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軟件工程中的UML建模技術的論文
【摘要】在軟件工程中，UML建模技術的應用十分廣泛，具有可視化、定義良好以及功能強大等優點。基于此，筆者從UML建模技術的概念和優勢入手，對軟件工程中UML建模技術的應用模式和應用流程進行了分析，主要介紹了用例圖、類圖、序列圖和協作圖在軟件工程中的應用，并將人才招聘系統作為研究對象，闡述了UML建模技術的實踐應用，以期為相關研究提供參考。
【關鍵詞】軟件工程；UML建模技術；需求分析
前言
在進行軟件的開發時，技術人員大都會通過面對對象描述的方法進行建模，該方法是將軟件系統的對象看做是構建模塊。在進行建模的過程中，UML建模技術可以創建系統的靜態結構以及動態行為，可以有效提高建模的效率和準確性。因此，對于軟件工程中的UML建模技術研究具有一定的現實意義與理論指導價值。
1.UML建模技術概述
UML是一種規范定義、文檔化或者可視化的最標準的建模語言，可以應用于軟件工程的各個階段。UML建模語言擁有統一的符號以及語義，可以將所有項目根植與一種建模語言中，并對這些項目中的所有概念進行明晰的表示與定義，在很大程度上擴大了系統的應用范圍，使UML建模技術的應用更為靈活。在UML中，主要包括圖、事物以及關系這三個基本構造。具體而言，UML建模技術在軟件工程中的應用主要有如下優勢：第一，UML建模技術可以在系統模型中實現完全獨立，雖然UML建模技術會與其余建模工具進行配合應用，但是并不會與系統的開發過程不產生交集；第二，UML建模技術在軟件工程中的應用是面向對象的，打破了傳統建模語言的差異性，可以通過統一的模型元素進行方法與圖形的表述；第三，UML建模技術可以捕捉軟件系統中的靜態行為信息與動態行為信息，靜態行為信息主要是指軟件系統中對象，動態行為信息主要是從時間角度和狀態角度對對象通訊的定義；第四，UML建模技術的和具體的實現沒有關系，適用于所有語言平臺或者工具平臺，還能夠應用于具有代碼生成功能的交互式可視化建模工具，該工具可以為UML建模技術提供多種編程語言代碼和程序構筑模型[1]。
2.軟件工程中的UML建模技術應用模式
在軟件工程中，UML建模技術主要通過視圖的應用進行軟件開發，UML建模技術一共可以提供八種圖，實現軟件系統開發的可視化以及模型化，以此獲取軟件系統的主要資料，從而明確軟件系統的架構與體系。本文主要對常用的四種圖進行分析：第一，用例圖。在UML建模技術中，用例圖是最基本的圖。在軟件工程中，需求分析階段的重點在于需求獲取，需求獲取的重點在于系統模型的構建，系統模型構建的最佳方法就是用例圖。用例圖可以構建的用例模型可以為系統軟件的開發奠定良好的基礎。第二，類圖。在UML建模技術中，類圖主要用于表示不同實體（包括人、數據或者事物等）間的相關關系。在軟件工程中，類圖能夠表示軟件系統的靜態結構，包括邏輯類圖和實現類圖這兩種。其中，邏輯類圖是指業務人員所說的事物種類，如保險-住房抵押-信貸-利率等；實現類圖是指程序員負責的實體，但是并不會通過相同的屬性進行描述，因為實現類圖會進行HashMap或者Vec-tor等事物的引用。第三，序列圖。在UML建模技術中，序列圖能夠主要用于具體用例流程的詳細定義，主要通過自描述進行用例流程的定義，還能夠表示用例流程中不同對象的不同調用關系。在實際的應用過程中，序列圖的繪制過程較為簡單，在橫跨圖的上部區域，不同的框代表每個類的對象，每個框中類的對象名稱和類的名稱使用空格/冒號/空格進行分隔，比如，MyReportGenerator：ReportGenera-tor。如果其中一個類對象向另一個類對象進行消息的發送，需要通過帶有指向接收性質的連線來實現，技術人員需要將消息/方法的名稱標注于于連線上。如果發送的消息較為重要，技術人員需要繪制帶有指向發起性質的虛線，并將返回值標注于虛線上。第四，協作圖。在UML1.1版本的時候，協作圖被稱作Collabo-rationDiagram，翻譯為中文是協作圖；在UML2.0版本的時候，協作圖被稱作CommunicationDiagram，翻譯為中文是通訊圖。但不論哪一種翻譯方式，協作圖都可以看做是序列圖的全新表達方式。對于UML建模技術來說，序列圖注重前后順序，通過循環圖或者分支結構來表示，而協作圖則更為注重協同關系，協作圖不能通過圖像來表示[2]。
3.軟件工程中的UML建模技術應用流程
在軟件工程中，RationalRose能夠滿足現有全部建模環境的需求，在軟件開發過程中，支持開發人員、分析人員和系統工程師將需求以及系統的機構轉變為代碼，從而實現需求以及系統的可視化。一般來說，軟件開發過程包括需求分析、方案設計、方案實現、測試與配置等環節。
3.1需求分析環節
在軟件工程的需求分析階段，技術人員主要應用UML建模技術中的用例圖，了解系統的所有需求，并對需求進行相應的描述。對于用例圖而言，技術人員通過事件的應用實現用戶與系統間的交互作用，并在用例圖中表明用戶能夠實現的目標，還能夠將功能分析以及需求分析中包含的系統模塊，根據角色平均分配到不同用戶中，提高系統模型的清晰度。
3.2設計環節
在軟件工程的設計階段，技術人員需要全面考慮所有軟件開發技術的局限性，對需求分析階段的系統模型進行進一步的擴展與細化。設計階段的目標在于將系統模型轉變為代碼，對需求分析階段提取的系統屬性與操作進行細化，并添加更多的類處理，比如，用戶接口、設備、數據庫以及通信等。一般來說，軟件工程的設計階段包括兩個部分，其一，結構設計，又被稱作高層設計，主要任務是對包（即子系統）進行定義，主要定義的內容為包與包之間的依賴性以及通信機制，進一步實現結構的清晰化與簡化，盡量減少各部分的依賴性，避免雙向依賴關系的構建；其二，詳細設計，這一部分主要是對包的細化，技術人員可以通過詳細設計了解所有類的清晰全面描述。設計階段中UML建模技術的應用包括類圖和序列圖這兩種。首先，類圖的應用，在軟件工程中，類圖屬于靜態視圖，可以通過以下兩種方式進行定義：通過問題域的概念進行定義、通過該類實際表示的內涵進行定義，技術人員需要根據系統需求分析以及系統用例進行類圖的構建；然后，序列圖的應用，在軟件工程中，序列圖屬于動態視圖，主要用于描述系統中各個對象的交互以及通訊，技術人員可以根據序列圖了解對象實現某種功能時，是如何進行序列消息的發送與接受。
3.3實現環節
在軟件工程中，實現環節就是指構造或者實現環節，主要工作內容為類的編程。一般來說，技術人員會將C#語言作為軟件系統的開發環境，因為C#語言在邏輯試圖轉變為代碼部件這一映射過程中，有顯著的優勢。在UML建模技術中，主要有以下幾種圖用于編碼過程：第一，類的規格說明，不同類的規格說明體現了不同的屬性與操作；第二，類圖，能夠顯示軟件系統中類的靜態結構以及類之間的關系；第三，狀態圖，能夠體現軟件系統中類的對象現有的狀態、需要處理的轉移和轉移需要觸發的操作；第四，動態圖，在編程過程中，動態圖主要包括順序圖、活動圖以及合作圖這三種，主要用于體現對象應用該類對象的過程；第五，用例圖及其規格說明，能夠體現出軟件系統的需求以及結果。
3.4測試與配置環節
當軟件工程的系統編碼全部完成之后，技術人員需要進行系統的全面測試，保障軟件工程的質量。具體而言，測試環節分為系統測試、單元測試、驗收測試以及集成測試這幾種。對于系統測試來說，技術人員可以應用UML建模技術的用例圖，測試開發的軟件系統是否充分滿足了用例圖描述的需求；對于單元測試來說，技術人員可以應用UML建模技術的類圖以及類的規格，對軟件系統中單獨的類或者成組的類進行測試；對于集成測試來說，技術人員可以應用UML建模就似乎的組件圖以及合作圖，測試軟件系統中各個組件的合作狀況[3]。
4.軟件工程中的UML建模技術的應用實例
本文主要將在線人才招聘系統的市場管理和信息管理作為實例分析對象，進行軟件工程中UML建模技術的應用研究。4.1人才招聘系統的登錄界面設計對于人才招聘系統軟件而言，登錄界面的設計可以提高系統的管理水平。在進行登錄界面的設計時，技術人員可以應用CustomLoginUI進行界面參數的傳遞，當用戶輸入登錄信息并點擊確定按鈕之后，系統可以自動進行“sendMessage”，并應用HTTP進行服務器請求，在接收到CustomLoginUI的合法回復之后，即為用戶登錄成功，可以應用人才招聘系統進行相應的操作。4.2人才招聘系統中用例圖的應用分析第一，人才招聘系統的管理人員會通過管理功能設定系統的基本信息，比如，招聘的崗位、崗位的任職要求和崗位的薪酬待遇等內容，招聘信息主要通過Web形式上傳到Internet上。第二，應聘人員通過CustomLoginUI界面進行人才招聘系統的登錄操作，當系統確認應聘人員的身份之后，即可登錄系統。應聘人員可以在招聘信息下面填寫個人信息，系統會將應聘人員的個人信息上傳到在線人才管理系統中，個人信息也會通過Web形式上傳到Internet上。第三，招聘人員可以在系統中查看應聘人員的個人信息，根據崗位的要求以及應聘人員的履歷，決定是否邀請應聘人員面試。需要邀請應聘人員時，招聘人員可以通過系統進行E-mail的發送。與此同時，管理人員需要將應聘人員的信息添加到人事檔案庫中，以數據文本的格式進行存儲。第四，當招聘工作完成之后，管理人員需要將人才招聘系統關閉。在關閉的過程中，管理人員的決策可以看作是抽象角色，通過“fromUseCaseView”表示。管理人員實施的操作主要包括招聘活動的啟動與停止、招聘信息的管理、人事檔案與招聘信息的導出等。4.3人才招聘系統中類圖的應用分析第一，類圖的選擇，技術人員需要根據人才資源系統的特點，通過同時得到類圖的方式，應用stereotypeobject-entity、control、boundary等方法，確保角色可以有效應用于對象的通訊過程中，還能夠保障序列圖和協作圖間的有效轉換。第二，組件設計，技術人員需要將上一個步驟得到的類圖進行實體映射，以此得到類圖表。具體的映射方法如下：首先，將人才招聘系統中的實體進行單獨的表的定義；然后，將實體表的繼承網絡結構刪除，確保不同層次的實例具備一致的屬性；最后，將人才招聘系統中的子類文件狀態配置于相應的表中，并在組件中建立數據庫，用于TaxDate等映射表的存儲。第三，組件圖的構建，技術人員需要通過控制類組件進行組件圖的構建，如果技術人員采用的編程語言為C++，可以將控制類組件存儲為（.h文件）或者（.ccp文件）。另外，對于源代碼文件，技術人員可以應用包進行源代碼的分組，并通過關聯進行序列圖的類信息顯示。當組件圖構建完成之后，技術人員需要將能夠執行的主程序（即.exe文件）以及java語境鏈接庫加入到組件圖中，實現人才招聘系統的開發[4]。
5.結論
綜上所述，UML建模技術可以提高軟件開發的效率和有效性，值得推廣應用。通過對軟件工程中的UML建模技術分析可知，開發人員需要深入了解UML建模技術的各種視圖及應用特點，在軟件工程的各個階段正確應用視圖，充分發揮出UML建模技術的作用，提高軟件工程的質量。希望本文可以為技術人員進行軟件開發提供幫助。
參考文獻
[1]陳冠元.軟件工程中的UML建模技術[J].電子技術與軟件工程,2018(05):47.
[2]劉傳會.基于UML2.0順序圖的高可信實時軟件建模技術研究[A].中國航空學會、中國航空研究院,2017,8.
[3]夏志龍.使用UML和Event-B構建基于云平臺的應用軟件模型[D].江蘇科技大學,2016.
[4]于麗.基于UML的面向對象建模技術研究與應用[J].信息與電腦(理論版),2015(20):16-17.
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