UML基礎(chǔ)知識(shí)

 

UML簡(jiǎn)介

在80年代末至90年代中，對(duì)面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)方法的研究發(fā)展到一個(gè)高潮。但是，諸多流派在思想和術(shù)語上有很多不同的提法，在術(shù)語、概念上的運(yùn)用也各不相同，需要一種統(tǒng)一的符號(hào)來描述面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)活動(dòng)。UML應(yīng)運(yùn)而生。它不僅統(tǒng)一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法，而且有進(jìn)一步的發(fā)展，最終成為大眾所共同接受的標(biāo)準(zhǔn)建模語言。統(tǒng)一建模語言（UML）是一個(gè)通用的可視化建模語言，用于對(duì)軟件進(jìn)行描述、可視化處理、構(gòu)造和建立軟件系統(tǒng)制品的文檔。它記錄了對(duì)必須構(gòu)造的系統(tǒng)的決定和理解，可用于對(duì)系統(tǒng)的理解、設(shè)計(jì)、瀏覽、配置、維護(hù)和信息控制。UML適用于各種軟件開發(fā)方法、軟件生命周期的各個(gè)階段、各種應(yīng)用領(lǐng)域以及各種開發(fā)工具，UML 是一種總結(jié)了以往建模技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)并吸收當(dāng)今優(yōu)秀成果的標(biāo)準(zhǔn)建模方法。它融入了軟件工程領(lǐng)域的新思想、新方法和新技術(shù)。不僅支持面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)，還支持從需求分析開始的軟件開發(fā)全過程。

UML模型、視圖、圖

UML的概念和模型可以分成以下幾個(gè)概念域：靜態(tài)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)行為、實(shí)現(xiàn)構(gòu)造、模型組織、擴(kuò)展機(jī)制

主要的域	視圖	圖	主要概念
靜 態(tài) 結(jié) 構(gòu)	靜態(tài)視圖	類圖	類、關(guān)聯(lián)、泛化、依賴關(guān)系、實(shí)現(xiàn)、接口
	用例視圖	用例圖	用例、參與者、關(guān)聯(lián)、擴(kuò)展、包括、用例泛化
	實(shí)現(xiàn)視圖	構(gòu)件圖	構(gòu)件、接口、依賴關(guān)系、實(shí)現(xiàn)
	部署視圖	部署圖	節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件、依賴關(guān)系、位置
動(dòng) 態(tài)	狀態(tài)視圖	狀態(tài)圖	狀態(tài)、事件、轉(zhuǎn)換、動(dòng)作、
行	活動(dòng)視圖	活動(dòng)圖	狀態(tài)、活動(dòng)、完成轉(zhuǎn)換、分叉、結(jié)合
為	交互視圖	順序圖	交互、對(duì)象、消息、激活
		協(xié)作圖	協(xié)作、交互、協(xié)作角色、消息
模型管理	模型管理視圖	類圖	包、子系統(tǒng)、模型
擴(kuò)展機(jī)制	所有	所有	約束、構(gòu)造型、標(biāo)記值

 

靜態(tài)視圖

1、  類元

類元是模型中的離散概念，擁有身份、狀態(tài)、行為和關(guān)系。有幾種類元包括類、接口和數(shù)據(jù)類型。其他幾種類元是行為概念、環(huán)境事物、執(zhí)行結(jié)構(gòu)的具體化。這些類元中包括用例、參與者、構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)和子系統(tǒng)。圖列出了幾種類元和它們的功能。元模型術(shù)語類元中包括了所有這些概念。

 

 

類元	功能	表示法
參與者	系統(tǒng)的外部用戶
類	類代表了被建模的應(yīng)用領(lǐng)域中的離散概念。 最重要的特性是多重性
狀態(tài)類	局限于某個(gè)給定狀態(tài)的類
類元角色	在合作中局限于某個(gè)使用的類元
構(gòu)件	系統(tǒng)的一個(gè)物理組成單元
接口	刻劃行為特征的操作命名集.
節(jié)點(diǎn)	計(jì)算資源
信號(hào)	對(duì)象間的異步通信
子系統(tǒng)	作為且有規(guī)范、實(shí)現(xiàn)和身份的單元的包
用例	與外界代理交互中的實(shí)體行為說明

 

2、類元之間關(guān)系

類元之間的關(guān)系有關(guān)聯(lián)、泛化、各種形式的依賴關(guān)系，包括實(shí)現(xiàn)關(guān)系和使用關(guān)系。

 

關(guān)聯(lián)：對(duì)象通常要和其他對(duì)象發(fā)生關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)可以具有多層形式。多重性問題（一對(duì)一、一對(duì)多）。在UML中關(guān)聯(lián)用一條直線來表示。

泛化：一個(gè)類繼承了其他類的屬性和操作。在UML中泛化用“從之類畫一條帶空心三角形箭頭的連線指向父類”來表示。

依賴：一個(gè)類使用了另一個(gè)類。在UML中依賴用“從依賴類到被依賴的帶箭頭的虛線”表示。

聚集是關(guān)聯(lián)的一種，聚集對(duì)象由部分對(duì)象組成。也就是整體與部分關(guān)聯(lián)。在UML中用“整體和部分之間用帶空心菱形箭頭的連線連接”來表示。

組合是一種特殊的聚集，在一個(gè)組合對(duì)象中，部分對(duì)象只能作為組合對(duì)象的一部分與組合對(duì)象同時(shí)存在。在UML中用“整體和部分之間用帶實(shí)心菱形箭頭的連線連接”來表示。

實(shí)現(xiàn)：類和接口之間的關(guān)系被稱為實(shí)現(xiàn)。在UML中實(shí)現(xiàn)關(guān)系用一個(gè)帶空心三角形箭頭加虛線來表示，箭頭指向接口。

關(guān)系的種類

關(guān)系	功能	表示法
關(guān)聯(lián)	類實(shí)例之間連接的描述
依賴	兩個(gè)模型元素間的關(guān)系
泛化	更概括的描述和更具體的種類間的關(guān)系，適用于繼承
實(shí)現(xiàn)	說明和實(shí)現(xiàn)間的關(guān)系
聚集	聚集對(duì)象由部分對(duì)象組成。也就是整體與部分關(guān)聯(lián)。
組合	一種特殊的聚集.

圖舉例：

 

關(guān)聯(lián)

 

 

                                                               依賴

 

 

限定關(guān)聯(lián)

 

 

 

聚集和組成

 

 

 

泛化

 

 

 

實(shí)現(xiàn)關(guān)系

 

 

用例視圖

當(dāng)用例視圖在外部用戶前出現(xiàn)時(shí)，它捕獲到系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類的行為。它將系統(tǒng)功能劃分成對(duì)參與者(即系統(tǒng)的理想用戶)有用的需求。而交互功能部分被稱作用例。用例使用系統(tǒng)與一個(gè)或多個(gè)參與者之間的一系列消息來描述系統(tǒng)中的交互作用。參與者可以是人,也可以是外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和外部進(jìn)程。

用例之間的關(guān)系：關(guān)聯(lián)、擴(kuò)展、泛化、包含。

關(guān)系	功能	表示法
關(guān)聯(lián)	參與者與其參與執(zhí)行的用例之間的通信途徑
擴(kuò)展	在基礎(chǔ)用例上插入基礎(chǔ)用例不能說明的擴(kuò)展部分
泛化	用例之間的一般和特殊關(guān)系，其中特殊用例繼承了一般用例的特性并增加了新的特性
包含	在基礎(chǔ)用例上插入附加的行為，并且具有明確的描述

圖舉例：

 

                                用例圖

 

 

                                                        用例關(guān)系圖

 

交互視圖

交互視圖描述了執(zhí)行系統(tǒng)功能的各個(gè)角色之間相互傳遞消息的順序關(guān)系。類元是對(duì)在系統(tǒng)內(nèi)交互關(guān)系中起特定作用的一個(gè)對(duì)象的描述，這使它區(qū)別于同類的其他對(duì)象。交互視圖顯示了跨越多個(gè)對(duì)象的系統(tǒng)控制流程。交互視圖可用兩種圖來表示：順序圖和協(xié)作圖，它們各有不同的側(cè)重點(diǎn)。協(xié)作圖也展示對(duì)象之間的交互關(guān)系，強(qiáng)調(diào)交互的語境和參與交互的對(duì)象的整體組織。協(xié)作圖按照空間組織布圖，而順序圖按照時(shí)間順序布圖。

 

                                                 順序圖

 

                                                        協(xié)作圖

 

狀態(tài)視圖

狀態(tài)視圖是一個(gè)類對(duì)象所可能經(jīng)歷的所有歷程的模型圖。狀態(tài)圖由對(duì)象的各個(gè)狀態(tài)和連接這些狀態(tài)的轉(zhuǎn)換組成。狀態(tài)圖是對(duì)單個(gè)對(duì)象的“放大”，它說明對(duì)象所經(jīng)歷的狀態(tài)變化。強(qiáng)調(diào)單個(gè)對(duì)象內(nèi)狀態(tài)的變化。

 

                                                        狀態(tài)圖

 

活動(dòng)視圖

活動(dòng)圖是狀態(tài)圖的一個(gè)變體，用來描述執(zhí)行算法的工作流程中涉及的活動(dòng)。活動(dòng)狀態(tài)代表了一個(gè)活動(dòng)：一個(gè)工作流步驟或一個(gè)操作的執(zhí)行。活動(dòng)圖描述了一組順序的或并發(fā)的活動(dòng)。活動(dòng)視圖用活動(dòng)圖來體現(xiàn)。活動(dòng)圖很像流程圖，它顯示出工作步驟，判定點(diǎn)和分支。可用于表達(dá)一個(gè)對(duì)象的操作和一個(gè)業(yè)務(wù)過程。

 

                                活動(dòng)圖

 

物理視圖

物理視圖對(duì)應(yīng)用自身的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)建模，例如系統(tǒng)的構(gòu)件組織和建立在運(yùn)行節(jié)點(diǎn)上的配置。這類視圖提供了將系統(tǒng)中的類映射成物理構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的機(jī)制。物理視圖有兩種：構(gòu)件圖和部署視圖。

 

 

                                構(gòu)件圖

 

                                部署圖

 

模型管理視圖

模型管理視圖對(duì)模型自身組織建模。一系列由模型元素（如類、狀態(tài)機(jī)和用例）構(gòu)成的包組成了模型。一個(gè)包(package)可能包含其他的包，因此，整個(gè)模型實(shí)際上可看成一個(gè)根包，它間接包含了模型中的所有內(nèi)容。包是操作模型內(nèi)容、存取控制和配置控制的基本單元。每一個(gè)模型元素包含于包中或包含于其他模型元素中。

 

                            包

 

擴(kuò)展機(jī)制

UML 提供了幾種擴(kuò)展機(jī)制，允許建模者在不用改變基本建模語言的情況下做一些通用的擴(kuò)展。這些擴(kuò)展機(jī)制已經(jīng)被設(shè)計(jì)好，以便于在不需理解全部語義的情況下就可以存 儲(chǔ)和使用。由于這個(gè)原因，擴(kuò)展可以作為字符串存儲(chǔ)和使用。對(duì)不支持?jǐn)U展機(jī)制的工具來說，擴(kuò)展只是一個(gè)字符串，它可以作為模型的一部分被導(dǎo)入、存儲(chǔ)，還可以 被傳遞到其他工具。我們期望后端工具設(shè)計(jì)成能夠處理各種擴(kuò)展，這些工具會(huì)為它們需要理解的擴(kuò)展定義特定的語法和語義。擴(kuò)展機(jī)制包括約束、標(biāo)記值和構(gòu)造型。

約束是用文字表達(dá)式表示的語義限制。

 

                            約束

標(biāo)記值是一對(duì)字符串—一個(gè)標(biāo)記字符串和一個(gè)值字符串—存儲(chǔ)著有關(guān)元素的一些信息。標(biāo)記值可以與任何獨(dú)立元素相關(guān)，包括模型元素和表達(dá)元素。標(biāo)記是建模者想要記錄的一些特性的名字，而值是給定元素的特性的值。例如，標(biāo)記可以是author，而值是對(duì)元素負(fù)責(zé)的人的名字，如Charles Babbage。

標(biāo)記值

構(gòu) 造型是在一個(gè)已定義的模型元素的基礎(chǔ)上構(gòu)造的一種新的模型元素。構(gòu)造型的信息內(nèi)容和形式與已存在的基本模型元素相同，但是含義和使用不同。例如，商業(yè)建模 領(lǐng)域的建模者希望將商業(yè)對(duì)象和商業(yè)過程作為特殊的建模元素區(qū)別開來，這些元素的使用在特定的開發(fā)過程中是不同的。它們可以被看作特殊的類—它們有屬性和操 作，但是在它們與其他元素的關(guān)系上和它們的使用上有特殊的約束。

 

                                構(gòu)造型

 

各種圖匯總