基于UML柔性开发模型之Java设计

2019-11-18 12:20:02

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供稿：网友

　　一. 面向对象技术与UML语言
　　与传统的结构化软件开发技术不同，面向对象技术提出了对象的封装、继续、多态性、对象的覆盖等方法，而传统的程序表示方法（如：框图、NS图等），无法对面向对象这些新的特性加以描述表达。因此，面向对象技术的表达、面向对象技术的方法论也是面形对象技术必不可少的研究内容之一。
　　面向对象方法论从1986年Booch率先提出后，至今已有50种以上的方法论出现，常见的有Rumbaugh的对象模型技术OMT、Booch以及Yourdon的面向对象分析与设计（OOA/OOD）、Jacobson的面向对象软件工程（OOSE）、（Martin/Odell）的面向对象分析与设计（OOAD）、（Shlaer Mellor）的面向对象系统分析（OOSA）、Brock的责任导向设计RDD等等，各有其特色，但是不同分析设计方法缺乏统一的标准。
　　为了整合面向对象方法论，1995年由Rumbaugh、Booch、Jacobson三位面向对象大师提出与最重要的、具有划时代统一建模语言（Unify Modeling Language，简称 UML）。1997年后，UML成为现今国际软件工业的标准。事实上，近年来UML在世界范围，已经逐渐成为是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言。
　　二. Rational Rose UML柔性开发模型
　　Rational Rose UML柔性软件开发模型，是指在软件开发过程中，根据需求工程的牵引，首先建立软件系统的顶层模型，并对其进行模拟、分析和调整。然后，将顶层模型自顶向下地进行分解，建立该系统各个子系统的模型，对这些子模型进行模拟、分析和调整。将子模型的模拟结果，逐次代入上层，再对该上层模型进一步进行模拟、分析和调整，如有不适，则进行修改。因此整个建模过程是一个"自顶向下建模，由底向上修改"的反复迭代的过程。简言之，柔性软件开发过程是一个在需求牵引下，自顶向下分层细化地建模，然后按照"T型技术"，通过对模型的虚拟执行，由底向上地逐层上移修改，直至各层的模拟结果都满足需求为止。
　　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图一）

　　图 1柔性软件开发模型
　　代码的生成建立在模型正确性的基础上，同时考虑到对需求修改的灵活性和快速响应能力，实施能够反馈修改的"闭环开发"。即不仅能支持从模型到代码的自动生成，将新的模型转换为代码，还能支持从代码到模型的逆向变换，将原有的代码转化成模型，进行再次分析、修改和调整以及新一轮的开发，从而为增量式开发提供支持。这样不仅能做到分阶段提交产品，也提高了对用户需求变化的响应速度和应变能力，以满足用户不断变化的新的需求。Rational Rose是一个能支持系统建模、系统模拟和系统生成的"闭环式开发"的集成化支持环境。
　　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图二）

　　图 2基于Rational Rose UML开发模型用例图
　　三. Jbuilder对UML的支持
　　java作为纯面向对象的计算机语言，自然与UML关系密不可分。目前比较流行的Java集成化的开发系统（IDE），如：Jbuilder7、Visual Café、IBM Visual age，都或多或少地提供了对UML的支持。在此，只讨论Jbuilder集成化开发环境。
　　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图三）

　　图 3 Jbuilder集成开发环境
　　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图四）

　　图 4 Jbuilder自动生成的应用程序UML类图
　　Jbuilder对虽然提供了对UML的支持，不过邻人遗憾的是Jbuilder对UML的支持是有限的。截止到Jbuilder8版本，只提供了由程序源代码到UML类图自动生成功能。在某种意义上，该功能确实为开发人员提供了迅速分析现有程序代码的功能。但是，Jbuilder自身并不支持由UML类图到程序代码这一源码产生正向过程（Jbuilder中EJB的开发过程中，只提供了简单的类似UML图到程序源代码的过程）。
　　我们知道，一个产品的开发与研制，通常是由产品设计工程师绘制出产品图纸，然后，再由产品加工人员，根据图纸加工出产品。在这其中"图纸"是设计的第一步骤，而Jbuilder（至少在Jbuilder8以下版本）并没有提供这一功能。因此，单纯地应用Jbuilder并不能实现UML柔性开发模型。
　　四. Rational Rose UML柔性开发模型Java开发环境的建立
　　Rational Rose 是IBM公司出品（最近，Rational 公司已经被IBM公司收购）的面向对象统一建模语言与软件开发集成环境，它提供了Java，C++，Visual Basic，ADA等等诸多软件的软件代码双向生成环境，另外，他还提供了与Jbuilder集成开发环境。该开发环境建立步骤如下：
　　（1）首先安装Jbuilder。
　　读者可以从http://www.borland.com/jbuilder上免费下载Jbuilder8的试用版本。Jbuilder8的安装过程比较简单，一般选择默认安装选项即可，具体过程在这里就不介绍了。
　　（2）安装Rational Rose。
　　Rational Rose可以从http://www.rational.com上下载，并免费试用。Rational Rose在安装过程中，有两个非凡重要的选项是：安装对Java的支持和安装对Jbuilder 链接（Link）支持。Rational Rose在安装过程中会自动搜寻Jbuiler的安装目录并在Jbuilder的安装目录，安装一些必要的链接文件文件。
　　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图五）

　　图 5 Rational Rose中配置Jbuilder
　　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图六）

　　图 6 Jbuilder、Rose开发模型交互选项
　　（3） Rational Rose与Jbuilder开发环境的配置。
　　在Rational Rose中配置Jbuilder。在Rational Rose的Tool工具栏上，选择Java/J2EE-PRoject specification-Code Generation，选择IDE为Jbuilder，另外，还可以复选Automatic Synchronization （见图5），可以实现jbuilder代码与Rose UML模型图的同步。至于Jbuilder，无需任何配置，在Tool菜单中，自动增添了Rational Rose Update Model和Rational Rose Show In Model菜单选项，以实现模型与代码的双向同步（见图6）。
　　五. 使用Rational Rose 与Jbuilder UML柔性开发模型案例
　　为了抛砖引玉，演示Rational Rose 与Jbuilder UML柔性开发模型案例，笔者举一个最为简单的入门例子。该程序运行时候，根据用户的输入，显示"你好！＊＊＊！"（其中＊＊＊，为用户输入的字符串）。
　　在这个例子中，我们使用一个接口(interface),Hello.java,该接口提供了一个静态最终变量public final static String hi="你好"，并提供了一个抽象的方法say(),HelloWrold，继续interface Hello.java，完成接受用户输入，显示"你好！＊＊＊！"。
　　首先，我们使用Rational Rose对上述设计思想进行描述，勾画UML类图（见图7）如下：
　　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图七）

　　图7 Rational Rose UML类图设计以及Java代码生成
　　选择选择Java／J2EEàProject specificationà在Code Generation，默认在在c:/RoseJbuilderLink目录下产生的Java代码框架，并自动打开Jbuilder见图8。
　　基于UML柔性开发模型之Java设计（图九）

　　图8 Jbuilder环境下查看Rational Rose生成的Java代码
　　将上述生成的Hello.java和HelloWorld框架代码（指：代码结构），在Jbuilder环境下填写必要的代码：可以得到Hello.java //Source file: C://Hello//src//Hello.java
　　
　　public interface Hello
　　{
　　public final static String hi="你好";
　　
　　/**
　　* @roseuid 3E9932680328
　　*/
　　public void say();
　　}
　　HelloWorld的代码为：
　　//Source file: C://Hello//src//HelloWorld.java
　　
　　import java.io.*;
　　
　　public class HelloWorld implements Hello
　　{
　　private String name=null;
　　
　　/**
　　* @roseuid 3E9937D302C8
　　*/
　　public HelloWorld()
　　
　　{
　　 System.out.println("请输入您想问候的名字（按回车结束）：");
　　try {
　　　DataInputStream da = new DataInputStream(System.in);
　　　name = new String(da.readLine().getBytes("ISO8859-1"));
　　}
　　catch (IOException ex) {　}
　　　}
　　
　　/**
　　* @roseuid 3E9937BC0008
　　*/
　　public static void main(String [] args) {
　　 HelloWorld hh=new HelloWorld();
　　 hh.say();
　　
　　}
　　　/**
　　* @roseuid 3E9937D30318
　　*/
　　public void say()
　　{
　　System.out.println(this.hi+name);
　　}
　　}
　　
　　在Jbuilder环境下修改代码以后，选择ToolsàRational Rose Update Model，可以反向更新在Rational Rose环境下的UML类图。　　在上述这个非常小的例子中，我们可以看到软件的开发过程为：设计――代码――设计，设计与代码是双向自动更新的，这种设计方法符合开发人员的思维，对软件的源码维护也十分直观，是一种高效的软件开发方法。
　　6 结束语
　　软件开发的技术（或者称艺术）是没有止境的，使用Java与UML结合可

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