基于UML柔性開發模型之Java設計

2019-11-18 12:20:02

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　　一. 面向對象技術與UML語言
　　與傳統的結構化軟件開發技術不同，面向對象技術提出了對象的封裝、繼續、多態性、對象的覆蓋等方法，而傳統的程序表示方法（如：框圖、NS圖等），無法對面向對象這些新的特性加以描述表達。因此，面向對象技術的表達、面向對象技術的方法論也是面形對象技術必不可少的研究內容之一。
　　面向對象方法論從1986年Booch率先提出后，至今已有50種以上的方法論出現，常見的有Rumbaugh的對象模型技術OMT、Booch以及Yourdon的面向對象分析與設計（OOA/OOD）、Jacobson的面向對象軟件工程（OOSE）、（Martin/Odell）的面向對象分析與設計（OOAD）、（Shlaer Mellor）的面向對象系統分析（OOSA）、Brock的責任導向設計RDD等等，各有其特色，但是不同分析設計方法缺乏統一的標準。
　　為了整合面向對象方法論，1995年由Rumbaugh、Booch、Jacobson三位面向對象大師提出與最重要的、具有劃時代統一建模語言（Unify Modeling Language，簡稱 UML）。1997年后，UML成為現今國際軟件工業的標準。事實上，近年來UML在世界范圍，已經逐漸成為是面向對象技術領域內占主導地位的標準建模語言。
　　二. Rational Rose UML柔性開發模型
　　Rational Rose UML柔性軟件開發模型，是指在軟件開發過程中，根據需求工程的牽引，首先建立軟件系統的頂層模型，并對其進行模擬、分析和調整。然后，將頂層模型自頂向下地進行分解，建立該系統各個子系統的模型，對這些子模型進行模擬、分析和調整。將子模型的模擬結果，逐次代入上層，再對該上層模型進一步進行模擬、分析和調整，如有不適，則進行修改。因此整個建模過程是一個"自頂向下建模，由底向上修改"的反復迭代的過程。簡言之，柔性軟件開發過程是一個在需求牽引下，自頂向下分層細化地建模，然后按照"T型技術"，通過對模型的虛擬執行，由底向上地逐層上移修改，直至各層的模擬結果都滿足需求為止。
　　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖一）

　　圖 1柔性軟件開發模型
　　代碼的生成建立在模型正確性的基礎上，同時考慮到對需求修改的靈活性和快速響應能力，實施能夠反饋修改的"閉環開發"。即不僅能支持從模型到代碼的自動生成，將新的模型轉換為代碼，還能支持從代碼到模型的逆向變換，將原有的代碼轉化成模型，進行再次分析、修改和調整以及新一輪的開發，從而為增量式開發提供支持。這樣不僅能做到分階段提交產品，也提高了對用戶需求變化的響應速度和應變能力，以滿足用戶不斷變化的新的需求。Rational Rose是一個能支持系統建模、系統模擬和系統生成的"閉環式開發"的集成化支持環境。
　　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖二）

　　圖 2基于Rational Rose UML開發模型用例圖
　　三. Jbuilder對UML的支持
　　java作為純面向對象的計算機語言，自然與UML關系密不可分。目前比較流行的Java集成化的開發系統（IDE），如：Jbuilder7、Visual Café、IBM Visual age，都或多或少地提供了對UML的支持。在此，只討論Jbuilder集成化開發環境。
　　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖三）

　　圖 3 Jbuilder集成開發環境
　　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖四）

　　圖 4 Jbuilder自動生成的應用程序UML類圖
　　Jbuilder對雖然提供了對UML的支持，不過鄰人遺憾的是Jbuilder對UML的支持是有限的。截止到Jbuilder8版本，只提供了由程序源代碼到UML類圖自動生成功能。在某種意義上，該功能確實為開發人員提供了迅速分析現有程序代碼的功能。但是，Jbuilder自身并不支持由UML類圖到程序代碼這一源碼產生正向過程（Jbuilder中EJB的開發過程中，只提供了簡單的類似UML圖到程序源代碼的過程）。
　　我們知道，一個產品的開發與研制，通常是由產品設計工程師繪制出產品圖紙，然后，再由產品加工人員，根據圖紙加工出產品。在這其中"圖紙"是設計的第一步驟，而Jbuilder（至少在Jbuilder8以下版本）并沒有提供這一功能。因此，單純地應用Jbuilder并不能實現UML柔性開發模型。
　　四. Rational Rose UML柔性開發模型Java開發環境的建立
　　Rational Rose 是IBM公司出品（最近，Rational 公司已經被IBM公司收購）的面向對象統一建模語言與軟件開發集成環境，它提供了Java，C++，Visual Basic，ADA等等諸多軟件的軟件代碼雙向生成環境，另外，他還提供了與Jbuilder集成開發環境。該開發環境建立步驟如下：
　?。?）首先安裝Jbuilder。
　　讀者可以從http://www.borland.com/jbuilder上免費下載Jbuilder8的試用版本。Jbuilder8的安裝過程比較簡單，一般選擇默認安裝選項即可，具體過程在這里就不介紹了。
　?。?）安裝Rational Rose。
　　Rational Rose可以從http://www.rational.com上下載，并免費試用。Rational Rose在安裝過程中，有兩個非凡重要的選項是：安裝對Java的支持和安裝對Jbuilder 鏈接（Link）支持。Rational Rose在安裝過程中會自動搜尋Jbuiler的安裝目錄并在Jbuilder的安裝目錄，安裝一些必要的鏈接文件文件。
　　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖五）

　　圖 5 Rational Rose中配置Jbuilder
　　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖六）

　　圖 6 Jbuilder、Rose開發模型交互選項
　?。?） Rational Rose與Jbuilder開發環境的配置。
　　在Rational Rose中配置Jbuilder。在Rational Rose的Tool工具欄上，選擇Java/J2EE-PRoject specification-Code Generation，選擇IDE為Jbuilder，另外，還可以復選Automatic Synchronization （見圖5），可以實現jbuilder代碼與Rose UML模型圖的同步。至于Jbuilder，無需任何配置，在Tool菜單中，自動增添了Rational Rose Update Model和Rational Rose Show In Model菜單選項，以實現模型與代碼的雙向同步（見圖6）。
　　五. 使用Rational Rose 與Jbuilder UML柔性開發模型案例
　　為了拋磚引玉，演示Rational Rose 與Jbuilder UML柔性開發模型案例，筆者舉一個最為簡單的入門例子。該程序運行時候，根據用戶的輸入，顯示"你好?。?！"（其中＊＊＊，為用戶輸入的字符串）。
　　在這個例子中，我們使用一個接口(interface),Hello.java,該接口提供了一個靜態最終變量public final static String hi="你好"，并提供了一個抽象的方法say(),HelloWrold，繼續interface Hello.java，完成接受用戶輸入，顯示"你好?。?！"。
　　首先，我們使用Rational Rose對上述設計思想進行描述，勾畫UML類圖（見圖7）如下：
　　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖七）

　　圖7 Rational Rose UML類圖設計以及Java代碼生成
　　選擇選擇Java／J2EEàProject specificationà在Code Generation，默認在在c:/RoseJbuilderLink目錄下產生的Java代碼框架，并自動打開Jbuilder見圖8。
　　基于UML柔性開發模型之Java設計（圖九）

　　圖8 Jbuilder環境下查看Rational Rose生成的Java代碼
　　將上述生成的Hello.java和HelloWorld框架代碼（指：代碼結構），在Jbuilder環境下填寫必要的代碼：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的代碼為：
　　//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("請輸入您想問候的名字（按回車結束）：");
　　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環境下修改代碼以后，選擇ToolsàRational Rose Update Model，可以反向更新在Rational Rose環境下的UML類圖。　　在上述這個非常小的例子中，我們可以看到軟件的開發過程為：設計――代碼――設計，設計與代碼是雙向自動更新的，這種設計方法符合開發人員的思維，對軟件的源碼維護也十分直觀，是一種高效的軟件開發方法。
　　6 結束語
　　軟件開發的技術（或者稱藝術）是沒有止境的，使用Java與UML結合可

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