基于云計算的機(jī)房小幫手系統(tǒng)的UML軟件建模

摘 要：本文利用UML來構(gòu)造基于云計算的機(jī)房小幫手分析與設(shè)計方法。包括使用UML用例圖來做用例模型，用UML類圖來做分析模型，用UML活動圖和順序圖來做設(shè)計模型。

關(guān)鍵詞：UML；云計算；軟件建模

中圖分類號：TP311.52

隨著云計算技術(shù)的發(fā)展和普及，很多大中專院校都建有自已的云計算機(jī)房來提供學(xué)生上機(jī)實踐，作為教學(xué)和管理的重要環(huán)節(jié)，極大地提高了學(xué)生的動手能力。長沙環(huán)保學(xué)院就新建了二個云計算機(jī)房，采用了北京透明計算公司的軟件系統(tǒng)，這種新的技術(shù)最大的特點就是利用云計算的模式，用戶可以隨時隨地通過任何一個終端登陸系統(tǒng)，來進(jìn)行上機(jī)教學(xué)，非常的方便和節(jié)能環(huán)保。但是，也出現(xiàn)了一些小的問題比如教師和學(xué)生上機(jī)安排作業(yè)時都采用文件共享的方式，這樣讓一些偷懶的學(xué)生直接復(fù)制別的學(xué)生的作業(yè)提交，而老師卻無法發(fā)現(xiàn)這個問題，還有一些其它的問題。因此，既要提高機(jī)房的科學(xué)管理水平，使機(jī)房管理更加規(guī)范、有序，又要提高教師上機(jī)教學(xué)的質(zhì)量，這是目前擺在各個學(xué)院面前的一個迫切課題，筆者通過自己的工作經(jīng)歷，參考了一些技術(shù)資料，利用UML技術(shù)建立了一個云計算機(jī)房小幫手軟件的模型。

1 用例模型

1.1 用例圖

運用UML對系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計主要是以下幾種圖型，如：類圖，用例圖，順序圖，活動圖，狀態(tài)圖等，在做需求分析時選用用例圖。用例圖說明的是誰要使用系統(tǒng)以及他們使用該系統(tǒng)可以做些什么？主要目的是幫助開發(fā)團(tuán)隊以一種可視化的方式理解系統(tǒng)的功能需求，以及系統(tǒng)內(nèi)用例之間的關(guān)系。

如何進(jìn)行用例建模，畫出用例圖呢，這里主要分解為二步：

（1）識別參與者（ACTOR）。參與者作為同系統(tǒng)交互的所有事物，它可以是人也可以是其它系統(tǒng)或硬件等。它不是系統(tǒng)的組成部分，是獨立于系統(tǒng)而客觀存在的。在確定參與者時可以采用提問的方式來找出來，如誰是系統(tǒng)的主要用戶？誰從系統(tǒng)獲得信息等等。

（2）確定用例。確定用例的一個最重要的原則是必須從用戶（參與者）角度來分析和設(shè)計系統(tǒng)。識別用例也可以采用提問方式，如每個參與者的任務(wù)？

1.2 機(jī)房小幫手軟件用例圖

通過業(yè)務(wù)調(diào)查，我們了解到云計算機(jī)房實驗員的主要工作職責(zé)就是維護(hù)機(jī)房電腦，進(jìn)行硬件和軟件管理，包括維修硬件，安裝和更新軟件、網(wǎng)絡(luò)管理，保證網(wǎng)絡(luò)正常，記錄維護(hù)日志。學(xué)生到機(jī)房來主要是上機(jī)練習(xí)實踐，做作業(yè)，提交作業(yè)。老師到機(jī)房來主要是指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)練習(xí)，保證機(jī)房上機(jī)紀(jì)律，安排作業(yè)，填寫機(jī)房使用情況。那么，我們可以確定參與者是實驗員、學(xué)生、老師。

根據(jù)上述所得，畫出用例圖：

圖1 云計算機(jī)房小幫手軟件的用例圖

2 分析模型

2.1 類圖

類圖（Class diagram）是顯示了模型的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，特別是模型中存在的類、類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及它們與其他類的關(guān)系等。它用于描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計。

分析類包括邊界類（boundary）、控制類（control）、實體類（entity），分析模型的設(shè)計取決于這三種分析類的設(shè)計。對于邊界類，可以從用例描述中找出與邊界相關(guān)的詞語，然后進(jìn)行整理，包括刪除重復(fù)詞語。對于實體類，選擇用例圖中的用例名稱里的名詞，然后進(jìn)行整理，避免出現(xiàn)一些大的名詞和專業(yè)名詞（如系統(tǒng)、子系統(tǒng)、網(wǎng)站、Oracle、sql、windows等）。對于控制類，有兩種方法，第一種選擇用例圖中的用例名稱里的動詞，然后再進(jìn)行整理，包括刪除重復(fù)詞語。另一種方法就是為每一個帶有增刪改查功能的實體類建立一個控制類，有多少這樣的實體類就有多少個控制類[2]。

2.2 機(jī)房小幫手軟件的分析模型

通過圖1的用例圖，再根據(jù)每個用例的描述（由于字?jǐn)?shù)限制，用例的用例描述省略），得到以下類圖：

圖2 云計算機(jī)房小幫手軟件的分析模型

3 系統(tǒng)設(shè)計模型與實現(xiàn)模型

3.1 設(shè)計模型與活動圖、順序圖

設(shè)計模型則是架構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果。當(dāng)設(shè)計模型完成后，開發(fā)編程人員便可以進(jìn)行編程了。設(shè)計模型主要包含了活動圖等。用例模型回答了軟件“做什么”的問題，而設(shè)計模型回答“該怎么做”的問題，工作的重點是適應(yīng)特定的實施環(huán)境和部署環(huán)境[3]。

活動圖是UML用于對系統(tǒng)的動態(tài)行為建模的另一種常用工具，它描述活動的順序，展現(xiàn)從一個活動到另一個活動的控制流，闡明了業(yè)務(wù)用例實現(xiàn)的工作流程。業(yè)務(wù)用例工作流程說明了業(yè)務(wù)為向所服務(wù)的業(yè)務(wù)主角提供其所需的價值而必須完成的工作[4]。

順序圖是將交互關(guān)系表示為一個二維圖?？v向是時間軸，時間沿豎線向下延伸。橫向軸代表了在協(xié)作中各獨立對象的類元角色。類元角色用生命線表示。當(dāng)對象存在時，角色用一條虛線表示，當(dāng)對象的過程處于激活狀態(tài)時，生命線是一個雙道線[5]。

3.2 云計算機(jī)房小幫手的活動圖

教師上機(jī)的過程中，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)房電腦或其它設(shè)備有故障，可以在旁邊好的電腦的上反映故障信息到服務(wù)器上，實驗員就會立即看到這些信息，修復(fù)完電腦后，實驗員回復(fù)故障已解決信息。根據(jù)上述過程，得出其活動圖如下：

圖3 反映故障信息用例的活動圖

上實驗課之前，教師先把有關(guān)該課程的資料上傳到服務(wù)器，學(xué)生遇到疑難問題時，可以在線搜索，服務(wù)器給出相關(guān)問題答案。根據(jù)上述業(yè)務(wù)過程，得出活動圖如下：

圖4 上機(jī)幫助用例的活動圖

3.3 云計算機(jī)房小幫手軟件的順序圖

每個學(xué)期開學(xué)時，學(xué)校都會購買新的設(shè)備，實驗員增加設(shè)備信息的過程是這樣：實驗員首先輸入用戶名和密碼以準(zhǔn)備登錄系統(tǒng)，后臺對用戶名和密碼進(jìn)行驗證，然后實驗員錄入設(shè)備信息，后臺保存設(shè)備信息。

圖5 云計算機(jī)房小幫手軟件增加設(shè)備順序圖

參考文獻(xiàn)：

[1]譚云杰.Thinking in UML（第1版）[M].北京：中國水利水電出版社，2009：15.

[2]李軍.一種從用例模型到分析模型的設(shè)計方法[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2012（01）：34-35.

[3]孔軍.基于UML的系統(tǒng)需求分析[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用，2003（15）：217-218.

[4]方紅萍，陳和平.信息系統(tǒng)UML建模研究[J].計算機(jī)工程與設(shè)計，2006（19）：3614.

[5]陳鑫，李宣東.基于設(shè)計演算的形式化用例分析建?？蚣躘J].軟件學(xué)報，2008（10）：2548-2549.

作者簡介：李軍（1981-），男，系統(tǒng)分析師，碩士研究生，研究方向：軟件工程。

作者單位：長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境信息系，長沙 410004

基金項目：2013年湖南省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題：云計算在區(qū)域教育資源公共服務(wù)模式的應(yīng)用（項目編號：XJK013CXX005）；湖南省教育廳科學(xué)研究項目：基于云計算的區(qū)域教育資源公共服務(wù)模式的研究（項目編號：13C1001）；2010年學(xué)院科學(xué)研究課題：機(jī)房軟件小幫手軟件開發(fā)（項目編號：10KY005）。