第2章 UML通用知識點(diǎn)綜述

1、重點(diǎn)內(nèi)容：lUMLUML概述概述 l常用的常用的UMLUML元素分析元素分析 lUMLUML的通用機(jī)制的通用機(jī)制 lUMLUML的擴(kuò)展機(jī)制的擴(kuò)展機(jī)制創(chuàng)始于1994年10月由Grady Booch、Jim Rumbaugh和Ivar Jacobson共同提出，1996年正式命名；1997年被OMG采納；一、UML概述Grady Booch Grady 于1977 年在美國空軍學(xué)院獲得科學(xué)學(xué)士學(xué)位，1979 在University of California at Santa Barbara 獲得電子工程科學(xué)碩士學(xué)位。 Grady (IBM fellow)因其在軟件架構(gòu)、軟件工程和軟件建模方面的杰

2、出貢獻(xiàn)而在國際上享有盛名。自 Rational 于1981年創(chuàng)建以來，他就一直擔(dān)任 IBM Rational 的首席科學(xué)家。他是統(tǒng)一建模語言(UML)的最初開發(fā)人員之一，也是多個 Rational 產(chǎn)品的最初開發(fā)人員之一。Grady 曾擔(dān)任全世界許多復(fù)雜精深軟件項(xiàng)目的架構(gòu)師和架構(gòu)指導(dǎo)。他也是六本暢銷書的作者，包括 UML用戶指南和應(yīng)用程序的面向?qū)ο蠓治?。Grady 發(fā)表過數(shù)百篇有關(guān)軟件工程的技術(shù)文章，包括 80 年代初啟發(fā)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)術(shù)語和實(shí)踐的論文。他還在全球發(fā)表演講和提供顧問。 Grady 是 ACM(Association for Computing Machinery)、IEEE(In

3、stitute of Electrical and Electronics Engineers)、AAAS(American Association for the Advancement of Science)和 CPSR(Computer Professionals for Social Responsibility)的成員。他榮獲 IBM Fellow 、ACM Fellow、World Technology Network Fellow 和 Software Development Forum Visionary 的稱號。Grady 是 Agile Alliance、Hillside

4、Group 和 Worldwide Institute of Software Architects 的創(chuàng)始成員。他還擔(dān)任 Northface University 的顧問。Jim Rumbaugh Jim 擁有麻省理工學(xué)院的物理學(xué)學(xué)士學(xué)位、加利福尼亞理工學(xué)院的天文學(xué)碩士學(xué)位，以及麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位。他是享譽(yù)全球的軟件開發(fā)方法學(xué)家。他與 Grady Booch 和 Ivar Jacobson 一道，開發(fā)了統(tǒng)一建模語言(Unified Modeling Language，UML)，對象管理組織(OMG)于 1997 年將 UML 采納為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)建模語言。Jim 一直是引導(dǎo) UML

5、未來開發(fā)的領(lǐng)袖，他提出了許多有關(guān) UML 的概念。他與 Rational 的其他軟件領(lǐng)袖一起工作在各個領(lǐng)域，比如 Rational 統(tǒng)一過程和實(shí)時開發(fā)方法學(xué)。自從 2003 年 IBM 收購了 Rational 之后，Jim 就一直致力于推動 IBM 建模工具的開發(fā)。 Jim 已經(jīng)研究軟件方法學(xué)、工具和概念 35 年多了。他是對象建模技術(shù)(Object Modeling Technique，OMT)的首席開發(fā)人員，OMT 是一流的面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)方法，也是 UML 的前身。在 1994 年加入 Rational 軟件公司之前，Jim 在紐約斯卡奈塔第的通用電氣研發(fā)中心工作了25年多。正是在那

6、里，他開發(fā)了 DSM 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言、狀態(tài)控制樹模型、OMT 對象建模概念以及對象建模工具(Object Modeling Tool)圖形編輯器。以前他致力于研究各種應(yīng)用程序，比如 VLSI CAD 系統(tǒng)、通用電氣最初的 X 射線斷層掃描器算法，以及最早的分時操作系統(tǒng)之一。 在博士學(xué)位期間，Jim 就是數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)明者之一。他對很多計(jì)算領(lǐng)域都有過研究，包括計(jì)算語義、編程生產(chǎn)力工具以及使用復(fù)雜算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序。他一直致力于尋求更有效的方式，以便在日益復(fù)雜的環(huán)境中開發(fā)和維護(hù)大型軟件系統(tǒng)Ivar Jacobson Ivar Jacobson 博士是 Objectory 方

7、法的發(fā)明者，也是瑞典 Objectory AB 公司的創(chuàng)始人。他曾擔(dān)任 Rational Business Engineering 部門的副總裁，在那里他負(fù)責(zé) UML 的開發(fā)。Ivar Jacobson 在這一前沿領(lǐng)域非常有名，他在使用對象方法設(shè)計(jì)大型實(shí)時系統(tǒng)方面已經(jīng)有超過 25 年的經(jīng)驗(yàn)。在大規(guī)模架構(gòu)重用方面也做了大量的工作，這是愛立信的 AXE 遠(yuǎn)程通信交換機(jī)取得成功的關(guān)鍵因素。 Jacobson 博士是兩本影響深遠(yuǎn)的暢銷書的主要作者：面向?qū)ο蟮能浖こ桃环N用例驅(qū)動方法(1992年計(jì)算機(jī)語言生產(chǎn)力獎獲得者)和 對象的優(yōu)勢采用對象技術(shù)的業(yè)務(wù)過程再工程。他還寫過有關(guān)軟件重用的書。另外，他發(fā)表過

8、一些有關(guān)對象技術(shù)的廣為引用的論文。其中最有名的是他的第一篇 OOPSLA 87 論文，題為“工業(yè)環(huán)境中的面向?qū)ο箝_發(fā)”。Ivar Jacobson 的用例驅(qū)動方法對整個OOAD行業(yè)影響深遠(yuǎn)，他因此而成為業(yè)界的一面“旗幟”。他經(jīng)常被邀請為主題演講者和研討會成員，在全球主要 OO 會議上與業(yè)界同行和方法學(xué)家探討 OOAD 主題，比如 Grady Booch、Jim Rumbaugh、StevenMellor 和 Rebecca Wirfs-Brock。 Jacobson 博士還定期在 OOPSLA、ECOOP 和 TOOLS 委員會工作，他是 Object-Oriented Programming

9、期刊的顧問團(tuán)成員之一。 UML L是一種LanguageLanguage（語言）；（語言）； UM ML是一種ModelingModeling（建模）（建模）Language； U UML是UnifiedUnified（統(tǒng)一）（統(tǒng)一）Modeling Language；UML特點(diǎn) 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 面向?qū)ο?可視化、表達(dá)能力強(qiáng)，是一個龐大的符號體系一、UML概述.基本基本UML建模元素、關(guān)系和圖建模元素、關(guān)系和圖達(dá)到特定目標(biāo)的公共達(dá)到特定目標(biāo)的公共UML方法方法系統(tǒng)架構(gòu)的系統(tǒng)架構(gòu)的UML視圖視圖.建模元素本身建模元素本身把物件聯(lián)系在一起，關(guān)系說明兩個或多個物件時如何語義相關(guān)的把物件聯(lián)系在一起，關(guān)系說明

10、兩個或多個物件時如何語義相關(guān)的UML模型的視圖，它們展現(xiàn)物件的集合，模型的視圖，它們展現(xiàn)物件的集合，“講述關(guān)于軟件系統(tǒng)的故事講述關(guān)于軟件系統(tǒng)的故事”，是，是我們可視化系統(tǒng)將做什么（分析級圖）或者系統(tǒng)如何做（設(shè)計(jì)級圖）的方法我們可視化系統(tǒng)將做什么（分析級圖）或者系統(tǒng)如何做（設(shè)計(jì)級圖）的方法.UML模型中的名詞，如類、接口、協(xié)作、用例、活動類、組件、節(jié)點(diǎn)模型中的名詞，如類、接口、協(xié)作、用例、活動類、組件、節(jié)點(diǎn)UML模型的動詞，如交互、狀態(tài)機(jī)模型的動詞，如交互、狀態(tài)機(jī)包，它用于把語義上相關(guān)的建模元素分組為內(nèi)聚的單元包，它用于把語義上相關(guān)的建模元素分組為內(nèi)聚的單元注解，它附加到模型以捕獲特殊信息，同黃

11、色便箋很相像注解，它附加到模型以捕獲特殊信息，同黃色便箋很相像.描述對象之間的一組鏈接描述對象之間的一組鏈接物件的改變引起依賴物件的語義改變物件的改變引起依賴物件的語義改變一個元素是另一個元素的特化，而且它可以取代更一般的元素一個元素是另一個元素的特化，而且它可以取代更一般的元素類元之間的關(guān)系，一個類元說明一份契約，另一個類元保證實(shí)現(xiàn)該契約類元之間的關(guān)系，一個類元說明一份契約，另一個類元保證實(shí)現(xiàn)該契約.UML構(gòu)造塊構(gòu)造塊公共機(jī)制公共機(jī)制架構(gòu)架構(gòu)物件物件關(guān)系關(guān)系圖圖規(guī)格說明規(guī)格說明修飾修飾公共分類公共分類擴(kuò)展機(jī)制擴(kuò)展機(jī)制用例視圖用例視圖邏輯視圖邏輯視圖進(jìn)程視圖進(jìn)程視圖實(shí)現(xiàn)視圖實(shí)現(xiàn)視圖部署視圖部署

12、視圖結(jié)構(gòu)物件結(jié)構(gòu)物件行為物件行為物件分組物件分組物件注解物件注解物件關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)依賴依賴泛化泛化實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)類圖類圖順序圖順序圖對象圖對象圖協(xié)作圖協(xié)作圖構(gòu)件圖構(gòu)件圖狀態(tài)圖狀態(tài)圖部署圖部署圖活動圖活動圖用例圖用例圖 UML是用模型來描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或靜態(tài)特征以及行為或動態(tài)特征的，從不同的視角為系統(tǒng)的架構(gòu)建模形成系統(tǒng)的不同視圖（view）。 視圖是表達(dá)系統(tǒng)某一方面特征的UML建模構(gòu)件的子集。 用例視圖、邏輯視圖、構(gòu)件視圖、進(jìn)程視圖和配置視圖。二、常用的UML元素分析用例視圖l 作用：描述系統(tǒng)的功能需求，找出用例和執(zhí)行者；l 適用對象：客戶、分析者、設(shè)計(jì)者、開發(fā)者和測試者；l 描述使用的圖：用例圖和活動圖；l

13、 重要性：系統(tǒng)的中心，它決定了其他視圖的開發(fā)，用于確認(rèn)和最終驗(yàn)證系統(tǒng)。邏輯視圖l 作用：描述如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的功能 ；l 適用對象：分析者、設(shè)計(jì)者、開發(fā)者 ；l 描述使用的圖：類圖和對象圖、狀態(tài)圖、順序圖、合作圖和活動圖 ；l 重要性：描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和因發(fā)送消息而出現(xiàn)的動態(tài)協(xié)作關(guān)系 。 構(gòu)件視圖l 作用：描述系統(tǒng)代碼構(gòu)件組織和實(shí)現(xiàn)模塊，及它們之間的依賴關(guān)系 ；l 適用對象：設(shè)計(jì)者、開發(fā)者 ；l 描述使用的圖：構(gòu)件圖 ；l 重要性：描述系統(tǒng)如何劃分軟件構(gòu)件，如何進(jìn)行編程 。進(jìn)程視圖l 作用：描述系統(tǒng)的并發(fā)性，并處理這些線程間的通信和同步 ；l 適用對象：開發(fā)者和系統(tǒng)集成者 ；l 描述使用的

14、圖：狀態(tài)圖、順序圖、合作圖、活動圖、構(gòu)件圖和配置圖 ；l 重要性：將系統(tǒng)分割成并發(fā)執(zhí)行的控制線程及處理這些線程的通信和同步 。 配置視圖l 作用：描述系統(tǒng)的物理設(shè)備配置，如計(jì)算機(jī)、硬件設(shè)備以及它們相互間的連接 ；l 適用對象：開發(fā)者、系統(tǒng)集成者和測試者 ；l 描述使用的圖：配置圖 ；l 重要性：描述硬件設(shè)備的連接和哪個程序或?qū)ο篑v留在哪臺計(jì)算機(jī)上執(zhí)行 。 用例圖用例圖描述了系統(tǒng)提供的一個功能單元。用例圖的主要目的是幫助開發(fā)團(tuán)隊(duì)以一種可視化的方式理解系統(tǒng)的功能需求功能需求，包括基于基本流程的“角色”關(guān)系，以及系統(tǒng)內(nèi)用例之間的關(guān)系。 使用用例圖可以表示出用例的組織關(guān)系，這種組織關(guān)系包括整個系統(tǒng)的全

15、部用例或者是完成相關(guān)功能的一組用例。 在用例圖中畫出某個用例方式是在用例圖中繪制一個橢圓，然后將用例的名稱放在橢圓的中心或橢圓下面的中間位置。類圖 類圖顯示了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，表示了不同的實(shí)體（人、事物和數(shù)據(jù)）是如何彼此相關(guān)聯(lián)起來。 類圖可用于表示邏輯類，邏輯類通常就是用戶的業(yè)務(wù)所談及的事物，比如說學(xué)生、學(xué)校等。類圖還可用于表示實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)類就是程序員處理的實(shí)體。對象圖 對象圖顯示了某一時刻類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)序列圖序列圖顯示了一個具體用例或者用例的一部分的一個詳細(xì)流程。 序列圖有兩個維度：垂直維度，也稱時間維度，以發(fā)生的時間順序顯示消息或調(diào)用的序列；水平維度顯示消息被發(fā)送到的對象實(shí)例。倉庫管理員 :

16、NewClass倉庫管理員 : NewClass產(chǎn)品入庫界面產(chǎn)品入庫界面產(chǎn)品產(chǎn)品1: 產(chǎn)品入庫2: 查看產(chǎn)品信息3: 返回產(chǎn)品信息4: 顯示產(chǎn)品信息5: 添加產(chǎn)品信息6: 修改產(chǎn)品信息7: 返回修改成功信息8: 顯示添加成功信息協(xié)作圖 協(xié)作圖表示一組對象間關(guān)系以及交互活動。 協(xié)作圖以對象間連接關(guān)系為中心顯示消息交換。狀態(tài)圖狀態(tài)圖表示某個類所處的不同狀態(tài)及該類在這些狀態(tài)中的轉(zhuǎn)換過程。狀態(tài)圖的符號集包含了下列五個基本的元素：初始起點(diǎn)，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，狀態(tài)，判斷點(diǎn)，一個或者多個終止點(diǎn)，它們使用內(nèi)部包含實(shí)心圓的圓來繪制。塑料空白卡出廠初始銀行卡附加銀行信息客戶銀行卡附加客戶信息凍結(jié)卡卡丟失 / 掛失注

17、銷卡卡找到 / 解凍 凍結(jié)超期 客戶注銷回收卡 可以繼續(xù)使用 報廢卡 無法繼續(xù)使用 重新初始化銀行卡狀態(tài)圖活動圖 活動圖是用來表示兩個或者更多的對象之間在處理某個活動時的過程控制流程。 活動圖能夠在業(yè)務(wù)單元的級別上，對更高級別的業(yè)務(wù)過程進(jìn)行建模，或者對低級別的內(nèi)部類操作進(jìn)行建模。構(gòu)件圖 構(gòu)件圖是要指出某些功能實(shí)際存在哪些地方。 構(gòu)件圖提供系統(tǒng)的物理視圖，它是根據(jù)系統(tǒng)的代碼構(gòu)件顯示了系統(tǒng)代碼的整個物理結(jié)構(gòu)。 構(gòu)件圖最經(jīng)常用于實(shí)際的編程工作中。在以構(gòu)件為基礎(chǔ)的開發(fā)（CBD）中，構(gòu)件圖為系統(tǒng)架構(gòu)師提供了一個為解決方案進(jìn)行建模的自然形式。部署圖 部署圖是用于表示該軟件系統(tǒng)如何部署到硬件環(huán)境中，它是顯示

18、在系統(tǒng)中的不同的構(gòu)件在何處物理地運(yùn)行，以及如何進(jìn)行彼此的通信。 部署圖對系統(tǒng)的物理運(yùn)行情況進(jìn)行了建模，因此系統(tǒng)的生產(chǎn)人員就能夠很好地利用這種圖來部署實(shí)際的系統(tǒng)。包圖系統(tǒng)模型組織的描述 。 在UML中，圖作為一種可視化的方式聚集了相關(guān)需要表達(dá)的事物，并且表達(dá)了這些事物之間的關(guān)系。 事物是對模型中最具有代表性的成分的抽象，關(guān)系描述了事物之間如何彼此關(guān)聯(lián)、相互依賴或作用的。正是關(guān)系把構(gòu)成系統(tǒng)的諸多事物結(jié)合成一個有機(jī)的整體。事物事物是對模型中最具有代表性的成分的抽象 結(jié)構(gòu)事物：UML中的名詞，它是模型的靜態(tài)部分，描述概念或物理元素。行為事物：UML中的動詞，它是模型中的動態(tài)部分，是一種跨越時間、空間的

19、行為。分組事物：UML中的容器，用來組織模型，使模型更加的結(jié)構(gòu)化。注釋事物：UML中的解釋部分，和代碼中的注釋語句一樣，是用來描述模型的。事物類（class）和對象（object）接口（interface）主動類（active class）用例（use case）協(xié)作（collaboration）構(gòu)件（component）節(jié)點(diǎn)（node）事物類是對一組具有相同屬性、相同操作、相同關(guān)系和相同語義的對象的抽象 UML中類是用一個矩形表示的，它包含三個區(qū)域，最上面是類名、中間是類的屬性、最下面是類的方法 對象則是類的一個實(shí)例 接口是描述某個類或構(gòu)件的一個服務(wù)操作集事物事物用例是著名的大師Ivar J

20、acobson首先提出的，現(xiàn)已經(jīng)成為了面向?qū)ο筌浖_發(fā)中一個需求分析的最常用工具 用例實(shí)例是在系統(tǒng)中執(zhí)行的一系列動作，這些動作將生成特定執(zhí)行者可見的價值結(jié)果。一個用例定義一組用例實(shí)例。 協(xié)作定義了一個交互，它是由一組共同工作以提供某協(xié)作行為的角色和其他元素構(gòu)成的一個群體。 對于某個用例的實(shí)現(xiàn)就可以表示為一個協(xié)作 事物 在實(shí)際的軟件系統(tǒng)中，有許多要比“類”更大的實(shí)體，例如一個COM組件、一個DLL文件、一個JavaBeans、一個執(zhí)行文件等等。為了更好地對在UML模型中對它們進(jìn)行表示，就引入了構(gòu)件（也譯為組件） 構(gòu)件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個模塊化部分，它隱藏了內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)，對外提供了一組外部接口。在系統(tǒng)中

21、滿足相同接口的組件可以自由地替換事物 為了能夠有效地對部署的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，UML引入了節(jié)點(diǎn)這一概念，它可以用來描述實(shí)際的PC機(jī)、打印機(jī)、服務(wù)器等軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)硬件 節(jié)點(diǎn)是運(yùn)行時存在的物理元素，它表示了一種可計(jì)算的資源，通常至少有存儲空間和處理能力 事物交互（interaction）：是在特定語境中，共同完成某個任務(wù)的一組對象之間交換的信息集合 交互的表示法很簡單，就是一條有向直線，并在上面標(biāo)有操作名 狀態(tài)機(jī)（state machine）：是一個對象或交互在生命周期內(nèi)響應(yīng)事件所經(jīng)歷的狀態(tài)序列 在UML模型中將狀態(tài)畫為一個圓角矩形，并在矩形內(nèi)寫出狀態(tài)名稱及其子狀態(tài)事物對于一個中大型的軟件系統(tǒng)而言，

22、通常會包含大量的類，因此也就會存在大量的結(jié)構(gòu)事物、行為事物，為了能夠更加有效地對其進(jìn)行整合，生成或簡或繁、或宏觀或微觀的模型，就需要對其進(jìn)行分組。在UML中，提供了“包（Package）”來完成這一目標(biāo) 事物 結(jié)構(gòu)事物是模型的主要構(gòu)造塊，行為事物則是補(bǔ)充了模型中的動態(tài)部分，分組事物而是用來更好地組織模型，似乎已經(jīng)很完整了。而注釋事物則是用來錦上添花的，它是用來在UML模型上添加適當(dāng)?shù)慕忉尣糠株P(guān)系 UML模型是由各種事物以及這些事物之間的各種關(guān)系構(gòu)成的。關(guān)系是指支配、協(xié)調(diào)各種模型元素存在并相互使用的規(guī)則。 UML中主要包含四種關(guān)系，分別是依賴、關(guān)聯(lián)、泛化和實(shí)現(xiàn)。關(guān)系泛化關(guān)系：泛化關(guān)系是事物之間的

23、一種特殊/一般關(guān)系，特殊元素（子元素）的對象可替代一般元素（父元素）的對象，也就是我們在面向?qū)ο髮W(xué)中常常提起的繼承。實(shí)現(xiàn)關(guān)系：實(shí)現(xiàn)關(guān)系也是UML元素之間的一種語義關(guān)系，它描述了一組操作的規(guī)約和一組對操作的具體實(shí)現(xiàn)之間的語義關(guān)系。關(guān)系 依賴關(guān)系：依賴關(guān)系指的是兩個事物之間的一種語義關(guān)系，當(dāng)其中一個事物（獨(dú)立事物）發(fā)生變化就會影響另外一個事物（依賴事物）的語義。 關(guān)聯(lián)關(guān)系：關(guān)聯(lián)關(guān)系是一種事物之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，我們用它來描述一組鏈，鏈?zhǔn)菍ο笾g的連接。 如果把模型元素當(dāng)成一個對象來看待，那么模型元素本身也應(yīng)該具有很多的屬性，這些屬性用于維護(hù)屬于該模型元素的數(shù)據(jù)值。 屬性是使用名稱和標(biāo)記值（Tagged Value）的值來定義的。標(biāo)記值指的是一種特定的類型，可以是布爾型、整型或字符型，也可以是某個類或接口的類型。 在UML的圖形表示中，每一個模型元素都有一個基本符號，這個基本符