设计模式 （3）用例图之二

导言

前面一篇博文，我们介绍了用例的初步概念，参与者以及参与者分类和参与者是如何识别的，接下来我将介绍用例的标识和用例之间的关系以及一部分习题。

标识用例

为了确定系统中的用例，从考虑参与者及其与系统间的交互开始是有用的。每个用例描述了参与者和系统之间的交互序列。用这种方法，系统的功能性需求通过用例来描述，用例构建了系统的功能规约。然而，当开发用例时，重要的是避免功能分解。在功能分解中，多个小的用例描述系统的单个小功能，而不是描述对参与者提供有用结果的事件序列。
我们再看看银行系统的例子（第二篇文章提到过，没有看的请看一下第二篇文章）。除了从ATM机取款之外，参与者“ATM客户”也被允许查询账户或者在两个账户间转账。由于这些是由客户发起的带来不同有用结果的不同功能。因此查询和转账功能宜被建模为分离的用例，而不是成为原始用例的一部分。这样，客户就能启动三个用例，如下所示：

“取款”（Withdaw Funds）、“查询”（Query Account）和“转账”（Transfer Funds）三个用例。

用例主序列与可替换序列

用例的主序列描述参与者和系统之间最常见的交互序列。

用例主序列也会存在分支来描述参与者和系统之间不那么频繁的交互，这些可替换序列是与主序列偏离的，仅仅在某些环境（例如参与者向系统进行了错误的输入）下才执行的。用例中的可替换序列有时可以稍后和主序列合并起来，这取决于应用需求。可替换序列也在用例中描述。

场景

用例中的每个序列称为场景。
一个用例通常描述了多个场景：一个主序列和多个可替换序列。请注意，场景是用例中一个完整的序列，因此场景可以始于执行主序列，然后在决策点接上一个可替换分支。比如，“取款”的一个场景开始于主序列中客户讲ATM卡插入读卡器，看到提示后输入PIN码，但是收到了一条错误消息，因为PIN码是错误的，接着再输入正确的PIN码。

如何识别用例？

有意义的目标

有没有意义？涉众说了算！

下面观看一组错误的用例图：

这组用例图的用例标识不正确，输入查询关键字和选择商品查询类别，只是用户进行操作的一个步骤，并不是用户想要达到的目标，用例是描述功能性需求的，也就是说，用例是描述功能的，也就是目标，换句话来说，就是用户通过系统要实现什么，我们可以看得出，这个错误的用例图，这两个用例只是步骤，那么用户选择商品查询类别和输入查询关键字，最重要的是要做什么，实际上用户只是想通过系统来查询商品信息。所以我们最后重画。

用户观点而非系统观点

下面看这个用例:

这个用例是错误的。因为用例的说明是以系统的方面进行叙述的。而不是以用户的角度。

用户角度进行修改：

用例命名

用例的命名应该是以“动词+（宾语）”。与参与者构成了“主+动+（宾语）”结构。
慎用弱动词弱名词

弱动词：进行、使用、复制、加载、重复
弱名词：数据、报表、表格、表单、系统

用例的“粒度”

粒度原则：

用例要有路径，路径要有步骤。而这一切都是“可观测”的。

最常犯错误－－把步骤当作用例
下面的例子是错误的
1.把执行者动作当作用例

2.把系统活动当作用例

3.CRUD泛滥
泛滥的例子

重构

小技巧

形式检查

【执行者】使用系统来【用例】

用例关系

当用例变得非常复杂时，用例之间的依赖可以用包含（include）和扩展（extend）关系来定义，其目的是使可扩展性最大化和复用用例。包含用例（includion use cases）用来标识多个用例中的共同的交互序列，这些共同的交互序列能被抽取出来和复用。

执行者与用例之间的关联关系

在用例图中，执行者和用例之间进行交互，相互之间的关系用一根直线来表示，称为关联关系(Association)或通信关系(Communication)。

用例包含关系

一个共同交互序列可以从多个原始的用例中抽取出来，并形成一个新的用例，称为包含用例。

包含用例是抽象的，即它不能独立执行。

一个抽象用例必须作为一个具体（即可执行）用例的一部分来执行。

当共同的功能分离到包含用例中时，该用例就能被其他用例复用。然后就可能定义旧用例的一个更简洁版本，该版本移除了共同交互序列。旧用例的这个简洁的版本就称为基用例（或具体用例），它包含了包含用例。

包含用例总是反映多个用例之间共同的功能。当共同的功能分离到包含用例中时，该包含用例就能被多个基用例（可执行的用例）复用。

包含用例没有特定的参与者。这是因为，参与者是包含了包含用例的基用例的参与者不同的基用例都会使用包含用例，所以包含用例可能被不同的参与者使用。

例子

有一个参与者“ATM客户”（ATM Customer）。系统初始分析标识三个用例：“取款”（Withdraw Funds）、”查询账户”（Query Account）和“转账”（Transfer Funds）。这三个是由该参与者启动的主要功能。在“取款用例”中，主序列包含了读ATM卡、验证客户的密码、检查客户在所请求的账号中有足够的资金接着，如果验证成功，则发出现金、打印凭条并退出卡片。对这三个用例进一步发现，每一个用例的第一个部分，即读ATM卡和验证客户密码是相同的。每个用例中重复该序列没有好处，因此，将PIN码验证这一序列分离成单独的包含用例，称为“验证PIN码”（Validate PIN），这个用例可以被（修改后的）“取款”、“查询账户”和“转账”用例使用。实例如下：

“取款”、“查询账户”、“转账”用例包含了“验证PIN码”的用例。

另一种包含关系-（结构化冗长的用例）

包含关系也能够用来组织一个冗长的用例。基用例提供参与者和系统之间高层次的交互序列。包含用例提供参与者和系统之间低层次的交互序列。
下面是一个实例:

“制造高容量部件”（Manufacture High-Volume Part）用例描述了制造一个部件的交互序列。该过程包含了接收生产该部件的原材料（在“接收部件”（Reveive Part）用例中描述），在每个工厂工作站执行生产步骤（在“高容量工作站处理部件”（Process Part at High-Volume Workstation）用例中描述）和运输已生产的部件（在“运输部件”（Ship Part）用例中描述）。

扩展关系

简介

在某些情形下，一个用例可能会非常复杂，有许多可替换的分支。扩展关系用来对用例可能采取的可替换路径进行建模。如果一个用例有太多可替换的、可选的和异常的交互序列，那么它可能会变得非常复杂。
针对上述的解决方案是将可替换或可选的交互序列分离成单独的用例。该新用例的目的是扩展旧的用例（如果保持合适的条件）。被扩展的用例称为基用例，用来扩展的用例称为扩展用例。

在某些条件下，基用例能通过在扩展用例中给出的描述进行扩展。根据哪个条件为真，基用例能以不同的方式进行扩展。

扩展关系的应用情况

扩展关系可用于以下情况：

展示基用例只在某些环境下执行的有条件的部分
对复杂或可替换的路径

扩展关系需注意

一方面，基用例不依赖于扩展用例。
另一方面，扩展用例依赖于基用例并只在基用例中引起它执行的条件为真时才执行。

一个扩展用例可以扩展一个以上的用例

一个基用例能被多个扩展用例扩展

扩展点

定义

扩展点是用来规定基用例能被扩展的精确位置。

一个扩展用例只可以在这些扩展点上扩展基用例

每个扩展点都被赋予了一个名称。扩展 用例对于扩展点有一个插入片段，该片段在其基用例中扩展点的位置处插入。

片段定义了达到扩展点时所执行的行为片段
当用例的一个实例被执行并到达了基用例中的扩展点时，如果条件满足，则用例的执行将转移到扩展用例中的相应片段。在片段完成后，执行再转移回基用例。

带着多个扩展用例的扩展点可用于对多个可替换情况建模，其中每个扩展用例规定了一个不同的可替换。

要设计扩展条件，使得在任何给定的情况下只有一个条件能为真，这样只有一个扩展用例会被选择。

扩展条件是在用例运行的运行时设定和更改的。

扩展点和扩展用例的示例

考虑下面的用例图展示的例子：

在基用例“顾客付款”（Checkout Customer）中声明一个名为“付款”（Payment）的扩展点。基用例处理顾客结账。三个扩展用例处理付款类型：“现金结账”（Pay by Cash）、“信用卡结账”（Pay by Credit Card）和“借记卡结账”（Pay by Debit Card）。为每个扩展用例提供一个选择条件。扩展关系使用扩展点名称和选择条件来标注。

互斥选择条件分别是[现金付款]、[信用卡付款]、[借记卡付款]。用例执行期间，取决于客户选择如何付款，合适的选择条件会置为真。

泛化关系

当多个用例共同拥有一种类似的结构和行为的时候，可以将它们的共性抽象成为父用例，其他的用例作为泛化关系中的子用例。

在用例的泛化关系中，子用例是父用例的一种特殊形式，子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系。
泛化关系一般很少使用。

在COMET方法中，泛化的概念局限于类。扩展关系已经足以处理用例的变化性。

用例包

对于大型系统，不得不处理用例模型中的大量用例经常是很难操作的。

解决这种增大问题的一个好方法是引入用例包，将相关用例分组在一起。如此，用例包便能表示那些描述系统的主要功能子集的高层次需求。

因为参与者经常启动和参与相关的用例，所以用例能基于使用它们的主要参与者来分组成包。适用于一组相关用例的非功能性需求可以分配到包含这些用例的用例包中。

例如,“应急监控系统”中，系统的主要参与者是“远程传感器”（Remote Sensor）、“监控操作员”（Monitoring Operator）和“应急管理员”（Emergency），每一个都启动和参与多个用例。如下图展示应急监控系统中用例包的例子，名为“应急监控用例包”（EmergencyMonitoringUseCasePackage），包含了4个用例。”监控操作员”是用例“查看警报”和“查看监控数据”的主要参与者，是其他用例的次要参与者。“远程传感器”是“生成警报”（Generate Alarm）用例和“生成监控数据”（Generate Monitoring Data）用例的主要参与者。

实例

1.某酒店订房系统描述如下：
(1) 顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订；
(2) 前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间；
(3) 不管采用哪种预订方式，都需要在预订时支付相应订金；
(4) 前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付；
(5) 利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信；
(6) 客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。
构造该系统的用例模型。

解：

解决方案——识别执行者
(1) 顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订；
(2) 前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间；
(3) 不管采用哪种预订方式，都需要在预订时支付相应订金；
(4) 前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付；
(5) 利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信；
(6) 客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。

解决方案——识别用例
(1) 顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订；
(2) 前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间；
(3) 不管采用哪种预订方式，都需要在预订时支付相应订金；
(4) 前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付；
(5) 利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信；
(6) 客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。

解决方案——绘制用例图

总结

目前为止，我们已经介绍完用例图，后续会接连介绍其他图。