第第2 2章 章 用户登录模块建模用户登录模块建模用户登录模块的用例图、类图、活动 图、顺序图在第1章有初步了解，本章重点 分析用例图的绘制，同时介绍用例图的功 能、元素及关系，分析如何识别使用者和 用例。【教学导航】知识技能 目标（1）熟悉UML用例图的功能和元素 （2）学会识别 使用者和用例 （3）理解用例之间的关系和参与者的泛化 （4）学会在Rational Rose 2003中绘制用例图 （5）学会以书面文档形式对用例进行描述本章重点（1）识别 使用者和用例 （2）在Rational Rose 2003中绘制用例图 （3）描述用例教学方法案例教学法、分组讨论 法、自主学习法、探究式训练 法课时 建议 4课时 （含引导训练 和同步训练 ）【引导训练】【任务1】浏览用户登录模块的活动 图【任务描述】 在Rational Rose 2003中浏览用户登录 模块的活动图，调整活动图中图形元素的 位置，将文字大小设置为10。【任务2】创建Rose模型“02用户登录模块 模型”【任务描述】 创建一个Rose模型，将其命名为“02 用户登录模块模型”，且保存在本章对应的 文件夹中。【操作示范与知识讲解】【实例引导】 普通的电话机的主要功能是“打电话” 和“接电话”，打电话和接电话的人统称为“ 用户”，电话机的用例图如图2-2所示。图2-2 普通电话机的用例图 如果电话机具有“电话录音”功能，则 用例图如图2-3所示。图2-3 带录音功能电话机的用例图 【试一试】手机的主要功能是“打电话”、“接电 话”、“收短信”、“发短信”，试着绘制手机 的用例图。【任务描述】 （1）对图书管理系统的用户登录模 块进行需求分析。 （2）识别用户登录模块的参与者。（3）识别用户登录模块的用例。 （4）在Rational Rose 2003中绘制用 户登录模块的用例图。【任务实施】 2.1 认识UML的用例图2.2 绘制用例图2.3 描述用例2.1 认识UML的用例图2.2.1 用例图的功能 在UML中，用例图的用途是列出系统 中的用例和参与者，并显示哪个参与者参 与了哪个用例的执行。用例图是一种描述用例的可视化工具 ，它用简单的图形元素表示出系统的参与 者（即角色）、用例以及他们之间的关系 ，准确地表达了角色与系统交互的情况和 系统所能提供的服务。用例图描述了从外部“参与者”来看系 统应该完成的功能以及系统的需求。 用例图的主要元素用例和参与者。2.1.2 用例图的组成元素用例图主要应用于需求分析阶段，其 主要作用有：（1）获取需求； （2）指导测试； （3）在整个过程中的其他工作流中 起指导作用。用例图元素主要包括参与者与用例两 个部分，另外还包括参与者与用例之间以 及用例之间的关系。2.1.3 用例间的关系在UML中，一个用例图包括用例的集 合，该集合定义了整个系统的功能。 用例图是表达用例和系统参与者及其 之间关系的载体。这些关系可以是：关联关系、包含关 系、扩展关系和泛化关系。2.2 绘制用例图2.2.1 分析用户登录模块的功 能需求 根据用户提出的具体需求和软件系统 的开发要求，用户登录模块的功能需求会 有所不同，最基本的需求是：提供输入“用 户名”和“密码”的文本框，验证用户身份的 合法性。2.2.2 识别使用者识别参与者是在需求分析阶段进行的 一项重要工作，通常与用例识别结合在一 起展开。为了识别出一个系统所涉及的参与者 ，可以向用户提出以下一些问题： （1）谁将使用系统的主要功能？ （2）谁将需要系统的支持来完成他 们的日常任务？（3）谁必须维护、管理和确保系统 正常工作？ （4）谁将给系统提供数据、使用数 据和删除数据？ （5）系统需要处理哪些硬件设备？（6）系统是否使用了外部资源？ （7）系统需要与哪些其他系统进行 交互？ （8）在预定的时刻，是否有事件自 动发生？（9）系统从何处获取信息？ （10）谁或者什么对系统产生的结果 感兴趣？ （11）一个人同时使用几种不同的规 则吗？ （12）几个人使用相同的规则吗？2.2.3 识别用例识别用例是系统分析的关键工作，因 为后续的各项工作都是以用例为基础而展 开。具体地讲，可以提出以下几个问题， 然后根据对这些问题的回答来确定用例： （1）参与者要向系统获取哪些功能 ，即参与者要系统“做什么”？ （2）每个参与者的特定任务是什么 ？（3）参与者需要读取、创建、修改 或者存储系统的某些数据吗？ （4）是否任何一个参与者都要向系 统通知有关突出性的、外部的改变。 或者必须通知参与者关于系统中发生 的事件？（5）是否存在影响系统的外部事件 ？ （6）系统需要哪些输入/输出？ （7）这些输入/输出来自哪里或者到 哪些去了？（8）哪些用例支持或维护系统？ （9）是否所有功能需求都被用例使 用了？ （10）系统当前实现的问题是什么？2.2.4 使用Rational Rose 2003绘制用户登录模块的用例图（1）建立新的用例图 （2）显示用例图【编辑】窗口和编 辑工具栏 （3）绘制参与者（4）设置参与者的属性 （5）绘制用例 （6）设置用例的属性 （7）添加参与者与用例之间的关系 （8）设置关系的属性 （9）保存绘制的用例图2在Rational Rose 2003的用例 图中，如何添加已有的用例？方法一：在【浏览窗口】中单击选中 一个用例，然后将它拖动到打开的用例图 中即可。方法二：使用Rational Rose 2003的菜 单将已有的用例添加到用例图中。3在Rational Rose 2003中， 要从整个模型删除用例与从一个用 例图中删除用例有何区别，分别应 如何删除？1）从一个用例图中删除一个用例（1）选择用例图中的一个用例。（2）按Delete键即可。2）从整个模型中删除一个用例 方法一：在用例图中删除 （1）选择用例图中的用例。 （2）单击Rational Rose 2003的菜单 项【Edit】【Delete from Model】 或者按Ctrl+D组合键。方法二：在【浏览窗口】中删除 （1）右键单击【浏览窗口】中的用 例名称。 （2）在弹出的快捷菜单中单击菜单 项【Delete】即可。2.3 描述用例一般情况下用例描述应包括以下几个 方面。 （1）用例名称 （2）用例编号 （3）简要说明 （4）参与者（5）当前状态 （6）使用频率 （7）前置条件 （8）后置条件（9）假设条件 （10）基本操作流 （11）备选操作流 （12）修改历史记录【同步训练】【任务1】扩充用户登录模块的参与 者和用例【任务描述】（1）前面绘制的用户登录模块用 例图没有考虑图书借阅者，图书借阅 者借出图书与归还图书时，是通过图 书借阅员操作系统完成的。图书借阅者本身可以通过图书管 理系统查询图书借阅信息和图书馆藏 书信息，在查询相关信息之前必须进 行登录操作。在原有用例图的基础上增加“图 书借阅者”参与者。（2）用户登录模块的基本功能是“ 输入用户名和密码”和“验证用户身份 ”。为了保证系统安全，通常需要限 制用户连续登录次数，例如用户只能 连续输入三次“用户名”和“密码”，超 过三次则不允许用户登录系统，这样 应增加一个“检查登录次数”的用例。另外为了跟踪用户登录情况，通 常需要将用户登录的时间记载在“用 户登录信息”数据表中，这样应增加 另一个“记录登录信息”的用例。根据以上分析在原有用例图的基 础上扩充一个参与者和两个用例，绘 制新的用例图，命名为“011用户登录 模块用例图”。【任务2】对参与者进行泛化，然后绘制用例图【任务描述】 对于用户登录模块来说，四类参与者 （图书管理员、系统管理员、图书借阅员 和图书借阅者）扮演相同的角色，使用相 同的用例。将四类参与者泛化为一个参与者，即 可“用户”，这样参与者“用户”描述了四类 参与者所扮演的一般角色，如果不考虑与 系统交互时的职责，可以使用一般角色参 与者“用户”。如果强调用户的职责，那么使用特化 用例。 根据以上分析使用泛化用例绘制用例 图，命名为“012用户登录模块用例图”。【任务3】考虑用例间的包含关系，且绘制用例图【任务描述】 用户登录系统时，首先必须输入用户 名和密码，在输入用户名和密码的过程中 应限制用户名和密码不能为空，同时要限 制用户不能输入非法字符，还要限制输入 字符的数量。为此可以从“输入用户名和密码”用例 中将“检验是否为空”、“检验非法字符”、“ 检验长度”三个用例提取出来，形成三个新 用例。这三个新用例与用例“输入用户名和 密码”为包含关系。 根据以上分析，考虑用例间的包含关 系后绘制用例图。【任务4】考虑用例间的扩展关系，然后绘制用例图【任务描述】 对于图书管理系统的四类用例具有不 同的权限。其中“图书借阅者”具有最低权限；“ 系统管理员”具有最高权限；“图书借阅员” 的权限只能借出图书、归还图书、执行罚 款操作、查询有关信息，而不能添加或修 改书目信息，不能修改或删除罚款数据。所有的“图书借阅员”的权限都相同； “图书管理员”的主要职责是管理书目信息 、订购图书、统计藏书数量、管理罚款等 ，根据其职责分工不同，不同的“图书管理 员”可能有不同的权限等级。为此“用户登录模块”需要增加一个新 的用例“设置权限等级”，该用例与“验证用 户身份”用例具有扩展关系。“系统管理员”具有设置“图书管理员” 权限等级的权限。 根据以上分析，考虑用例间的扩展关 系，然后绘制用例图。【任务5】绘制学生管理系统登录模块的用例图【任务描述】 分析学生管理系统的登录模块，且绘 制用例图。【任务6】绘制电梯运行的用例图【任务描述】 根据如下关于电梯控制器的问题描述，绘制一个用例图。每部电梯都有楼层按钮，每一楼层有 一组。 乘坐电梯的人可以按下楼按钮，按钮 被按下时会指示灯闪亮，然后通知电梯运 行到指定的楼层。等电梯到达指定楼层时，按钮停止指 示灯闪亮。 乘客在必要时可以按下紧急求助按钮，该按钮会自动发出求救信号。技术员可以通过一个控制键激活或终 止电梯的楼层按钮。 出于安全方面的考虑，只有保安人员 可以通过一个控制键打开地下室的电梯楼 层按钮。所有的电梯都是通过大厅前台的一个 控制中心控制。【本章小结】本章主要介绍了UML用例图的功能、 组成元素和用例间的关系，重点介绍了 Rational Rose 2003中用例图的绘制方法和 用例的描述方法。用例图主要在系统需求分析阶段和系 统设计阶段使用，在系统的需求分析阶段 ，用例图用来获取系统的需求，理解系统 应当如何工作；在系统设计阶段，用例图 可以用来规定系统要实现的行为。用例图用于对系统、子系统或类的行 为进行建模，它只说明系统实现什么功能 ，而不必说明如何实现这些功能。每个用例图由三部分组成，即一组参 与者、用例和关系。 用例图描述系统的静态结构，图形化 地概括了系统中拥有的各个参与者和用例 ，它主要描述系统的外部行为，以及系统 中用例与参与者之间的交互。