UML建模在校園一卡通中的應用

摘 要：本文利用UML建模工具對校園一卡通的功能模型進行了詳細分析，給出了面向對象系統的分析方法和模型，為應用UML建模技術進行面向對象軟件開發提供了參考范例和借鑒。

關鍵詞：UML 建模 校園一卡通 面向對象系統分析

中圖分類號：TP34文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0048-02

在當代高校中學生基本采用住校制，因此日常消費大都在校園中，而高校師生眾多且消費頻繁，如果僅靠現金或飯票等消費，一方面會給廣大師生帶來極大的不便，另一方面將給學校的各個消費點的員工帶來很多麻煩。

統一建模語言UML是一種可視化、表達能力強的面向對象統一建模語言，本文采用OOA方法將UML建模應用于校園一卡通系統的開發，降低了系統復雜性，優化了系統各階段的建模過程，提高了軟件開發的質量和效率。

1 UML及OOA概述

UML是一種通用的圖形化建模語言，易于表達、功能強大且普遍適用。它融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術，是國際對象管理組織（Object Management Group，OMG） 的標準。[1]

2 UML建模在校園一卡通中的應用

2.1 校園一卡通需求分析

校園一卡通系統是基于現代信息技術和自動控制技術的計算機網絡系統。它的使用對于加強校園后勤服務的信息化建設有著重要的作用。本系統中每位消費者（包括教師和學生）都有一張卡，在網絡管理中心注冊和繳費，卡內記錄著消費者的身份信息及余額。使用時將卡貼近卡機則顯示卡上金額，服務員按卡機上數字鍵，卡機自動計算并顯示消費金額及卡的余額。網絡管理中心可以監視消費者的每一筆消費，可以打印出消費情況等相關統計數據。本系統具體可以滿足以下的幾點需求：

⑴系統信息的管理：主要建立卡的用戶檔案等；⑵卡的管理：開戶、更改、發卡、掛失、解掛、注銷、補卡、充值、統計等；⑶營業匯總：匯總交易數據以及生成相應報表等；⑷查詢：查詢消費明細記錄以及可查詢卡內余額等；⑸系統維護：數據備份、數據恢復、端口設置、管理員信息設置等；

2.2 建立需求模型

需求模型用于定義用戶需求，由UML中的用例圖來表示。對一個系統或者子系統的參與者、用例以及它們之間的關系進行可視化表示的模型圖稱為用例圖（use case diagram）。用例圖中包含的元素有：參與者、用例、參與者與用例之間的關系、用例與用例之間的關系。

參與者是系統外部的一個實體，它以某種方式參與用例的執行過程。對于校園一卡通，主要的參與者有三個，即持卡人、管理人員、工作人員。

另外還需確立用例之間的關系，主要有包含和延伸關系。延伸表明一個用例中定義的行為延伸了另一個用例中定義的行為。前者稱為延伸用例，后者稱為基用例，其圖形表示法是一個從延伸用例指向基用例的虛線開放箭頭，旁邊帶一個關鍵詞《extend》。包含表明一個用例中定義的行為包含了另一個用例中定義的行為。前者稱為基用例，后者稱為被包含用例，其圖形表示法是一個從基用例指向被包含用例的虛線開放箭頭，旁邊帶一個關鍵詞《include》。圖1為設計的管理人員的用例圖。

2.3 建立基本模型

基本模型以直觀的方式表達了最重要的系統構造信息，由UML中的類圖表示。在面向對象的建模中，類圖（class diagram）永遠是最重要、最基本的模型，而其他各種圖只是起到一種輔助作用[2]。類圖（class diagram）是描述類、接口、協作以及它們之間關系的圖，用來顯示系統中各個類的靜態結構。構成類圖中的主要成分是類與類的屬性和操作以及類與類之間的關系。

在面向對象的分析中，最重要的工作是研究問題域，對問題域中的事物進行抽象，從而得到系統所需要的對象。類是具有相同屬性和操作的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提供了統一的抽象描述，它由一個類名、一組屬性和一組操作構成。在校園一卡通中主要有服務器類、收款機類、儲值卡類、消費事項類、經營結算事項類、卡的管理事項類、消費日志類等7個類。因此圖2為設計的系統類圖。

2.4 建立輔助模型

輔助模型是對基本模型進行組織或者加強理解的輔助圖形。主要包含順序圖、狀態圖、活動圖等，隨著UML版本的提高，圖形的復雜性也在增加。

順序圖是一種詳細地表示對象之間行為關系的圖。一個順序圖通常只描繪一組相互協作的對象在完成一項功能時彼此之間的交互情況。它按時間順序把各個對象所執行的操作以及它們之間所傳送的消息展現出來，因此可以清晰而直觀地表示對象之間的行為關系以及操作和消息的時序關系。圖3為持卡人消費順序圖。

活動圖的作用是對系統的行為建模，它把系統中的一項行為表示成一個可以由計算機、人或者其他執行者執行的活動，通過給出活動中的各個動作以及動作之間的轉移關系來描述系統的行為。圖4為管理人員活動圖。

狀態圖描述了一個對象在其生命期內所經歷的各種狀態，狀態之間的轉移，發生轉移的動因、條件以及轉移中所執行的活動。圖5為管理人員的狀態圖[3]。

3 結語

面向對象的系統分析是軟件生命周期的第一個環節，也是面向對象方法的優越性得以充分發揮的關鍵領域，從分析階段就以面向對象觀點去認識問題域，這使得面向對象的概念與原則貫穿軟件開發的全過程，在整個軟件生命周期保持概念的一致性，這對于改善軟件開發和維護，對軟件復用級別的提高都具有十分深遠的意義[2]。在本次校園一卡通的設計中，從系統的需求分析出發分別對系統建立了系統的需求模型、基本模型和輔助模型，使得UML建模在本系統中得以充分應用。

將UML建模應用于校園一卡通中，可以加強校園后勤服務的信息化建設、提高學校服務質量和管理水平。通過UML建模工具的使用，從用例圖、類圖、順序圖、狀態圖和活動圖的抽象描述中構建出滿足軟件功能要求的軟件模型，為應用 UML 建模技術進行面向對象軟件開發提供了參考范例和借鑒，加快了軟件開發進程，提高了軟件開發工作效率。

參考文獻

[1]FOWLER M.UML精髓：標準對象建模語言簡明指南[M].徐家福，譯.清華大學出版社，2005.

[2]楊芙清，邵維忠.面向對象的系統分析[M].清華大學出版社，2006.

[3]蔡敏，徐慧慧，黃炳強.UML基礎與Rose建模教程[M].人民郵電出版社，2006.