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緯創軟體股份有限公司100 年 3 月 2 日吳俊毅

Visual Studio 2010塑模化應用程式設計講座

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前置作業 UML 的基本介紹 ( 為什麼使用 Model 來設計系統 ) Use Case Diagram 介紹 ( 初階 ) 反向工程、從程式碼產生圖形文件使用相依性圖形視覺化現有程式碼產生程式碼、使用類別圖產生程式碼框架如何使用程式碼產生循序圖圖形文件對於儲存、列印的支援各類 UML Case Tool 介紹／比較

議程

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前置作業將類別圖產生程式碼框架 [Generate Code]! ，不是 Visual Studio 2010 Ultimate 就有的功能！必須另外安裝 Visual Studio 2010 Feature Pack 2 。但安裝前必須先安裝一個 HotFix 『 KB2403277 』

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前置作業 (3)

開始安裝 Visual Studio 2010 Feature Pack 2 。此安裝一共會安裝 5 項產品。

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在 Visual Studio 2010 Feature Pack 2 中提供了以下功能前置作業 (3) 功能介紹

從 UML 類別圖產生程式碼 (Generate Code) 。從程式碼產生 UML 類別圖。可匯入經由 XMI 2.1 的格式所匯出的 UML 類別圖、循序圖和使用者案例圖。建立和檢視從工作項目到模型項目的連結。開始支援為 ASP.NET Web 、 C 及 C++ 專案產生相依性圖形。可以建立和驗證 C 與 C++ 程式碼的圖層圖表。可以撰寫自訂程式碼以建立、修改和驗證圖層圖表。

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UML 的基本介紹 (1)

Visual Studio 2010 所支援的五種 UML 圖形Use Case Diagram( 使用案例圖表 )Class Diagram ( 類別圖表 )Sequence Diagram ( 循序圖表 )Activity Diagram ( 活動圖表 )Component Diagram ( 元件圖表 )

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UML (Unified Model Language) 簡介UML 是 Unified Modeling Language 統一模型語言，它是用來描述物件導向的分析與設計 (OOA&D) 的一種方法，而發展的人為Grady Booch 、 Ivar Jacobson 和 James Rumbaugh ，他們也是UML 軟體及描述標準的開發之父，而目前定義 UML 標準的為OMG 組織。Jacobson 在 1991 年時以在易利信公司開發電話交換機的經驗帶來使用者案例 (Use Case) 的概念。Rumbaugh 在 1993 年出版了物件導向模型技術 (OMT) 的書。Booch 在 1993 年 Rational 公司以方法論開發了物件導向的系統。

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UML 的基本介紹 (2-2)

在 1995 年的 OOPSLA 大會上， Booch 、 Rumbaugh 和 Jacobson這三位大師組成了物件導向系統描述的方法第 0.8 版。 1997 年 Rational 公司在 OMG 組織上提出了 UML1.0 版。在 2001 年則推出了最新的 UML 統一模型語言 2.0 版。

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UML 的發展史

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UML 的基本介紹 (3) 為什麼使用Model何謂 Model? 為什麼要使用 Model 來設計系統 ?什麼是 Model 呢 ? 簡單地說就是 Model 其實就是一種現實的一個情境將它簡單化，具體化而成的一種圖形，使用一種標轉準共通的繪圖的方法，在建築或是工程界，常會使用模型圖來模擬一個實際的狀況，而且是各種不同的情況使用各種不同的模型，比如說房子內部格局有基本的平面圖，水電的佈線要有佈線圖來表示，以避免有漏掉的情況。所以軟體開發當然也需要發展一種適用於軟體開發的一種

( 模型 )MODEL 的圖形，以圖形的方式來表達軟體各種不同的View ，並且不同的 View 用不同的圖形來表示。對於軟體系統的開發與分析，模型的觀念也日益重要 . 它可以幫助我們更加了解所發展的系統。

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使用模型 (Model) 來分析系統有什麼好處 ?模型可以幫助我們發現一個系統的可能性或是驗證是不是符合需求。模型幫助我們訂定系統的結構與行為模式。模型可以在發展系統的過程中，提供我們一個發展的架構，或說是描述一個架構的方法。模型成為決策的標準。

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UML (Unified Model Language) 基本的組成 THINGS (事物 )RELATIONSHIPS (關係 )DIAGRAM ( 圖形 )

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UML 的基本介紹 (4-2) THINGS

THINGS包含的範圍很廣 ,又分為以下四種事物STRUCTURE THINGS 即為 UML 中所含的靜態的事物，包含概念性及實際的物事。如 CLASS 、 INTERFACE 、 COLLABORATION 、 USE CASE 、 ACTIVE CLASS 、 COMPONENTS 、 NODE等等。BEHAVIORAL THINGSUML 中所含的動態事物，代表了行為或訊息，主要為MESSAGES 、 STATE MACHINES(STATES 、 TRANSITIONS 、 EVENTS 、 ACTIVITIES) 。

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GROUPING THINGS 表示 UML 中的系統化、分組的事物，他是一種將有組織的元素分組的機制。結構事物、動作事物甚至其他的分組事物都有可能放在一個包 (PACKAGES) 中意即其為許多不同物事的代稱，通常直接稱為 PACKAGES 。。ANNOTATIONAL THINGS屬於註解類型的事物。

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UML 的基本介紹 (5) RELATIONSHIPS

所謂的 RELATIONSHIPS 是指事物間的關係，用來表示各種事物(THINGS) 之間所存在的依存的固定關係。通常可以分為四種：DEPENDENCY ( 相依關係 )ASSOCIATION ( 結合關係 )GENERALIZATION ( 一般化關係 )REALIZATION ( 實現化關係 )

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DEPENDENCY ( 相依關係 )

代表了事物間的一種依賴關係，一個事物的狀態會由另一個事物來操縱改變，但是僅僅只是一個單向的關係。舉例來說就好比是消防隊與民眾的關係，民眾會在發生火災時通知消防隊出動，但是通常並不會由消防隊來控制民眾的行為。


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ASSOCIATION ( 結合關係 )

1. 屬於事物間的結構關係，即用 Association 來表示。例如顧客與商家、信用卡與使用者間的 LINK ，即是一種 Association 。它有許多的變化來表現各種事物間的關係 , 可以說是最常使用的一種關係 Relationship 。2. 『箭頭』表示這條實線是可以有方向性的，若沒有『箭頭』則表示這是一個雙向的關係。


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Aggregation

Composite

續 ..3. 還有兩種關係延自 Association 的關係， Aggregation 及

Composite ， Aggregation 表示聚合，表示一種群體的關係，比如學生與老師，學生一定最少有一個老師在教才能說是這間教室的學生，但是他們的關係可能不是很強烈，可能有例外，這是 Aggregation ，而 Composite 的關係就強烈了，比如說飛機與機場，飛機一定要在飛機場，總不可能出現在馬路上，這是絕對的，這是 Composite 。

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GENERALIZATION ( 一般化關係 )

1. 表示事物間的衍生與繼承關係時， GENERALIZATION 就是一種最佳的表現方式。例如父與子，顧客與會員都是一種衍生關係的表現，在這種關係中，當然，子元素可以擁有父元素的行為。


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REALIZATION ( 實現化關係 )

1. 最後所較少使用的一種關係，稱為 REALIZATION ，也就是界面的實現關係。這種關係多用於後期分析時，表現事物與界面的實現。例如有一個元件對外的界面為 Ibank, 而元件其中的物件bank 實作了這個界面，這個時候它們的關係就必頇用REALIZATION 來表現。


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Use Case Diagram 介紹 ( 初階 )(6-1)

Use Case 使用者案例說明Jacobson 於 1994 年發明了使用案例圖的方法。使用者案例是使用者觀點來看模形化的軟體設計，這是以目標為導向的模型設計。使用者案例可以幫助辨別系統服務。使用者案例可以被進一步被解構成小的使用者案例。

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為什麼要使用 Use Case 呢，1. 使用 Use Case 可幫助專案的成員了解這個系統到底是在作什麼。2. 系統範圍有多大。3. 有多少相關外部界接系統。4. 有多少角色會使用這個的系統。5. 系統會提供哪些功能給哪些角色使用。

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Use Case : 一種表示法，表示為一個事物，可能是靜態、動態的，或指一件事情，一個系統，或一個工作。

Actor : 表示此使用者案例的參與者，通常一個 Use Case 最少會有一個參與者。也表示『動作／互動』的發生點，参與者為系統中的角色、動作者，但不一定都是人 (Human) ，也可以是其它的系統或設備。

Use Case Diagram 介紹 ( 初階 )(6-2)Use Case 的圖形 (Element)

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一個證券及期貨交易的使用者案例圖 Use Case


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這是參與者與使用者案例有者關係。這條關係線是沒有箭頭，因此為雙向關係，如果有箭頭則表示是單向關係。這是包含 (include)的關係，風險分析包含了評估使用者案例。包含是使用虛線，箭頭指向的是被包含的使用者案例。


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在證券及期貨交易的使用者案例圖中，交易處理為保證金額度的一般化關係，因此可以說保證金額度的處理繼承了交易處理的行為模式。這是延伸 (Extented) 的關係，舉一個騎它的例子，我們可以說公司尾牙延伸了部門聚餐的一些行為，因為公司尾牙同時具備了部門聚餐的特性，同時有自己延伸出來的其它行為。


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下面為一個買菜的 Use Case ，這個 Use Case中有一個參與者為『家庭主婦』，解釋這張 Use Case 時我們可以說，『買菜』這件事情包含著『挑選新鮮的』與『結帳』這兩件事情。


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反向工程、從程式碼產生圖形文件 (1)

以簽審通關的比對程式 WindowsApplication1_bio 為例。

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使用『架構總管』來產生1. 首先新增一個 UMLClassDiagram1.classdiagram ，使用『模型專案』方式

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開啟『架構總管』，並以『類別』方式將類別拖曳至畫面中。

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拖曳至畫面中的 Class預設並不會自動建立關聯性，您必須手動建立。

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使用相依性圖形視覺化現有程式碼 (1)

若懶的畫 UML 圖型可以使用， Visual Studio 2010 也提供另一種『產生相依性圖形方式 (Dependency Graph) 』產生的方式有三種1. 依組件方式產生。2. 依命名空間產生。3. 依類別產生。

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再尋覽相依性圖形時，如果畫面上找不到圖形的工具列可在『工具列』上點選滑鼠右鍵，並選擇『有向圖形』。

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此功能目前只有 Ultimate 版本有提供。圖形的基本配置可以有四種方式『由左至右』、『由右至左』、『由上至下』、『由下至上』等。

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由於剛才選擇以『類別』來產生圖例，所以每個圖例即是一個類別，且從各個圖例中可以看出各類別叫用關係。

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點選圖例中右上方的按鈕可再細分出 Method 的叫用情形。

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從下面的圖例中我們可以知道在 SetSQL() 方法中會去呼叫InitializeComponent() 與 InitDataSet() 這兩個方法。

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直接在圖例上點兩下即會開啟對應的程式碼，這點與 Class Diagram 相同。

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情境 (Scenario)：顧客至 Shopping網站購物，首先會瀏覽型錄，決定商品後放入購物車，結帳，並填寫送貨單，包含送貨地址、收件人等資訊，始完成訂購。(依照上方情境畫出 Shopping 的 Use Case)

產生程式碼、使用類別圖產生程式碼框架(1)

如何使用分析完成的 UML Class Diagram 產生程式碼以一個 Shopping網站系統為例。什麼是 OOAD (Object Oriented Analysis And Design) ，所謂的OOAD 是將所有事物都當成是程式與資料的總合體，也就是物件。簡單的介紹如何以 OOAD 的方式找出 (名詞 ) 物件、動詞 ( 作業 ) 或稱方法。

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Shopping網站的 Use Case 如下：產生程式碼、使用類別圖產生程式碼框架(2)

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一般來說使用 OOA找出 Domain 物件的分析方式就是直接在Use Case裡找出『名詞』物件，此又俗稱名詞分析法，這是比較簡單的方式。在顧客 Shopping 的情節 (Scenario) 中，我們可以找出會有『顧客』、『購物車』、『商品』、『交易紀錄』、『送貨單』、『送貨地址』、『收件人』等名詞 ( 物件 ) 。分析的方法：在 Use Case 中顧客會瀏覽型錄，確定商品後會放入購物車中，瀏覽型錄不一定會購買，放入購物車為顧客會執行的一個動作，所以購物車為一個物件，而在購物車的物件當中應該會有一個”放入購物車”的作業 (Operation) ，且傳入”商品”物件。在情節當中找出屬於子類型的名詞 (屬性 ) ，通常不會一次全找出，有些一定會存在的如：顧客一定會有姓名等資訊。

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先找出所謂的領域模型，其實就是一種初步的類別圖，又可稱為 Domain Class Diagram 。也為一種 Conceptual Modeling 。再重複一次：在 Scenario 中出現的名詞、詞組通常都會是在Conceptual Modeling淺在的類別／物件或屬性。通常再過濾掉不必要的名詞 ( 如 : 同義詞、補助詞 ) 。接著找出所謂的後選類別，並考慮其中的連結關係(Association) ，要包括多重性 ( 如：一對多、多對一、多對多 ..等關係 )

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產生程式碼、使用類別圖產生程式碼框架 (5)

此時，根據候選類別可以找出如下的 Domain Class Diagram ，此時為概念性 Conceptual Modeling 所以還未具備任何屬性：

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產生程式碼、使用類別圖產生程式碼框架 (6)

再繼續檢視類別的完整性，補足遺漏的類別。文件中規範的條件或限制一併考慮進來。決定名詞項目為類別或是屬性。通常之前收集到的名詞項目均被定義為獨立的類別，但有時它可能是依附在某個類別下的屬性。然而，除非能夠確定該名詞項目所代表的只是一個數值或字串，否則最好還是將該名詞項目當成類別。進一步檢視的結果：剛才的『送貨地址』、『收件人』應為『送貨單』類別的屬性，而顧客應該要有姓名等資訊。推導出循序圖 (Sequence Diagram) ，物件間作業的關係，完成合理的流程。

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依據 Scenario ，顧客瀏覽商品，將商品置入購物車並結帳填寫送貨單等，這是一連串的動作與流程。使用Sequence Diagram我們便可輕易的推導出各個物件需要實作什麼作業 (Operation/Method) 以便可以完成一連串的工作。一般來說不只一個流程，因此在實際的分析方式會 By 功能來進行分析，這有許多不同的角度，也要視實際計統需求而定，從 Use Case 的角度來說，就是該 Use Case 的參與者會進行的動作。

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顧客取得商品清單將商品放入購物車

顧客取得商品清單呼叫外部系統 (銀行 )

確認交易狀態 ( 成功／失敗 )

填寫送貨單寄送 EMail


因此顧客購物的 Sequnce Diagram 結果如下：

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經由 Sequence Diagram進一步檢視的結果，我們發現各個物件會需要哪些 (Operation/Method) ，比如：商品會需要GetGoodsName() 、購物籃會有 InsertGood()等方法等等，因此此時類別圖變會成如下：

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現在可以開使產生程式碼。在安裝了 Visual Studio 2010 Feature Pack 2後，在 UML Class Diagram途中按下滑鼠右鍵會有 [Generate Code]選項。

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此範例中 Visual Studio 2010 會產生一個GenerateCodeModelingTestProjectLib.csproj 專案

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如在『商品交易紀錄』物件中，作業 (Operation) 產生了空的程式碼框架。

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如何使用程式碼產生循序圖 (1)

1. 此功能不需要安裝 Visual Studio 2010 Feature Pack2即有的功能。2. 要使用 Visual Studio 產生自動程式碼的循序圖只要在呼叫方法的程式碼按滑鼠右鍵，點選『產生循序圖』

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3. 呼叫深度表示，當『方法 A 』裡呼叫的方法表示第二層，當第二層方法所呼叫的方法為第三層，依此類推。4. Visual Studio預測值為” 3” ，一般而言最大呼叫深度選擇” 6” ，可看出大部分的程式碼循序圖。

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5. 在經過 Visual Studio 的運算之後會產生如下的循序圖

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6. 可由循序圖中的物件點選滑鼠右鍵點選『在架構總館中顯示』

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7. 在架構總管點兩下便可開啟對應的程式碼檔案。

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圖形文件對於儲存、列印的支援 (1)

Visual Studio 2010 + Feature Pack2 的 UML 功能目前對於文件仍支援不足，無法將 Diagram直接 Generate DOC 。在相依性圖形中使用的格式為『有向圖形標記語言 (.dgml) 檔案』，這個格式您可以：

1. 複製或另存為圖片檔，在 Word 或 PowerPoint 中使用2. 另存為 XPS 格式文件。

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1. 複製或另存為圖片檔，在 Word 或 PowerPoint 中使用。

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2. 另存為 XPS 格式文件。

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循序圖提供預覽列印之功能。

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Use Case 對於文件的支援。使用『成品』來建立另一個圖表或文件的參考。

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也可以使用手動方式建立『成品』物件。

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點兩下『成品』即可開啟對應的文件或圖形檔案。

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各類 UML Case Tool 介紹／比較 (1)

1. Rational Rose Enterprise2. Borland Together for VS.NET3. Rational XDE for VS.NET4. Enterprise Architecture 8 ( 簡稱 EA)5. Visual Paradiam6. JUDE UML Community(Free)/Professtional7. StartUML (Free)8. ArgoUML (Free)9. Microsoft Visio

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1. Rational Rose Enterprise

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2. Borland Together for VS.NET

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3. Rational XDE for VS.NET

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4. Enterprise Architecture 8 ( 簡稱 EA)

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5. Visual Paradiam

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6. JUDE UML Community(Free)/Professtional

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7. StartUML (Free)

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8. ArgoUML (Free)

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9. Microsoft Visio

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1. Rational Rose 推行為 RUP 的方法論，為一個成本很高的軟體，後來讓 IBM買走。2. Borland Together 是一套如同 Visual Studio 2010 內建的 UML 功能一般，直接綁在 IDE 內的產品，他短小精幹，功能齊全，在

2004 年以前推出時即頗受好評。3. Rational XDE 是與 Borland Together 類似的產品，當然，他是走

RUP 的，對於 UML 的支援更完整。4. EA 的部分共有六個版本，一般來說 Corporate 會較 Professional更適合一般企業，因為 Professional 比較適合小型專案， Corporate 較適合大型協同開發的團隊。5. Visual Paradiam 為一套不輸給 EA 的塑模工具，但 Reverse

Engineer 對於 C# 語言支援不足。

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6. JUDE UML 目前在免費市場上占有最大多數的使用者。7. StarUML 是眾多免費的 UML 工具中我最愛使用的，因為它有 4種 Approach ( 方法論 ) 可以選擇，我習慣使用 Rational 的。8. ArgoUML 也是一套不錯的 UML 工具，只可惜他的 C# 的 Reverse

Engineer 也些問題。9. Visio 設定方式不標準一直為人詬病，所以鮮少人使用。

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Q & A

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Thanks