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基于ＵＭＬ的系统分析方法

作者：姜清超 李会刚 程晓广 来源：《硅谷》2008年第12期

[摘要]探讨基于UML进行面向对象的系统分析及设计方法，包括静态建模和动态建模；提出一种实用的基于UML的需求分析及其建模方法，并以高校在线考试系统的开发作为案例示范。

[关键词]UML 在线考试系统

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0620095－01

UML是一种编制系统蓝图的标准化语言，可以实现大型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型，以及建立各种所需的文档，它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。UML的发展对软件工程的发展做出了杰出的贡献。

UML支持从需求分析开始的软件开发的全过程。UML通过三类图形建立系统模型：用例图、静态结构图和动态行为图，这些图可以从不同的抽象角度实现系统的可视化。

一、UML的特点

UML具有以下特点：

1．面向对象。UML支持面向对象技术的主要概念，提供了一批基本的模型元素的表示图形和方法，能简洁明了地表达面向对象的各种概念。

2．可视化，表示能力强。通过UML的模型图能清晰地表示系统的逻辑模型和实现模型。可用于各种复杂系统的建模。

3．独立于过程。UML是系统建模语言，独立于开发过程。

4．独立于程序设计语言。用UML建立的软件系统模型可以用Java、VC++、SmalltaIk等任何一种面向对象的程序设计来实现。

5．易于掌握使用。UML图形结构清晰，建模简洁明了，容易掌握使用。

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使用UML进行系统分析和设计，可以加速开发进程，提高代码质量，支持动态的业务需求。UML适用于各种规模的系统开发。能促进软件复用，方便地集成已有的系统，并能有效处理开发中的各种风险。

二、UML的面向对象分析设计过程

运用UML进行面向对象的系统分析设计，其过程通常由以下3个部分组成： （一）识别系统的用例和角色

首先对项目进行需求调研，依据项目的业务流程图和数据流程图以及项目中涉及的各级操作人员，通过分析，识别出系统中的所有用例和角色；接着分析系统中各角色和用例间的联系，再使用UML建模工具画出系统的用例图，同时，勾画系统的概念层模型，借助UML建模工具描述概念层类图和活动图。 （二）进行系统分析，并抽取类

系统分析的任务是找出系统的所有需求并加以描述，同时建立特定领域模型。建立域模型有助于开发人员考察用例，从中抽取出类，并描述类之间的关系。 （三）系统设计，并设计类及其行为

设计阶段由结构设计和详细设计组成。①结构设计是高层设计，其任务是定义包(子系统)，包括包间的依赖关系和主要通信机制。包有利于描述系统的逻辑组成部分以及各部分之间的依赖关系。②详细设计就是要细化包的内容，清晰描述所有的类，同时使用UML的动态模型描述在特定环境下这些类的实例的行为。

三、UML面向对象分析设计在在线考试系统中的应用

（一）在线考试系统概述

在线考试系统的基本功能是利用计算机和网络来组织考试。考试前，教师建立相关考试题型的题库；考试时，计算机按照教师的要求从题库中随机抽题自动生成试卷，学生在线答题；考试后，学生可以通过网络查询成绩，系统能对考试情况进行统计与分析，对试卷的难度和信

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度进行评估。为了实现这一目标，使本系统能够充分实现考试功能，顺利地完成每一次考试的流程，本系统至少应该具有以下功能：

1．系统能够对学生、教师、管理员的基本信息进行管理，以便在登录在线考试系统时，验证用户的身份和为考生形成完整的考试信息档案。

2．试题库中应包含多种类型的题型，如单选题、多选题、判断题、填空题、简答题和论述题等。考试时系统能够实现在试题库中随机抽取试题组成试卷。

3．考生答题没有顺序限制，可以随便做任意一个题，交卷之前可对答案进行修改。 4．考试完后，系统能够自动对考生的客观题部分进行评分，主观题部分则由阅卷教师阅卷后将其成绩手工输入，最后计算机生成每个考生的成绩，并将结果存入考生成绩数据库。 5．系统能够实现对考生成绩进行统计和提供对成绩、和试卷进行查询的功能。 （二）在线考试系统的描述

使用用例来分析系统，首先需要确定系统的参与者。参与者是代表与系统交互的人、硬件设备或另一系统。参与者并不是软件系统的组成部分，它存在于系统的外部。通过对在线考试系统的需求分析，其主要功能有用户管理、题库管理、在线考试、成绩查询等，因此，可以确定系统主要有3个参与者：学生、教师、系统管理员。每个参与者都用不同的功能模块，比如学生可以注册和修改个人注册信息、登录考试系统、在线考试、查询考试成绩。既每个参与者对应的用例不同，用例是规定系统或部分系统的行为，它描述系统所执行的动作序列集，并为执行者产生一个可供观察的结果。 （三）在线考试系统分析与设计

系统分析与设计是研究欲采用的实现环境和系统结构，结果是产生一个对象模型，即设计模型。设计模型包含了Use Case的实现，可以表现对象是如何相互通信和运作来实现Use Case流的。对于系统的静态结构。可以通过对象类图、对象图、组件图和配置图来描述，对于系统的动态行为，可以通过顺序图、协同图、状态图、活动图描绘。这些图再加上支持说明文档就构成一个完整的设计模型。

1．静态结构的分析设计。在线考试系统中拥有大量数字化信息资源，这些资源是多种媒体、多种格式的，而且还是相互关联的。其数据量大，信息长度不定。非结构化信息与结构比信息并存。传统的数据库和信息管理系统在数据模型、系统结构、用户接口等方面都虚拟实现对这些数字化信息资源的管理和操作，这就决定了在线考试系统必须采用面向对象的方法来建立数据模型和管理模型，建立面向对象的数据库。实现面向对象的信息管理系统。使用UML对学籍管理系统进行基于面向对象的分析和设计，可以从开发的第一步开始，从系统的底层就