UML建模技术及其在物业管理系统中的应用

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3.0 陈辉 2024-11-19 5 4 1.58MB 71 页 15积分

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摘要

管理信息系统日趋复杂，传统的面向功能的开发方法已经越来越不适应复杂

多变的需求，开发的成果也不能得到很好的重用。而面向对象建模技术能够有效

地控制复杂度、适应多变性，能够降低风险、支持重用，从而能提高系统开发的

效率。

UML 是一种对面向对象系统的需求、分析、设计、构造进行可视化、文档化

和详细描述的标准建模语言。统一过程是 Rational 公司的产品，它采用 UML 为表

示方法，融合了 Booch 方法、OMT 方法和 OOSE 方法并大量吸收了其它建模方法的

长处，是一个通用的软件过程框架。

本文首先对当前流行的几种建模方法作一个分析和比较，然后介绍了 UML 的

概念和特点。最后详细介绍了我在物业管理系统的开发过程中剪裁和应用统一过

程的完整过程，包括业务建模、需求、分析、设计、构造和测试等阶段的建模方

法以及在 Rational Rose 环境下建模步骤。本文对 UML 建模理论在中小型项目中

的应用，集成化软件工程环境 Rational Suite，作了一些探索，相信可以起到一

些借鉴作用。另外，本文还介绍了物业管理系统开发过程中碰到的几个问题，如

多维报表的实现，及解决办法，这可以为解决同类问题提供一点启发。

关键词：UML RUP 软件建模软件工程环境多维报表物业管理

Abstract

Management Information Systems have become increasingly complex, the

traditional function-based methods of software development can't adapt the

complexity and changeful requirement, and the result of analysis and design

can't be reused effectively. Comparatively, Object-Oriented Modeling

Technology is flexible, reusable and can reduce the risk of development.

So Object-oriented technique can improve the efficiency of development.

UML is a standard language for specifying, visualizing, constructing,

and documenting the artifacts of object-oriented software systems.

Rational Unified Process is a product of Rational Software Corporation,

it's a UML based common software process framework which combine Booch

method, OMT method OOSE method and much good feature of other method.

The thesis first compares some popular modeling technique, then

introduces UML Basic notion and feature, and last particular introduces

the whole process taken in the development of Property management system,

which is based on RUP and adjusted for this project. The content include

business modeling, requirement, analysis, design, construction and test

modeling technique and modeling steps under Rational Suite environment.

This paper intended to introduce the research work of applying UML

modeling technique in middle or small project, and the use of integrated

software engineering environment-Rational Suite. Otherwise, this paper

introduces some realization skills used in the project, for example,

realization of multi-demension report, those can help in resolving

resemble problems.

Keywords：UML，RUP，Software Modeling，Software Engineering Environment，

Multi-Demention Report，Property Management

第一章概述 ....................................... 1

1.1 UML、建模方法、生命周期模型、软件过程和软件工程环境 ............. 1

1.2 软件建模方法的比较 .............................................. 2

1.2.1 功能分解法 ................................................. 3

1.2.2 数据流法 ................................................... 3

1.2.3 信息建模法 ................................................. 3

1.2.4 面向对象的建模方法 ......................................... 4

1.2.5 几种主要的面向对象建模技术的比较 ........................... 4

1.3 物业管理系统概述 ................................................ 7

1.3.1 项目背景 .................................................. 7

1.3.2 软硬件平台 ................................................ 8

第二章 UML 语言简介 ................................... 9

2.1 UML 语言结构 .................................................... 9

2.1.1 元－元模型层 .............................................. 9

2.1.2 元模型层 ................................................. 10

2.1.3 模型层 ................................................... 10

2.1.4 用户对象层 ............................................... 10

2.2 视图 ........................................................... 10

2.3 图 ............................................................. 11

2.4 模型元素 ....................................................... 12

2.5 通用机制 ....................................................... 12

2.6 扩展机制 ....................................................... 13

2.7 标准建模语言 UML 的静态建模机制 ................................. 13

2.7.1 用例图 ................................................... 13

2.7.2 类图、对象图和包 ......................................... 15

2.8 标准建模语言 UML 的动态建模机制 ................................. 19

2.8.1 消息 ..................................................... 19

2.8.2 状态图 ................................................... 19

2.8.3 顺序图 ................................................... 19

2.8.4 合作图 ................................................... 20

2.8.5 活动图 ................................................... 20

2.8.6 四种图的运用 ............................................. 20

第三章基于 UML 的面向对象开发过程 RUP .............22

3.1 RUP 的主要特点 ................................................. 23

3.2 RUP 剪裁原理与实践 ............................................ 24

3.2.1 RUP 剪裁是软件过程开发的再工程 ........................... 24

3.2.2 RUP 剪裁的”五步法” ..................................... 25

3.2.3 本次开发采用的软件开发过程 ............................... 25

第四章物业管理系统开发过程剖析 .................. 27

4.1 建立业务模型 ................................................... 28

4.2 准备项目环境 ................................................... 34

4.3 建立用况模型 ................................................... 34

4.4 系统分析与设计 ................................................. 42

4.4.1 关键用例的实现 ........................................... 43

4.5.2 查询机制设计 ............................................. 46

4.5.3 对象－关系数据库映射 ..................................... 50

4.5.4 数据移植问题 ............................................. 51

4.5.5 数据发布 ................................................. 53

4.5.6 SQL Server 2000 环境下多维报表的实现 ..................... 56

4.6 实施 ........................................................... 58

4.6.1 配置图 ................................................... 58

4.6.2 使用 Rose 正向/反向工程的功能 ............................. 59

4.7 测试 ........................................................... 61

总结与展望 .......................................................... 65

参考文献 ............................................................ 66

致谢 ................................................................ 68

公开发表的论文 ...................................................... 69

UML 建模技术及其在物业管理系统中的应用

第一章概述

1.1 UML、建模方法、生命周期模型、软件过程和软件工程环境

八十年代末以来，随着面向对象技术成为研究的热点，面向对象的分析与设

计(OOA&D)方法的发展出现了一个高潮，其数量从不到十种增加到了五十多种,UML

是这个高潮的产物。UML（Unified Modeling Language）即统一建模语言，它定

义了丰富的建模符号，它能表达业务流程分析、业务需求、对象建模和设计的各

种结果。UML 融合了 Booch、OMT 和 OOSE 方法中的基本概念，并且经过广泛征求

意见，集众家之长，几经修改，最终由 Rational 公司在面向对象建模领域有着举

足轻重的影响的三为专家 Booch、Rumbaugh 和 Jacobson 三人的共同提出的。UML

的发展历程如图 1.1 所示。

图 1.1 UML 的发展历程

1997 年 11 月 17 日,OMG 采纳 UML 1.1 作为基于面向对象技术的标准建模语

言。目前 UML 的最新版本是 1.4 版，2.0 版本正在制定过程中。

软件过程，生命周期模型和建模方法的关系。Scott W.Ambler 对软件过程的

定义是：软件过程是用于开发和维护软件及其相关产物（计划、文档、模型、代

码、测试用例、手册等）的一系列项目阶段、方法、技术、实践和人员。由此可

见，软件过程包括了软件生命周期模型和软件建模方法，即包括了软件开发各阶

段的划分和分析、设计、编程的方法。最基本的生命周期模型是瀑布模型，以及

在其基础上衍生的进化模型和螺旋模型和 RUP 的生命周期模型等。软件建模方法

是指按软件开发的某种概念进行系统化处理某类问题的若干方法集合。国内较常

用的是三种方法：结构化方法（面向过程的方法）和面向对象方法和快速原型法。

第一章概述

目前面向对象方法是主流方法和发展方向。面向对象方法是从面向对象编程（OOP）

开始，逐步向面向对象的分析和面向对象的设计延升而形成的。生命周期模型是

对阶段及其关系的划分，理论上它可以选择任何一种软件建模方法，比如在瀑布

模型上应用结构化方法是以前的流行模式，但是也可以在瀑布模型上应用面向对

象方法，这对一些需求简单的项目是可行的。

一种软件过程正是生命周期模型和软件建模方法的一个组合。

当今软件复杂度越来越高，用户对软件的可用性、扩展性、性能、质量等方面

的要求也越来越高，没有一种有效的方法来指导软件开发和维护，软件项目成功

的可能性正越来越小。实践证明，有效的软件过程能够提高软件开发的生产力和

提升软件企业维护和技术支持的效率。软件过程在国外已经成为软件领域的一个

研究热点。

目前市场上领先的软件过程的主要有 RUP(Rational Unified Process)、OPEN

Process （ Object-oriented Process Environment and Notion ）和

OOSP(Object-Oriented Software Process)，其中 RUP 由于其提出者 Rational

软件公司聚集了面向对象领域三位杰出专家 Booch、Rumbaugh 和 Jacobson，同时

它又是面向对象开发的行业标准语言——标准建模语言(UML)的创立者，具有较高

的知名度。RUP 使用 UML 来制定软件系统的所有蓝图。

工具对于过程不可或缺。过程中产生大量的工件(Artifact)，手工生产和维

护这些工件并保证它们的一致性是不可思议的。过程和工具是相互配套的，工具

对于过程不可或缺。Rational 公司的 Rational Suite 工具包是一个支持 RUP 的

集成化软件工程环境，包含了 40 多种工具（如 Rose、Clear Case、Soda、Robot

等）。Rational Suite 在 CASE 领域处于绝对领先地位，IBM、微软、摩托罗拉、

爱立信、西门子等世界知名公司等都是在瑞理公司的产品环境下进行开发的，华

为、中兴、大唐、东信都已经是瑞理公司的用户，现在联想、用友等公司正在洽

谈之中，引进的积极性非常高。Rational（瑞理）公司 1997 年进入中国，瑞理中

国有限公司的总经理陈致平在接受中国计算机报的采访时，对于记者提问竞争对

手是谁的提问回答到：如果从单个产品来说，有一些，人们甚至可以从网上下载

一些单个的软件，但是瑞理的集成环境就没有竞争对手。确实，正如美国《应用

程序开发战略》Yourdou 教授所评价的：“Rational Rose 将对面向对象应用程序

开发技术产生巨大影响；使大型开发项目的分析，建模、设计规范化了，——

rational 公司已成为 OO CASE 界的 Microsoft。”

1.2 软件建模方法的比较

软件建模并不是新的概念，自从软件工程问世以来，先后出现过多种建模方

法，其中最有影响的是功能分解法、数据流法、信息建模法和面向对象建模法。

因为每种方法都有其优点，其中的一些思想在面向对象建模方法仍然很有用，所

以下面简要分析比较一下这几种方法：

UML 建模技术及其在物业管理系统中的应用

1.2.1 功能分解法

功能分解法以系统需要提供的功能为中心来组织系统。首先定义各种大的功

能，然后把功能分解为子功能，同时定义功能间的接口。较大的子功能还可以被

进一步分解，直到我们可以对它进行明确的定义。总的思想就是将系统根据功能

分而治之，然后根据功能／子功能的需求设计数据结构。

功能分解法从系统功能出发构造系统，这些功能直接反映用户的需求，所以

开始时很容易，但是在深入过程中会出现问题；1)不能直接反映问题域，很难深

入地理解问题域，也很难检验分析结果是否正确。2)当用户需求变化时，系统功

能肯定要随之改变，这时候根据功能而来的数据结构等都要改变，整个已完成的

系统甚至都要随之改变。因此，以系统中的功能为中心构造系统，往往只适合那

些需求明确而且稳定的场合。

当然，功能分解法也有其优点，它较好的运用了过程抽象原则，而过程抽象

原则同样是面向对象方法中的一个原则，但主要是用来为对象的操作(服务)建模。

1.2.2 数据流法

数据流法又被称为结构化分析方法。基本方法是跟踪数据流，研究问题域中

数据如何流动以及在各个环节上进行何种处理，从而发现数据流和加工。然后将

问题域映射为数据流、加工以及文件等成分组成的数据流图，并用处理说明和数

据字典对数据流和加工进行说明。

数据流法有一些严格的限制规则，比如数据流从源点开始到终点结束，在其

它地方只能被传输、转换和存储，不允许凭空消失和产生。这有利于避免错误和

疏漏。数据流法还运用了逐步求精的原则，一个加工可以细化而分解成一个下层

的数据流图。

数据流法更加强调对问题域的研究，但数据流、加工等都是专业化的概念，

所以它也不能直接映射问题域，系统复杂时，难以检验分析结果的正确性。另外，

加工、数据流等与系统功能紧密相连，功能的改变很容易影响到它们。而且在开

发的后续阶段，即设计阶段，需要将分析模型用另外一种完全不同的方式来表达，

转化起来有困难，如果设计人员和分析人员不是同一批人，很有可能出错。

1.2.3 信息建模法

信息建模方法由“实体一关系法(Entity-Relation 法，简称 E-R 法)”发展

而来。1981 年，MFlavin 对 E-R 法进行了改进，并称之为信息建模法。1988 年，

S．Shlaer 和 S．Melior 将其发展为语义数据建模方法，并引入了许多面向对象

的特点。

信息建模法的核心是实体和关系。实体描述问题域中的一个事物，它包含一

组描述事物数据信息的属性；关系描述问题域中的各个事物之间在数据方面的联

第一章概述

系，它也可以带有自己的属性。发展之后的方法把实体叫做对象，把关系的属性

组织到关系对象中，具有了面向对象的某些特征。

但是，信息建模法和面向对象方法还是有区别的，主要在于：

1、它强调的是信息建模和状态建模，不是对象建模。

2、没有把对应于实体属性的操作封装进实体，实体只有属性，没有操作。

3、父类和子类之间只有属性的继承，没有操作的继承。

4、实体之间没有消息通信。

信息建模方法已经具备了许多面向对象的特点，它在数据建模和状态建模方

面有着公认的优势。由于目前数据存储大多还是采用关系数据库，面向对象的模

型最终还要转化为数据模型，所以信息建模法对我们仍然很有用处。

1.2.4 面向对象的建模方法

面向对象建模方法主要从面向对象程序设计领域发展而来，它通过对象对问

题域进行完整的映射，对象包括了事物的数据特征和行为特征：它用结构和连接

如实反映问题域中事物间的关系，比如分类、组装等；它通过封装、继承、消息

通信等原则使问题域的复杂性得到控制。所以，面向对象建模方法是对问题域的

完整和直接的映射，在模拟现实世界方面具有天然的优势。

并且，面向对象方法支持软件开发中从分析到设计以至实现的各个阶段，且

各个阶段均采用一套概念和表达手段，它们之间没有“鸿沟”的存在，几乎不需

要什么转化。面向对象方法还支持和鼓励复用，不仅包括实现的复用，还包括分

析、设计等建模成果的复用。

从信息系统开发的角度来讲，目前信息系统的复杂性、多样性和相互关联性

不断增长。因此，信息系统的开发人员将面临越来越多的挑战。面向对象的方法

和技术能够有效地控制复杂性，适应多变性，具有灵活性，降低了风险性，从而

能够提高系统开发的效率。

1.2.5 几种主要的面向对象建模技术的比较

20 世纪 80 年代末以来，随着面向对象技术成为研究的热点，先后出现了几

十种面向对象的软件开发方法。其中，Booth、OMT 和 OOSE 以及较早的 Coad／

Yourdon(OOA／OOD)方法在面向对象软件开发界得到了广泛的认可。前三种方法也

是 UML 的直接来源，它们各有特点，适合于不同的领域。尽管 UML 统一了面向对

象方法的符号体系，但这些方法仍然具有重要的作用，它们可以作为建模过程的

指导。在实际开发过程中，我们可以根据需要选用或综合这几种方法来进行建模。

下面，介绍这几种方法的主要思想，由于我们采用的是 UML 来表达模型，所以将

不再对其符号体系进行说明。

Booch 方法

Booth 方法是 GradyBooth 从 1983 年开始研究，1991 年后走向成熟的一种方

法。Booch 方法区分系统的逻辑和物理结构并描述这两种结构的静态和动态语义。

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摘要管理信息系统日趋复杂，传统的面向功能的开发方法已经越来越不适应复杂多变的需求，开发的成果也不能得到很好的重用。而面向对象建模技术能够有效地控制复杂度、适应多变性，能够降低风险、支持重用，从而能提高系统开发的效率。UML是一种对面向对象系统的需求、分析、设计、构造进行可视化、文档化和详细描述的标准建模语言。统一过程是Rational公司的产品，它采用UML为表示方法，融合了Booch方法、OMT方法和OOSE方法并大量吸收了其它建模方法的长处，是一个通用的软件过程框架。本文首先对当前流行的几种建模方法作一个分析和比较，然后介绍了UML的概念和特点。最后详细介绍了我在物业管理系统的开发过程中剪...

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