例解基于UML的面向对象分析与设计

摘要

      本文以实例的方式，展示了如何使用UML进行面向对象的分析与设计。本文将假设读者对UML、面向对象等领域的基本内容已了然于胸，所以将不会过多阐述，而将重点放在应用过程上。本文的目的是通过一个完整的实例，展现基于UML的OOA&D过程 的一个简化模式，帮助朋友们更好的认识UML在OOA&D中起的作用。

前言

      经常听到有朋友抱怨，说学了UML不知该怎么用，或者画了UML却觉得没什么作用。其实，就UML本身来说，它只是一种交流工具，它作为一种标准化交流符号，在OOA&D过程中开发人员间甚至开发人员与客户之间传递信息。另外，UML也可以看做是OO思想的一种表现形式，可以说“OO是神，而UML是型”。所以，想用好UML，扎实的OO思想基础是必不可少的。然而，在UML应用到开发过程中时，还是有一定的模式可以遵循的。（注意，是模式而不是教条，我下面给出的流程只是一个启发式过程，而不是说一定要遵循这个流程。）下面，我们通过一个CMS系统的分析设计实例，看看如何将UML应用到实际的开发中。

从需求到业务用例图

      OOA&D的第一步，就是了解用户需求，并将其转换为业务用例图。我们的CMS系统需求非常简单，大致课做如下描述：这个系统主要用来发布新闻，管理员只需要一个，登录后可以在后台发布新闻。任何人可以浏览新闻，浏览者可以注册成为系统会员，注册后可对新闻进行评论。管理员在后台可以对新闻、评论、注册会员进行管理，如修改、删除等。
      通过以上需求描述，我们画出如下的业务用例图：
      这里要注意三点：
      1.业务用例是仅从系统业务角度关注的用例，而不是具体系统的用例。它描述的是“该实现什么业务”，而不是“系统该提供什么操作”。例如，在实际系统中，“登录”肯定要作为一个用例，但是这是软件系统中的 操作，而用户所关注的业务是不包含“登录”的。
      2.业务用例仅包含客户“感兴趣”的内容。
      3.业务用例所有的用例名应该让客户能看懂，如果某个用例的名字客户看不懂什么意思，它也许就不适合作为业务用例。

从业务用例图到活动图

      完成了业务用例图后，我们要为每一个业务用例绘制一幅活动图。活动图描述了这个业务用例中，用户可能会进行的操作序列。活动图有个很重要的使命：从业务用例分析出系统用例。例如，下面是“新闻管理”的活动图：
      可以看到，一个“新闻管理”这个业务用例，分解出N多系统操作。这里要特别注意这些操作，其中很多“活动”都很可能是一个系统用例（当然，不是每个都是）。例如，由这个活动图可以看出，系统中至少要包含以下备选系统用例：登录、注销登录、查看新闻列表、修改新闻、删除新闻。
      这样，将每个业务用例都绘制出相应的活动图，再将其中的“活动”整合，就得出所有备选系统用例。

从活动图到系统用例图

      找出所有的备选系统用例后，我们要对他们进行合并和筛选。合并就是将相同的用例合并成一个，筛选就是将不符合系统用例条件的备选用例去掉。
一个系统用例应该是实际使用系统的用户所进行的一个操作，例如，“查看新闻列表”就不能算一个系统用例，因为他只是某系统用例的一个序列项。
      最终我们得出的系统用例图如下：

从系统用例图到用例规约

      得出系统用例图后，我们应该对每一个系统用例给出用例规约。关于用例规约，没有一个通用的格式，大家可以按照习惯的格式进行编写。对用例规约唯一的要求就是“清晰易懂”。
      下面给出“登录”这个系统用例的一个规约：

业务领域类图

      完成了上面几步，下面应该是绘制业务领域类图了。所谓业务领域类图要描述一下三点：
      1.系统中有哪些实体。
      2.这些实体能做什么操作。
      3.实体间的关系。
      这里要特别强调：这里的实体不是Actor，而是Actor使用系统时使用的所调用的实体，是处在系统边界之内的实体。例如，管理员就没有作为一个实体出现在这里，因为管理员处在系统边界之外，它所有的工作都可以通过调用这三个类的方法完成。并且，这里的“注册会员”实体也不是刚才用例图中注册会员这个Actor，而是作为一个系统内的业务实体，供Actor们使用的。例如，其中的注册功能是给注册会员这个Actor使用，而移除则是给管理员这个Actor使用的。
      理解以上这段话非常重要，我经常看到由于混淆了实体和Actor的关系而导致画出的领域类图不准确或职责分配不准确。
      大家可能还注意到，我们这里没有给出每个实体的属性。其实，在领域分析阶段，实体的属性并不重要，重要的是找出实体的操作。 

实现类图

      以上这几步，就是分析的过程。而下面的步骤就是设计了。
      设计没有分析那么好描述，因为分析是“客户面”，它只关心系统本身的功能和业务，而不关心任何和计算机有关的东西。但是，设计和平台、语言、开发模型等内容关系紧密，因而很难找出一个一致的过程。但是，一般在设计过程中实现类图是要绘制的。
      实现类图和领域类图不一样，它描述的是真正系统的静态结构，是和最后的代码完全一致的。因此，它和平台关系密切，必须准确给出系统中的实体类、控制类、界面类、接口等元素以及其中的关系。因此，实现类图是很复杂的，而且是平台技术有关的。所以，我在这里不可能给出一个准确的实现类图，不过为了描述，我还是给出一个简化了的实现类图，当然，它是不准确的，而只是从形式上给出实现类图的样子。
      我们假设这个系统建构于.NET 3.5平台上，并且使用ASP.NET MVC作为表示层，整体使用三层架构。那么，用户模块体系的实现类图大体是这样子（不准确）：

序列图

      有了静态结构，我们还要给出动态结构，这样，才能看清系统间的类是如何交互的，从而有效帮助程序员进行编码工作。

      上图给出的是用户登录的序列图。首先注册会员作为Actor，调用UserController的Login方法启动序列，然后序列按图示步骤执行。其中UserServices作为业务组件，首先调用数据访问组件的GetByName确定用户是否存在，如果存在，再调用GetByNameAndPassword确定输入密码是否是此用户的密码。从而完成业务功能。
      要注意，序列图在实际中是很多的，几乎每个类方法都配有相应的序列图。

最后的步骤

      在完成了上面的过程后，就可以进行编码、调试、测试等工作了。但这些已经超出了本文讨论的范围。

总结

      本文简要给出了使用UML进行OOA&D的过程。当然，由于示例较小，而且本人水平有限，所以给出的相关内容可能不是很准确。而且软件分析设计本来就不是一个固定模式的过程，随着系统的不同整个过程会有变化。本文只是想起到一个抛砖引玉的作用，让朋友们大致了解UML的使用流程。至于实际的分析设计，还需要深入的学习和实践的积累。