海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鄧奉先 卓書堯

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用例建模在實驗室管理系統(tǒng)需求分析中的應(yīng)用研究

海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鄧奉先 卓書堯

軟件開發(fā)過程中需求分析起著關(guān)鍵性作用，準(zhǔn)確把握用戶需求關(guān)系到開發(fā)項目的成敗。本文以高職院校實驗室管理系統(tǒng)為例，采用UML統(tǒng)一建模語言對系統(tǒng)進(jìn)行抽象，使用用例建模技術(shù)展示系統(tǒng)的功能需求以及系統(tǒng)用戶與系統(tǒng)之間的交互關(guān)系，為后續(xù)的系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

需求分析；UML；用例建模

需求分析是軟件開發(fā)過程中重要的一個部分，通過需求分析準(zhǔn)確把握用戶需求，對一個項目開發(fā)的成敗起到關(guān)鍵作用。需求分析的任務(wù)是確定系統(tǒng)“做什么”，將用戶“做什么”的要求最終轉(zhuǎn)換為一個完全的、精細(xì)的軟件邏輯模型，并形成軟件需求規(guī)格說明書，準(zhǔn)確地描述用戶的要求［1］。本文以高職院校實驗室管理系統(tǒng)為例，采用UML統(tǒng)一建模語言對系統(tǒng)進(jìn)行抽象，使用用例建模技術(shù)展示系統(tǒng)的功能需求以及系統(tǒng)用戶與系統(tǒng)之間的交互關(guān)系，為后續(xù)的系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

1　UML概述

UML（Unified Modeling Language），是一種支持模型化和軟件系統(tǒng)開發(fā)的圖形化語言，UML支持從需求分析開始的軟件開發(fā)的全過程，為軟件開發(fā)的所有階段提供模型化和可視化支持。UML通過三類圖形建立系統(tǒng)模型：用例圖、靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖（包括類圖、對象圖、組件圖、配置圖）、動態(tài)行為圖（包括順序圖、協(xié)同圖、狀態(tài)圖、活動圖），這三類圖從不同的抽象角度實現(xiàn)系統(tǒng)的可視化。其中需求分析階段采用用例圖來描述用戶、需求、系統(tǒng)功能單元之間的關(guān)系，它展示了一個從系統(tǒng)外部觀察到的系統(tǒng)功能模型圖［2］。

用例（Use Case）代表用戶的需求，是表達(dá)用戶需求提供的一種方法，使用用例的方法來描述系統(tǒng)需求的過程稱為用例建模［3］。用例建模是站在用戶的角度考慮問題，把用戶需求和設(shè)計完全分離開來，用戶不需要了解系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)計，他們關(guān)心的是系統(tǒng)能提供的服務(wù)，也就是他們能使用的功能。用例建模用于需求分析階段，是系統(tǒng)開發(fā)者和用戶對需求規(guī)格達(dá)成的共識，驅(qū)動后續(xù)各個階段的開發(fā)工作。

2　用例及相關(guān)概念

2.1參與者（Actor）

參與者是與被定義系統(tǒng)發(fā)生交互的外部實體（指人、事物或者其他系統(tǒng)扮演的角色），代表系統(tǒng)的使用者或使用環(huán)境，它們以某種方式參與用例的過程。

2.2用例（Use Case）

用例表示一個或多個參與者為實現(xiàn)特定目標(biāo)而執(zhí)行的操作，它是對系統(tǒng)的用戶需求（主要是功能需求）的描述，表達(dá)了系統(tǒng)的功能和提供的服務(wù)。

2.3用例間關(guān)系

用例除了與其參與者發(fā)生關(guān)聯(lián)外，還可以與用例存在泛化、包含和擴展關(guān)系。用例泛化類似于類間的泛化，子用例表示父用例的特殊形式。包含關(guān)系是指包含提供者用例的行為到客戶用例的事件中。擴展關(guān)系是把新行為插入到已有用例的方法。

2.4用例圖

用例圖是一種UML技術(shù)，展示了參與者與用例之間的關(guān)系。用例圖主要包括參與者、用例以及它們之間的關(guān)系組合而成。

3　實例分析

3.1功能需求

基于用例建模的需求分析是以用例為主導(dǎo)捕獲和描述軟件需求的過程，它提供了收集需求的框架和表達(dá)需求的方法［4］。這種方法區(qū)別于傳統(tǒng)的基于功能分解的方式描述系統(tǒng)功能，克服傳統(tǒng)方法容易混淆需求和設(shè)計的界限的缺點，它是系統(tǒng)分析人員和用戶反復(fù)溝通的結(jié)果，是兩者對需求達(dá)成的共識［5］。用例模型的建立是一個迭代的過程，在迭代的過程中不斷求精獲得功能需求。用例模型是由用例圖和對每個用例的詳細(xì)描述（即用例規(guī)約）組成的。

本文以高職院校實驗室管理系統(tǒng)為例，選取其中的用戶信息管理模塊描述用例建模的過程。

用戶信息管理子系統(tǒng)的使用人員包括實驗室設(shè)備的使用與管理人員，主要有設(shè)備科負(fù)責(zé)人、實驗室管理員，該功能實現(xiàn)用戶信息管理和賬號信息查詢。該功能記錄所有使用實驗室的設(shè)備使用人員，用戶在成功登錄進(jìn)入系統(tǒng)后，用戶可以查詢賬號基本信息并能修改賬號密碼功能［6］。

3.2需求建模

（1）確定參與者：設(shè)備科室負(fù)責(zé)人、實驗室管理員。

（2）確定用例：查詢個人信息、修改個人信息。

（3）繪制用例圖：

圖1　用戶管理用例圖

用例圖的描述是總體上對系統(tǒng)功能的認(rèn)識，用例規(guī)約是對用例圖中的每個用例詳細(xì)說明的文本描述，進(jìn)一步說明系統(tǒng)的需求，是下一個階段系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，也是測試用例的重要依據(jù)。

（4）編寫用例規(guī)約

用例名：修改個人信息。

參與者：設(shè)備科負(fù)責(zé)人、實驗室管理員。

用例簡述：該用例規(guī)定了設(shè)備科負(fù)責(zé)人和實驗室管理員修改個人賬號信息的處理過程。

涉眾及興趣：設(shè)備科負(fù)責(zé)人、實驗室管理員希望能夠修改個人的信息。

前置條件：設(shè)備科負(fù)責(zé)人、實驗室管理員通過賬號和密碼驗證登錄進(jìn)入系統(tǒng)。

事件流：

（a）基本流：①用戶在登錄進(jìn)入系統(tǒng)后，選擇用戶管理功能模塊下點擊“修改個人信息”；②系統(tǒng)響應(yīng)點擊事件，跳轉(zhuǎn)至修改信息界面；③用戶錄入要修改的信息，點擊“確定”按鈕；④系統(tǒng)對用戶的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，若合法，則彈出提示對話框“已成功修改信息”。

（b）備選流：如果在用戶進(jìn)行修改操作的過程中輸入的數(shù)據(jù)格式不正確，如用戶輸入手機號碼為10位，則提示“手機號碼為11位”；如果在修改操作過程中出現(xiàn)系統(tǒng)故障或斷電的情況，修改的信息將放棄本次存儲，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

后置條件：用戶修改后的信息正確錄入系統(tǒng)。

4　結(jié)語

用例建模應(yīng)用于需求分析階段，建模的過程是一個迭代和逐步求精的過程，完全站在用戶的角度考慮問題，從外部來定義系統(tǒng)的功能，不關(guān)心系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)細(xì)節(jié)，將需求與設(shè)計完全分離開來。本文結(jié)合實例分析用例建模的過程，通過用例圖和用例規(guī)約描述系統(tǒng)需求分析，它作為用戶和開發(fā)人員溝通的一個有效手段，既有利于用戶理解系統(tǒng)提供的服務(wù)，又有效地降低待開發(fā)系統(tǒng)的復(fù)雜度。

［1］張海藩.軟件工程導(dǎo)論（第5版）［M］.清華大學(xué)出版社，2009.

［2］蔡敏，等著.UML基礎(chǔ)與rose建模教程［M］.人民郵電出版社，2006.

［3］謝星星.UML基礎(chǔ)與Rose建模實用教程.清華大學(xué)出版社，2011.

［4］孔垂煜.用例建模在軟件需求工程中的應(yīng)用［J］.福建電腦，2009（10）.

［5］張秋余等.基于用例的需求建模方法［J］.計算機工程與設(shè)計，2006（19）.

［6］鄧奉先.高職院校實驗室管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)［D］.中山大學(xué)，2013.

鄧奉先（1985-），女，海南瓊海人，碩士，講師，研究方向：軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘。

卓書堯（1980-），男，海南萬寧人，碩士，高級實驗師，研究方向：軟件工程、實驗室建設(shè)。