1、實驗指導書課程簡介1實驗大綱2實驗一 用例圖及用例描述4實驗二 活動圖19實驗三 系統順序圖29實驗四 域模型類圖37實驗五 設計類圖46實驗六、七 交互圖52實驗八 包圖62課程簡介自20世紀90年代以來，面向對象技術以其顯著的優勢成為計算機軟件領域的主流技術。越來越多的軟件企業認識到，要在激烈的市場競爭中立于不敗之地，采用面向對象技術是勢在必行的選擇。軟件行業需要大量掌握面向對象方法與技術的人才，這些人才不僅僅是能夠使用一種或幾種面向對象編程語言來編程，更重要的是能運用面向對象方法進行系統建模，即通過面向對象的分析（OOA）和面向對象的設計（OOD）建立系統的分析模型和設計模型。信息系統分

2、析與設計作為信息管理與信息系統專業本科生的一門重要專業課，其主要學習目標是：通過本課程的教學，使學生較熟練地掌握面向對象方法基礎知識，能使用面向對象技術進行需求采集、需求表示、需求分析和系統設計；熟悉對象、類、繼承、聚合、封裝、多態性等面向對象的基本概念，能用use case來分析和描述需求；掌握面向對象的系統分析和設計方法，能夠正確使用UML語言進行系統設計。學生在完成本課程學習后，應掌握面向對象分析與設計基本理論和方法且能較熟練地使用Microsoft Office Visio或Rational Rose等建模工具進行系統分析和設計，為今后從事信息系統開發工作奠定堅實的面向對象技術基礎。實

3、驗大綱實驗課程名稱：面向對象分析與設計 英文名稱：Object-Oriented Analysis and Design實驗學時數：16一、 實驗教學目的和要求本大綱根據面向對象分析與設計教學大綱對學生實際動手能力的培養要求而制定。作為計算機科學與技術學院軟件工程專業的專業必修課程，面向對象分析與設計實驗擬通過實際操作對課堂講授理論知識進行驗證、鞏固和補充，培養學生運用所學理論分析和解決實際問題的能力，培養學生嚴謹、求實的工作作風。面向對象分析與設計實驗在介紹Microsoft Office Visio環境以及Visio繪圖的基本方法和技巧的基礎上，掌握使用Visio進行UML建模的基礎知識，

4、能夠使用Visio的UML基本模型元素進行UML用例圖、活動圖、序列圖等的分析與設計。二、 主要儀器設備與實驗環境1. 微型電子計算機2. Windows操作系統3. Microsoft Office Visio和Rational Rose軟件三、 實驗項目名稱和學時分配序號實驗項目名稱學時分配實驗類型實驗要求1用例圖及用例描述4設計必做2活動圖2設計必做3系統順序圖2設計必做4域模型類圖2設計必做5設計類圖2設計必做6交互圖3設計必做7包圖1設計必做四、 實驗課考核方式1. 考核準則根據學生的實驗預習、實驗紀律、實際編程能力及實驗報告進行綜合考核評定，考核成績為百分制。2. 實驗報告要求實驗

5、報告內容包含有：實驗目的、實驗要求、實驗步驟、實驗結果分析以及實驗創新（與實驗指導書不同的實現方法）。3. 考核方式實驗結束后，要求學生寫出實驗報告，并給出成績（該成績與作業、課堂提問等成績共同占信息系統分析與設計課程最終成績的30%）。實驗一 用例圖及用例描述一、實驗目的1熟悉用例圖的基本功能和使用方法。2掌握如何使用建模工具繪制用例圖方法。3學習如何進行用例描述。二、實驗器材1計算機一臺。2Microsoft Office Visio 工具軟件。三、實驗內容根據學生宿舍日常生活管理系統開發分析，在完成對系統的需求建模，得到用例模型后，應針對每個用例進行業務分析，說明其具體的業務流程，現系統

6、分析部指派您完成該項任務。要求：（1）確定學生宿舍日常生活管理系統的用例。（2）繪制學生宿舍日常生活管理系統的用例圖。（3）對學生宿舍日常生活管理系統的用例進行描述 。四、實驗步驟1 確定系統涉及的總體信息 參與者學生宿管學工操作查看宿舍公告宿舍事務日常登記處理學生宿舍信息處理廣告處理學生宿舍信息處理學生留言建議社團、組織管理人員事務處理維護公告維護公告編輯修改學生個人信息維護廣告處理報修信息2 確定系統的參與者學生、宿管、學工。3 確定系統的用例學生請求服務的用例(1) 學生請求服務的用例 登錄系統 查看學生留言建議 編輯宿舍個人信息 處理宿舍廣告 宿舍報修 查看宿舍公告 社團、組織管理人員

7、登錄 處理社團活動廣告(2) 宿管處理宿舍事務的用例 登錄系統 查詢學生宿舍信息 維護宿舍廣告 維護公告 處理報修信息 (3) 學工進行系統維護的用例 登錄系統 查詢學生留言建議 查詢學生宿舍信息 維護公告4 使用Rational Rose繪制用例圖的步驟以“學生初步請求服務”用例為例：a.繪圖步驟:(1)在模板類別中選取并雙擊“UML模型圖”,出現如圖1.1所示,為繪制用例圖做好準備。圖1.1(2) 在左邊的形狀欄中，選取“UML 用例”的類別，選擇“參與者”圖標，在右邊的圖中添加一個參與者，并輸入名稱:學生,如圖1.2所示。 圖1.2(3)在左邊的形狀欄中，選取用例的圖標，在右邊的圖中畫出

8、一個用例，并輸入用例的名稱：登錄系統 。如圖1.3。圖1.3(4)按照步驟（3），繪制出如圖1.4和圖1.5的兩個用例。 圖1.4圖1.5（5）在繪出了用例后，接下來的是繪制參與者與用例實現，如圖1.6所示。圖1.6（6）根據步驟（5），同時完成如圖1.7和圖1.8。此時，學生初步請求服務用例圖就到此完成。其他的功能會在時序圖和活動圖中描繪。圖1.7圖1.8（7）根據分析情況，進一步添加或細化用例圖。b.描述用例“學生初步請求服務”用例的用例描述：（1）學生登錄系統；（2）如果登錄成功則顯示系統界面以提示學生選擇自己需要進行的工作；（3）如果登陸錯誤，則顯示出錯信息，返回步驟（1）；（4）學生

9、可以瀏覽檢索相應的廣告公告信息；（5）如果檢索不到，則顯示出錯信息，返回步驟（8），如果可以則繼續；（6）查看需要的廣告，并加以編輯或刪除；（7）顯示編輯或刪除成功信息；（8）結束。分析:在學生宿舍日常生活管理系統中,學生首先登錄系統,系統驗證通過后,學生方可使用系統瀏覽公告廣告,在檢索后,系統會給出提示,有沒有找到相關的信息,學生根據系統查詢的返回結果,進行下一步的操作,就是查看宿舍公告廣告,查看過程中,學生可以根據自己的需求進行相應的編輯操作，系統也會給予學生相應的提示信息和回饋。同樣方法可以得到其他用例圖和書面用例。5 學生宿舍日常生活管理系統的用例圖采用上述步驟，得到學生宿舍日常生活管

10、理系統的用例圖，包括學生請求服務的用例圖、宿管處理宿舍事務的用例圖、學工進行系統維護的用例圖這三個主要的用例圖。學生請求服務的用例圖學生請求服務的用例圖：以刪除留言建議用例為例：用例名稱：刪除留言建議 執行者：學生目的：完成一次宿舍報修的完整過程。類型：主要的、基本的過程描述：（1）學生輸入登錄信息，系統識別信息的有效性；（2）對學生進行注冊識別；（3）瀏覽系統中現有的留言建議；（4）選擇需要借刪除的留言建議并確認；（5）退出系統。異常事件流處理：（1）登錄信息有效性檢查失敗，允許學生重新輸入（3次機會）。（2）注冊識別失敗，沒有注冊的學生不能使用系統功能。（3）選擇所要刪除的留言建議確認失敗

11、，所選留言建議不存在或者正在被查閱，系統提示重選。 其他用例類似。宿管處理宿舍事務的用例圖宿管處理宿舍事務的用例：以來訪登記用例為例：用例名稱：來訪登記 執行者：宿管目的：完成一次來訪登記的完整過程。類型：主要的、基本的過程描述：（1）宿管輸入登錄信息，系統識別信息的有效性；（2）登錄成功后，請求進行宿舍日常生活登記；（3）判斷學校是否有該同學。（4）根據學生宿舍信息，來訪人信息進行登記；（5）退出系統。異常事件流處理：（1）登錄信息有效性檢查失敗，允許宿管重新輸入。（3）確認學生信息時失敗，學校沒有該學生，系統提示宿管注意。 宿管處理其他用例類似。學工進行系統維護的用例圖學工進行系統維護的用

12、例：以學工修改公告用例為例：用例名稱：修改公告 執行者：學工目的：修改公告的完整過程。類型：主要的、基本的過程描述：（1）學工輸入登錄信息，系統識別信息的有效性；（2）登錄成功后，請求進行公告維護；（4）檢索公告列表，查找需要修改的公告；（6）如果找到需要修改的公告，勾選并打開公告進行相關修改；（7）顯示更新成功信息；（8）退出系統。異常事件流處理：（1）登錄信息有效性檢查失敗，允許學工重新輸入。（2）查找公告失敗，如果數據庫中不存在，則顯示出錯信息。 系統管理員的其他的書面用例類似。6 用例描述用例描述可以分為三個獨立的詳細描述等級：簡單描述、中間描述和完全展開描述。簡單描述：簡單描述被用于

13、非常簡單的用例，特別是當要開發的系統是一個很小且易于理解的應用時。中間描述：中間等級的用例描述擴展了簡單描述，它包括用例的內部活動流。如果有多個場景，那么其中的每個活動流都被單獨進行描述。如果它們需要，還可以記錄下其他條件。完全展開描述：完全展開描述是記錄用例的最正式的方法。雖然它要花費較多的工作在這個層次上定義所有的組件，但是它仍然是描述用例內部活動流的首選方法以下抽取了系統中宿舍管理員出借物品和學生刪除宿舍廣告兩個用例進行用例完全展開描述的舉例。表1-1 宿舍管理員出借物品用例完全展開描述表用例名稱宿舍管理員出借物品場景學生像管理員借取物品，宿舍管理員進行登記觸發事件宿舍管理員登陸系統，請

14、求進行借取物品登記簡單描述宿舍管理員登陸，請求創建新的借取物品登記，宿舍管理員檢索擁有并選擇物品，核實學生身份后，成功創建借取物品單。參與者宿舍管理員相關用例包括：宿舍日常生活登記用例，查詢學生宿舍信息用例系統相關者學生：像宿舍管理員請求借取物品宿舍管理員：進行借取物品相關登記前提條件目錄，物品以及剩余條目對于需求項必須存在后續條件借取物品單必須創建剩余物品數量必須實時更新借取物品單必須與某個學生相關聯事件流參與者系統1. 宿舍管理員訪問系統，并連接到登陸頁面2. 如果宿舍管理員已存在，宿舍管理員登陸3. 宿舍管理員請求新建借取物品單4. 宿舍管理員搜索目錄5. 當宿舍管理員搜索到剩余物品時，

15、請求將其放入新借取物品單6. 宿舍管理員請求查看學生宿舍信息頁面7. 宿舍管理員搜索學生學號8. 宿舍管理員確定學生身份9. 宿舍管理員確定借取物品單，新建成功2.1驗證宿舍管理員編號密碼3.1創建一個新的借取物品單4.1按照搜索項和選項顯示目錄中的物品5.1 將條目加入新借取物品單6.1顯示學生宿舍信息搜索頁面7.1按照搜索項和選項顯示學號目錄中的學生8.1確認學生身份成功9.1新建借取物品單成功。異常情況5.1 如果有條目沒有剩余，宿舍管理員可以a取消借取物品單的創建b查看物品目前狀態8.1如果有學號但是照片不符合，宿舍管理員可以a取消借取物品單的創建b進行報警五、實驗結果1實驗結果見上，

16、“實驗步驟”中的第5步：學生宿舍日常生活管理系統的用例圖。2實驗心得體會：經過本次試驗，熟悉用例圖的基本功能和使用方法，掌握如何使用建模工具繪制用例圖方法。根據學生宿舍日常生活管理系統，針對每個用例進行業務分析，確定學生宿舍日常生活管理系統的基本用例，繪制學生宿舍日常生活管理系統的用例圖，并對學生宿舍日常生活管理系統的用例進行描述，對學生宿舍日常生活管理系統的功能有了更清晰的了解，對UML建模語言的理解更深一步。實驗二 活動圖一、實驗目的1熟悉活動圖的基本功能和使用方法。2掌握如何使用建模工具繪制活動圖方法。二、實驗器材1計算機一臺。2Microsoft Office Visio 工具軟件。三

17、、實驗內容根據學生宿舍日常生活管理系統開發進度，在完成對系統的需求建模，得到用例模型后，應針對每個用例進行業務分析，說明其具體的業務流程，現系統分析部指派您完成該項任務。要求：用活動圖來描述系統中已知用例的業務過程：1宿舍管理員出借物品用例。四、實驗步驟繪制“宿舍管理員出借物品”用例的活動圖。宿舍管理員出借物品一般按照以下步驟進行：（1）宿管登錄系統；（2）在系統中查找可借的物品條目；（3）如果物品不存在，則顯示出錯信息，返回步驟（2），如果存在則繼續；（4）選中要出借的物品，并創建新出借物品單；（5）填寫相應的物品信息及借取同學的信息；（6）在學生信息中核對借取學生身份；（7）創建出借物品單

18、成功；（8）結束。繪圖步驟：（1）在模板類別中選取并雙擊“UML活動”,出現如圖2.1所示,為繪制用例圖做好準備。圖 2.1 (2)新建好活動圖后，在左邊的工具欄內點擊“泳道“，在右邊的圖添加一個泳道，如圖2.2所示，并命名為“宿管”按照此步驟，再添加另一個泳道，并命名為“系統”，得到圖2.3。圖2.2圖2.3（3）接著在左邊的工具上選取“初始狀態”點，并在“宿管”的泳道上添加，如圖2.4所示；添加完開始結點后，再來為此活動圖添加活動，圖2.5所示，在左邊的工具欄上選中“動作狀態”這個圖標，在“宿管”這邊的泳道上添加一個活動，命名為登錄“鏈接到宿管登錄頁面”，再在開始結點和活動“鏈接到宿管登錄

19、頁面”之間添加活動關系，如圖2.6所示。圖2.4 圖2.5 圖2.6（4）完成步驟（3）后，繼續在左邊的工具欄上選中“動作狀態”這個圖標，這次在“系統”這邊的泳道上添加一個系統活動，命名為登錄“顯示系統登陸頁面”，如圖2.7所示，再在“鏈接到宿管登錄頁面”活動和 “顯示系統登陸頁面”之間添加活動關系，如圖2.8所示。圖2.7圖2.8（5）依照上面的方法， 反復（2）（3）步驟，將“宿舍管理員出借物品”用例活動，按順序表示出來，如圖2.9所示。圖2.9（5）待所有活動都完成后，在左邊形狀欄中選擇“最終狀態”圖標，在“系統”泳道中增加一個結束節點，如圖2.10所示，并在結束節點和最后一個活動之間增

20、加活動關系，如圖2.11和2.12所示圖2.10圖2.11圖2.12（6）根據分析設計情況，進一步添加或細化活動圖。得到最終活動圖2.13圖2.13五、實驗報告要求1 整理實驗結果。2 小結實驗心得體會。實驗三 系統順序圖一、實驗目的1熟悉系統順序圖的基本功能和使用方法。2掌握如何使用建模工具繪制系統順序圖方法。二、實驗器材1計算機一臺。2Microsoft Office Visio 工具軟件。三、實驗內容通過前面內容的學習，完成了對學生宿舍日常生活管理系統的需求的初步分析，得出系統的用例圖和相應的活動圖。通過這兩類圖我們可以初步了解系統的業務處理過程，但對業務處理過程的處理狀態間轉換了解仍不

21、夠，這不利于設計人員對系統業務的進一步理解，而系統順序圖能從對象的動態行為的角度去描述系統的業務活動。因此，指派你運用本節所學的系統順序圖，完成如下任務：1. 完成宿管出借物品用例的系統順序圖。四、實驗步驟1業務分析：由前面章節對學生宿舍日常生活管理系統中的還書主要業務的描述和分析可知，宿管出借物品的動態行為是由：登錄、查詢物品、核對學生信息和創建出借物品單四種狀態及激活相互轉換的事件。2繪制系統順序圖：請您根據分析運用UML繪制宿管出借物品用例的系統順序圖。分析：宿管出借物品的系統順序圖，出借的主要動作都是由宿管來完成，首先宿管必須先登錄系統，并通過驗證后，便可以進行下一步的操作，查找該物品

22、的相關信息，如存在，則進行核對學生并出借物品操作，如不存在該物品，則給出提示信息；繪圖步驟：（1）在模板類別中選取并雙擊“UML序列”,出現如圖3.1所示,為繪制用例圖做好準備。圖3.1（2）在圖中分別增加參與者“宿管”與系統兩個對象，如圖3.2和3.3所示。圖3.2圖3.3（3）選中左側形狀欄中的“消息”圖標，在右圖中畫出宿管登陸系統的操作活動，如圖3.4所示。圖3.4（4）再選中左側形狀欄中的“消息（返回）”圖標，在右圖中畫出宿管操作后，系統對宿管請求作出反饋的活動，如圖3.5所示。圖3.5（5）反復按照（3）、（4）兩步操作，增加之后的相互活動，如圖3.6所示。圖3.6（6）倘若操作中有

23、反復重復的活動，如該用例中，宿管反復添加需要出借的物品時，可在圖中增加一淺灰色框進行標注，框中條目循環，如圖3.7所示。圖3.7（7）根據分析設計情況，進一步添加或細化系統順序圖。最終得到3.8。圖3.8五、實驗報告要求1整理實驗結果。2小結實驗心得體會。實驗四 域模型類圖一、實驗目的1理解類的基本概念。2掌握如何從需求分析中抽象出類的方法。3掌握在Microsoft Office Visio中繪制類的操作方法。二、實驗器材1計算機一臺。2Microsoft Office Visio 工具軟件。三、實驗內容通過前面內容的學習，完成了對學生宿舍日常生活管理系統的需求的初步分析，得出系統的用例圖和

24、相應的活動態和狀態圖。通過這兩類圖我們可以初步了解系統的業務處理流程。現在需要對系統進行靜態建模，這就需要從系統的用例圖、活動圖和系統順序圖去尋找和發現類。因此，指派你運用本節所學的有關如何抽象出類的知識，完成如下任務：1 尋找和抽象學生宿舍日常生活管理系統中的類。四、實驗步驟1分析：由前面章節對學生宿舍日常生活管理系統功能介紹可知，該系統是學生類、學工類、宿管類、公告界面類、廣告界面類、留言建議界面類、保修信息類，借取物品信息類和訪客管理類9個類組成。2繪制類的步驟：（1）打開前面初步構建的UML模型文件;（2）打開visio形狀欄，選擇“UML 靜態結構”，如圖4.1所示。圖4.1（3）選

25、中形狀欄中的類圖標，用鼠標在圖中拖出一個類圖，并命名為“學生”，如圖4.2所示。圖4.2（4）接下來的一步為設置類的屬性，在新的類中雙擊該類，在打開屬性面板中，可以看到在此可以設置類的屬性和方法等其他的信息，圖4.3所示；后選中“特性”這個欄目，此欄目為設置類的屬性的選項，如圖4.4所示。右側可以看到有一個名為“新建”的圖標，選中這個選項，圖4.5所示；后在出現的對話框中輸入相關信息，如學生的學號，在“類型”這個選框內選擇此屬性的類型值，同時可以看到下一欄可以設置此屬性的“可見性”，一般這些屬性都設置Private這個權限，如圖4.6所示。這個類的其他屬性也可以按照以上的做法設置，最后得到的結

26、果是圖4.7所示。圖4.3圖4.4圖4.5圖4.6圖4.7（5）至此，類的方法就設置好了，如圖4.8所示。圖4.8（6）可以依照上面的操作來添加其他的類，如：用戶類、界面類,添加完后結果如圖4.9所示；圖4.9（7）其他的類添加完后，就可以為各個類添加關系了，由關聯、泛化、依賴等關系相互協作來靜態描述業務系，所以，各個類的關系也由這幾個關系來完成。廣告類是宿舍廣告類和社團廣告類兩個類的父類，他們之間為泛化關系，如圖4.10、4.11所示。其他的類為一般的依賴關系如圖4.12所示（一個學生可以發布許多廣告，也可以選擇不發布廣告，因此學生與廣告之間的關系為1:0n），最后，連接完線條便得到圖4.1

27、3。圖4.10圖4.11圖4.12圖4.13（8）根據分析設計情況，進一步細化各類之間的關系。五、實驗報告要求1整理實驗結果。2小結實驗心得體會。實驗五 設計類圖一、實驗目的1理解域模型類圖的基本概念。2掌握描繪類間關系的方法。3掌握在Microsoft Office Visio中繪制域模型類圖的操作方法。二、實驗器材1計算機一臺。2Microsoft Office Visio 工具軟件。三、實驗內容通過對前面內容的學習，使我們完成了學生宿舍日常生活管理系統的需求分析，并從業務對象中抽象出了類。我們知道類通常是不會單獨存在，而是由關聯、泛化、依賴等關系相互協作來靜態描述業務系的。因此，我們在找

28、出系統中所存在的類的前提下，需要進一步對業務對象間如何聯系進行建模。現指派你運用本節所學的相關知識，完成如下任務： 1對書籍管理功能中的類的關系建模。四、實驗步驟1分析：由前面章節對學生宿舍日常生活管理系統中抽象出來的類可知，圖書館的主要靜態模型類圖是由學生類、學工類、宿管類、各種信息類和各種界面操作類組成。其中宿舍廣告類、社團廣告類與廣告類是泛化的關系，而其它類之間均是關聯關系。2請根據教材中示例部分在Microsoft Office Visio中繪制類間的關系。繪圖步驟：（1）設置好類的屬性和關系之后，現在來設置類的方法，也就是操作，雙擊類后在彈出的類別菜單上選“操作”這個選項，可以看到圖

29、5.1所示，依然在右側點擊“新建”按鈕，見圖5.2，接著輸入方法名，同時可以設置該方法的返回類型，也可以在“范圍”的方框內填寫一些相關的方法說明，并設置好該方法的訪問權限，設置好該方法的訪問權限，見圖5.3。類的其他方法也可以按上面來設置好，最后，得到該類的其他方法見類5.4。圖5.1 圖5.2圖5.3圖5.4（2）至此，類的方法和屬性都設置好了，如圖5.5所示。圖5.5（3）接下來為宿管類設置，按照上面的步驟可以設置好該類的屬性和方法，如圖5.6和圖5.7所示。圖5.6圖5.7（4）最后，繪制出由分析得出的各個類，如圖5.8所示。圖5.8（5）為了和域模型類圖區分，我們用導航可見性來表示類與

30、類之間的關系，如圖5.9所示。圖5.9（6）按照上述方法補充完善設計類圖，最終得到圖5.10。圖5.10五、實驗報告要求1整理實驗結果。2小結實驗心得體會。實驗六、七 交互圖一、實驗目的1理解順序圖的基本概念。2理解協作圖的基本概念。3掌握在Microsoft Office Visio中繪制交互圖的操作方法。二、實驗器材1計算機一臺。2Microsoft Office Visio 工具軟件。三、實驗內容通過對教學內容的學習，使我們完成了學生宿舍日常生活管理系統的需求分析，并從業務對象中抽象出了類。現在需要對前面所給出的用例進行實現，而用例的實現主要由交互圖來指定和描述系統的動態特性。現指派你運用本節所學的相關知識，完成如下任務：1對學生宿舍日常生活管理系統中的用例進行動態建模。四、實驗步驟1分析：根據演示部分對學生宿舍日常生活管理系統中的交互操作進行動態建模的操作步驟和方法，請你對學生宿舍日常生活管理系統中宿管出借物品的交互操作進行動態建模。該模塊中主要存在登錄、查詢物品、核對學生信息和創建出借物品單四種交互操作。2請根據教材中示例部分在Microsoft Office Visio中繪制上述的交互圖。繪圖步驟：（1）在Visio軟件的左邊形狀欄上選擇“UML 序列”，新建一個初步順序圖，