# 第3章 用例图 > **考试重要度**：★★★★★ > **核心内容**：参与者和用例的识别、用例之间的三种关系（包含/扩展/泛化）、用例描述编写、系统边界 --- ## 📢 先从生活场景理解用例图 你去银行ATM机取钱，整个过程是这样的： ``` 你（客户）把卡插进去 → 输入密码 → 选择"取款" → 输入金额 → 拿钱 → 取卡 ``` 在用例图中： - **你（客户）** = **参与者**（Actor）—— 系统外部跟系统打交道的人或系统 - **"取款"** = **用例**（Use Case）—— 系统提供的一项功能 - **取款的详细步骤** = **用例描述**（Use Case Description） 💬 **一句话**：用例图 = 画出"谁"能用系统"做什么"。 --- ## 💡 一、参与者（Actor） ### 什么是参与者？ > **定义**：系统以外的、需要使用系统或与系统交互的外部实体。 **三类参与者**： | 类型 | 举例 | |------|------| | **人** | 客户、图书管理员、系统管理员 | | **外部设备** | 打印机、传感器、扫描仪 | | **外部系统** | 短信平台、第三方支付系统、课程目录系统 | ### 怎么找参与者？ 🔑 **口诀**：找参与者 = 找"谁在用系统"和"系统跟谁通信"。 > 例：大学图书管理系统中——"读者通过图书管理员借还书籍，系统管理员维护数据" > > 参与者有：**读者**、**图书管理员**、**系统管理员** ### 参与者之间的泛化关系 💬 **什么是泛化**？= 特殊参与者继承了普通参与者的所有能力，还能做更多事。 > 例：网上购物系统——普通用户只能浏览，注册会员可以浏览+购买。 > 注册会员 = 普通用户的"特殊版"，这就是泛化关系。 **泛化的好处**：减少连线数量，简化用例图——特殊参与者自动继承普通参与者的所有关联。 --- ## ✍️ 边学边练（一） **题目**：阅读以下系统描述，找出所有参与者。 "在某大学图书管理系统中，读者通过系统管理员办理借书证。读者分学生和教师。读者借还书籍要通过图书管理员来完成。系统管理员负责借书证维护和图书数据维护等操作。" **答案：** 参与者有：**图书管理员**、**系统管理员**。 注意：读者不是直接的参与者！因为读者"通过"图书管理员来借还书——他们不直接跟系统交互。但如果系统有自助借还机，读者就可以直接操作，此时读者就是参与者。 ⚠️ **易错点**：不是所有提到的人物都是参与者，只有直接跟系统交互的才是。 --- ## 💡 二、用例（Use Case） ### 什么是用例？ > **定义**：参与者可以感受到的、系统提供的一项完整功能。 🔑 **命名规则**：用**动宾结构**——"借书"、"还书"、"查询图书"、"修改密码"。 ### 用例的特征 1. **站在系统外部**看到的系统功能（不是内部实现） 2. **总是跟参与者交互**（孤立的操作不算用例） 3. 是一个**行为上相关的步骤序列**（不是一个动作） 4. 用例分析本质上是**功能分解** ### 怎么找用例？ 🔑 **口诀**：找用例 = 找"参与者能在这个系统里干什么"。 > 例：大学图书管理系统——读者能"查找图书"，图书管理员能"借书""还书""查找图书"，系统管理员能"维护借书证""维护图书数据"。 --- ## 💡 三、用例之间的关系（重点！必考！） 用例之间有三种关系：**包含**、**扩展**、**泛化**。 ### 1. 包含关系（<>） > **含义**：基本用例的行为中**必然**会执行被包含用例的行为。 💬 **比喻**：就像"坐飞机"必然包含"安检"——你想坐飞机就必须过安检，逃不掉。 > 例：网上购物——"在线购物"必然包含"检查信用卡"。 > 例：ATM取款——"取款"必然包含"登录验证"。 **特征**：包含关系是**必须的**、**不可跳过的**。 ### 2. 扩展关系（<>） > **含义**：基本用例的行为中**有条件地**执行扩展用例的行为。 💬 **比喻**：就像"坐飞机"可能扩展"升舱"——不是每次都升舱，只有条件满足时才升。 > 例：图书借阅——"还书"时如果超期，才会扩展执行"缴纳罚款"。 > 例：网上购物——"下单"时如果选了礼品包装，才会扩展执行"礼品包装"。 **特征**：扩展关系是**可选的**、**有条件的**。 ### 🔑 包含 vs 扩展 对比（必考！） | 对比维度 | 包含 <> | 扩展 <> | |----------|------------------|-----------------| | **执行方式** | 必然执行 | 条件执行 | | **方向** | 基本用例 → 包含用例 | 扩展用例 → 基本用例（箭头指向基本用例） | | **是否可跳过** | 不可跳过 | 满足条件才执行 | | **生活比喻** | 坐飞机必安检 | 坐飞机可选升舱 | ⚠️ **画图易错**：包含关系的箭头方向是**基本用例指向包含用例**，扩展关系的箭头方向是**扩展用例指向基本用例**——两个方向相反！ ### 3. 泛化关系 > **含义**：子用例继承父用例的行为，并可以覆盖或增加。 💬 **比喻**：就像"支付"是父用例，"微信支付""支付宝支付""银行卡支付"是子用例——它们都是支付，但具体方式不同。 --- ## ✍️ 边学边练（二） **题目**：选课系统描述如下，找出用例和关系。 "学生在登录系统后可以查询课程、注册课程。课程目录从旧系统读取。每学期开始时，系统管理员开放注册。学生选课前必须先查询课程目录。学生完成选课时可以生成课程表，也可以随时生成课程表。系统管理员在登录后可维护学生信息、开放和关闭注册。" **答案：** **参与者**：学生、系统管理员、旧课程目录系统 **用例及关系**： - 学生：查询课程、注册课程、生成课程表、登录 - 系统管理员：登录、维护学生信息、开放注册、关闭注册 - 关系： - "注册课程" 包含 "查询课程"（选课前必须先查课）← 包含关系 - "查询课程"也可能独立存在 - "生成课程表"是"注册课程"的扩展（选课后可生成，也可随时生成） ⚠️ **关键判断**："必须先……"就是包含关系；"可以……"就是扩展关系。 --- ## 💡 四、用例描述 ### 为什么需要用例描述？ 💬 用例图只是"目录"——你看到"取款"这个名字，但不知道取款到底怎么操作。用例描述就是详细的"说明书"。 ### 用例描述的模板 | 描述项 | 说明 | |--------|------| | **用例名称** | 动宾结构，如"取款" | | **参与者** | 谁使用这个用例 | | **前置条件** | 执行前必须满足什么条件 | | **后置条件** | 执行后系统变成什么状态 | | **基本操作流程** | 正常情况下的步骤序列 | | **可选操作流程** | 异常情况或分支的步骤序列 | | **特殊需求** | 非功能性需求和设计约束 | ### 三种ATM取款的用例描述对比 通过对比你会发现，不同银行的取款流程不一样： | 步骤 | 农业银行 | 建设银行 | 东莞银行 | |------|----------|----------|----------| | 1 | 验证密码 | 输入金额 | 判断是否第一次取款 | | 2 | 输入金额 | 检查余额 | 若首次→输入金额；否则→验证密码→输入金额 | | 3 | 检查余额 | 足额→出钞 | 检查余额 | | 4 | 足额→出钞 | 不足→失败 | 足额→出钞；不足→失败 | 💬 **启示**：同样叫"取款"，不同系统的操作流程可能完全不同！所以**用例描述必不可少**。 --- ## 💡 五、系统边界 > **定义**：系统边界 = 系统内部和外部的分界线。 > > - 用例画在边界**里面**（系统能做什么） > - 参与者画在边界**外面**（谁在使用系统） 🔑 **核心理解**：系统边界决定了谁是参与者。 > 例：基金交易系统 > - 如果**只做交易**（买卖基金）→ 基金管理系统是**外部系统**（参与者） > - 如果**交易+管理**（买卖+维护基金品种）→ 基金管理系统变成**系统内部功能** ![[Pasted image 20260610205411.png]] ![[Pasted image 20260610205443.png]] --- ## 📌 附录：用例图常用画图符号速查 > 本节把用例图中所有画图符号和标识用字符画的形式汇总一遍，画UML图时看着照画就行。 ### 1. 参与者（Actor）—— 两种表示法 **人形符号**（最常用）： ``` 客户 ○ ╱│╲ ╱ ╲ ``` **矩形符号**（协作图或在空间紧张时使用）： ``` ┌──────────┐ │ :客户 │ ← 冒号 + 类名 └──────────┘ ``` ### 2. 用例（Use Case）—— 椭圆 ``` ╭──────────╮ ╱ 借书 ╲ │ │ ╲ ╱ ╰──────────╯ ``` ⚠️ **命名**：椭圆里写**动宾结构**的用例名，如"借书""还书""查询图书"。 ### 3. 系统边界 —— 矩形 ``` ┌─────────── 图书管理系统 ───────────┐ │ │ │ ╭────────╮ │ │ ╱ 借书 ╲ ← 用例在内部 │ │ │ │ │ │ ╲ ╱ │ │ ╰────────╯ │ │ │ └─────────────────────────────────────┘ 读者 图书管理员 ○ ○ ← 参与者在外部 ╱│╲ ╱│╲ ╱ ╲ ╱ ╲ ``` ### 4. 参与者与用例的关联 —— 实线 ``` 读者 ─────────── 借书 ○ (椭圆) ╱│╲ ╱ ╲ ``` ### 5. 包含关系 <> —— 虚线箭头 + 文字标签 **方向**：基本用例 → 包含用例（箭头指向被包含的那个）。 ``` ╭──────────╮ ╭──────────╮ ╱ 注册课程 ╲ ╱ 查询课程 ╲ │ │ <> │ │ ╲ ╱ ─ - - - - - ──→ ╲ ╱ ╰──────────╯ (虚线 + 箭头) ╰──────────╯ (基本用例) (被包含用例) ``` ### 6. 扩展关系 <> —— 虚线箭头 + 文字标签 **方向**：扩展用例 → 基本用例（箭头指向基本用例，与包含**相反**）。 ``` ╭──────────╮ ╭──────────╮ ╱ 礼品包装 ╲ ╱ 下单 ╲ │ │ <> │ │ ╲ ╱ ─ - - - - - ──→ ╲ ╱ ╰──────────╯ (虚线 + 箭头) ╰──────────╯ (扩展用例) (基本用例) ``` ⚠️ **易错对比**：<> 和 <> 箭头方向**相反**，考试常考。 ### 7. 用例之间的泛化关系 —— 实线 + 空心三角形 **方向**：子用例 → 父用例（子用例继承父用例的行为）。 ``` ╭──────────╮ ╭──────────╮ ╱ 微信支付 ╲ ╱ 支付 ╲ │ │ ─ ─ ─▷ │ │ ╲ ╱ (空心三角) ╲ ╱ ╰──────────╯ ╰──────────╯ (子用例) (父用例) ``` ### 8. 参与者之间的泛化关系 —— 实线 + 空心三角形 **方向**：特殊参与者 → 一般参与者（特殊继承普通的能力）。 ``` ╭─────╮ │ 钻石会员 │ (特殊) │ /│\ │ ─ ─ ─▷ 普通用户 │ / │ \ │ (一般) ╰───────╯ ``` ### 9. 完整用例图示例 把上面所有符号拼在一起画出来的样子： ``` 读者 ○ ╱│╲ ┌──── 图书管理系统 ──────────────────────┐ │ │ │ ╭──────╮ │ │ ╱ 借书 ╲ ←──── <> ────╮ │ ││ │ │ │ │ ╲ ╱ │ │ │ ╰──────╯ │ │ │ ╭──────╮ │ │ │ ╱ 还书 ╲ ←──── <> ────╮ │ ││ │ │ │ │ ╲ ╱ │ │ │ ╰──────╯ │ │ │ │ │ │ ╭──────╮ │ │ │ ╱ 缴纳 ╲ ←────────┘ │ │ ││ 罚款 │ │ │ │ ╲ ╱ │ │ │ ╰──────╯ │ │ │ ╭──────╮ ── <> ──→ │ │ │ ╱ 查询 ╲ │ │ ││ 图书 │ │ │ │ ╲ ╱ │ │ │ ╰──────╯ │ │ │ │ │ └──────────────────────────────────┘ │ │ 管理员 │ ○ │ ╱│╲ │ ╱ ╲ │ │ (借书/还书关联) ``` 🔑 **一句话记忆口诀**：边界矩形圈住用例，参与者画在边界外；包含扩展都是虚线箭头，方向相反要分清；泛化用空心三角，子指向父别搞错。 --- ## ✍️ 边学边练（三） **题目**：判断以下说法是否正确。 1. 包含用例必然被执行，扩展用例条件被执行。 2. 包含关系的箭头从包含用例指向基本用例。 3. 系统边界决定了谁是参与者。 4. 用例描述可有可无，有图就够了。 **答案：** - ① ✅ 正确。包含=必然，扩展=条件。 - ② ❌ 错误。包含关系箭头从**基本用例指向包含用例**（基本用例"使用"包含用例）。扩展关系箭头从**扩展用例指向基本用例**。 - ③ ✅ 正确。边界划在哪里，决定了谁是"外面的"参与者。 - ④ ❌ 错误。没有描述的用例就像只有目录的书——只知道标题不知道内容。 --- ## 📝 章末自测 **1. 填空题** - 参与者分三类：（ ______ ）、外部设备、（ _____ ） - 用例之间的关系有三种：（ ____ ）、（ _____ ）、（ ____ ） - 在用例图中，用例画在系统边界的（ ____ ）（里面/外面） **2. 判断题**（对还是错？） - ( ) 一个参与者只能是一个人 - ( ) 包含关系表示可选的功能 - ( ) 扩展关系的箭头指向基本用例 - ( ) 系统边界决定了谁是参与者 - ( ) 用例描述就是用于说明用例的操作流程 **3. 简答题** - 简述包含关系和扩展关系的区别。 - 参与者之间的泛化关系有什么作用？ **答案：** **填空题**：人、外部系统；包含关系、扩展关系、泛化关系；里面 **判断题**：❌(也可以是外部系统) ❌(包含=必然) ✅ ✅ ✅ **简答题**： - 包含关系：基本用例必然执行包含用例（如取款必登录）；扩展关系：基本用例有条件执行扩展用例（如还书超期才罚款）。箭头方向也不同，包含箭头是基本→包含，扩展箭头是扩展→基本。 - 泛化关系让特殊参与者继承普通参与者的所有关联，减少连线数量，简化模型。 --- ## 📘 真题演练 **题目**：为"网上酒店预订系统"画用例图。需求：客户可浏览酒店、预订房间、取消预订、查看订单。管理员可管理酒店信息、管理房间信息、处理预订。客户和管理员都需要登录后才能操作。 **答案：** **参与者**：客户、管理员 **用例**： - 客户：浏览酒店、预订房间、取消预订、查看订单、登录 - 管理员：管理酒店信息、管理房间信息、处理预订、登录 **关系**： - "浏览酒店"不需要登录（独立用例） - "预订房间"包含"登录"（预订前必须登录） - "管理酒店信息"包含"登录" - 其他需要登录的用例同理 ⚠️ **关键**：登录通常作为包含用例，因为它是一个共用的强制性步骤。 --- > 🔗 上一篇：[第1章 需求工程](第01章-需求工程.md) | 下一篇：[第4章 类图与对象图](第04章-类图与对象图.md)