作业 3:分析模型

• 基本要求:寻找系统中的业务对象，建业系统分析模型:包括由业务对象构成的类模型和关键用例的交互模型
• 交付物:完成系统核心业务类类图和关键用例交互模型，将全部分析模型整合在一个 word 文档中提交;答辩 PPT
  • 类图中至少包括类名、属性和类之间的关系，其中:类名和属性可以采用中文，可以考虑列一张类清单的表格，针对每个类的作用进行简要的说明;针对重点类的重点属性进行必要的解释。
  • 关键用例行为分析的交互模型(如顺序图，建议每个同学至少一个)
  • 如果觉得有必要，可以首先定义一个简化的用例模型，作为分析的输入
• DDL:2025 年 11 月 2 日晚上10:00

1 定义核心业务用例

• 迭代开发是现代软件开发的主流，而迭代的基础就是用例
• 从用例开始分析基本思路
  用例分级：根据风险、重要性以及项目组的能力确定用例以及用例相关路径的优先级
• 早期迭代关注的重点（架构）
  • 核心业务的主要部分
  • 系统架构有重要影响
  • 影响系统性能等其他关键非功能需求的部分
  • 存在高风险的部分，如新技术、新产品

通过用例建模获取系统60%-80%的需求后，从中找出5%-10%重要的用例，来定义系统备选架构
协作？

从需求到分析

协作

• 协作（Collaboration)是设计(分析)模型中系统用例的表达式
  • 早期建模工具可以在用例上使用构造型 <<use-case realization>>（用例实现）
  • 将用例模型中的用例和设计(分析)模型中的类和关系连接在一起
  • 说明了每个用例必须用那些类来实现
• 用例实现提供了从分析和设计到需求的可跟踪性
  

2 获取关键业务对象

• 业务对象（ Business Object ）
  • The business object is a key concept what must be expressed in the system from the business /requirement
  • 来自于业务（需求），在系统中必须揭示的核心概念（体现了系统所必须处理的业务数据结构和关系）
  • 别名： 实体类（Entity Class） 、领域对象（Domain Object） 、关键抽象（Key Abstraction）

如何找业务对象 1 —— 名词筛选法

• 将用例事件流作为输入，找出名词或名词性短语，形成了业务对象的初始候选列表
• 合并那些含义相同的名词
• 删除那些系统不需要处理的名词
• 删除作为参与者的名词
• 删除与实现相关的名词
• 删除那些作为其他业务对象属性的名词
• 对剩余的名词，综合考虑它在当前用例以及整个系统中的含义、作用以及职责，并基于此确定合适的名字，作为初始业务对象存在
  例 1

  
  
  

如何找业务对象 2

• 在实际应用中，依赖于类似项目的经验和对业务及系统的理解（或领域专家意见），来从全局获取系统关键抽象概念，作为初始的业务对象（实体类），再结合每个用例行为，辅以名词筛选法补充完善业务对象
• 此外，还有其他业务对象的来源
  • 系统原始需求书/问题描述
  • 该领域相关文献、专家意见或个人知识
  • 过去的类似系统

业务对象定义准则

• 综合考虑该业务对象在系统中的职责来定义业务对象
  • 系统是否需要处理该业务对象
  • 系统处理该业务对象时需要关注哪些行为
  • 业务对象应覆盖用例所约定的所有场景
• 使用该领域中最经常使用的名称为业务对象命名
  用户、开发方都认可的名称

为业务对象添加属性

• 属性(Attribute)是类的已命名特性，用来存储对象的数据信息，是没有职责的原子事物
  • 属性名是一个名词，清楚地表达了属性保留的信息
  • 可以利用文字详细说明属性中将要存储的相关信息
  • 属性类型应来自业务领域，与编程语言无关
• 从以下几个方面来定义属性：
  • 识别业务对象的过程中，也可同时发现类的属性，包括：接在所有格后面的名词或形容词（即某某的属性）、不能成为类的名词以及字段列表中所描述的数据需求
  • 作为一般业务常识，是否有从类职责范围考虑所应包括的属性
  • 该业务领域的专家意见以及过去的类似系统
    

3 分析核心业务用例

如何验证业务对象满足需求

• 以用例为单位，分析用例行为是否可由业务对象满足
• 使用UML交互模型，围绕系统核心业务用例，开展用例行为分析
  • 顺序图 （Sequence Diagram）
  • 通信图（Communication Diagram）
• 具体工作：将自然语言描述的用例场景，转换为UML顺序图

边界和控制对象

• 为了分析系统与用户交互的过程，处理基本的业务对象，还需要定义两类对象
  现阶段对象和类的概念混用，没有明确界定
• 边界对象（Boundary Object）
  • 表示参与者与用户的交互接口，包括用户界面和系统接口
  • 为每一对参与者和用户的交互定义一个边界对象
• 控制对象（Control Object）
  • 表示用例行为的控制流程（协调器）
  • 为每一个用例定义一个控制对象
    例子

    

1 顺序图

• 顺序图是一种交互图，描述对象之间的动态交互关系，着重体现对象间消息传递的时间顺序
  • 对象(Object)：对象、对象的生命线、对象的执行发生和对象的删除
  • 消息(Message)：简单消息、同步消息、异步消息、返回消息
    

利用顺序图分析用例行为

• 按照边界-控制-实体（业务对象）的方式绘制顺序图，并以控制类将控制逻辑隐藏起来
• 对象之间的消息传递以白话的方式进行的说明，在信息长度不够时，可以加上UML的注释来做说明
• 分析阶段顺序图中的对象来自于前面初始化对象集合，在分析过程中可能发现新的业务对象，补充到业务对象集合中

如何进行消息分配

以不同的分析类作为分配标准

• 边界类：承担与参与者进行通信的职责

• 控制类：承担协调用例参与者与数据操作之间交互的职责

• 实体类（业务对象）：承担对被封装的内部数据进行操作的职责

• 专家模式：将职责分配给具有当前职责所需要的数据的类

  • 如果一个类有这个数据，就将职责分配给这个类
  • 如果多个类有这个数据
    • 将职责分配给其中的一个类，并对其它类增加一个关系
    • 将职责放在控制类中，并对需要该职责的类增加关系
    • 创建一个新类，将职责分配给该类，并对需要该职责的类增加关系

顺序图中的交互片段

• 顺序图主要用于描述顺序的执行流程，对于简单分支或循环，可直接描述
  • 执行的条件用[ ]括起来描述，表示条件为真时才执行，否则不执行
  • 循环条件要在条件前加上“*”来描述，表示条件为真时重复执行
  • 其他约束用{ }括起来
• UML 2为顺序图提供了交互片段来描述分支、循环、并发等各种非顺序的情况
• 常见的交互片段
  • 可选(opt) 该片段只有在守卫条件成立时才执行
  • 选择(alt) 用水平虚线分割成几个分区。每个分区都有守卫条件，当守卫条件为真时执行
  • 循环(loop) 在守卫条件为真的情况下循环执行
  • 并行(par) 几个分区要并行（或并发）执行
    

2 用例分析类图

• 对于每个用例行为分析可能都存在若干张交互图进行描述，而这些交互图中会使用到各种分析类的对象
• 对于每一个用例分析，需要绘制与之相关的类图，即VOPC图
  • 参与类类图(VOPC, View Of Participating Classes Class Diagram)
  • 类图中的元素来自于交互图中的对象
  • 类图中的关系来自于交互图中的消息(和业务对象模型)，分析阶段主要使用关联关系，也可根据业务模型引入泛化、聚合等关系
    （从上面的顺序图中来的）
    

3 为各类分析对象添加行为

• 类的行为是要求某个类的对象所要履行的职责契约，在设计中将演化为类的操作(一个或多个)
• 获取类的职责
  • 从交互图中的消息
  • 从非功能需求中
• 分析阶段表示类的职责
  • “分析”操作，约定分析操作前加“//”
  • 文本描述
    （从上面的顺序图中，接受的操作中来的）
    

利用文本方式描述职责

• 可以直接利用文字描述单个类的职责
• 传统的面向对象方法提供了一种“CRC卡”的技术可以更好地描述类的职责
• CRC卡由三部分组成，即类(Class)、职责(Responsibility)、协作(Collaborator)
  

4 组织业务对象

• 对象不能孤立地存在，它们之间需要频繁地通过消息进行交互从而执行有用的工作，并达到用例的目标
• 为此，相应的类之间也应该存在特定的关系来支持这种交互过程，通过类关系组织业务对象
  1. 关联关系：协作关系
  2. 聚合关系与组合关系：整体-部分
  3. 泛化关系：抽象-具体

4.1 关联关系

• 关联是类之间的一种结构化关系，是类之间的语义联系

  • 表明类的对象之间存在着链接
  • 对象是类的实例，而链接是关联的实例

• 识别关联的基本思路

  • 从交互模型中发现对象之间的链接，从而在相应的类上建立关联关系：如VOPC图中关联关系
  • 从业务领域出发，分析领域中所存在的业务对象之间的语义联系，为那些存在语义联系的类之间建立关联关系：如业务对象之间的各种语义联系
    

• 关联具有：名称、端点和角色名、多重性

  • 名称：动词短语
  • 端点和端点名：从对方理解
  • 多重性表达式：* ， 1..*， 1-40， 5， 3,5,8
    对方是 1，我是几
    

• 自反关联是指一个类自身之间存在关联，它表明同一个类的不同对象之间存在链接
  

• 关联类

  • 是一种被附加到关联上的类，用来描述该关联自身所拥有的属性和行为
  • 当某些属于关联自身的特征信息无法被附加到关联两端的类时，就需要为该关联定义关联类
    

4.2 聚合关系与组合关系

• 聚合(Aggregation)关系是一种特殊的关联关系
  • 除了拥有关联关系所有的基本特征之外
  • 两个关联的类还分别代表“整体”和“部分”，意味着整体包含部分
• 可以在已有的关联关系基础上，通过分析两个关联的类之间是否存在如何语义来识别聚合关系
  • A（整体）由B（部分）构成
  • B（部分）是A（整体）的一部分
• 组合（Composition）关系是聚合的一种形式，具有很强的归属关系和一致的生存期
  • 部分不能脱离整体而存在（鼠标的左键右键）
    

4.3 泛化关系

• 泛化是指类间的结构关系、亲子关系
  • 子类继承父类所具有的属性、操作和关联
• 分析阶段的泛化关系主要来自与业务对象模型，针对业务对象，结合业务领域的需求，从两个方面来提取泛化关系：
  • 是否有类似的结构和行为的类，从而可以抽取出通用的结构和行为构成父类
  • 单个业务对象是否存在一些不同类别的结构和行为，从而可以将这些不同类别的结构抽取出来构成不同的子类