淺析基于UML的系統(tǒng)分析方法

(天津機電工藝學院，天津 300350)

假如你的項目組負責開發(fā)某款應用軟件，事先將相關資料、程序員、工具配備齊全，隨后你就開始緊鑼密鼓的工作，表面看上去這符合一般事務的發(fā)展規(guī)律，實際上這是非常錯誤的行為。比如：在你制作的過程中甚至制作完畢，客戶提出了新的改進意見，會不會導致你整個工程的作廢？在這期間，你的項目所付出的代價太高了，時間最后沒有轉(zhuǎn)化成利益，這樣的結果使我們不愿意看到的。如果我們預估了風險，在正式施工之前做了各種模型和預案，即使出現(xiàn)了意外情況，我們也能將風險降到最低。

如今在開發(fā)軟件過程中，正式進入“實施”階段前，廣泛采用的方式就是系統(tǒng)分析技術。我們需經(jīng)歷需求分析、業(yè)務流程分析、架構設計、系統(tǒng)總體設計、詳細設計等階段，在每個階段都會產(chǎn)生文檔。而期間產(chǎn)生的文檔，便成了日后編寫程序的依據(jù)，我們依照文檔中的軟件設計“模型”，用一種我們所熟知的程序設計語言實現(xiàn)即可?！敖！笔窃S多工程領域廣泛采用的技術，我們建造房屋，生產(chǎn)汽車都能借助模型讓用戶得到未來實際物體的印象。在系統(tǒng)開發(fā)領域中，建模的過程實際上就是制作系統(tǒng)藍圖的過程。

UML(統(tǒng)一建模語言)就是一種滿足上述要求的工具，由它便可輕松的描繪出系統(tǒng)的藍圖。它將一個復雜的問題簡單化，可實現(xiàn)大型復雜系統(tǒng)各種軟件成分描述的可視化，清晰的說明系統(tǒng)的結構和行為，指導我們描繪出系統(tǒng)的模型，并產(chǎn)生用于日后決策的文檔。

使用UML來繪制模型，需要先從系統(tǒng)中分析出兩個問題，它們分別是：事物以及事物之間的關系，然后根據(jù)規(guī)則導出圖形，這三個內(nèi)容具體劃分如圖1所示：

圖1 UML的內(nèi)容結構圖

例如，在學生選課系統(tǒng)當中學生選課行為的Use Case模型如圖2所示，該圖只包含了最上層的Use Case模型，是系統(tǒng)某功能模塊的高層抽象，在今后的開發(fā)實踐中，我們會對問題進一步的進行分解，隨之Use Case模型便會自上而下進行細化，描繪出更詳細的Use Case模型。

圖2 學生選課的模型圖

使用UML作為工具，采用面向?qū)ο蟮姆椒▽W生選課系統(tǒng)進行分析，從系統(tǒng)的主要功能為出發(fā)點，而后逐步進行細化設計。處理好一組類、接口和協(xié)作及它們之間的關系，隨之建立類圖。狀態(tài)圖用來描述一個指定對象的狀態(tài)、事件和事件之間的活動。它用來描述系統(tǒng)的動態(tài)行為，大多數(shù)面向?qū)ο蠹夹g都用狀態(tài)圖表示單個對象在其生命周期中的行為。一個狀態(tài)圖包括一系列的狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移。將已有的狀態(tài)圖特殊化，便形成了活動圖?；顒訄D在系統(tǒng)分析和設計的過程中使用比較頻繁,它既可用來描述類的動態(tài)行為,也可以描述事件內(nèi)部的工作過程。雖然活動圖是由狀態(tài)圖演變而來，但是它們分別表示了不同的意義。

我們利用UML，舉了簡單的實例，對用于分析的圖形工具做了簡單地介紹。實際上我們在畫圖的同時就是逐步深入了解系統(tǒng)的過程，是對系統(tǒng)建模的過程。在UML中，圖形工具有很多，但它們各自的出發(fā)點不同，也將服務于我們不同的分析目的。從應用的角度看,當采用面向?qū)ο蠹夹g設計系統(tǒng)時，首先是系統(tǒng)進行需求分，而后根據(jù)需求分析的結果導出系統(tǒng)的用例圖、類圖、配置圖等靜態(tài)模型，其目的是構造系統(tǒng)的結構。而后下一步我們要做的是導出系統(tǒng)的動態(tài)模型，其中包括狀態(tài)圖、活動圖等。

實際上，從上面的分析我們可以看出，在一個軟件項目的開發(fā)過程中，僅僅利用一種視圖描述模型是不夠充分的，應該采取多視角的方式逐步求精。例如：如果我們正在裝修我們的新房，我們在正式裝修前為這個新房繪制了一系列裝修圖紙，但是單一拿出任何一張圖紙，完全不能說明新房的裝修過程或者細節(jié)規(guī)劃。如果我們要向深入了解，必須準備好它的平面房型圖、立體成型圖、電氣規(guī)劃圖、水路改造圖等等。然而，我們在獨立繪制了裝修所需要的各種圖紙之后，還需要充分考慮施工時它們之間會產(chǎn)生的聯(lián)系。比如:我們所繪制的電氣規(guī)劃圖，完全要和新房的平面圖相聯(lián)系，合理布局；并且要保證不與新房的水路改造圖相沖突。在系統(tǒng)分析與設計的過程中也是如此，為了清晰的描述系統(tǒng)的某個局部問題的結構，需要將各種視圖有機的結合起來。利用系統(tǒng)架構圖展示系統(tǒng)的整體結構、用例圖展示系統(tǒng)當中操作者或其它模塊與事件之間的聯(lián)系、交互視圖展示系統(tǒng)各部分之間以及系統(tǒng)與環(huán)境之間的聯(lián)系、實體聯(lián)系圖展示了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的細節(jié)等等。一個大型的系統(tǒng)必定是復雜的，它不僅僅由各種功能模塊或者各種部件組合而成的，它是在已經(jīng)建立的各個部件基礎上，根據(jù)一定的規(guī)則串聯(lián)起來的，彼此相互依賴的構成一個整體。

在所有的軟件項目開發(fā)過程中，都應該將建模工作放在首要位置。經(jīng)統(tǒng)計表明，很多軟件在開發(fā)過程中都很少采用系統(tǒng)的建模方式，甚至根本沒有采用；而隨著軟件開發(fā)規(guī)模的減少，建模的方式也顯得非正式起來。他們經(jīng)常在紙張上勾勒一些草圖或者用電腦記錄一些過程，實際上，這種方式也是很正確的。他們認為，凡是有助于系統(tǒng)開發(fā)的行為都可以采用。即使非正規(guī)的模型不能精細的描述出系統(tǒng)的細節(jié)，但我們?nèi)匀豢梢詮睦锩嬲业揭恍┯袃r值的東西，也可以得到一些藍圖。然而，這些舉動是十分不正式的，它沒有一種標準的語言來描述、沒有統(tǒng)一的格式，沒有統(tǒng)一的規(guī)則。如果我們采用標準化的形式來說明，那么每個開發(fā)項目都能從中得到益處。建?？梢詭椭覀冊谙到y(tǒng)開發(fā)的過程中，隨時發(fā)現(xiàn)不合適的構造，項目規(guī)模越大，則產(chǎn)生這種情況的可能性就越大。

如今，建模這種技術已經(jīng)深入到各個學科領域中了，如果我們脫離了建模技術，直接就裝修了新房、制造了飛機和汽車，那么結果是很難預料的。在新房正式裝修前，我們需要一定程度的建模，以便日后能夠更好的施工；在正式拍攝電影前，我們寫了劇本，劇本本身就可以理解為模型。在軟件開發(fā)過程中，不成功的案例舉不勝數(shù)，原因各不相同；但成功的案例是有著很多相似之處的，其中最關鍵的技術是采用了建模。

參考文獻：

[1]吳建等.UML基礎與ROSE建模案例[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]陳承歡.管理信息系統(tǒng)基礎與開發(fā)技術[M].北京：人民郵電出版社，2005.