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基于uml柔性开发模型之java设计


  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、继承、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,详细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,有两个特别重要的选项是: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,继承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)

  
 基于uml柔性开发模型之java设计(图八)

  
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?d?d代码?d?d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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