基于UML的建模分析与应用

摘要：论文简要介绍了UML（Unified Modeling Language）标准建模语言的特点，UML建模语言的静态建模机制和动态建模机制及其使用方法，并运用UML的建模机制和方法对餐饮管理信息系统进行了分析建模。

关键词：UML建模；分析建模；描述和构建

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）27-0243-02

标准建模语言（Unified Modeling Language，简称UML）是图形建模语言，具有高度的可视化的特点。其目标是用面向对象的方法去描述系统，它有着广泛的应用领域和应用前景，而其最为广泛的应用是建立软件的系统模型。除此之外也可以用UML来描述诸如工业过程和工业系统等其他领域。即UML建模适用于具有静态结构及动态行为的任何系统。

1 UML建模概要

UML建模可概要可归纳为静态的建模方法和动态的建模方法这两大类。

用UML进行面向对象的系统分析时，首先是要描述系统的需求，以此确定系统的功能；其次是要依据系统的需求为系统去建立静态模型，进一步去描绘和构建系统的结构；最后是去描绘和阐述系统的行为。在此，应用UML的前两步创建的都是系统的静态的模型，可使用的图形工具包括有用例图、类与对象图、包图、构件图和配置图，这些图形构成了UML建模语言的静态建模机制，通常由用例图和类与对象图来描述和构建系统的功能和结构；进行建模分析的第三步是描述系统可以执行的动作或是执行动作时的时序状态以及存在的交互关系。对这些情形的描述和构建可以使用状态图、活动图、顺序图和合作图等，这些内容则构成了UML建模语言的动态建模机制。

2 UML的建模应用

下面以餐饮企业管理信息系统为例，用UML的建模机制和方法对餐饮企业管理信息系统进行具体的分析建模。

2.1 系统描述

餐饮企业管理信息系统是根据餐饮企业的特点和日常经营活动内容对其业务信息的处理和流程进行规范化的管理。它的使用对象是餐饮管理员和餐饮服务员。

2.2 系统需求分析与建模

2.2.1 系统分析与功能描述

用UML对系统进行需求分析时，是使用用例来获取用户的需求的，一个用例表示系统具有的某一种功能。在此选择用例图描述使用系统和与系统有关的相关联的角色以及这些角色对系统功能的要求，系统中的所有的用例以及这些用例的使用者构成了系统的用例图，以此来描述系统具有的功能和系统的使用者。分析阶段是针对问题域中的类和问题域中的对象展开分析，必须识别出系统中的这些类以及类与类之间的关系，而后由类图去加以描述和说明。而类与类之间是需要协作才能实现用例的，因此这就还要用到动态模型去描述类之间的协作。在系统分析这一阶段和时期，应该仅就问题域的对象去建模，暂不考虑软件系统中涉及的技术细节。

遵循UML的建模思想对餐饮管理信息系统进行具体的分析建模。根据餐饮企业的特点，餐饮企业可见的业务活动和应实现的功能应该包括有菜品业务的管理，该项功能的使用者是餐饮管理员。菜品信息的管理是餐饮管理的核心内容，诸如顾客所点的菜品是否可用、菜品查询、菜品编号、菜品名称、菜品价格等；系统前台的营业管理应该包括营业订单信息的录入、查询、添加、修改和删除等，该项功能的使用者是前台服务员；餐饮企业还应提供餐饮预定服务，应按顾客指定的时间和内容提供餐饮产品，餐饮预订的信息管理应该包括顾客预订信息的录入、查询、添加、修改和删除等，该项功能的使用者是预订服务员；同理，餐饮企业还应提供外卖服务，要实现对外卖信息的录入、查询、添加、修改和删除等，该项功能的使用者是外卖服务员；同时系统还应该具有对员工基本信息的管理功能，这项功能的使用者是餐饮管理员。因此菜品管理、前台业务管理、预定业务管理、外卖业务管理和企业员工管理是餐饮管理信息系统中的五个用例。它们与系统的执行者也就是餐饮管理员、前台服务员、预定服务员和外卖服务员构成了餐饮管理信息系统的用例。

2.2.2 系统结构描述

用类图描述系统的组成结构。类的分析是建立在用例分析的基础上的。类模型是面向对象方法的核心内容，它是对系统中的某一类对象的抽象，它描述了系统中各种对象的类型以及对象之间的各种静态关系，是具有职责的数据模型。每个类都包含其特有的静态属性和动态行为，这些属性和行为标注在类名称的下方，由类可生成具体的数据对象实例。通过分析得知餐饮管理系统中的基本类有：员工类、预定类、前台类、外卖类和菜品类，由此得到概念层上的系统，即餐饮管理信息系统的结构。

2.2.3 系统中类行为的描述

上述系统中的每个类都具有自己的动态行为。接下来给出其动态行为的描述。仅以前台营业为例用UML的状态图和顺序图对前台营业的处理流程进行具体的分析与描述。其他类的动态行为图可以类似的得出。在此，状态图描述了一个具体对象的可能的所有状态和因事件引发的所有的状态的转变。前台营业中，一单业务进入订单生成状态后接下来可能出现的状态有下述几种情况：①订单取消、业务结束；②订单使用、订单结算、业务结束；③订单修改、订单使用、订单结算、业务结束；④订单使用、订单修改、再订单使用、订单结算、业务结束。

UML用顺序图描述对象之间随时间推移的动态交互关系。其中每个对象用一条竖线表示其生命线，消息用水平箭头表示由一个对象发送给另一个对象。前台营业时，营业信息由前台营业员添加到系统的营业信息处理界面，产生修改信息时，信息再发送至修改界面，修改完成后再发送到营业信息界面确认，最终再将确认的营业信息发送至营业结算界面。

2.3 系统后期设计目标

下一步系统设计阶段，要进行更进一步的细化分析，对已有的类（包括已经定义的操作和属性）进行细化，适当增加新类，用来处理例如用户接口以及数据库等其他问题。设计阶段还包含总体设计与详细设计，总体设计即高层结构设计，是定义包（即子系统），其中还有包间的依存关系和包间的通信关系；详细设计则是详细描述包中的内容，为下一阶段的编程工作提供一个清晰的类的描述，为后续的编码实现奠定基础。

总体设计中定义的包体现的是一种分组机制。餐饮管理信息系统的包可由如下几个包组成：系统界面、业务对象、数据库和系统应用。这些包中，用户界面包构成将来用户的操作界面；业务对象包包含了分析模型中的所有的类，它们在数据库包的支持下完成任务；数据库包为业务对象包提供服务；应用包向其他包提供服务。

详细设计是将上述包的内容再进行细化，对每个包的内容进行详细的设计。最后根据详细设计的结果进行编码实现。

3 结语

UML是功能强大的可视化建模语言。运用其静态建模机制建立了餐饮管理信息系统的功能模型，运用UML的用例图、UML的类图构建了系统、描述了系统的信息处理功能以及用户与系统之间的关系；应用UML的动态建模方法，使用UML的状态图和顺序图对系统中的业务对象的状态及行为过程进行了描述。为系统的后续设计奠定了基础。

参考文献：

[1] 张海藩.软件工程[J].北京：人民邮电出版社，2002.

[2] 宋国顺.软件工程中UML建模的技术与分析[J].软件导刊，2010（8）.

[3] 马国勤.基于uml的全程建模研究与应用[J].信息技术，2010（6）.

[4] 许维.基于UML的嵌入式系统可视化建模研究[J].制造业自动化，2011（1）.

[5] 邬恩杰.基于UML的在线考试系统需求分析与建模[J].电脑编程技巧与维护，2016（7）.