单元4系统的动态建模ppt课件.ppt

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1、单元四 系统的动态建模,软件工程与UML,任务一：建模对象间的交互过程,任务二 ：建模对象间的交互及关联关系,目 录,CONTENTS,任务三：建模单个对象的状态转移过程,【知识目标】理解动态建模在软件开发中的作用，动态模型与静态模型的关系掌握动态建模的方法,【能力目标】能使用适当的动态模型，建模对象间的交互能准确识别对象的不同状态，建模对象的状态转移过程,在初步完成了“书店借书系统”的静态建模以后，我们需要了解系统的执行过程。例如，某个功能的具体流程；完成某个特定功能时，对象间的交互过程；某些特定对象的状态转移过程等。 在“书店借书系统”，我们最为关心的是“借还书”流程，“借还书”过程中对象

2、间的交互；“书”对象的状态描述等。,任务一 建模对象间的交互过程,01,任务陈述,根据“书店借书系统”的“借还书”用例文档中的事件路径，建模“借还书”流程的活动图；针对“系统分析阶段”的类图，建模“借还书”的交互过程；针对“系统设计”阶段的类图，建模“借还书”的交互过程。,知识准备,UML的动态模型包括活动图、顺序图、协作图和状态图四种。顺序图和协作图用于建模系统的交互过程，其中，顺序图着重体现对象间消息传递的时间顺序，协作图着重体现对象间的静态关联关系；状态图用于建模某一特定对象所有可能的状态及状态间的转移，是对类图的补充；活动图主要用于描述用例内部的工作流程。,知识准备,4.1 顺序图4.

3、1.1 定义顺序图4.1.2 关于消息4.1.3 对象的创建和销毁4.1.4 顺序图的主要用途,软件系统中的任务是通过对象之间的合作来完成的，这种合作称为交互。交互模型可以用来描述软件系统中的类、接口、组件、节点的实例的动态行为。交互模型包括顺序图和协作图。顺序图用来建模对象间的交互，强调按时间顺序展开的信息的传递。它与活动图的相似之处是可以表示流程，但顺序图能进一步地将活动分配给对象。一个顺序图只显示一个控制流。,定义顺序图,ATM机“登录成功”的顺序图,定义顺序图,1消息的类型（1）同步消息（Synchronous）：表示该消息完成之前，同一个对象不能再发送下一条消息。（2）返回消息（Re

4、turn）：表示控制流返回到调用的活动对象。（3）异步消息（Asychronous）：表示不必等待来自该消息的响应，同一个对象即可发出下一条消息。（4）简单消息（Flat）：表示不区分同步或异步。,关于消息,2消息的传入和传出消息传入某个对象，表示该对象是消息的承担者；消息由某个对象传出，表示该对象是消息的发起者、调用者,关于消息,消息的传入和传出,关于消息,消息的传入和传出,关于消息,有4条消息传入“订单”对象，说明“订单”类有以下方法：订单 . 结账()订单 . 合计总价钱()订单 . 付款()订单 . 校验信用卡(),在“订单”对象执行“结账”方法的过程中传出了5条消息，说明这个方法体中

5、作了5处方法调用：订单 . 结账()订单项. 计算价钱();订单项. 计算税金();订单项. 寻找最近的供应商();订单项. 计算税金();(订单). 合计总价钱(); ,将create消息发送给对象实例，从而即时创建对象，对象创建之后才具有生命线 。destroys消息用于销毁对象，给需要销毁的对象发送这个消息，同时在该对象的生命线上放一个“”符号，表示对象的生命终止 。,对象的创建和销毁,教师试图修改学生的成绩，但该学生的成绩信息在系统中不存在,对象的创建和销毁,顺序图的主要用途之一是表示用例中的行为顺序 在系统开发的早期阶段，顺序图可以应用在高层场景的表达上；后续阶段，则可以确切地表示对

6、象间的消息传递过程。,顺序图的主要用途,“书店借书系统”需求分析阶段的“借还书”流程,任务实施,“书店借书系统”系统分析阶段的“借还书”过程,任务实施,拓展训练一 “网上报销系统”“报销成功”的顺序图拓展训练二：建模某用户在ATM机上成功取款的的顺序图,拓展训练,任务二 建模对象间的交互及关联关系,02,任务陈述,上一节中，我们对“书店借书系统”建模了“借还书”的交互过程，分析了这一过程中参与的对象，以前它们之间按照时间顺序展开的消息的传递。这里，我们想进一步明确对象间的关联关系，并将对象间的关联映射到类图中，从而得到更完善的类模型。,知识准备,4.2 协作图4.2.1 定义协作图4.2.2

7、协作图与顺序图的联系和区别4.2.3 协作图、顺序图与代码的映射,协作图可以看做是对象图和顺序图的结合，它能表达对象间的交互过程及对象间的关联关系,教师修改学生成绩的协作图,定义协作图,协作图和顺序图是一对孪生兄弟，它们都能表示对象间的交互过程。但是它们的侧重点不同顺序图清楚地表示了交互作用中的时间顺序，但没有明确表示对象间的关系协作图清楚地表示了对象间的关联关系，但时间顺序必须从顺序号获得,协作图与顺序图的联系和区别,建模系统的交互过程时，往往需要首先设计类，然后在具体的交互过程中，各个对象的职责得到进一步的明确。这个过程表现为类图和顺序图或协作图的反复迭代：首先完成的类图的结构性设计；然后

8、针对具体的各个流程，进行交互图的建模，将交互过程中的各个行为分配到具体的对象；最后，这些对象的职责映射到类中，从而类图得到完善。,协作图、顺序图与代码的映射,以某订购系统为例，现已有4个类：客户、订单、订单行、零件目录，分别画出下列工作流的顺序图。 （1）创建订单行。客户对象向订单发送一个消息说明要订购的零件和数量，创建一个新的订单行对象，订单行对象向零件目录对象获得零件价格。 （2）删除订单行。客户对象向订单发送一个消息说明要删除的订单行对象，订单行对象被删除。,协作图、顺序图与代码的映射,协作图、顺序图与代码的映射,分析得到系统的类模型，如图,某订购系统的分析类图,协作图、顺序图与代码的映

9、射,根据上面那个类图，进行创建订单行和删除订单行的动态建模，如图。,创建订单行的顺序图（分析模型）,协作图、顺序图与代码的映射,删除订单行的顺序图（分析模型）,协作图、顺序图与代码的映射,根据分析，得到相应的设计类。如图所示。,某订购系统的设计类图,协作图、顺序图与代码的映射,根据设计类图，进行创建订单行和删除订单行的动态建模。进而得到完善的设计类图。,创建订单行的顺序图（设计模型）,协作图、顺序图与代码的映射,根据设计类图，进行创建订单行和删除订单行的动态建模。进而得到完善的设计类图。,删除订单行的顺序图（设计模型）,完善后的设计类图,建模对象间的交互及关联关系,任务实施,“借还书成功”的过

10、程中各个业务对象间的交互用协作图如图所示,逻辑设计阶段“借还书成功”的协作图,建模对象间的交互及关联关系,任务实施,逻辑设计阶段“借还书成功”的类图,完善后的类模型如图所示,拓展训练一：银行“转账”过程的建模拓展训练二：某订购系统的交互过程建模,拓展训练,任务三 建模单个对象的状态转移过程,03,任务陈述,在“图书馆管理系统”中，不光需要保存同样一种书的共同信息（书名、ISBN号等），还需要区别每一本不同的书，因为这些相同的书通常会被不同的读者借走。我们可以看到，图书馆的书通常都贴了专用的“条码”，这就是图书馆每一本藏书的唯一标识。因此，在“图书馆管理系统”需要有两个类来分别存储上述信息。一般

11、地，设计一个Book类，对应每一本具体的书；设计一个BookInfo类，对应每一个ISBN号（即存储相同书的共同信息）。在处理借书和还书的过程中，对BookInfo类通常都是只读的，但需要修改Book类的状态信息，以标识出当前书是处于外借还是在架状态。这样做的好处，一方面可以方便系统进行统计、查询、预定等处理；另一方面可以根据书当前的状态，确定对它允许进行哪些操作。试对“图书馆管理系统”中的“Book”对象进行建模，描述其所有可能的状态以及状态间的转移过程。,知识准备,4.3 状态图4.3.1 定义状态图4.3.2 状态图的建模过程4.3.3 状态图与代码的映射4.3.4 状态图实例,当前处于

12、Locked状态，若发生coin事件，则变迁到Unlocked状态，调用Unlock方法。当前处于Unlocked状态，若发生pass事件，则变迁到Locked状态，调用Lock方法。当前处于Unlocked状态，若发生coin事件，则变迁到Unlocked状态，调用Thankyou方法。当前处于Locked状态，若发生pass事件，则继续停留在Locked状态，调用Alarm方法。,地铁十字转门的状态图,定义状态图,状态图的基本符号,定义状态图,状态图的建模过程,状态图通常作为对类图的补充，完善类中依赖于状态的各种行为。然而，在使用上并不需要为所有的类画状态图，而仅需要针对那些有多个状态，及

13、行为会受状态取值影响而发生改变的类画状态图。 状态图中需要着重表示以下信息：（1）对象当前的状态；（2）发生了某种事件才会引起状态间的转移；（3）由一个状态转到另一个状态的实现过程（通常通过方法调用实现）。,状态图的建模过程,状态图的建模过程通常如下：（1）识别出对象所有可能的状态；（2）识别引起对象转移的所有触发因素（事件或条件）；（3）表示状态转移的实现过程（方法或行为）；（4）完善类模型。在完成了上述步骤以后，还需要把状态图映射到类，从而完善类中相关的属性和操作。另外，在建模状态图的过程中可以进行必要的分组，即将具有共性的简单状态置于合成状态中，让他们成为子状态，从而对状态模型进行简化。

14、,将不同状态作为常数枚举，把当前状态存储在适当的数据成员中。依赖于状态的操作可以用开关语句对每个状态分别设一个case实现。每个case表示来自特定状态，用相应的消息表示转换。需求用专门的数据成员存储对象的历史状态 。,状态图映射成代码,示例：一触摸式台灯，对于“按下触摸开关”这一事件，会产生多种不同的效果，具体哪种效果取决于灯当前的状态。,状态图映射成代码,触摸式台灯,触摸式台灯的状态图,根据状态模型，触摸式台灯的代码如下：,状态图映射成代码,public class Lampprivate final int Shut=0;private final int SoftLight =1;pr

15、ivate final int HardLight =2;int state= Shut;Button lamButton;public void init() add(lampButton); lampButton.addActionListener(this); public void turnOnOff( ActionEvent e) switch (state)case Shut: state= SoftLight;break;case SoftLight: state= HardLight;break;case HardLight: state= Shut;break;,银行账户对象

16、的状态图,对应的代码参见教材,状态图实例,建模“图书馆管理系统”中“Book”对象的状态转移过程（1）分析状态转移过程 “图书馆管理系统”中的“Book”对象有“外借”（Lending）和“在架”（OnShelf）两个简单状态；当处于“在架”状态时，如果发生borrow事件，将引起状态转移到“外借”；当处于“外借”状态时，如果发生return事件，将引起状态转移到“在架”；初始时，“Book”对象处于“在架”状态；任何时候如果发生了destory事件，“Book”对象将转移到destoryed状态，此后再不会发生状态转移，因此该状态为结束状态。（2）状态建模,任务实施,拓展训练一：建立“用户使

17、用手机拨打电话”过程的状态模型。拓展训练二：建立“某媒体播放器”的状态模型。拓展训练三：建立“电梯”的状态模型。,拓展训练,统一建模语言UML由各种不同的、彼此关联的图组成，共同描述系统的静态结构和动态行为。采用面向对象的进行软件开发时，通常首先是描述需求；其次根据需求建立系统的静态模型（用例图），和表示系统工作流的动态模型（活动图、顺序图等）；第三步是根据需求模型构造系统结构的静态模型（类图、包图、组件图、部署图等），并描述系统的行为（顺序图、协作图、状态图等）。一个完整的模型必然描述系统的静态和动态两个方面。静态模型重在描绘系统的组成结构，动态模型描述系统的行为，即所建立的静态模型是否能够

18、执行以及执行时的时序状态、交互关系等。UML提供了四种动态模型：交互图（顺序图和协作图）、状态图、活动图。其中，状态图用来描述某一特定对象所有可能的状态及状态间的转移，是对类图的补充；顺序图用来描述对象间动态交互关系，着重体现对象间消息传递的时间顺序；协作图用来描述相互协作的作对象的交互关系和关联关系，着重体现对象间的静态关联关系；活动图主要用于描述用例内部的工作流程。静态建模和动态建模是紧密联系在一起的两个建模过程，它们互相补充，相互利用，这种互补对保证系统完整性有着重要意义。,本章小结,学生成绩管理系统的动态建模试对“学生成绩管理系统”的主要用例进行动态建模。1. “登录”用例（1）登录成功的顺序图；（2）验证码不正确，登录失败的顺序图；（3）密码错误，登录失败的顺序图；2. 学生“查询成绩”用例（1）“学生成功查询成绩”的顺序图（2）“学生查询成绩，该成绩还没有打分”的顺序图3. 教师“打分”用例（1）“教师成功打分并提交成绩“的顺序图；（2）“教师选择打分，该课程还没有开放打分权限”的顺序图；4. 管理员“开放打分权限”用例，“管理员成功开放打分权限”的顺序图。5. 绘制“教师权限”的状态图。6. 将上述动态建模映射到类模型。,项目实训,THANK YOU,高等教育出版社,