統一塑模語言(UML)語法精要

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侍任
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1 << 會計資訊系統課程講義 >> 統一塑模語言 (UML) 語法精要 -- 物件導向概念需求分析及系統分析周國華屏東商業技術學院會計系初版 :2006/8/4 本次修訂 :2009/7/23

2 智慧財產權聲明本文件係由周國華老師獨自撰寫, 除引用之概念屬於原文作者外, 其餘文字及圖形內容之智慧財產權當然屬於周老師獨有任何機構或個人, 在未取得周老師同意前, 不得直接以本文件做為學校研究機構企業會計師事務所政府機關或財團法人機構舉辦教學或進修課程之教材, 否則即屬侵權行為任何機構或個人, 在未取得周老師同意前, 不得在自行編撰的教材中直接大量引用本文件的內容若屬單頁內部分內容之引用, 亦請註明出處屏東商業技術學院周國華 2

3 物件導向 (OO) 2-1 Object-oriented (OO): 應用程式 (application) 由可重複使用的軟體物件 (object) 或元件 (component) 組合而成軟體物件可用來描述實體物件以及抽象概念元件是由功能相關的物件組合而成 OOAD: 物件導向分析 (analysis) 與設計 (design) OOP: 物件導向程式設計 (programming) OO 語言 : 最早具有 OO 重要特色的語言 :Simula (1967) OO 理論據以發展的語言 :SmallTalk (1972~1980) 目前主流 OO 語言 :C++,JAVA,Ruby,Python,C#,VB.NET 中國大陸把 OO 翻譯為面向對象,OOP 為面向對象編程屏東商業技術學院周國華 3

4 物件導向 (OO) 2-2 傳統 ( 結構化 ) 系統開發 : 以資料為中心 (data-centric), 強調資料的蒐集管理及表達資料庫的設計及建立是重點可輕易處理資料庫的變動當企業規則或系統行為改變時, 較難處理 OO 系統開發 : 資訊與行為並重, 所建立的系統較具彈性, 能更有效處理企業規則或系統行為的變動描述資訊與行為, 不同語言有不同構念名稱 : Java 稱為 variable( 變數 ) 及 method( 方法 ),C++ 稱為 variable 及 function( 函數 ),VB.VET 稱為 variable function 及 sub( 副程式 ) 屏東商業技術學院周國華 4

5 OO 概念 : 抽象化將真實世界的複雜現象以簡化的模型加以描述, 稱為抽象化 (abstraction) 在 OO 中, 類別 (class) 及其物件就是抽象化的表徵例如, 在學校管理系統中, 有學生這個類別, 此類別可能有身份證字號學號姓名性別生日住址等變數, 及註冊選課申請成績單畢業離校等方法在真實世界中, 任何一位學生的特質及能力都遠超過上述學生類別所描述的內容, 但就學校管理系統而言, 上述類別的描述或已足夠屏東商業技術學院周國華 5

6 OO 概念 : 封裝 2-1 在 OO 中, 把提供特定功能的變數及方法放在一個物件內, 稱為封裝 (encapsulation) 例如 : 銀行系統的帳戶物件變數 : 編號, 餘額, 客戶名稱, 地址, 帳戶類型, 利率, 開戶日期方法 : 開戶, 結清, 存款, 提款, 更改帳戶類型, 更改客戶名稱, 更改地址.. 在編程時, 先定義類別 (class), 再實作特定類別的物件屏東商業技術學院周國華 6

7 OO 概念 : 封裝 2-2 封裝的優點 : 模組化 (modularity): 每個類別的程式碼可以單獨撰寫, 並可重複再用資訊隱藏 (information hiding): 物件透過公共介面與其他物件溝通, 物件內的變數及方法不必公開屏東商業技術學院周國華 7

8 OO 概念 : 繼承在 OO 中, 子類別 (subclass) 可繼承 (inherit) 父類別 (superclass) 的所有變數及方法, 再增添額外的變數及方法子類別亦可覆寫 (override) 繼承自父類別的方法, 提供新的詮釋方式子類別的一個物件, 也是其父類別的物件反之不然! 在 Java 中, 一個子類別只能繼承一個父類別 ; 在 C++ 中, 一個子類別可以繼承多個父類別但 Java 的類別可透過實作 interface 的方式, 實質上取得多重繼承的優點屏東商業技術學院周國華 8

9 OO 概念 : 多型在 OO 中, 方法名稱相同, 卻容許有不同的運作內涵, 稱為多型 (polymorphism): 子類別繼承自父類別的方法並加以覆寫多個子類別繼承自同一父類別的抽象方法, 再各自定義實質內涵多個類別實作同一個介面 (interface), 並各自定義介面內的抽象方法之實質內涵一個類別內有多個方法名稱相同, 但各方法的參數不同此情況通稱為 overloading ( 方法超載 ) 屏東商業技術學院周國華 9

10 UML 與 OO Unified Modeling Language (UML): 統一塑模語言, 是物件導向分析與設計的標準工具語言, 亦可用來描述企業程序 UML 2.0 並未完整支援 data modeling, 但 class diagram 可提供類似 ERD 的資料塑模功能塑模 (modeling): 開發資訊系統時, 必須先確認使用者需求, 並將此需求以通用的圖形及語法建立成視覺模型 (visual model), 以便有效傳達給程式設計師屏東商業技術學院周國華 10

11 UML 2.0 的圖形 : 分類名稱 UML 2.0 將圖形分成三大類, 共 13 種圖 : 結構圖形 : 類別圖, 物件圖, 元件圖, 複合結構圖, 佈署圖, 套件圖行為圖形 : 使用案例圖, 活動圖, 狀態機器圖互動圖形 : 順序圖, 溝通圖, 計時圖, 互動觀點圖 * 本課程將介紹四種與需求分析及系統分析相關的圖形 : 類別圖使用案例圖活動圖及順序圖屏東商業技術學院周國華 11

12 UML 2.0 的圖形 : 階層架構以類別圖表示的階層架構 : * 本圖取材自屏東商業技術學院周國華 12

13 塑模程序 :OOAD 1. 確認需求 :Use Case Model 從使用者取得完整的需求資料 UML 圖形工具 : 使用案例圖, 活動圖 2. 系統分析 :Conceptual Model or Analysis Model 將需求資料轉成開發者觀點 UML 圖形工具 : 概念類別圖, 系統順序圖 3. 系統設計將概念模型轉成可供特定程式語言實作的觀點 UML 圖形工具 : 設計類別圖, 物件順序圖, 溝通圖 4. 程式設計屏東商業技術學院周國華 13

14 使用案例圖使用案例圖 (use case diagram, ucd): 此圖可表達使用者對系統功能的期待, 每個 use case 代表使用者認定系統應提供的某項功能與該系統互動的人 ( 使用者維護者 ) 或其他系統, 在 ucd 中稱為角色 (actor) 符號 : 使用案例 : 角色 : 屏東商業技術學院周國華 14

15 使用案例圖範例 :ATM 餘額查詢提款轉帳存款更改密碼屏東商業技術學院周國華 15

16 問題討論 ATM 的 UCD 中, 應不應該包含確認密碼及列印報告這兩個 use case? 屏東商業技術學院周國華 16

17 UC 之間的關係 :include include ( 包含 ):uc A <<include>> uc B, 表示在 uc A ( 此為 base uc) 內的活動流程遇到 inclusion point B 時, 必須轉移至 uc B, 在完成 uc B 的活動流程後, 再回到 uc A 內完成剩下的活動流程優點 : 大而複雜的 uc 可拆解成多個小而簡單的 uc 一個 uc 可被多個 uc 包含, 故可將通用的程序抽離成通用 uc 屏東商業技術學院周國華 17

18 UC 之間的關係 :extend extend ( 延伸 ): uc X <<extend>> uc Y, 表示在 uc Y ( 此為 base uc) 內的活動流程遇到 extension point 時, 需判斷 uc X 是否滿足延伸條件, 如為否, 則略過 uc X, 繼續 uc Y 的後續流程 ; 如為是, 則轉移至 uc X, 在完成 uc X 的活動流程後, 再回到 uc Y 內完成剩下的活動流程優點 : 當系統內容需與時俱進時, 可將改變的部分放在 extension uc 內, 如此可讓 base uc 維持穩定性屏東商業技術學院周國華 18

19 繼承關係 UC 間的繼承關係 :uc O uc P, 表示 uc O 繼承 uc P 通常 uc O 會改寫 uc P 內的部分程序角色間的繼承關係 :actor A actor B, 表示 actor A 繼承 actor B 屏東商業技術學院周國華 19

20 使用案例圖範例 : 註冊屏東商業技術學院周國華 20

21 問題討論 uc 教職員子弟註冊與 uc 註冊的潛在差異為何? 教職員子弟這個角色應不應該繼承學生角色? 還是應該獨立? 屏東商業技術學院周國華 21

22 活動圖活動圖 (activity diagram, 或稱作業圖 ): 此圖可用來描述個別使用案例內的詳細作業流程企業程序企業規則的細節在傳統結構化分析中所使用的 DFD 及 system flowchart, 在 OOAD 中可用活動圖代替屏東商業技術學院周國華 22

23 活動圖 : 符號符號 : 作業起點 : 作業終點 ( 可有多個 ): 分岔點 (fork, 一作業進多作業同時出 ): 會合點 (join, 上述多個平行作業同時進一作業出 ): 決策點 (decision, 一進擇一出 ): 合併點 (merge, 多進一出 ): 作業內容 : 屏東商業技術學院周國華 23

24 活動圖範例 : 提款屏東商業技術學院周國華 24

25 類別圖類別圖 (class diagram): 此圖藉由描述系統內的各個類別以及類別之間的關係, 以呈現系統結構 OO 技術的核心是類別及其物件, 故此圖是 OOAD 中最核心的圖形 OO 內的每個類別包含名稱屬性 ( 即資料, 包含變數及常數 ) 及方法 ( 即行為 ), 與傳統結構化系統將資料交由資料庫行為交由應用程式處理的模式大不相同分類 : 概念類別圖 : 在系統分析 (OOA) 階段繪製的類別圖, 不必考量特定技術內涵 (e.g., Java or C++), 也不必考慮技術細節 ( 可忽略屬性及方法 ) 此圖可用來塑模企業程序, 形成概念模型 (conceptual model) 設計類別圖 : 在系統設計 (OOD) 階段繪製的類別圖, 必須將選定技術之細節包含在圖形內屏東商業技術學院周國華 25

26 符號 : 類別圖 : 符號 2-1 類別 : 抽象類別 : 介面 : 有時為了讓概念模型更簡潔, 可將類別的屬性或方法省略屬性及方法的透明度 (visibility): 公開 (public):+ 保護 (protected):# 私有 (private):- 套裝 (package):~ 屏東商業技術學院周國華 26

27 關係 : 類別圖 : 符號 2-2 聯合 (association): 雙向依賴 (dependency): 聚合 (aggregation):, 單向 by ref: 汽車輪胎, 表示後者是前者的一部份, 並可獨立存在 by value: 公司部門, 表示後者是前者的一部份, 但無法獨立存在繼承 (generalization): 繼承類別, 實作介面多重性 (multiplicity):*, 0, 1, 0..*, 1..*, etc. 屏東商業技術學院周國華 27

28 類別圖範例 : 繼承屏東商業技術學院周國華 28

29 類別圖範例 : 教學管理人員住在住址管理學生老師職員選課編入畢業年班包含教授課程輸入研究課程清單條列成績選課查核成績管理屏東商業技術學院周國華 29

30 問題討論在上圖中, 兩個類別間的多重性應該如何標示? 教師的分級 ( 助教講師助理教授副教授教授 ) 應該做為教師類別的屬性還是應該獨立成為教師下的子類別? 或是可以其他方法做進一步分類 ( 教學型教師研究型教師行政型教師 )? 屏東商業技術學院周國華 30

31 類別圖 : 典型設計階段的三種典型類別 (stereotype) Boundary class: 此類別做為系統與外部之間的橋樑, 可再分為兩類 : 使用者介面 : 處理系統與使用者之間的互動系統介面 : 處理系統與其他系統之間的互動 Control class: 此類別負責協調其他類別的工作, 通常每個使用案例都會有一個 control class 此類別接收由 boundary class 傳來的訊息後, 再轉成一系列的訊息傳遞給 entity classes Entity class: 此類別封裝企業資料及企業邏輯, 是類別圖的核心所在可在類別圖的類別名稱上冠上 <<boundary>> <<control>> <<entity>> 等符號屏東商業技術學院周國華 31

32 順序圖順序圖 (sequence diagram): 依時間順序描述系統內部各成員之間的互動, 通常可分成兩大類 : 描述使用情境 : 主要用於系統分析階段, 著重在角色 (actor) 與系統之間的互動, 將系統當成一個黑盒子, 通稱為系統順序圖描述方法邏輯 : 主要用於系統設計階段, 著重在物件之間的訊息傳遞屏東商業技術學院周國華 32

33 順序圖 : 符號符號 : 物件名稱 : 類別名稱物件 :, 或生命線 (lifeline): 由上到下的虛線, 代表物件角色或系統的存活時間訊息線 : 或回應線 : 或 : 類別名稱促動盒 : 位於物件生命線上的長條矩形, 代表訊息已發出, 並由接收物件進行處理中屏東商業技術學院周國華 33

34 系統順序圖範例 : 新生報到學生管理系統學生職員繳驗畢業證書驗畢發還確認學生報到繳交學生基本資料卡將學生資料輸入系統黏貼照片蓋鋼印, 交付學生證產生學生證屏東商業技術學院周國華 34

35 UML 在會計上的應用實務上 : 新的會計資訊系統多半採用 OOP 做為開發工具教學上 :AIS 教科書雖然都有系統開發的章節, 但大部分的內容都在介紹傳統的開發工具, 鮮少提及 UML 及 OOP 的概念 Jones & Rama (2006) 是目前唯一以 UML 貫穿全書內容的 AIS 教科書, 但主要的描述工具僅限於活動圖由於 AIS 課程的主要目的在幫助學生建立企業系統流程的概念, 而非培養系統開發能力, 因此描述工具的學習具有相當彈性隨著 UML 及 OO 的普及, 未來的 AIS 教科書可望增加對於 UML 及 OO 概念的介紹屏東商業技術學院周國華 35

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Microsoft PowerPoint - UML_961 > 統一塑模語言 (UML) 語法精要 -- 物件導向概念需求分析及系統分析周國華屏東商業技術學院會計系 2007 Autumn 物件導向 (OO) Object-oriented: 應用程式 (app) 由可重複使用的軟體物件 (object) 或元件 (component) 組合而成軟體物件可用來描述實體物件以及抽象概念元件是由功能相關的物件組合而成 OOAD: