基于ＵＭＬ的系统分析方法研究

薛　宁

(陕西广播电视大学延安分校陕西延安716000)

摘要本文介绍了UML可视化系统分析的建模语言。认为它的各个模型可以帮助开发人员更好地理解业务流程，建立更可靠、更完善的系统模型。从而使用户和开发人员对问题的描述达到相同的理解，以减少语义差异，保障分析的正确性。并以UML分析设计在图书管理系统中的应用为例，说明作为软件工程中的建模语言，具有重大的经济价值和国防价值。

关键词UML；面向对象；系统分析

面向对象建模语言出现于70年代中期，从1989年到1994年，面向对象建模语言就从10余种增加到50余种，于是爆发了一场方法大战。在众多的建模语言中，各有自己的特点，相互之间既有共同之处，也有差异，用户没有能力区别不同语言之间的差别，很难找到适合于其应用的语言，极大的妨碍了用户之间的交流。因此，在客观上有必要建立统一建模语言。

UML支持从需求分析开始的软件开发的全过程。UML通过三类图形建立系统模型：用例(Use Case)图、静态结构图(对象类图、对象图、组件图、配置图)和动态行为图(顺序图、协同图、状态图、活动图)，这些图可以从不同的抽象角度实现系统的可视化。

一、UML概述

1、UML的主要内容

UML的主要内容有UML的语义和UML的表示法两方面。

UML语义通过元模型来严格定义。元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致及通用的定义性说明。使开发者能在语义上取得一致，消除因人而异的表达方法。UML语义还支持对元模型的扩展定义。UML定义的各种机制的语义，保持了UML的简单和概念上的一致。这些机制是依赖关系、约束、注记、标记值和订制等。

UML表示法定义了UML的图形表示符号，为建模者和建模工具的开发者提供了标准的图形符号和正文语法。这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型，在语义上它是UML元模型的实例。UML表示法分为通用表示和图形表示两种。

2、UML的特点

(1)面向对象。UML支持面向对象技术的主要概念，提供了一批基本的模型元素的表示图形和方法，能简洁明了的表达面向对象的各种概念。

(2)可视化，表示能力强。通过UML的模型图能清晰地表示系统的逻辑模型和实现模型。可用于各种复杂系统的建模。

(3)独立于过程。UML是系统建模语言，独立于开发过程。

(4)独立于程序设计语言。用UML建立的软件系统模型可以用Java、VC++、SmalltaIk等任何一种面向对象的程序设计来实现。

(5)易于掌握使用。UML图形结构清晰，建模简洁明了，容易掌握使用。

3、UML的面向对象分析设计过程

运用UML进行面向对象的系统分析设计，其过程通常由以下3个部份组成：

(1)识别系统的用例和角色。首先对项目进行需求调研，依据项目的业务流程图和数据流程图以及项目中涉及的各级操作人员，通过分析，识别出系统中的所有用例和角色；接着分析系统中各角色和用例间的联系，再使用UML建模工具画出系统的用例图，同时，勾画系统的概念层模型，借助UML建模工具描述概念层类图和活动图。

(2)进行系统分析，并抽取类。系统分析的任务是找出系统的所有需求并加以描述，同时建立特定领域模型。建立域模型有助于开发人员考察用例，从中抽取出类，并描述类之间的关系。

(3)系统设计，并设计类及其行为。设计阶段由结构设计和详细设计组成。结构设计是高层设计，其任务是定义包(子系统)，包括包间的依赖关系和主要通信机制。包有利于描述系统的逻辑组成部分以及各部分之间的依赖关系。详细设计就是要细化包的内容，清晰描述所有的类，同时使用UML的动态模型描述在特定环境下这些类的实例的行为。

二、UML面向对象分析设计在图书管理系统中的应用

1、图书管理系统概述

随着网络技术和软件技术的飞速发展，信息革命带来了全球范围市场竞争的日益加剧，对传统的办公教学和生活方式产生了巨大的冲击。办公自动化就是采用Internet/Intranet技术，基于工作流的概念，使内部人员方便快捷的共享信息，高效的协同工作；改变过去复杂、低效的手工办公方式，实现迅速、全方位的信息采集、信息处理。网络为图书管理系统提供了技术保障。

图书管理系统由借书、还书、查询三个功能组成。

借书：输入读者借书证，系统首先检查借书证是否有效，若有效，对于第一次借书的读者，在借书文件上建立档案；否则，查阅借书文件，检查该读者所借图书是否超过5本，若已达5本，拒借；未达5本，办理借书。

还书：从借书文件中读出与读者有关的记录，查阅所借日期，如果超期，做罚款处理；否则，修改库存目录文件与借书文件。

查询：可通过借书文件和库存目录文件查询读者情况、图书借阅情况及库存情况，打印各种统计表。

2、图书管理系统的用例和角色

建立用例模型首先要确定角色(Actors)，Actors表示提供或接收系统信息的人或系统，他们是与系统有交互作用的人或事务，代表一个系统的使用者或外部通信的目标。用例是系统中的一个功能单元，可以被描述为参与系统之间的一次交互作用。用例模型的用途是列出系统中的用例和参与者，并且显示哪个是用例的执行。根据以上的系统分析，本系统确定的角色有借书者、图书管理员和系统管理员。这三者只包含了最基本的Use Case模型，是系统的高层抽象，在开发过程中，随着对系统的认识不断加深，Use Case模型可以自顶向下不断精化，演化出更为详细的Use Case模型。

3、图书管理系统分析与设计

图书管理系统中拥有大量数字化信息资源，这些资源是多种媒体、多种格式的，而且还是相互关联的。其数据量大，信息长度不定。非结构化信息与结构化信息并存。传统的数据库和信息管理系统在数据模型、系统结构、用户接口等方面都虚拟实现对这些数字化信息资源的管理和操作，这就决定了图书管理必须采用面向对象的方法来建立数据模型和管理模型，建立面向对象的数据库。实现面向对象的信息管理系统。使用UML对图书管理系统进行基于面向对象的分析和设计，可以从开发的第一步开始，从系统的底层就把握住图书管理信息资源的特征，为下一步的具体实现打好基础。在为图书管理系统建立模型时要涉及到处理大量的模型元素，如对象类、接口、组件、节点、图等。

4、图书管理系统的实现、测试和系统配置

经过系统分析与设计后。就可以根据设计模型在具体的环境中实现系统，生成系统的源代码、可执行程序和相应的软件文档，建立一个可执行的系统。然后需要对系统进行测试和排错，保证系统符合预定的要求。获得一个无错的系统实现，调试的结果将确认所完成的系统可以真正使用。最后系统配置的任务是在真实的使用运行环境中配置，调试系统，解决系统正式使用前可能存在的任何问题。

三、小结

UML是一种功能强大的、面向对象的可视化系统分析的建模语言，它采用一整套成熟的建模技术，广泛地适用于各个应用领域。它的各个模型可以帮助开发人员更好地理解业务流程，建立更可靠、更完善的系统模型。从而使用户和开发人员对问题的描述达到相同的理解，以减少语义差异，保障分析的正确性。

通过对图书管理系统的开发可以看到，UML作为软件工程中的建模语言，代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有重大的经济价值和国防价值，并获得了国际上的广泛支持，具有非常好的应用前景。

参考文献

[1]张龙详，UML与系统分新设计[M]，人民邮电出版社，2001．

[2]邓良松等，软件工程，西安电子科技大学出版社，2000．

[3]张敬宋、广军等，软件工程教程[M]，北京航空航天大学出版社，2003．

[4]周之英，现代软件工程[M]，科学出版社，1999．

作者简介

薛宁，陕西延安人，大学本科学历，助教．