用例模型的介绍

  用例模型的介绍

作者:魏华超  [e-mail]

    用例模型在系统建模过程中是十分重要的，它影响着其他视图的建立和系统的实现。对不同的人员来说，用例模型具有不同的用处：
　　＊客户使用它，详细说明系统应有的功能，并描述系统的使用方法；
　　＊开发人员使用它，有助于理解系统的需求，为后续阶段的工作（如分析、设计和实现）奠定基础；
　　＊系统集成和测试人员使用它，验证最终实现的系统是否与用例模型说明的功能一致；
　　＊ 文档人员使用它，为编写用户手册提供参考。

建立用例模型的过程如下：
　　（1）找出系统边界以外的角色（actor），角色是与系统进行交互的外部实体，可以是与系统交互的人员、与系统相连并交换信息的设备和其他系统；
　　（2） 从这些角色如何与系统进行交互的角度，使用用例（use case）来描述角色怎样使用系统以及系统向角色提供什么功能，用例所表示的是从外部用户角度观察的系统功能；
　　（3）绘制用例图，并编写详细的用例描述。用例图只能宏观地描述系统的功能，但却不能提供用例模型所必需的所有信息，每个功能的含义和具体实现步骤则以文本方式描述。
　　下面，我们采用一个简单的例子说明用例模型的基本概念和建立过程。
　　用例模型用于描述系统的基本功能，其中，角色代表外部实体，如用户、硬件或其他外部系统，用例代表一个完整的功能。角色启动用例并与之通讯，执行中的用例是一个动作序列。用例的具体执行过程需要用文本进行描述。

 

举例：学生注册课程系统
　　某大学准备开发一个学生课程注册系统，学生可以使用该系统查询新学期将开设的课程和讲课教师情况，选择自己要学习的课程进行登记注册，并可以查询成绩单；教师可以使用该系统查询新学期将开设的课程和选课学生情况，并可以登记成绩单；注册管理员使用该系统进行注册管理，包括维护教师信息、学生信息和课程信息等。

　　在每个学期的开始，学生可以获得该学期的课程目录表，课程目录表列出每门课程的所有信息，诸如基本信息、教师、开课系和选课条件等。

　　新学期开始前两周为选课注册时间，在此期间学生可以选课注册，并且允许改变或取消注册申请，开学两周后注册管理员负责关闭课程注册。每个学生可以选择不超过4门课程，同时指定2门侯选课程以备主选课程未选上。每门课程最多不能超过10人，最少不能低于3人，低于3人选课的课程将被取消。一旦学生的注册过程完毕，注册系统将有关信息提交收费系统以便学生付费。如果在实际注册过程中名额已满，系统将通知学生在提交课程表之前予以更改。

　　在学期结束时，学生可以存取系统查看电子成绩单。由于学生成绩属于敏感信息，系统必须提供必要的安全措施以防非法存取。

发现角色
　　简单地说，角色是与系统交互的人或事。所谓"与系统交互"意味着向系统发送消息，从系统中接收消息，或是与系统交换信息。有些角色可以初始化用例，有些角色则不然，仅仅参与用例，在某个时刻与用例进行通信。在UML语言中，角色用一个小人的图形和名称来表示。
我们可以通过回答下列问题，进行系统角色的识别：
　　＊ 谁使用系统的功能？
　　＊ 谁需要借助系统完成日常工作？
　　＊ 谁来维护和管理系统，以保证系统正常工作？
　　＊ 系统控制的硬件设备有哪些？
　　＊ 系统需要与其他哪些系统交互？
　　＊ 谁对系统产生的结果感兴趣？
　　在上述例子中，学生和教师使用系统完成课程注册和成绩登记等，注册管理员维护和管理教师、学生和课程的信息。另外，新系统存取已有的课程目录数据库，获得课程列表。因此，我们可以识别出如图所示的角色。

学生注册课程系统的角色

发现用例
　　用例代表一个完整的功能，如与角色通信、进行计算或在系统内工作等。用例具有以下的特征：
　　＊ 用例总是由角色初始化；
　　＊ 用例为角色提供值；
　　＊用例具有完全性，即不管其内部是如何实现的，只有最终产生了返回角色的结果，用例的执行才能完毕。
　　用例描述了它所代表的功能的各个方面，即包含了用例执行期间可能发生的种种情况。用例和角色之间具有"关联"的连接关系，表示什么角色与该用例进行通信。在UML语言中，用例用一个椭圆图形和名称表示。
　　实际上，从识别角色开始，发现用例的过程就已经开始了。对于已识别的角色，通过询问下列问题，我们可以发现用例：
　　＊ 角色需要从系统中获得什么功能？角色需要做什么？
　　＊ 角色需要读取、产生、删除、修改或存储系统的某些信息吗？
　　＊系统中发生事件需要通知角色吗？角色需要通知系统某件事情吗？
　　＊系统需要的输入/输出信息是什么？这些信息从哪儿来到哪儿去？
　　＊ 采用什么实现方法满足某些特殊要求？
　　在上述例子中，我们通过上述提问可以识别以下用例：
　　＊ 与教师有关的用例
　　选择课程--选择所教的课程，并获得学生名册；
　　登记成绩--在学期结束时，提交学生的课程成绩。
　　＊ 与学生有关的用例

　　注册课程--在学期开始进行选课注册，允许在一段时间内更改或删除，课程目录系统提供当前学期的所有可选课程列表；
　　查看成绩单--学生可以查看以前学期的电子成绩单。
　　＊ 与注册管理员有关的用例
　　维护课程信息--在系统中增加、修改和删除课程信息；
　　维护学生信息--在系统中增加、修改和删除学生信息；
　　维护教师信息--在系统中增加、修改和删除教师信息。
　　关闭注册--删除少于3人的课程，并由付费系统通知学生缴费。
　　＊ 与安全性要求有关的用例
　　登录--使用此系统的人员需要进行登录，以验证其身份和权限。