軟件工程中的UML建模技術(shù)

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【摘要】在軟件工程中，UML建模技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，具有可視化、定義良好以及功能強大等優(yōu)點?；诖?，筆者從UML建模技術(shù)的概念和優(yōu)勢入手，對軟件工程中UML建模技術(shù)的應(yīng)用模式和應(yīng)用流程進行了分析，主要介紹了用例圖、類圖、序列圖和協(xié)作圖在軟件工程中的應(yīng)用，并將人才招聘系統(tǒng)作為研究對象，闡述了uml建模技術(shù)的實踐應(yīng)用，以期為相關(guān)研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】軟件工程；UML建模技術(shù)；需求分析

前言

在進行軟件的開發(fā)時，技術(shù)人員大都會通過面對對象描述的方法進行建模，該方法是將軟件系統(tǒng)的對象看做是構(gòu)建模塊。在進行建模的過程中，UML建模技術(shù)可以創(chuàng)建系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)以及動態(tài)行為，可以有效提高建模的效率和準(zhǔn)確性。因此，對于軟件工程中的UML建模技術(shù)研究具有一定的現(xiàn)實意義與理論指導(dǎo)價值。

1.UML建模技術(shù)概述

UML是一種規(guī)范定義、文檔化或者可視化的最標(biāo)準(zhǔn)的建模語言，可以應(yīng)用于軟件工程的各個階段。UML建模語言擁有統(tǒng)一的符號以及語義，可以將所有項目根植與一種建模語言中，并對這些項目中的所有概念進行明晰的表示與定義，在很大程度上擴大了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，使UML建模技術(shù)的應(yīng)用更為靈活。在UML中，主要包括圖、事物以及關(guān)系這三個基本構(gòu)造。具體而言，UML建模技術(shù)在軟件工程中的應(yīng)用主要有如下優(yōu)勢：第一，UML建模技術(shù)可以在系統(tǒng)模型中實現(xiàn)完全獨立，雖然UML建模技術(shù)會與其余建模工具進行配合應(yīng)用，但是并不會與系統(tǒng)的開發(fā)過程不產(chǎn)生交集；第二，UML建模技術(shù)在軟件工程中的應(yīng)用是面向?qū)ο蟮?，打破了傳統(tǒng)建模語言的差異性，可以通過統(tǒng)一的模型元素進行方法與圖形的表述；第三，UML建模技術(shù)可以捕捉軟件系統(tǒng)中的靜態(tài)行為信息與動態(tài)行為信息，靜態(tài)行為信息主要是指軟件系統(tǒng)中對象，動態(tài)行為信息主要是從時間角度和狀態(tài)角度對對象通訊的定義；第四，UML建模技術(shù)的和具體的實現(xiàn)沒有關(guān)系，適用于所有語言平臺或者工具平臺，還能夠應(yīng)用于具有代碼生成功能的交互式可視化建模工具，該工具可以為UML建模技術(shù)提供多種編程語言代碼和程序構(gòu)筑模型[1]。

2.軟件工程中的UML建模技術(shù)應(yīng)用模式

在軟件工程中，UML建模技術(shù)主要通過視圖的應(yīng)用進行軟件開發(fā)，UML建模技術(shù)一共可以提供八種圖，實現(xiàn)軟件系統(tǒng)開發(fā)的可視化以及模型化，以此獲取軟件系統(tǒng)的主要資料，從而明確軟件系統(tǒng)的架構(gòu)與體系。本文主要對常用的四種圖進行分析：第一，用例圖。在UML建模技術(shù)中，用例圖是最基本的圖。在軟件工程中，需求分析階段的重點在于需求獲取，需求獲取的重點在于系統(tǒng)模型的構(gòu)建，系統(tǒng)模型構(gòu)建的最佳方法就是用例圖。用例圖可以構(gòu)建的用例模型可以為系統(tǒng)軟件的開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。第二，類圖。在UML建模技術(shù)中，類圖主要用于表示不同實體（包括人、數(shù)據(jù)或者事物等）間的相關(guān)關(guān)系。在軟件工程中，類圖能夠表示軟件系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，包括邏輯類圖和實現(xiàn)類圖這兩種。其中，邏輯類圖是指業(yè)務(wù)人員所說的事物種類，如保險-住房抵押-信貸-利率等；實現(xiàn)類圖是指程序員負責(zé)的實體，但是并不會通過相同的屬性進行描述，因為實現(xiàn)類圖會進行HashMap或者Vec-tor等事物的引用。第三，序列圖。在UML建模技術(shù)中，序列圖能夠主要用于具體用例流程的詳細定義，主要通過自描述進行用例流程的定義，還能夠表示用例流程中不同對象的不同調(diào)用關(guān)系。在實際的應(yīng)用過程中，序列圖的繪制過程較為簡單，在橫跨圖的上部區(qū)域，不同的框代表每個類的對象，每個框中類的對象名稱和類的名稱使用空格/冒號/空格進行分隔，比如，MyReportGenerator：ReportGenera-tor。如果其中一個類對象向另一個類對象進行消息的發(fā)送，需要通過帶有指向接收性質(zhì)的連線來實現(xiàn)，技術(shù)人員需要將消息/方法的名稱標(biāo)注于于連線上。如果發(fā)送的消息較為重要，技術(shù)人員需要繪制帶有指向發(fā)起性質(zhì)的虛線，并將返回值標(biāo)注于虛線上。第四，協(xié)作圖。在UML1.1版本的時候，協(xié)作圖被稱作Collabo-rationDiagram，翻譯為中文是協(xié)作圖；在UML2.0版本的時候，協(xié)作圖被稱作CommunicationDiagram，翻譯為中文是通訊圖。但不論哪一種翻譯方式，協(xié)作圖都可以看做是序列圖的全新表達方式。對于UML建模技術(shù)來說，序列圖注重前后順序，通過循環(huán)圖或者分支結(jié)構(gòu)來表示，而協(xié)作圖則更為注重協(xié)同關(guān)系，協(xié)作圖不能通過圖像來表示[2]。

3.軟件工程中的UML建模技術(shù)應(yīng)用流程

在軟件工程中，RationalRose能夠滿足現(xiàn)有全部建模環(huán)境的需求，在軟件開發(fā)過程中，支持開發(fā)人員、分析人員和系統(tǒng)工程師將需求以及系統(tǒng)的機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榇a，從而實現(xiàn)需求以及系統(tǒng)的可視化。一般來說，軟件開發(fā)過程包括需求分析、方案設(shè)計、方案實現(xiàn)、測試與配置等環(huán)節(jié)。

3.1需求分析環(huán)節(jié)

在軟件工程的需求分析階段，技術(shù)人員主要應(yīng)用UML建模技術(shù)中的用例圖，了解系統(tǒng)的所有需求，并對需求進行相應(yīng)的描述。對于用例圖而言，技術(shù)人員通過事件的應(yīng)用實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)間的交互作用，并在用例圖中表明用戶能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)，還能夠?qū)⒐δ芊治鲆约靶枨蠓治鲋邪南到y(tǒng)模塊，根據(jù)角色平均分配到不同用戶中，提高系統(tǒng)模型的清晰度。

3.2設(shè)計環(huán)節(jié)

在軟件工程的設(shè)計階段，技術(shù)人員需要全面考慮所有軟件開發(fā)技術(shù)的局限性，對需求分析階段的系統(tǒng)模型進行進一步的擴展與細化。設(shè)計階段的目標(biāo)在于將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)變?yōu)榇a，對需求分析階段提取的系統(tǒng)屬性與操作進行細化，并添加更多的類處理，比如，用戶接口、設(shè)備、數(shù)據(jù)庫以及通信等。一般來說，軟件工程的設(shè)計階段包括兩個部分，其一，結(jié)構(gòu)設(shè)計，又被稱作高層設(shè)計，主要任務(wù)是對包（即子系統(tǒng)）進行定義，主要定義的內(nèi)容為包與包之間的依賴性以及通信機制，進一步實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的清晰化與簡化，盡量減少各部分的依賴性，避免雙向依賴關(guān)系的構(gòu)建；其二，詳細設(shè)計，這一部分主要是對包的細化，技術(shù)人員可以通過詳細設(shè)計了解所有類的清晰全面描述。設(shè)計階段中UML建模技術(shù)的應(yīng)用包括類圖和序列圖這兩種。首先，類圖的應(yīng)用，在軟件工程中，類圖屬于靜態(tài)視圖，可以通過以下兩種方式進行定義：通過問題域的概念進行定義、通過該類實際表示的內(nèi)涵進行定義，技術(shù)人員需要根據(jù)系統(tǒng)需求分析以及系統(tǒng)用例進行類圖的構(gòu)建；然后，序列圖的應(yīng)用，在軟件工程中，序列圖屬于動態(tài)視圖，主要用于描述系統(tǒng)中各個對象的交互以及通訊，技術(shù)人員可以根據(jù)序列圖了解對象實現(xiàn)某種功能時，是如何進行序列消息的發(fā)送與接受。

3.3實現(xiàn)環(huán)節(jié)

在軟件工程中，實現(xiàn)環(huán)節(jié)就是指構(gòu)造或者實現(xiàn)環(huán)節(jié)，主要工作內(nèi)容為類的編程。一般來說，技術(shù)人員會將C#語言作為軟件系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，因為C#語言在邏輯試圖轉(zhuǎn)變?yōu)榇a部件這一映射過程中，有顯著的優(yōu)勢。在UML建模技術(shù)中，主要有以下幾種圖用于編碼過程：第一，類的規(guī)格說明，不同類的規(guī)格說明體現(xiàn)了不同的屬性與操作；第二，類圖，能夠顯示軟件系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)以及類之間的關(guān)系；第三，狀態(tài)圖，能夠體現(xiàn)軟件系統(tǒng)中類的對象現(xiàn)有的狀態(tài)、需要處理的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移需要觸發(fā)的操作；第四，動態(tài)圖，在編程過程中，動態(tài)圖主要包括順序圖、活動圖以及合作圖這三種，主要用于體現(xiàn)對象應(yīng)用該類對象的過程；第五，用例圖及其規(guī)格說明，能夠體現(xiàn)出軟件系統(tǒng)的需求以及結(jié)果。

3.4測試與配置環(huán)節(jié)

當(dāng)軟件工程的系統(tǒng)編碼全部完成之后，技術(shù)人員需要進行系統(tǒng)的全面測試，保障軟件工程的質(zhì)量。具體而言，測試環(huán)節(jié)分為系統(tǒng)測試、單元測試、驗收測試以及集成測試這幾種。對于系統(tǒng)測試來說，技術(shù)人員可以應(yīng)用UML建模技術(shù)的用例圖，測試開發(fā)的軟件系統(tǒng)是否充分滿足了用例圖描述的需求；對于單元測試來說，技術(shù)人員可以應(yīng)用UML建模技術(shù)的類圖以及類的規(guī)格，對軟件系統(tǒng)中單獨的類或者成組的類進行測試；對于集成測試來說，技術(shù)人員可以應(yīng)用UML建模就似乎的組件圖以及合作圖，測試軟件系統(tǒng)中各個組件的合作狀況[3]。

4.軟件工程中的UML建模技術(shù)的應(yīng)用實例

本文主要將在線人才招聘系統(tǒng)的市場管理和信息管理作為實例分析對象，進行軟件工程中UML建模技術(shù)的應(yīng)用研究。4.1人才招聘系統(tǒng)的登錄界面設(shè)計對于人才招聘系統(tǒng)軟件而言，登錄界面的設(shè)計可以提高系統(tǒng)的管理水平。在進行登錄界面的設(shè)計時，技術(shù)人員可以應(yīng)用CustomLoginUI進行界面參數(shù)的傳遞，當(dāng)用戶輸入登錄信息并點擊確定按鈕之后，系統(tǒng)可以自動進行“sendMessage”，并應(yīng)用HTTP進行服務(wù)器請求，在接收到CustomLoginUI的合法回復(fù)之后，即為用戶登錄成功，可以應(yīng)用人才招聘系統(tǒng)進行相應(yīng)的操作。4.2人才招聘系統(tǒng)中用例圖的應(yīng)用分析第一，人才招聘系統(tǒng)的管理人員會通過管理功能設(shè)定系統(tǒng)的基本信息，比如，招聘的崗位、崗位的任職要求和崗位的薪酬待遇等內(nèi)容，招聘信息主要通過Web形式上傳到Internet上。第二，應(yīng)聘人員通過CustomLoginUI界面進行人才招聘系統(tǒng)的登錄操作，當(dāng)系統(tǒng)確認應(yīng)聘人員的身份之后，即可登錄系統(tǒng)。應(yīng)聘人員可以在招聘信息下面填寫個人信息，系統(tǒng)會將應(yīng)聘人員的個人信息上傳到在線人才管理系統(tǒng)中，個人信息也會通過Web形式上傳到Internet上。第三，招聘人員可以在系統(tǒng)中查看應(yīng)聘人員的個人信息，根據(jù)崗位的要求以及應(yīng)聘人員的履歷，決定是否邀請應(yīng)聘人員面試。需要邀請應(yīng)聘人員時，招聘人員可以通過系統(tǒng)進行E-mail的發(fā)送。與此同時，管理人員需要將應(yīng)聘人員的信息添加到人事檔案庫中，以數(shù)據(jù)文本的格式進行存儲。第四，當(dāng)招聘工作完成之后，管理人員需要將人才招聘系統(tǒng)關(guān)閉。在關(guān)閉的過程中，管理人員的決策可以看作是抽象角色，通過“fromUseCaseView”表示。管理人員實施的操作主要包括招聘活動的啟動與停止、招聘信息的管理、人事檔案與招聘信息的導(dǎo)出等。4.3人才招聘系統(tǒng)中類圖的應(yīng)用分析第一，類圖的選擇，技術(shù)人員需要根據(jù)人才資源系統(tǒng)的特點，通過同時得到類圖的方式，應(yīng)用stereotypeobject-entity、control、boundary等方法，確保角色可以有效應(yīng)用于對象的通訊過程中，還能夠保障序列圖和協(xié)作圖間的有效轉(zhuǎn)換。第二，組件設(shè)計，技術(shù)人員需要將上一個步驟得到的類圖進行實體映射，以此得到類圖表。具體的映射方法如下：首先，將人才招聘系統(tǒng)中的實體進行單獨的表的定義；然后，將實體表的繼承網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)刪除，確保不同層次的實例具備一致的屬性；最后，將人才招聘系統(tǒng)中的子類文件狀態(tài)配置于相應(yīng)的表中，并在組件中建立數(shù)據(jù)庫，用于TaxDate等映射表的存儲。第三，組件圖的構(gòu)建，技術(shù)人員需要通過控制類組件進行組件圖的構(gòu)建，如果技術(shù)人員采用的編程語言為C++，可以將控制類組件存儲為（.h文件）或者（.ccp文件）。另外，對于源代碼文件，技術(shù)人員可以應(yīng)用包進行源代碼的分組，并通過關(guān)聯(lián)進行序列圖的類信息顯示。當(dāng)組件圖構(gòu)建完成之后，技術(shù)人員需要將能夠執(zhí)行的主程序（即.exe文件）以及java語境鏈接庫加入到組件圖中，實現(xiàn)人才招聘系統(tǒng)的開發(fā)[4]。

5.結(jié)論

綜上所述，UML建模技術(shù)可以提高軟件開發(fā)的效率和有效性，值得推廣應(yīng)用。通過對軟件工程中的UML建模技術(shù)分析可知，開發(fā)人員需要深入了解UML建模技術(shù)的各種視圖及應(yīng)用特點，在軟件工程的各個階段正確應(yīng)用視圖，充分發(fā)揮出UML建模技術(shù)的作用，提高軟件工程的質(zhì)量。希望本文可以為技術(shù)人員進行軟件開發(fā)提供幫助。

參考文獻

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[3]夏志龍.使用UML和Event-B構(gòu)建基于云平臺的應(yīng)用軟件模型[D].江蘇科技大學(xué),2016.

[4]于麗.基于UML的面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)研究與應(yīng)用[J].信息與電腦(理論版),2015(20):16-17.

作者:王蕊 單位:云南工程職業(yè)學(xué)院