UML程序设计实验指导书样本.doc

《UML程序设计》

实验指引教程

适合专业：计算机科学技术09
浙江树人大学信息科技学院
.02

课程与实验综述

第一某些实验综述
一．课程简介及实践规定：
《UML程序设计》是以简介面向对象统一建模语言UML为主,使学生理解面向对象技术基本概念,掌握UML分析和设计办法,同步掌握在Rational Rose环境下用UML进行分析和设计技术。本课程在教学内容方面着重基本理论、基本知识和基本办法，在培养实践能力方面着重设计构思和设计技能基本训练，纯熟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，发挥学生想象力和创新能力。
二．课程实验目规定：
通过UML实验,学生应当:
1．学会用UML进行面向对象思想去分析和设计有关系统;
2．学会用Rose建模工具进行软件建模。
三．课程实验参照资料
1.(美)Joseph Schmuller著.UML基本、案例与应用.人民邮电出版社,
2.(美)Hans-Erik Eriksson.UML 2工具箱. 电子工业出版社,
3.吴际,金茂忠.UML面向对象分析.北京航空航天大学出版社,
4.赵参军.UML设计及应用.机械工业出版社,
5.Grady Booch,James Rumbaugh,Ivar Jacobson.UML顾客指南.机械工业出版社,
6.吴建,郑潮,汪杰.UML基本与Rose建模案例.人民邮电出版社,
第二某些 实验实践指引
实验一 构建用例图
一、实验目
1.学会分析系统中参加者和用例
2.掌握用例图绘制办法
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，按规定画出用例图;
2、建立一种学生管理信息系统需求
3、建立设计一种学生管理信息系统完整用例图

四、实验环节
（一）ATM系统用例图
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。
通过度析可找出如下几种参加者：
(1) ATM
（2）客户
通过度析得到如下用例：
（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．绘图环节：
下面简介在Rose中创立用例图过程：
（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取“New”－>“UseCase Diagram”，双击图标，浮现图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，从工具栏中选取Actor图标，在右边绘图区中添加一种新元素，并取名客户表白新增一种参加者，如图1.2所示。

图1.2
（3）同样办法添加参加者“ATM”
(4)在工具栏上选取用例图标，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）添加参加者和用例间关联关系，如图1.5所示。

图1.5
（6）保存图
完毕用例图后，保存该图。

（二）建立设计一种学生管理信息系统需求分析与完整用例图
（1）学生管理信息系统简介
学生管理信息系统重要为学校学生处设计：以便学校学生处与学院学生口管理员以便管理学生，学生成绩由教务系统提供，教务系统提供有关WEB service供学生管理信息系统调用。
l 通过度析可找出如下几种参加者：
学生处管理员、学校领导（学校各种报表记录信息）、学院管理员、班主任（提供学生操行、查询等）、学院领导（学院各种报表记录信息）、学生、后勤管理人员（卫生管理、保卫处异常状况解决）、财务人员、考勤管理员（由副班长提供考勤信息）等

l 通过度析得到如下某些大用例：
学生基本信息管理、考勤管理 、成绩导入、学校各种报表信息（规定细化）、学院各种报表信息（规定细化）、个人成才规划、新学期注册，操行评估、学生任职信息系统、学生奖惩管理系统（规定细化，涉及评优评奖等）、学生变动信息管理（培训内容、助学贷款状况、学校还款状况、勤工助学状况，党员管理），后勤卫生管理、保卫处学生异常状况解决、其他详细由学生自己定。

2. 建立设计一种学生管理信息系统需求分析
分析学生管理信息系统，建立系统需求分析，并规定画出系统功能框图,如学生管理信息系统功能模块图如下

系统模块图如后勤卫生查询功能子系统模块图如下。

规定分析其他子系统模块

3．建立一种学生管理信息系统完整用例图
完整规定，就为每一类顾客分派一种用例模型，如普通学生查询功能用例

规定分析其他参加者用例模型
（4）建立用例文字描述（规定学生写出两个）

1．“基本信息查询”用例
用例编号：04010101（共有4层用例图构造，每层用2位数字表达， 采用8位编号。）
用例名： 基本信息查询
执行者： 学生自己、学生班主任、辅导员及其他特权顾客。
目 ：查询学生基本信息，涉及姓名、学号、家庭地址等信息。
类 型： 端点、基本
级 别： 二级
l 过程描述：

(三） 上传ATM系统用例图与学生管理信息系统完整用例图

五、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。
实验二 构建类图
一、实验目
1.理解类基本概念
2.理解类间关系
3.掌握类图绘制办法
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选课子系统中类及关系，然后画出它们类图。
（2）分析学生管理系统其他子系统，并画出详细系统类图
四、实验环节
（一）. 选课子系统
1、选课子系统分析
l 分析学生管理系统中选课子系统，通过度析可抽象出如下几种类：
（1）学生类
（2）管理员类
（3）课程类
l 学生类和管理员类属性较容易分析，这里只列出课程类属性和办法：
（1）课程名称
（2）开课教室
（3）课程号
（4）授课教师
（5）选课学生
（6）开课起始时间
（7）容许选课学生人数
（8）设立课程号
（9）设立课程名称
（10）查询课程号
（11）查询容许选课学生人数
2．绘图环节：
下面简介在Rose中创立类和它们之间关系过程：
（1）在“Logical View“中双击Main图，或者右击“Logical View“，弹出在快捷菜单中选取“New”－>“Class Diagram”，双击图标，浮现图2.1，为编辑类图做好准备。

图2.1
（2）在逻辑视图中，从工具栏中选取class图标，在右边绘图区中添加一种新元素，并取名Student表白新增一种类，如图2.2所示。

图2.2
（3）选取新创立元素，点击鼠标右键，在弹出菜单中选取“Open Sepcification”,弹出图2.3对话框。
（4）在对话框中，可以修改元素名称，这里新元素名称定为“Student”，如图2.4所示。

图2.3

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，添加办法如图2.6所示。

图2.6
（7）同样办法添加Course类，如图2.7所示。

图2.7
（8）创立两个类之间关系，通过度析得出：学生类和课程类之间为单向关联。
选取图标栏“关联”，由学生类指向课程类。如图2.8所示。

图2.8
（9）创立关联名。右击关联，选取“open specification“，键入关联名（select），如图2.9所示。

图2.9
（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）中环节完毕选课系统整个类图创立。
（12）如图2.11转换生成代码，查看所生成三个代码。

图2.11

（二）分析学生管理系统其他子系统，并画出详细系统类图
普通状况一种子系统至少有一种类，规定建立系统详细类图，并建立类间关联

五、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。
实验三 构建活动图
一、实验目
1． 熟悉活动图基本功能和用法。
2． 掌握如何使用建模工具绘制活动图办法。
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活动状态，画出管理员活动图。
（2）分析学生管理系统，并画出详细活动图，并用活动图细化用例图
四、实验环节
（一）图书管理系统活动图
1.分析
l 在图书管理系统中管理员活动如下：
(1) 解决还书
(2) 解决借书
(3) 解决罚款
l 读者活动如下：
(1) 登录
(2) 找书
(3) 预约
(4) 浏览
2．绘图环节：
下面简介在Rose中创立类和它们之间关系过程：
（1）在“Logical View“中选取“Activity Diagram ”菜单，双击图标，浮现图3.1，为编辑活动图做好准备。
图 3.1

（2）在Rose中，绘制图书管理员活动图，新建“Activity Diagram”，如图3.2所示：

图3.2

（3）创立读者活动图如图3.3所示：

图3.3

（二）分析学生管理系统，并画出详细活动图，并用活动图细化用例图
（1）学生基本信息保存活动图
录入基本信息、点击保存、链接数据库、鉴定学号与否已存在、鉴定录入信息与否符合规范（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、依照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、依照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）至少分析建立其他3个活动图
(4) 依照活动图重新分析用例图并细化用例图，审核类图
五、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。

实验四 构建顺序图
一、实验目
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取款顺序图
（2）分析学生管理系统，并画出详细顺序图
四、实验环节
(一) ATM取款场景
1、ATM取款场景分析：
（1）通过读卡机，顾客插入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）顾客输入密码，ATM系统依照上面读出卡上加密密码，对密码进行验证；
（4）顾客输入取款数量；
（5）ATM系统告知主银行系统，传递储户帐号和取款数量，并接受返回确认信息；
（6）ATM系统输出先进、ATM卡和显示帐户余额收据；
（7）ATM系统记录事务到日记文献。
寻找场景中对象：ATM、客户和帐户。
2、绘图环节：
下面简介在Rose中创立顺序图过程：
（1）在“Logical View”中新建“Sequence Diagram“，双击图标，浮现图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，从工具栏中选取Object图标，在右边绘图区中添加一种新元素，并取名Customer表白新增一种对象，如图4.2所示。

图4.2
（3）同样办法，添加ATM对象和Account对象，如图4.3所示。

图4.3
（4）依照ATM取款场景，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）同样办法添加其他消息，如图4.5所示。

图4.5

（二）分析学生管理系统，并画出详细顺序图
（1）如学生奖学金评估顺序图：倒入成绩、操行评估、计算综合评分、奖学金评估
（2）顾客登入顺序图：
（3）新学期注册顺序图：学生交费--向学院报到--判断与否交费--（与否申请助学金、与否申请缓交）--注册
（4）建立党员管理顺序图
（5）建立其他一种以上顺序图

五、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。
实验五 构建协作图
一、实验目
1.学会协作图绘制办法
2.掌握顺序图和协作图互相转换。
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取款协作图。
（2）分析学生管理系统，并画出详细顺序图
四、实验环节
（一）. ATM取款场景
1、ATM取款场景分析：
（1）通过读卡机，顾客插入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）顾客输入密码，ATM系统依照上面读出卡上加密密码，对密码进行验证；
（4）顾客输入取款数量；
（5）ATM系统告知主银行系统，传递储户帐号和取款数量，并接受返回确认信息；
（6）ATM系统输出先进、ATM卡和显示帐户余额收据；
（7）ATM系统记录事务到日记文献。
寻找场景中对象：ATM、客户和帐户。
2、绘图环节：
下面简介在Rose中创立顺序图过程：
（1）在“Logical View”中新建“Collaboration Diagram“，双击图标，浮现图5.1，为编辑顺序图做好准备。

图5.1
（2）创立类节点
创立四个类节点分别为ATM ，Branch ，Consortium ，User。
分别选取其中三个类节点ATM ，Branch ，Consortium 把它们拖动到CollaborationDiagram图中，如图5.2所示。
图4.2
选取标记为 User 类节点。 将选定类拖放到CollaborationDiagram图编辑器中，使其位于 ATM 生命线元素上方，如图5.3所示。

图5.3
（3）添加连接器链接（Object Link）
协作图中每个元素均可通过连接器链接与其她元素建立连接。您可以标记这些链接，并在其中添加消息流。
从建模组件面板“基本”类别中，选取 " Object Link " 图标 。 单击标记为 User 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。使用相似环节绘制如下链接：
从 ATM 至 Consortium 链接
从 Consortium 至 Branch 链接
从 ATM 至 Branch 链接
注意：在创立从 ATM 至 Branch 链接时，请从 ATM 生命线右侧水平绘制一条链接，并在到达 Branch 生命线正上方时单击鼠标左键。这样便会在链接线上浮现一种顶点，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
在图编辑器中任意位置单击鼠标右键，选取 "Edit" “delete from mode”菜单，可删除模型，如图5.5所示。

图5.5
（4）显示操作流
操作流将在图中显示为与链接平行带标记箭头。此链接用于向目的元素传播消息或实现这种传播。在图编辑器中，选取 User 和 ATM 之间连接器链接。 右键单击距 ATM 生命线近来连接器链接某些。 如图4.6所示，从弹出式菜单中选取“Open Specification”,弹出”Link Specification For Untile”对话框，在对话框中按右键，从弹出式菜单中选取“Insert To：ATM”,在Message Name中输入public void GetCashOnHand()，如图5.6所示。

图5.6
在 ATM 和Consortium 之间连接器链接上，右键单击接近 Consortium生命线链接某些。
添加消息 " public void validateAccountInfo( ) "。Rose显示 2：public void validateAccountInfo( )。
在 ATM 和 Branch 之间连接器链接上，右键单击接近 Branch 生命线链接某些。
添加消息 "public char getConnected"。Rose显示3：public char getConnected()。
右键单击 Consortium 和 Branch 之间接近 Branch 生命线元素连接器链接。 添加消息 "public void verifyCardWithBank(int stringCardSTrip)"。Rose显示 4：public void verifyCardWithBank(int stringCardSTrip) 。
完毕协作图应当与图5.7类似。
图5.7
（5）模型检查并保存
使用Tools工具”Check Model”,进行模型检查，查看与否有错。
如无误则在完毕协作图后，您可以保存该图。在图编辑器中， 从菜单中选取“保存”。

（二）分析学生管理系统，并画出详细协作图
（1）如学生奖学金评估协作图：倒入成绩、操行评估、计算综合评分、奖学金评估
（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）建立其他一种以上协作图

五、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。

实验六 构建状态图
一、实验目
1． 熟悉状态图基本功能和用法。
2． 掌握如何使用建模工具绘制状态图办法。
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书和借书证状态，画出它们状态图；
（2）分析学生管理系统，并画出详细顺序图

四、实验环节
（一） 图书管理系统
1、分析
l 在图书管理系统中，分析书状态如下：
（1）可借
（2）被借
（3）被预约
（4）删除
l 借书证状态如下：
（1）可用
（2）不可用
（3）删除
2、绘图环节：
下面简介在Rose中创立类和它们之间关系过程：
（1）在“Logical View“中“StateChart Diagram”菜单，双击图标，浮现图6.1，为编辑状态图做好准备。

图6.1
（2）在工具栏中选取“Start State”图标添加到编辑窗口中，如图6.2所示。

图6.2
（3）在工具栏中选取“State”图标，添加一种元素，命名为“New book”，如图6.3所示。

图6.3
（4）同样办法添加其他状态，如图6.4所示。

图6.4
（5）书各个状态之间添加转移及相应事件，如图6.5所示。

图6.5
（6）同样办法得借书证状态图，如图6.6所示。

图6.6

（二）分析学生管理系统，并画出详细状态图
（1）建立学生交款状态图：已交、未交、缓交、某些申请助学贷款
（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）建立其他一种以上状态图
五、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。
实验七 构建组件图和配备图
一、实验目
1. 掌握UML中组件图和配备图建立办法；
2. 掌握使用Rose绘制组件图和配备图；
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组件图，画出系统组件图。
（2）分析学校网上选课系统配备图，画出系统配备图。
（3）分析学生管理系统，并画出详细组件图与配备图

四、实验环节
（一）网上选课系统
1.分析
设计学校网上选课系统组件图和配备图，需求如下：
某学校网上选课系统重要涉及如下功能：
管理员通过系统管理界面进入，建立本学期要开课程、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依照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，并将这些操作成果存入数据库中。
2．绘图环节：
（1）绘制组件图环节如下：
l 拟定组件；(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)
l 给组件加上必要构造型；
l 拟定组件联系；
l 绘制组件图。
下面简介在Rose中创立组件图过程：
（a）在“Component View“中 “New” “Component Diagram”中,浮现图7.1，为编辑组件图做好准备，

图7.1
（b）创立组件图（依照规定创立）。

（2）绘制配备图环节如下：
l 拟定节点；（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））
l 加上构造型；
l 拟定节点联系；
l 绘制配备图。
下面简介在Rose中创立配备图过程：
（a）在“Deployment View“中,浮现图7.2，为编辑配备图做好准备，

图7.2

图7.3 系统配备图

（二）分析学生管理系统，并画出详细组件图与配备图
(1)系统组件图
l 分析系统接口
如建立查询一种学生基本信息接口，返回一种学生基本信息类（类中有姓名、学号等属性）

l 搜索系统顾客界面
搜索系统顾客界面，作为系统一种特殊接口，顾客与系统接口，建立单独包Web InterFace保存顾客界面，如学生基本信息操作顾客界面定义如下(从View继承过来一种类，这里只考虑界面，类只考虑程序，可有某些重复)：

为顾客界面考虑接口，并关联不同类

(2)系统配备图
假设有如下子系统：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、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。
实验八 Rose逆向工程
一、实验目
1. 掌握Rose中逆向工程建立办法；
2. 掌握依照逆向工程画出类图；
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）依照逆向工程所得类，画出相应类图。
四、实验环节
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能力巨强。但是每个人不是在项目一开始就能参加到初期当中来，有时候整个项目一期竣工了，进行二期开发时，这个时候参加进项目，为了可以迅速理解整个项目框架，使用Rose逆向工程功能极为有用。
2．绘图环节：
（1）分析J2EE源代码，理解其构造
（2）新建一种ROSE工程，选取J2EE模板,.如图8.1

图8.1
3. 在浮现界面中，CLASSPATH中加入源代码目录，加入支持包，点击'ADD RECURSIVE'点 ‘SELECT ALL‘ 点击REVERSE，完毕后没任何提示,点'DONE'结束。选取ListS.java作为源代码，如下图8.2所示。

图8.2
点击Reverse，逆向工程完毕。
4 逆向工程后来不会自动生成类图，但在logical view 和component view 里面按照你java包构造会自动生成相应包和类，要按照自己规定建立类图。下面咱们将所选包下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包一种个拖到右侧图中，（或点菜单上'QUERY'下'ADD CLASS'，拟定）。如图8.3所示：

图8.3
五、实验报告规定
1． 整顿实验成果。
2． 小结实验心得体会。