课件—uml系统建模与分析设计-系统体系结构建模

2018/11/16,UML系统建模与分析设计,1,第七章 系统体系结构建模,实现模型描述了系统实现时的一些特性，又称为物理体系结构建模。包括源代码的静态结构和运行时刻的实现结构。实现模型包括： 构件图(Component diagram) 显示代码本身的逻辑结构，它描述系统中存在的软构件以及它们之间的依赖关系。构件图的元素有构件，依赖关系和界面。 配置图(Deployment diagram) 描述了系统中硬件和软件的物理配置情况和系统体系结构。显示系统运行时刻的结构，配置图中的简单结点是指实际的物理设备以及在该结点上运行构件或对象。配置图还描述结点之间的连接以及通信类型。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,2,了解软、硬件系统体系结构模型的建模方法与步骤 掌握UML中构件、构件接口和构件模型图的描述方法 掌握UML中配置图的描述方法 掌握配置图中结点、构件和对象之间的关系,本章目的：,第七章 系统体系结构建模,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,3,构件（component） 构件定义：系统中遵从一组接口且提供其实现的物理的、可替换的部分。对系统的物理方面建模时，它是一个重要的构造块。 若构件的定义良好，该构件不直接依赖于构件的所支持的接口，在这种情况下，系统中的一个构件可以被支持正确接口的其他构件所替代。构件图符是一个矩形框。 构件对外提供的可见操作和属性称为构件的界面。界面的图符是一个小圆圈。用一条连线将构件与圆圈连起来。,7.1 构件图,图形库 (graphic.dll),2018/11/16,UML系统建模与分析设计,4,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,5,构件可以看作包与类对应的物理代码模块，逻辑上与包，类对应，实际上是一个文件，可以有下列几种类型的构件： 1） 源代码构件； 2） 二进制构件； 3） 可执行构件 构件图符是一个矩形框。 构件对外提供的可见操作和属性称为构件的界面。界面的图符是一个小圆圈。用一条连线将构件与圆圈连起来。 构件之间的依赖关系是指结构之间在编译，连接或执行时的依赖关系。用虚线箭头表示。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,6,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,7,Circle.obj类 Circle.cpp,Main类 Main.obj,Main类 Main.cpp,图形库 Graphic.dll,Square类 Square.cpp,Square类 Square.obj,Circle类 Circle.obj,可执行程序 Main.exe,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,8,开发期的依赖(Development time Dependency) 是指在编译阶段和连接阶段，组件之间的依赖关系。 调用依赖(Call Dependency) 是指一个组件调用或使用另外一个组件服务。,组件的依赖关系又分为：开发期的依赖和调用依赖。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,9,7.2 配置图,配置图用来描述系统硬件的物理拓扑结构以及在此结构上执行的软件，即系统运行时刻的结构。 配置图可以显示计算机结点的拓扑结构和通信路径，结点上执行的软构件，软构件包含的逻辑单元等，特别对于分布式系统，配置图可以清楚的描述系统中硬件设备的配置，通信以及在各硬件设备上各种软构件和对象的配置。因此，配置图是描述任何基于计算机的应用系统的物理配置或逻辑配置的有力工具，配置图的元素有结点和连接。 配置图中的结点代表某种计算机构件，通常是某种硬件。同时结点还包括在其上运行的软构件，软构件代表可执行的物理代码模块。如一个可执行程序。 结点的图符是一个立方体。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,10,保险系统的配置图,配置图各结点之间进行交互的通信路径称为连接，连接表示系统中的结点存在着联系，用结点之间的的连线表示连接，在连接的连线上要标注通信类型。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,11,医院诊疗系统的配置图,医院诊疗系统的配置图(C/S),2018/11/16,UML系统建模与分析设计,12,7.3 使用UML的过程,UML给出了面向对象建模的符号表示和规则，但未给出使用的过程和方法，因此，需要有使用UML的过程。 过程描述做什么、怎么做、何时做及为什么做，即描述一组特定次序的活动。,1 UML过程的基础 使用UML过程的基本特征是：用例驱动，以体系结构为中心，反复，渐增式。 （）、用例驱动的系统 用例包含了功能描述，它们将影响后面所有阶段及视图。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,13,用例对各阶段及视图的影响,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,14,（2）、以体系结构为中心,在开发的早期建立基础的体系结构（原型）是十分重要的 ，进一步对原型进行精化，建立一个易于修改、易理解和允许复用的系统。 主要工作是在逻辑上将系统划分为若干个子系统（UML包） 。,（3）、反复 UML的建模型过程要经过若干次的反复。 （4）、渐增式 渐增式开发是在多次反复迭代的过程中，每次增加一些功能（或用例）的开发，每次迭代都包含了分析、设计、实现和测试。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,15,7.4 面向对象的开发方法的一般过程,方法中执行主要活动的描述。主要步骤是分析、设计、实现及测试。,需求分析,设 计,实 现,测 试,OO方法的步骤,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,16,方法中执行主要活动的描述。主要步骤是分析、设计、实现及测试。,需求分析,设 计,实 现,测 试,获取需求，建立需求模型。 分析的典型活动： 1、获取领域知识； 、定义系统功能（用例图 ）； 3、确定合适的类； 4、建立类的静态模型（类图 ）； 5、描述对象的动态行为（状态图、协作图、时序图、活动图 ）； 6、验证 （专家对模型作静态验证）； 7、 给出基本的用户界面原型（整体结构的原型：主窗口的内容、窗口之间的导航等）。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,17,方法中执行主要活动的描述。主要步骤是分析、设计、实现及测试。,设计是分析结果在技术上的扩充和修改，重点是如何实现该系统。 设计中的典型活动： 、将分析所得的类划分为功能包，并从技术层面（用户界面、数据库处理、通信等)增加新包，建立包之间的通信联系。 、标识并发需求并建模。 、指出系统输出的详细格式：如用户界面，报告，向其它系统发送的事务等。 、数据管理(建立类与表单的对应关系，对数据库的访问机制)。 、异常处理 、分配类和构件（构件图、配置图) 。,还应用伪代码或者文字给出类的规约。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,18,方法中执行主要活动的描述。主要步骤是分析、设计、实现及测试。,需求分析,设 计,实 现,测 试,实现活动实际上就是编写程序代码，包括反复的编译、连结、排错等。 并应遵循传统的编程准则。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,19,方法中执行主要活动的描述。主要步骤是分析、设计、实现及测试。,需求分析,设 计,实 现,测 试,测试的目的是发现代码中的错误，测试的关键是确定高效的测试用例。测试的主要步骤有： 、面向对象的单元测试 测试单元为封装的类和对象，但不能孤立地测试单个操作，应把操作作为类的一部分来测试。 、面向对象的集成测试 集成测试的策略有： 基于线程的测试(Thread-based testing) 基于使用的测试(Use-based testing) 3、面向对象的确认测试 类似传统的确认测试和系统测试，根据动态模型和描述系统行为的脚本来设计测试用例，可用黑盒法。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,20,体系结构建模（architecture modeling）首先要建立基本的模型，并将该模型映射到软硬件单元上。本节讨论用UML为系统体系结构建模。 体系结构概括了整体系统结构、功能部件分解、部件的本质和特性、部件的界面、部件之间的通讯协议和整体性布局策略及法则。 面向对象的体系结构与传统的体系结构不同，它强调的是分布式对象的分配、部件及其界面、持久对象和面向对象通讯方法。,7.5 面向对象的体系结构,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,21,在设计阶段要解决“如何做”的问题，首先要解决高层问题的决策，再逐步细化。系统设计是解决如何做的第一步，系统设计阶段的主要任务有：,、将系统分解为子系统； 、识别问题中固有的并发性； 、把子系统分配给处理器和子任务； 、选择数据存储管理的方法； 、处理访问全局资源； 、选择软件中的控制实现； 、处理边界条件； 、设置权衡的优先权。,显然，系统体系结构设计与程序设计之间没有绝对的界限。,1 系统设计的任务,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,22,1、用包图或构件图描述的静态结构 2、基于配置图的软件体系结构 3、基于模式的软件体系结构,从一般意义上说，体系结构包括两个层面，即硬件体系结构和软件体系结构。 硬件体系结构指系统的硬件组织模式；而软件体系结构则描述软件的组织模式。这里我们主要关注软件体系结构的问题。,2 UML体系结构设计,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,23,子系统的分解可以有分层和分块 分层：将软件系统组织为层次结构，每层是一个子系统。分层结构又分为封闭式和开放式。 分块：垂直分块是将系统分解为若干个相对独立的、弱耦合的子系统。每个子系统相当于一个块，每块实现一类服务。 常常使用分层和分块的混合结构，如图所示：,将系统分解为子系统,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,24,描述系统的体系结构,一、用包图进行系统建模,、包是系统的一种分组机制，包由关系密切的一组模型元素构成，包还可以由其它包构成（嵌套）。下图描述了体系结构的包图。,UML包表达的体系结构单元,包图是维护和控制系统总体结构的重要建模工具。,、应用包图要解决的问题 如何组织包？ 应将概念或语义相近的模型元素(对象类)纳入一个包。即包具有高内聚性，包中的类具有功能相关性。 如何确定包之间的关系？ 包之间的联系有两种：依赖和泛化。,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,25,包之间的依赖关系，最常用的是输入依赖关系Import 、 Access ，两者之间区别是后者不把目标包内容加到源包的名字空间。,信息管理系统的包图,本包含业务相 关核心对象类,包的输入依赖关系,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,26,二、用配置图描述系统结构,配置图是一个构架，用来详细说明技术单元和它们之间的链接。又可分为硬件环境的配置图和软件环境的配置图。,三、设计样式,三层C/S商业系统的配置图,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,27,并不是所有的系统都需要建立配置图，一个单机系统只需建立包图或构件图就行了。配置图主要用于在网络环境下运行的分布式系统或嵌入式系统的建模。,数据库服务器,DB:数据库,打印机,打印机,项目管理 桌面 客户,项目与资源管理系统的配置图,2018/11/16,UML系统建模与分析设计,28,三、用构件图来描述系统软件环境的配置,构件图又称为组件图，组件（Component）是系统的物理可替换的单位，代表系统的一个物理组件及其联系，表达的是系统代码本身的结构。,、简单组件与扩充组件,2、组件的实例 表示运行期间可执行的软件模块。只有可执行的组件才有实例。,2018/11