UML建模与架构设计模式培训课

课程内容

UML4+1视图的意义

逻辑视图、开发视图、物理视图、运行视图、场景视图、数据视图、功能视图

UML图概览—应用时机、建模方法

UML在开发过程中得使用解析（需求分析阶段、系统分析阶段、架构设计阶段、详细设计阶段）

UML建模案例分析

UML建模工具在架构视图的应用

UML的构成
 视图、模型元素、图（用例、类、对象、序列、协作、状态、活动、构件、部署）公共机制（规约、修饰符、扩展机制）

结构模型视图
 数据类型、多重性、类、类与对象；关联（自关联、关联的多重性、角色名、关联的具体化）；属性和操作。

行为模型视图
 序列图(对象生命线、交互的描述、时间约束的表示、条件分支的表示、重复执行的表示、递归调用的表示、对象的创建和撤销)
 协作图、状态图、活动图

实现模型视图
 包；子系统；模型；构件图

数据采集系统等介绍

UML中的常见疑难问题辨析

用例图

Ÿ参与者建模中的常见问题。

Ÿ用例建模中的常见问题。

ŸUaseCase的本质讨论。

UML中关系的辨析：依赖关系、关联关系辨析；聚合，组合辨析

类设计中的常见问题：

Ÿ一些常见但易混淆的类关系图

Ÿ熟悉类的自关联形式

Ÿ一些易混淆的重数表示方法

Ÿ建模为对象、属性、方法的辨析

Ÿ使用关联类

其它辨析：包与组件、扩展基类与覆盖基类等、自关联、关联多重性、关联角色名辨析

消除多重继承的常用手段

设计模型的内容与演进。

全局分析：选用架构模式；识别关键抽象；标识分析机制；常见的分析机制

局部分析：提取分析类：析类的类型划分：边界类、实体类、控制类，分析类在模型中的位置，边界类的复用，控制类的变通。

分析需求场景：消息与责任；事件序列在边界、实体及控制类间的原则；控制类在交互图中的表现特征；交互图的正确性。

整理分析类：分析类的责任和关联关系；动态与静态的关系；确定类的责任；设计类和子系统接口。

超市收款系统、图形绘制系统

软件设计中，如何划分模块，如何分配模块的职责是重要的内容。本节结合多个案例，讨论

如何进行架构设计，什么是好的架构，怎么验证架构的合理性。

如何进行组件（模块化）化设计，在架构基础上保证组件及框架的复用。

内容一  模块及组件的职责分配设计

分层与分区的考虑

基于面向对象的组件职责分配

内容二 组件创建及装载设计

组件创建者的选择原则

有状态及无状态系统的讨论

内容三 设计出高内聚低耦合的系统

不同类型的模块及其复用方式

用单一职责原理指导架构设计

内容四  软件设计中如何有效地组织多个模块

设计控制器模块

控制模块与其它模块的交互

设计不同类型的模块在系统中的交互机制

典型案例分析：某文档验证系统设计，阐述对系统的整体把握能力

内容五 设计出灵活性及高可扩展性高的架构

多态在组件设计中的使用

间接模式在架构设计中的价值及其使用

内容六 软件设计中的其他原则

隔离不同的关注面

如何封装组件设计中的变化

组件设计中的开-闭原则

包内聚原则及其运用

包耦合原则及其运用

业务建模：业务UseCase图、系统UseCase图、业务Actor与系统Actor的区别、Actor建模中得注意事项、UseCase建模中的注意事项

需求建模：include,extend和泛化。

领域分析：UI类、控制类，实体类、边界类；类间的关系；流程图。

面向对象设计：划分子系统、分层、设计类和包

超市收银系统等

练习：某系统分析及建模

内容一 常见的设计模式及其运用

使用GOF设计模式，借鉴前人的经验。

分析创建型模式：单例模式（Singleton）、工厂模式、抽象工厂模式(Abstractfactory)

分析结构型模式：桥梁模式（Bridge）、装饰模式（Decorator）、适配器模式（Adapter）、代理模式（Proxy）、组合模式（Composite）

分析行为型模式：命令模式（Command ）、观察者模式（Observer）、状态模式（State）、策略模式（Strategy）、模板方法模式（Template Method）、访问者模式（Template Method）

典型案例分析：分析薪酬管理等案例，展示设计模式在架构设计中的实际应用

内容二 设计模式的本质探讨

指出什么是优秀设计和丑陋设计

总结自己的模式-神似而非型似

探讨相似模式的本质

“间接类”模式的推演及演化

“流程类”模式的推演及演化

避免模式的误用，讨论模式的陷阱：在看似典型的场景，但不宜使用模式的场合。

内容三 练习- 通用文件处理器

简单背景介绍

使用模式的第一反应，及陷入陷阱的思索

具体场景使用模式的本质讨论

多态的本质

讨论并介绍表驱动法

Template Method、DIP原则Strategy模式的的灵活使用——获得优雅的设计

某在线学习系统的设计及演化

课程纲要

UML的构成
 视图、模型元素、图（用例、类、对象、序列、协作、状态、活动、构件、部署）
 公共机制（规约、修饰符、扩展机制）
 
 结构模型视图
 数据类型、多重性、类、类与对象；关联（自关联、关联的多重性、角色名、关联的具体化）；属性和操作。
 
 行为模型视图
 序列图(对象生命线、交互的描述、时间约束的表示、条件分支的表示、重复执行的表示、递归调用的表示、对象的创建和撤销)
 协作图、状态图、活动图
 
 实现模型视图
 包；子系统；模型；构件图

用例图
 参与者建模中的常见问题。
 用例建模中的常见问题。
 UaseCase的本质讨论。
 
 类设计
 UML中关系的辨析：
 依赖关系、关联关系辨析；聚合，组合辨析。
 
 类设计中的常见问题：
 一些常见但易混淆的类关系图；
 熟悉类的自关联形式
 一些易混淆的重数表示方法
 建模为对象与建模为属性的辨析
 建模为方法与建模为对象的辨析
 使用关联类
 
 其它辨析
 包与组件。
 扩展基类与覆盖基类等。
 自关联、关联多重性、关联角色名辨析。
 消除多重继承的常用手段。

用GRASP模式指导系统分析
 GRASP模式：
 信息专家、创建者、高内聚、低耦合、控制者、多态、间接、纯虚构、保护变化
 领域模型介绍：
 充血模型、贫血模型、失血模型。
 
 面向对象的设计原则
 类设计原则
 单一职责原则、开-闭原则、里氏代换原则、依赖倒转原则、接口隔离原则
 包内聚原则:
 发布与复用等价原则、共同封闭原则、共同复用原则
 包耦合原则:
 无循环的依赖原则、稳定的依赖原则、稳定的抽象
 
 应用UML建模过程
 概述，设计模型的内容与演进
 全局分析：
 选用架构模式；识别关键抽象；标识分析机制；常见的分析机制
 局部分析：
 提取分析类：
 分析类的类型划分：边界类、实体类、控制类，分析类在模型中的位置，边界类的复用，控制类的变通。
 分析需求场景：
 消息与责任；事件序列在边界、实体及控制类间的原则；控制类在交互图中的表现特征；交互图的正确性。
 整理分析类：
 分析类的责任和关联关系；动态与静态的关系；确定类的责任；设计类和子系统接口。
 
 工程中常见的架构模式
 系统软件：
 分层(Layer)
 管道和过滤器(Pipes and Filters)
 黑板(Blackboard)
 分布式软件：
 经纪人(Broker)
 客户/服务器（Client/Server）
 点对点（Peer to Peer）
 交互软件：
 模型-视图-控制器（Model-View-Controller）
 显示-抽象-控制（PAC）
 
 软件设计中常见模式介绍
 模板方式模式、适配器模式、工厂方式模式、抽象工厂模式、策略模式、桥接模式、观察者模式、命令模式、装饰模式等。
 
 典型案例分析：
 下载系统、投递系统、提交搜索系统。

静态设计：
 按层+高内聚低耦合的原则进行模块划分
 高内聚原则；按功能分解；按业务进行分解；以数据转换为中心分解；实际运用中的折中。
 划分层次
 将模块划入对应的层；分层与分区；逻辑模块与实体组件的对应关系。
 
 为模块进行职责分配
 隔离关注面：低耦合原则；适当采用设计模式；
 用设计模式优化核心结构：经典模式运用：
 用桥接模式作为中心骨架。
 用桥接模式作为中心骨架。
 用工厂模式进行组装。
 用命令模式处理事务。
 
 模块结构的常见形式
 容器模块 + 控制者 + 功能模块 + 临时构建的小类；单例模式；命令模式。
 
 核心模块的接口设计。
 外观模式；适配器模式；代理模式；中介者模式。
 
 其它形式的的模块结构：变换型模块结构；事务型模块结构。
 模块间的通信及耦合设计
 组件式编程。
 通讯机制：
 观察者模式；本地SDK；轮训。
 解耦：
 针对接口编程；增加间接模块；依赖注入。
 设计数据层
 数据结构选用的设计；数据访问层的设计
 
 动态设计
 抽象与统一不同的因素
 根据业务寻找关键因素；统一到复杂的情况。
 常用的流程抽象手段：
 依赖注入 / 控制反转；表格法；配置文件。
 逻辑控制：
 控制者模式；信息专家模式。
 消息通知机制
 MVC模式；观察者模式；责任链模式；中介者模式。
 
 模块调整：
 调整模块等级。
 适当封装；把属性提升为类；将类降为属性；将类提升为组件。
 用设计模式优化设计
 在主体的框架上进行调整：访问者模式；装饰模式。
 编码时构建适当的动态临时类。
 命令模式；事务处理类型。
 效率的优化
 效率与结构的折中：优化效率的3步骤。

领域分析及建模：数据投递系统
 收集需求
 技术调研
 第一次迭代
 需求分析；获取总体包图；分析初步流程；流程细化：修改与调整；子系统选型；获得第一次迭代的：主要用例、主流程图。
 第二次迭代
 细化/增加需求；关于数据库选型；初步确定一些模块/包；主成功场景（或投递流程）；讨论并调整；主用例场景与子用例场景；分层，考虑架构模式；获得细化的协作图、领域分析类图、活动图。
 第三次迭代
 细化领域分析中的类图；细化子模块、考虑设计模式。
 
 系统设计及重构：数据采集系统：
 收集需求
 技术调研
 需求分析功能性需求分析。
 非功能性需求分析。
 
 领域分析与系统初步设计
 划分子系统，考虑架构模式。
 对子系统分层，画出包图。
 对每个子系统、画出领域分析类图。
 分析初步流程、画出初步的活动图。
 
 细化设计
 细化子系统、划出子系统的包图、主要类图、活动图。
 设计模块间的接口。
 子系统分层。
 
 细化设计
 细化子模块、考虑设计模式。
 细化模块间的接口及数据交换格式。
 综合性能瓶颈分析，决策改进措施。
 细化流程，列出影响因素，借助分析矩阵抽象出统一的流程，画出活动图。
 
 实现
 细化类图，指导编码。
 得出原型系统。
 
 迭代
 根据原型系统，分析不足。
 根据原型系统，分析系统的效率瓶颈。
 重构及优化架构。
 适当前瞻，改进架构。

典型案例分析
 领域分析及建模：POS收款系统
 分析及设计：WDL解析系统
 分析及设计：XSO文件系统