UML用例間包含關(guān)系與泛化關(guān)系的比較與分析

蘇晶

山東理工大學(xué) 山東 淄博 255049

引言

UML用例模型是系統(tǒng)需求獲取及分析的重要手段，是最終用戶與開發(fā)人員溝通和交流的有效途徑。一旦用例模型被確定，所有分析、設(shè)計和開發(fā)，包括之后的部署及測試等工作都需要以此為依據(jù)開展。

對于一個系統(tǒng)而言，不同參與者的需求千差萬別；另外，為了確保系統(tǒng)安全性，也需要為不同的參與者設(shè)置不同的訪問功能和權(quán)限。在系統(tǒng)分析和設(shè)計過程中，關(guān)系直觀體現(xiàn)了參與者訪問系統(tǒng)功能的具體方式，并直接影響和決定了系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式。由此可以看出，關(guān)系的識別在構(gòu)建用例模型的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

其中包含關(guān)系和泛化關(guān)系在表現(xiàn)形式和使用方法上較為相似，容易產(chǎn)生混淆，本文以自主點(diǎn)餐系統(tǒng)為例，對兩種關(guān)系的建模要點(diǎn)進(jìn)行分析和比較。

1 用例間的關(guān)系

1.1 包含關(guān)系

包含關(guān)系是指一個用例可以簡單地包含其他用例具有的行為，并將其所包含的用例行為作為自身行為的一部分，這兩個用例分別被稱為基礎(chǔ)用例和被包含用例。包含關(guān)系的具體表現(xiàn)形式為被包含用例的事件流可插入至基礎(chǔ)用例的事件流中。

在用例圖的建模過程中，一般有兩種情況需要使用到包含關(guān)系。第一種最為常用，在對用例的事件流進(jìn)行描述的過程中，若發(fā)現(xiàn)多個用例同時使用到同一段行為，則可將這段共同的行為單獨(dú)抽象成為一個用例，然后建立兩者之間的包含關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)重用并簡化事件流描述的目的。

以自主點(diǎn)餐系統(tǒng)為例，客戶可以進(jìn)行“預(yù)約餐臺”、“下單點(diǎn)餐”、“支付結(jié)算”和“發(fā)表評價”四個操作，所有操作均需在“登錄系統(tǒng)”后方可完成。根據(jù)描述，“登錄系統(tǒng)”為多個用例的共同行為，可將其抽象出來，成為一個新的用例，并建立其與4個基礎(chǔ)用例之間的包含關(guān)系。關(guān)系一旦創(chuàng)建，這4個基礎(chǔ)用例在用例規(guī)約的事件流描述中可直接對“登錄系統(tǒng)”用例的事件流進(jìn)行引用，避免了對公共行為的重復(fù)描述，提高了模型的可維護(hù)性。

包含關(guān)系使用的第二種情況為某一個用例提供的功能過多，事件流過于復(fù)雜，此時可將該用例分解為粒度較小的幾個用例，然后建立分解后小用例與原來基礎(chǔ)用例之間的包含關(guān)系。

如自主點(diǎn)餐系統(tǒng)中管理員的“維護(hù)菜品”操作，由于功能過多，可將其分解為“添加菜品”、“修改菜品”和“刪除菜品”三個用例，則三個粒度較小用例與基礎(chǔ)用例間可建立包含關(guān)系。需要注意的是，這種方式的包含關(guān)系不允許參與者直接訪問包含用例，這也是兩種包含關(guān)系之間最大的區(qū)別。

1.2 泛化關(guān)系

用例間的泛化關(guān)系將特化的用例與一般化的用例聯(lián)系起來，這兩個用例分別被稱為子用例和父用例。子用例繼承了父用例所有的結(jié)構(gòu)、行為和關(guān)系，并且可以添加、覆蓋或者改變繼承的行為。

在對用例的事件流進(jìn)行描述的過程中，發(fā)現(xiàn)兩個或者多個用例在行為、結(jié)構(gòu)和目的方面存在共性時，可以新建一個一般化的用例用于描述這些共有部分和一般過程，然后建立特化用例和一般化用例之間的泛化關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)重用并簡化事件流描述的目的。

在自主點(diǎn)餐系統(tǒng)的功能性需求中，有這樣一段描述，“支付結(jié)算”主要包括“支付寶結(jié)算”和“會員卡結(jié)算”兩種方式。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，“支付寶結(jié)算”和“會員卡結(jié)算”兩個用例在行為、結(jié)構(gòu)和目的方面都存在共性，都屬于“支付結(jié)算”的特殊方式，因此可將其抽象為父用例，兩種代表具體支付方式的用例抽象為子用例，建立泛化關(guān)系，并且箭頭方向從子用例指向父用例。

需要注意的是，為了降低系統(tǒng)耦合度，一般將父用例設(shè)計為抽象用例，即在父用例中并不提供具體的行為和功能，而將行為描述的職責(zé)交給子用例來完成[1]。

2 包含關(guān)系與泛化關(guān)系的比較

包含關(guān)系和泛化關(guān)系均屬于用例之間的關(guān)系，并且基本表現(xiàn)形式都是從現(xiàn)有用例的事件流中抽取出共有部分，將其作為一個單獨(dú)的用例，從而達(dá)到復(fù)用現(xiàn)有用例的行為，并提高模型可維護(hù)性的目的。但兩者在實(shí)際使用過程中又存在著顯著的區(qū)別。

以自主點(diǎn)餐系統(tǒng)為例，分析兩者的區(qū)別主要包括以下兩個方面：

2.1 原有用例的相似程度

在泛化關(guān)系中，子用例“支付寶結(jié)算”和“會員卡結(jié)算”不管在名稱、行為、結(jié)構(gòu)還是目等方面都存在著共性，并且都屬于“支付結(jié)算”的特殊形式，因此原有用例是整體上的相似。

而在包含關(guān)系中，基礎(chǔ)用例“預(yù)約餐臺”、“下單點(diǎn)餐”、“支付結(jié)算”和“發(fā)表評價”在名稱、結(jié)構(gòu)和目的方面可以完全不同，只不過它們都有一段相似的行為，也就是“登錄系統(tǒng)”而已，因此原有用例只是部分上的相似。

2.2 新用例是否一定被執(zhí)行

在泛化關(guān)系中，需要將多個子用例中的共性抽象成為一個父用例，子用例在繼承父用例的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行修改，子用例間相互獨(dú)立，任何一個子用例的執(zhí)行不受其他子用例的影響。如果父用例“支付結(jié)算”為抽象用例，不提供具體的查看方法，則子用例“會員卡結(jié)算”被參與者啟動后，父用例“支付結(jié)算”不會被執(zhí)行。

而對于包含關(guān)系，是將多個基礎(chǔ)用例中的公共行為抽象為一個被包含用例，可以說被包含用例是基礎(chǔ)用例的重要組成部分，因此，基礎(chǔ)用例“支付結(jié)算”被參與者啟動后，被包含用例“登錄系統(tǒng)”必然會被執(zhí)行[2]。

3 結(jié)束語

用例圖中的模型元素之間并非相互獨(dú)立，參與者之間、用例之間、參與者與用例之間均存在著不同類型的關(guān)系。從用戶層面來看，關(guān)系描述了模型元素間具體化的語義連接，反映了參與者使用系統(tǒng)的具體方式；從開發(fā)者層面來看，關(guān)系體現(xiàn)了事件處理的流程與協(xié)作，決定了系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方式。因此，在用例建模過程中，需準(zhǔn)確把握各種關(guān)系的使用方法和建模要點(diǎn)，避免因識別有誤而對后續(xù)的設(shè)計和開發(fā)過程產(chǎn)生不利影響。