基于ＵＭＬ的系統分析方法研究

薛　寧

(陜西廣播電視大學延安分校陜西延安716000)

摘要本文介紹了UML可視化系統分析的建模語言。認為它的各個模型可以幫助開發人員更好地理解業務流程，建立更可靠、更完善的系統模型。從而使用戶和開發人員對問題的描述達到相同的理解，以減少語義差異，保障分析的正確性。并以UML分析設計在圖書管理系統中的應用為例，說明作為軟件工程中的建模語言，具有重大的經濟價值和國防價值。

關鍵詞UML；面向對象；系統分析

面向對象建模語言出現于70年代中期，從1989年到1994年，面向對象建模語言就從10余種增加到50余種，于是爆發了一場方法大戰。在眾多的建模語言中，各有自己的特點，相互之間既有共同之處，也有差異，用戶沒有能力區別不同語言之間的差別，很難找到適合于其應用的語言，極大的妨礙了用戶之間的交流。因此，在客觀上有必要建立統一建模語言。

UML支持從需求分析開始的軟件開發的全過程。UML通過三類圖形建立系統模型：用例(Use Case)圖、靜態結構圖(對象類圖、對象圖、組件圖、配置圖)和動態行為圖(順序圖、協同圖、狀態圖、活動圖)，這些圖可以從不同的抽象角度實現系統的可視化。

一、UML概述

1、UML的主要內容

UML的主要內容有UML的語義和UML的表示法兩方面。

UML語義通過元模型來嚴格定義。元模型為UML的所有元素在語法和語義上提供了簡單、一致及通用的定義性說明。使開發者能在語義上取得一致，消除因人而異的表達方法。UML語義還支持對元模型的擴展定義。UML定義的各種機制的語義，保持了UML的簡單和概念上的一致。這些機制是依賴關系、約束、注記、標記值和訂制等。

UML表示法定義了UML的圖形表示符號，為建模者和建模工具的開發者提供了標準的圖形符號和正文語法。這些圖形符號和文字所表達的是應用級的模型，在語義上它是UML元模型的實例。UML表示法分為通用表示和圖形表示兩種。

2、UML的特點

(1)面向對象。UML支持面向對象技術的主要概念，提供了一批基本的模型元素的表示圖形和方法，能簡潔明了的表達面向對象的各種概念。

(2)可視化，表示能力強。通過UML的模型圖能清晰地表示系統的邏輯模型和實現模型。可用于各種復雜系統的建模。

(3)獨立于過程。UML是系統建模語言，獨立于開發過程。

(4)獨立于程序設計語言。用UML建立的軟件系統模型可以用Java、VC++、SmalltaIk等任何一種面向對象的程序設計來實現。

(5)易于掌握使用。UML圖形結構清晰，建模簡潔明了，容易掌握使用。

3、UML的面向對象分析設計過程

運用UML進行面向對象的系統分析設計，其過程通常由以下3個部份組成：

(1)識別系統的用例和角色。首先對項目進行需求調研，依據項目的業務流程圖和數據流程圖以及項目中涉及的各級操作人員，通過分析，識別出系統中的所有用例和角色；接著分析系統中各角色和用例間的聯系，再使用UML建模工具畫出系統的用例圖，同時，勾畫系統的概念層模型，借助UML建模工具描述概念層類圖和活動圖。

(2)進行系統分析，并抽取類。系統分析的任務是找出系統的所有需求并加以描述，同時建立特定領域模型。建立域模型有助于開發人員考察用例，從中抽取出類，并描述類之間的關系。

(3)系統設計，并設計類及其行為。設計階段由結構設計和詳細設計組成。結構設計是高層設計，其任務是定義包(子系統)，包括包間的依賴關系和主要通信機制。包有利于描述系統的邏輯組成部分以及各部分之間的依賴關系。詳細設計就是要細化包的內容，清晰描述所有的類，同時使用UML的動態模型描述在特定環境下這些類的實例的行為。

二、UML面向對象分析設計在圖書管理系統中的應用

1、圖書管理系統概述

隨著網絡技術和軟件技術的飛速發展，信息革命帶來了全球范圍市場競爭的日益加劇，對傳統的辦公教學和生活方式產生了巨大的沖擊。辦公自動化就是采用Internet/Intranet技術，基于工作流的概念，使內部人員方便快捷的共享信息，高效的協同工作；改變過去復雜、低效的手工辦公方式，實現迅速、全方位的信息采集、信息處理。網絡為圖書管理系統提供了技術保障。

圖書管理系統由借書、還書、查詢三個功能組成。

借書：輸入讀者借書證，系統首先檢查借書證是否有效，若有效，對于第一次借書的讀者，在借書文件上建立檔案；否則，查閱借書文件，檢查該讀者所借圖書是否超過5本，若已達5本，拒借；未達5本，辦理借書。

還書：從借書文件中讀出與讀者有關的記錄，查閱所借日期，如果超期，做罰款處理；否則，修改庫存目錄文件與借書文件。

查詢：可通過借書文件和庫存目錄文件查詢讀者情況、圖書借閱情況及庫存情況，打印各種統計表。

2、圖書管理系統的用例和角色

建立用例模型首先要確定角色(Actors)，Actors表示提供或接收系統信息的人或系統，他們是與系統有交互作用的人或事務，代表一個系統的使用者或外部通信的目標。用例是系統中的一個功能單元，可以被描述為參與系統之間的一次交互作用。用例模型的用途是列出系統中的用例和參與者，并且顯示哪個是用例的執行。根據以上的系統分析，本系統確定的角色有借書者、圖書管理員和系統管理員。這三者只包含了最基本的Use Case模型，是系統的高層抽象，在開發過程中，隨著對系統的認識不斷加深，Use Case模型可以自頂向下不斷精化，演化出更為詳細的Use Case模型。

3、圖書管理系統分析與設計

圖書管理系統中擁有大量數字化信息資源，這些資源是多種媒體、多種格式的，而且還是相互關聯的。其數據量大，信息長度不定。非結構化信息與結構化信息并存。傳統的數據庫和信息管理系統在數據模型、系統結構、用戶接口等方面都虛擬實現對這些數字化信息資源的管理和操作，這就決定了圖書管理必須采用面向對象的方法來建立數據模型和管理模型，建立面向對象的數據庫。實現面向對象的信息管理系統。使用UML對圖書管理系統進行基于面向對象的分析和設計，可以從開發的第一步開始，從系統的底層就把握住圖書管理信息資源的特征，為下一步的具體實現打好基礎。在為圖書管理系統建立模型時要涉及到處理大量的模型元素，如對象類、接口、組件、節點、圖等。

4、圖書管理系統的實現、測試和系統配置

經過系統分析與設計后。就可以根據設計模型在具體的環境中實現系統，生成系統的源代碼、可執行程序和相應的軟件文檔，建立一個可執行的系統。然后需要對系統進行測試和排錯，保證系統符合預定的要求。獲得一個無錯的系統實現，調試的結果將確認所完成的系統可以真正使用。最后系統配置的任務是在真實的使用運行環境中配置，調試系統，解決系統正式使用前可能存在的任何問題。

三、小結

UML是一種功能強大的、面向對象的可視化系統分析的建模語言，它采用一整套成熟的建模技術，廣泛地適用于各個應用領域。它的各個模型可以幫助開發人員更好地理解業務流程，建立更可靠、更完善的系統模型。從而使用戶和開發人員對問題的描述達到相同的理解，以減少語義差異，保障分析的正確性。

通過對圖書管理系統的開發可以看到，UML作為軟件工程中的建模語言，代表了面向對象方法的軟件開發技術的發展方向，具有重大的經濟價值和國防價值，并獲得了國際上的廣泛支持，具有非常好的應用前景。

參考文獻

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[2]鄧良松等，軟件工程，西安電子科技大學出版社，2000．

[3]張敬宋、廣軍等，軟件工程教程[M]，北京航空航天大學出版社，2003．

[4]周之英，現代軟件工程[M]，科學出版社，1999．

作者簡介

薛寧，陜西延安人，大學本科學歷，助教．