1、软件工程课程软件工程课程实验指导书信息科学与工程学院2016-08-20前 言前 言软件工程课程是计算机科学与技术本科专业的一门重要的专业课.通过本课程的学习，使学生在已有的计算机软，硬件基础知识，程序设计知识，数据库和网络通信知识的基础上系统掌握面向对象系统分析与设计的基本方法和技术，并具有针对特定环境下的应用问题进行信息系统开发(包括系统分析，设计与实现 )的能力。通过学习本课程学生可以理解和掌握面向对象系统的分析和设计的方法和分步过程、掌握面向对象系统分析和设计的建模标准 UML 语言，能够利用 Rational Rose（或 Microsoft Visio）软件以某一信息系统为例进行系
2、统分析和设计。主要介绍 UML 的基本概念、面向对象分析和面向对象设计的方法、面向对象分析和设计的 UML 建模标准等内容。通过本课程的学习，学生掌握的知识、内容及掌握的程度要求为：1. 使学生理解面向对象的信息系统的开发过程、系统分析和设计的原则和方法； 2. 使学生掌握 UML 语言的基础知识，以及 UML 在面向对象的软件系统分析和设计中的应用，并能使用 UML 工具建立系统模型； 3. 使学生掌握在 UML 系统模型下应用高级语言建立应用系统的方法 ； 4. 通过案例教学和实验，提高学生在应用面向对象技术开发软件方面的动手能力和解决问题的能力，并鼓励创新。本实验所要求的建模工具为 Ra
3、tional Rose 2003。本课程通过对 LSTC 图书馆管理系统进行建模设计开发。实 验 要 求3实 验 要 求计算机软件建模技术现在越来越广泛的应用于软件工程中。 软件工程课程实验的目的是为了使学生在课程理论学习的同时，通过在一个实践的环境下，实际学习软件统一建模语言，对软件建模技术有一个初步的了解及认识。通过本指导书中的各个实验，学习掌握对一般面向对象系统建模的方法与技术。总之，通过上述实验环节，使学生加深了解和更好地掌握软件工程课程教学大纲要求的内容。在软件工程的课程实验过程中，要求学生做到：（1）预习实验指导书有关部分，认真做好实验内容的准备，就实验可能出现的情况提前作出思考和
4、分析。（2）仔细观察上机时出现的各种现象，记录主要情况，作出必要说明和分析。（3）认真书写实验报告。实验报告包括实验目的和要求，实验情况及其分析。对需编程的实验，写出程序设计说明，给出源程序框图和清单。（4）遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。（5）实验课程不迟到、不早退、不缺席。如有事不能出席，需出示系上假条。实验的验收将分为两个部分。第一部分是上机操作，包括检查模型质量和即时提问。第二部分是提交书面的实验报告。此外，针对以前教学中出现的问题，本实验将采用阶段检查方式，每个实验都应当在规定的时间内完成并检查通过，过期视为未完成该实验，不计成绩。以避免期末集中检查方式产生的诸多不良问
5、题，希望同学们抓紧时间，合理安排，认真完成。目 录4目 录软件工程实验指导书 .1前 言 .2实 验 要 求 .3目 录 .4实验一 Rational Rose 基本操作 .5实验二 用例图 .10实验三 活动图 .17实验四 状态图 .26实验五 类 .33实验六 类的关系 .41实验七 交互图 .46实验八 对象图和包 .55实验九 组件图和部署 图 .57实验十 正向工程 .64实验一 Rational Rose 基本操作5实验一 Rational Rose 基本操作一.实验目的1熟悉 Rose 的系统界面，掌握其基本使用方法。2熟悉模型图标元素。3掌握用例图的绘制方法。二. 实验内容1
6、练习 Rose 的基本使用。2熟悉 UML 模型元素及表示方法。3绘制图书馆管理系统的用例图。三. 实验内容1) Rose 简介Rose 是美国的 Rational 公司的面向对象建模工具，利用这个工具，可以建立用 UML描述的软件系统的模型，而且可以自动生成和维护 C+、Java、VB 和 Oracle 等语言和系统的代码。 Rational Rose 在建模方面具有以下特点：1.保证模型和代码高度一致。Rose 可以实现真正意义上的正向、逆向和双向工程。2.支持多种语言。Rose 本身能够支持的语言包括 C+、Visual C+、Java、Visual Basic、PowerBuilder
7、 等，还可为数据库应用产生数据库描述语言(DDL)。3.为团队开发提供强有力的支持。Rose 提供了两种方式来支持团队开发：一种是采用 SCM(软件配置管理)的团队开发方式；另一种是没有 SCM 情况下的团队开发方式。这两种方式为用户提供了极大的灵活性，用户可以根据开发的规模和开发人员数目以及资金情况等选择一种方式进行团队开发。4.支持模型的 Internet 发布。Rose 的 Internet Web Publisher 能够创建一个基于 Web 的 Rose 模型的 HTML 版本，使得其他人员能够通过标准的浏览器，如 IE 来浏览该模型。5.生成使用简单且定制灵活的文档。Rose 本身
8、提供了直接产生模型文档的功能。6.支持关系型数据库的建模。利用 Rose 能够进行数据库的建模。Rose 能够为 ANSI、Oracle、SQL Server 等支持标准 DDL 的数据库自动生成数据描述语言。 Rational Rose 基本使用Rational Rose 主界面如下图所示：:Rose 的工作区分为 4 个部分：浏览器、文档区、编辑区和日志区。1.浏览器用来浏览、创建、删除和修改模型中的模型元素。浏览器是层次结构，组成树形视图样式，用于在 Rose 模型中迅速定位。浏览器可以显实验一 Rational Rose 基本操作6示模型中的所有元素，包括用例、关系、类和组件等，每个模
9、型元素可能又包含其他元素。利用浏览器可以增加模型元素(参与者、用例、类、组件、图等)；浏览现有的模型元素；浏览现有的模型元素之间的关系；移动模型元素；更名模型元素；将模型元素添加到图中；将文件或者 URL 链接到模型元素上；将模型元素组成包；访问模型元素的详细规范；打开图。浏览器中有 4 个视图：Use Case View(用例视图)、 Logical View(逻辑视图)、Component View(组件视图)、Deployment View(配置视图)。2.文档区用来显示和书写各个模型元素的文档注释。文档区用于为 Rose 模型元素建立文档，例如对浏览器中的每一个参与者写一个简要定义，只
10、要在文档区输入这个定义即可。3.编辑区用来显示和创作模型的各种图。在编辑区中，可以打开模型中的任意一张图，并利用左边的工具栏对图进行浏览和修改。修改图中的模型元素时，Rose 会自动更新浏览器。同样，通过浏览器改变元素时，Rose 也会自动更新相应的图。这样就可以保证模型的一致性。4.日志区用来记录对模型所做的所有重要动作。 Rational Rose 的视图Rose 模型中有 4 个视图：Use Case View(用例视图)、 Logical View(逻辑视图)、 Component View(组件视图)、Deployment View(配置视图)。每个视图针对不同的对象，具有不同的作用
11、。1. Use Case View(用例视图)用例视图包括系统中的所有参与者、用例和用例图，还可能包括一些时序图或协作图。用例视图是系统中与实现无关的视图，它只关注系统功能的高层形状，而不关注系统的具体实现方法。通常在项目开始时要先确定，之后不轻易修改。 2. Logical View(逻辑视图)逻辑视图关注系统如何实现用例中提出的功能，提供系统的详细图形，描述组件之间如何关联。另外，逻辑视图还包括需要的特定类、类图和状态图。利用这些细节元素，开发人员可以构造系统的详细信息。从逻辑视图中可以看到系统的逻辑结构。 3. Component View(组件视图) 实验一 Rational Rose
12、 基本操作7组件视图显示代码模块之间的关系。组件视图包含模型代码库、可执行文件、运行库和其他组件的信息。组件是代码的实际模块。在 Rose 中，组件和组件图在组件视图中显示。从组件视图中可以看出系统实现的物理结构。 4. Deployment View(配置视图 )配置视图关注系统的实际配置，可能与系统的逻辑结构有所不同。例如，系统可能使用三层逻辑结构，但配置可能是两层的。配置视图还要处理其他问题，如容错、网络带宽、故障恢复和响应时间等。一个项目只有一个配置视图。 使用 Rational Rose 建模 1创建模型 Rose 模型文件的扩展名是.mdl，要创建模型，需要完成下列步骤：1) 从菜
13、单栏选择“FileNew”，或单击标准工具栏中的 “New”按钮；2) 弹出如图 2-14 所示的对话框，选择要用到的框架，单击“OK”按钮。如果不使用模板，单击“Cancel”按钮。 如果选择使用模板，Rose 会自动装入此模板的默认包、类和组件。模板提供了每个包中的类和接口，各有相应的属性和操作。通过创建模板，可以收集类与组件，便于作为基础设计和建立多个系统。如果单击“Cancel” 按钮，表示创建一个空项目，用户需要从头开始创建模型。2.保存模型 Rational Rose 的保存，类似于其他应用程序。可以通过菜单或者工具栏来实现。1) 保存模型：通过选择菜单“FileSave”或者工具
14、栏的 “Save”按钮，来保存系统建模。2) 保存日志：激活日志窗口（见图 2-30） ，通过菜单“FileSave Log As”来保存，或者右键单击日志窗口，在弹出的菜单中选择“Save Log As”命令来保存。3.设置全局选项全局选项可以通过菜单 ToolsOptions 进行设置。1) 设置字体在 Options 对话框中，可以设置文档窗口字体、日志窗口字体和默认字体，点击不同的 Front 按钮，就可以分别设置字体。2) 设置颜色 Rose 中可以单独修改对象的颜色。点击 Options 对话框中的 Line Color 和 Fill Color 按钮，用户可以分别设置对象的线颜色
15、和填充颜色。2) UML 中的模型元素UML 中的模型元素包括事物和事物之间的联系。事物是 UML 中重要的组成部分，它代表任何可以定义的东西。事物之间的关系能够把事物联系在一起，组成有意义的结构模型。每一个模型元素都有一个与之相对应的图形元素。模型元素的图形表示使 UML 的模型图形化，而图形语言的简明和直观使其成为人们建立问题模型的有力工具。 事物UML 模型中的事物可分为结构事物、动作事物、分组事物和注释事物 4 类。这些事物是 UML 模型中面向对象的基本的建筑块，他们在模型中属于静态部分，代表物理上或概念上的元素。1. 结构事物 UML 模型中最基本的结构化事物共有 7 种，类、接口
16、、协作、用例、活动类、组件和实验一 Rational Rose 基本操作8节点。 （1）类（如图 1-1 所示） 对具有相同属性、方法、关系和语义的对象的抽象。 （2）接口（如图 1-2 所示） 类或组件提供特定服务的一组操作的集合。 描述了类或组件的对外可见的动作。（3）协作（如图 1-3 所示） 定义了交互操作。 代表构成系统的模式的实现。（4）用例（如图 1-4 所示） 描述系统对一个特定角色执行的一系列动作。 组织动作事物。图 1-1 类 图 1-2 接口 图 1-3 协作 图 1-4 用例（5）主动类（如图 1-5 所示） 类对象有一个或多个进程或线程的类。 （6）组件（如图 1-6
17、 所示） 实现了一个接口集合的物理上可替换的系统部分。 （7）节点（如图 1-7 所示） 在运行时存在的一个物理元素。 代表一个可计算的资源。 通常占用一些内存和具有处理能力。 图 1-5 活动类 图 1-6 组件 图 1-7 节点2. 动作事物 动作事物是 UML 模型中的动态部分，它们是模型的动词，代表时间和空间上的动作。交互和状态机是 UML 模型中最基本的两个动态事物元素，它们通常和其他的结构元素、主要的类、对象连接在一起。（1）交互一组对象在特定上下文中，为达到某种特定的目的而进行的一系列消息交换组成的动作。 在 UML 中消息表示为带箭头的直线，直线上标注操作名字，如图 1-8 所
18、示。（2）状态机由一系列对象的状态组成。在 UML 中状态的图形表示如图 1-9 所示。3. 分组事物 实验一 Rational Rose 基本操作9 分组事物是 UML 模型中组织的部分。 分组事物只有一种，称为包。 包是一种将有组织的元素分组的机制。 包只存在于开发阶段。 包的图形表示如图 1-10 所示。4. 注释事物 UML 模型的解释部分。在 UML 中注释事物的图形表示如图 1-11 所示。图 1-8 消息 图 1-9 状态 图 1-10 包 图 1-11 注释 UML 中的关系 UML 中包括如下几种常用关系。1.关联关系。关联关系连接元素和链接实例，它用连接两个模型元素的实线表
19、示。如图 1-12 所示2.依赖关系。依赖关系描述一个元素对另一个元素的依附。依赖关系用源模型指向目标模型的带箭头的虚线表示，如图 1-13 所示。图 1-12 关联 图 1-13 依赖3.泛化关系。泛化关系也称为继承关系，这种关系意味着一个元素是另一个元素的特例。泛化用一条带空心三角箭头的实线表示，他从表示特殊性事物的模型元素指向表示一般性事物的模型元素，如图 1-14 所示。4.实现关系。实现关系描述一个元素实现另一个元素。实现关系用一条带空心三角箭头的虚线表示，箭头从源模型指向目标模型，表示源模型元素实现目标元素模型，如图 1-15 所示。5.聚合关系。聚合关系描述元素之间部分与整体的关
20、系，即一个表示整体的模型元素可能由几个表示部分的模型元素聚合而成。聚合关系用一端带有空心小菱形的直线表示，小菱形端连接表示整体事物的模型元素，另一端连接表示部分事物的模型元素，如图 1-16所示。图 1-14 泛化 图 1-15 实现 图 1-16 聚合四.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 用例图10实验二 用例图一、实验目的1熟悉用例图的基本功能和使用方法。2掌握如何使用建模工具绘制用例图方法。二、实验器材1计算机一台。2Rational Rose 工具软件。三、实验内容根据 LSTC 图书馆管理系统 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
21、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：1. 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:在图书馆管理系统中,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)在用例视图上双击 main,出现如图 1.1 所示,为绘制用例图做好准备。
