容的学习，使我们完成了图书馆的管理系统的需求分析，并从业务对象中抽象出了类。现在需要对前面所给出的用例进行实现，而用例的实现主要由交互图来指定和描述系统的动态特性。现指派你运用本节所学的相关知识，完成如下任务：
1．对书籍管理功能中的用例进行动态建模。
四、实验步骤
1．分析：根据演示部分对图书业务功能模块中的交互操作进行动态建模的操作步骤和方法，请你对书籍管理模块中的交互操作进行动态建模。该模块中主要存在新增书籍、修改书籍信息和删除书籍三种交互操作。
2．请根据教材中示例部分在Rational Rose中绘制上述的交互图。 绘图步骤：
（1）在Rose软件的左边栏目上的Logicl View单击右键，新建一个时序图，时序图是交互图一种表示，可以用时序来表示，如图5.1；在此，先单间介绍一下用法：图中的直线箭头是发送消息；虚线箭头是返回消息；曲折线是对象自己给自己发送消息并调用。
（2）接下来的是添加类，系统中的类是其他的方法的边界，在上面做好的类找到可以直接拖拉来图中，见图5.2 和图5.3所示。
图5.1
图5.2
图5.3 （3）添加类后，便可以添加方法了，开始是必需是外面的实体向系统发送消息，如图5.4所示，是管理员登录时向系统发送的消息；
图5.4 （5）可以按上一步的方法来完成其他的方法，如viladate（验证）,返回验证结果，当用户收到结果后，可以正常登录后便能进行增加图书见图5.5到图5.9。最后得到的时序图如图5.10所示。
图5.5 : administrator1: login : ActionFormSystem2: login3: validate
图5.6 : administrator1: login : ActionFormSystem2: login3: validate4: result5: result
图5.7 : administrator1: login : ActionFormSystem2: login3: validate4: result5: result6: add7: add
图5.8 : administrator1: login : ActionFormSystem2: login3: validate4: result5: result6: add7: add8: addbook
图5.9
: administrator1: login : ActionFormSystem2: login3: validate4: result5: result6: add7: add8: addbook9: addruselt10: addresult
图5.10
(6)完成了时序图后，可以按F5键便得到增加图书的协作图，见图5.11所示。
1: login6: add : administrator5: result10: addresult : ActionForm3: validate8: addbook4: result9: addruselt2: login7: addSystem
图6.11
（7）剩下的更新图书信息和删除图书信息的交互图在此不再一一详细的介绍，其绘图方法跟绘制增加图书的方法一样，最后得到见图5.12 到图5.15 : administrator : ActionForm1: login2: loginupdate : System3: validate4: result5: result6: updatebook7: updatebook8: updatebook9: updateresult10: updateresult
图5.12
1: login6: updatebook : administrator5: result10: updateresult4: result9: updateresult2: login7: updatebook : ActionForm3: validate8: updatebookupdate : System
图5.13
: administrator : ActionForm : System1: login2: login3: viladate4: viladateresult5: viladateresult6: delete7: delete8: delete9: deleteresult10: deleteresult
图5.14
1: login6: delete : administrator5: viladateresult10: deleteresult : ActionForm3: viladate8: delete4: viladateresult9: deleteresult2: login7: delete : System
图5.15
五、实验报告要求
1．整理实验结果。 2．小结实验心得体会。
实验六 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Rational Rose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
根据图书管理系统开发进度，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6.1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”Activity Diagram”，选中后单击，便可以新建好一个活动图。如图6.2所示。
图 6.1
图6.2 (2)新建好活动图后，双击删除的活动图，得到如图6.3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6.4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6.5。
图6.3 （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6.6所示；添加完开始结点后，再来为此活动图添加活动，图6.7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6.8所示。
图6.4
图6.5
图6.6
图6.7
图6.8
（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6.9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6.10所示；如不能通过，则结束，如图6.11所示。
图6.9
图6.10
图6.11
（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6.12和图6.13所示。
图6.12
图6.13 （5）最后，在删除后，系统会返回操作结果给操作者，图6.14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6.14
五、实验报告要求
1． 整理实验结果。 2． 小结实验心得体会。
实验七 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Rational Rose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
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图。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（Succe）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7.1所示，新建一个状态图，命名为revesion状态图，图7.2所示。
图7.1
图7.2 （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7.3所示；当还书的时候，操作者先要询问系统的状态，如果系统忙，操作者则必需等待，因此，得到系统的两种状态，如图7.5所示。
图7.3
图7.4
图7.5 （3）操作者在询问系统和状态后，得到的图7.6所示两种状态，如果系统忙，操作者必需要等待、结束，如图7.7和图7.8所示，重返步骤（1）。
图7.6
图7.7
图7.8 （4）如系统空闲，则进行对还书的信息进行查询操作，图7.9所示；查询也有两种结果，一是查询得到该书的相关信息，二查询不到该书的相关信息；则此时有两种状态，需要建立两种状态，如图7.10所示。
图7.9
图7.10 （5）最后，操作者进行了操作后，系统会给出操作的结果给操作者；操作成功或失败，都会有提示信息给出。整个的还书的过程便完成；图7.11所示。
（7）根据分析设计情况，进一步添加或细化状态图。
图7.11
五、实验报告要求
1．整理实验结果。 2．小结实验心得体会。
实验八 组件图和部署图
一、实验目的
1．理解组件图的基本概念。 2．理解组件图的应用：逻辑部署。 3．理解部署图的基本概念。 4．理解部署图的应用：物理部署。 5．掌握组件图和部署图绘制的方法。
二、实验器材
1．计算机一台。
2．Rational Rose 工具软件。
三、实验内容
图书管理系统的分析和设计已按计划完成类图和交互图的分析与设计，下一步将完成系统的组件图和部署图，现系统分析部指派您完成如下任务：
1． 完成系统的组件图。
四、实验步骤
1.绘制组件图 分析：
在图书馆管理系统中，通过分析可以发现类图中的类应分为4个部分：
1．用户接口模块（UI），主要负责系统和用户的交互，包括Frame类，Dialog类等。 2．业务对象模块（BO），主要负责处理系统中的业务计算，如借书，还书等功能的具体操作。
3．数据存储模块（DB），主要负责处理对数据的存储。 4．通用工具模块（UTIL），包括系统中通用函数。
通过一个主程序StartCla来启动。由于系统中的类较多，这里以业务对象模块（BO）为例来讲解如何创建组件图，BO模块中包括
Item类：书目类，表示一本实际存在的书籍或杂志
Loan类：借书业务类，将借阅者和图书馆关联起来，一个Loan对象表示借出的一本书 BorrowerInfomation类：借阅者信息类，表示一个借阅者。
Title类：表示一种书或一种杂志。如《C++编程思想》就是一种书，用1个title表示，如果有2本这样的书，则需要用2个Item表示。
Reservation类：预定信息类，表示一个预定信息。 Item类和Loan类之间互相依赖，Loan类和BorrowerInfomation类之间互相依赖，BorrowerInfomation类和Reservation类之间互相依赖，Reservation类和Title之间互相依赖，Title和Item类之间互相依赖。 绘图步骤：
（1）在组件视图中双击Main图，出现图8.1，为编辑组件图做好准备，这时绘图工具栏中的图标如图中椭圆所示，其中具体含义可参看本节“补充图标”一段的介绍。
图8.1 （2）在组件视图中，从工具栏中选择MainProgram图标，在右边的绘图区中添加一个新组件，并取名StartCla.java表明新增一个主程序。
图8.2 （3）选择新创建的组件，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Open Sepcification”,弹出图8.3对话框。
（4）在对话框中，可以修改组件的名称，设置组件的类型，指定实现的语言。这里新组件的名称定为“StartCla.java”，组件构型为Main Program（Rose中提供了多种构型，大部分在补充图标一段中均有简单的介绍），实现语言为JAVA（Rose中默认的是分析语言Analysis），修改结果如图8.4所示。
图8.3
图8.4 （5）组件图描述的是系统的实现视图，因此要指定实现组件功能的文件。点击File选项卡，在列表框中点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Insert File”，弹出文件对话框。在对话框中，键入StartCla.java，点击“打开”按键，这时对话框如图8.5所示。
图8.5 （6）双击StartCla.java，弹出是否创建对话框，询问是否创建文件，选择“YES”,弹出记事本，这时可输入相应的源程序（注意：如果这里选择的文件已经存在，则不会弹出创建文件对话框，而是直接显示相应文件内容）。
（7）创建相应的包。选择包图标，在右图中创建。这里同样需要对每个组件打开“Open Specification”对话框，设置具体的属性，对“包”组件来说需要在Files选项卡中指明与其对应的目录。创建完毕的组件图如图8.6所示。
图8.6 （8）选择业务对象包（BO），双击，打开业务对象包的详细组件图，这里根据分析的结果分别创建Title.java,Item.java，Loan.java，BorrowerInfomation.java，Reservation.java组件，并设置好每个组件的构型和对应的文件。创建好的BO包组件图如图8.7。
图8.7 （9）创建依赖关系。在本节“关系”一段中，已经描述过依赖关系使用虚线表示，因此根据分析中的结果，在图中将相互依赖的组件连接即可。完成后的组件图如图10.8。
图8.8 2.绘制部署图 分析：
TJKD的图书管理系统目前开发的是一个单机版系统，其中所有的运算均在一台机器上完成，但是由于打印报表的需要，系统还应配备一台打印机。因此得出系统中存在2个节点：
① 一台主机，其类型是Proceor。 ② 一台打印机，其类型是Device。 绘图步骤： （1）浏览窗口中选择“Deployment View”,弹出如图8.9所示窗口。
图8.9 （2）在图中添加分别添加一个Proceer和Device，并分别命名为“computer with java support”和“Printer”，添加完毕后，其结果如图8.10所示。
图8.10 （3）为节点添加连接关系。全图如图8.11。
图8.11
五、实验报告要求
1．整理实验结果。 2．小结实验心得体会。
