UML面向?qū)ο蠼hapter1概述

1、UML面向?qū)ο蠼；A(chǔ)UML概述知識圖譜Agenda什么是UMLUML認(rèn)識誤區(qū)什么是模型本章小結(jié)UML概述 UML（Unified Modeling Language）是軟件界第一個統(tǒng)一的建模語言，該方法結(jié)合了Booch, OMT, 和OOSE方法的優(yōu)點(diǎn)，統(tǒng)一了符號體系，并從其它的方法和工程實(shí)踐中吸收了許多經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)的概念和技術(shù)。 它是一種標(biāo)準(zhǔn)的表示,已成為國際軟件界廣泛承認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。是一種基于面向?qū)ο蟮目梢暬耐ㄓ?General)建模語言。為不同領(lǐng)域的用戶提供了統(tǒng)一的交流標(biāo)準(zhǔn) UML圖。 UML應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，可用于軟件開發(fā)建模的各個階段，商業(yè)建模（Business Modeling）,

2、也可用于其它類型的系統(tǒng)。 UML是一種定義良好，易于表達(dá)，功能強(qiáng)大且普遍實(shí)用的建模語言，不是一種方法，它獨(dú)立于過程。利用它建模時，可遵循任何類型的建模過程。UML發(fā)展歷程UML發(fā)展歷程九十年代中，面向?qū)ο蠓椒ㄒ呀?jīng)成為軟件分析和設(shè)計(jì)方法的主流。1994年10月Jim Rumbaugh和Grady Booch共同合作把他們的OMT和Booch方法統(tǒng)一起來，到1995年成為“統(tǒng)一方法”（Unified Method）版本0.8。隨后，Ivar Jacobson加入，并采用他的用例(User case)思想,到1996年，成為“統(tǒng)一建模語言”版本0.9。1997年1月，UML版本1.0被提交給OMG(

3、Object Management Group)組織，作為軟件建模語言標(biāo)準(zhǔn)的候選。其后的半年多時間里，一些重要的軟件開發(fā)商和系統(tǒng)集成商都成為“UML伙伴”，如IBM,Mircrosoft,HP等.1997年11月7日被正式采納作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。UML的特性UML是一種Language（語言）UML主要是遵循精確語法的圖形語言UML是一種Modeling（建模）Language用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)的簡化視圖，以便于面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)UML是Unified（統(tǒng)一）Modeling Language組合了當(dāng)前最好的面向?qū)ο筌浖７椒℅rady Booch, James Rumbaugh, and I

4、vor Jacobson，UML三位主要貢獻(xiàn)者 1. OMT (James Rumbaugh) 2. The Booch method (Grady Booch) 3. OOSE (Ivar Jacobson)UML的發(fā)展現(xiàn)狀已進(jìn)入全面應(yīng)用階段的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用領(lǐng)域正在逐漸擴(kuò)展，包括嵌入式系統(tǒng)建模、業(yè)務(wù)建模、流程建模等多個領(lǐng)域成為“產(chǎn)生式編程”的重要支持技術(shù)：MDA、可執(zhí)行UML等UML的理解：UML是一種語言遵循特定的規(guī)則允許創(chuàng)建各種模型并不告訴設(shè)計(jì)者需要創(chuàng)建哪些模型并不提供開發(fā)過程UML是可視化語言UML是圖形化語言圖形便于交流（一幅圖抵上千文字）UML的理解：UML是用于構(gòu)造系統(tǒng)或理解系統(tǒng)的

5、語言UML既支持正向工程，又支持反向工程UML是文檔化語言將所建造的系統(tǒng)記錄下來便于新程序員跟進(jìn)開發(fā)產(chǎn)品新版本時很有用處UML的認(rèn)識誤區(qū)：UML是一種方法論？ 只是規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，沒有方法指南，只有方法的概念UML是一堆圖形？ 圖形只是建模的表現(xiàn)形式，還有文字UML只能應(yīng)用與面向?qū)ο箝_發(fā)？ 還可以建模業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)庫、工作流等。不管采用的是過程化開發(fā)，還是面向?qū)ο箝_發(fā)，都可以從中得到好處。UML是Rational Rose里的建模符號？ Rational Rose只是其中一種建模工具？ UML的主要內(nèi)容 UML的定義包括UML語義和UML表示法兩個部分。(1) UML語義 描述基于UML的精確元模型(

6、meta-model)定義。元模型為UML的所有元素在語法和語義上提供了簡單、一致、通用的定義性說明,使開發(fā)者能在語義上取得一致,消除了因人而異的表達(dá)方法所造成的影響。此外UML還支持對元模型的擴(kuò)展定義。 UML支持各種類型的語義。如布爾、表達(dá)式、列表、階、名字、坐標(biāo)、字符串和時間等，還允許用戶自定義類型。(2) UML表示法定義UML符號的表示法,為開發(fā)者或開發(fā)工具使用這些圖形符號和文本語法為系統(tǒng)建模提供了標(biāo)準(zhǔn)。 這些圖形符號和文字所表達(dá)的是應(yīng)用級的模型,在語義上它是UML元模型的實(shí)例。 模型是對現(xiàn)實(shí)的簡化模型是現(xiàn)實(shí)的簡化模型提供了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖。模型可以包含詳細(xì)的規(guī)劃，也可以包含概括性的規(guī)劃

7、，這種規(guī)劃高度概括了正在考慮的系統(tǒng)。好的模型包括那些具有高度抽象性的元素。模型有助于按原樣或根據(jù)需要使系統(tǒng)可視化通過模型可以詳細(xì)說明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或行為模型可以提供一個指導(dǎo)我們構(gòu)建系統(tǒng)的模板模型可以記錄已經(jīng)做出的決策模型是對現(xiàn)實(shí)的簡化常見的模型生活相關(guān)：氣象圖、道路交通圖、交通標(biāo)志展示相關(guān)：建筑物模型、沙盤、公司總部的3D復(fù)制品數(shù)據(jù)分析相關(guān)：條形圖、餅狀圖業(yè)務(wù)分析相關(guān)：組織結(jié)構(gòu)圖、跨職能流程圖設(shè)計(jì)相關(guān)：建筑平面圖、管線圖、電路板設(shè)計(jì)圖 建模的目的與原則幫助我們按照實(shí)際情況或按我們需要的樣式對系統(tǒng)進(jìn)行可視化；提供一種詳細(xì)說明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或行為的方法；給出一個指導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)造的模板；對我們所做出的決策進(jìn)行文

8、檔化 僅當(dāng)需要模型時，才構(gòu)建它 選擇要創(chuàng)建什么模型對如何動手解決問題和如何形成解決方案有著意義深遠(yuǎn)的影響每一種模型可以在不同的精度級別上表示。最好的模型可以讓你根據(jù)觀察的角色及原因選擇它的詳細(xì)程度。對每個系統(tǒng)最好用一組幾乎獨(dú)立的模型去處理建模的目的與原則為什么要對軟件建模？領(lǐng)域問題概念模型分析、抽取系統(tǒng)需求解決方案分析、設(shè)計(jì)提取 UML作為一種可視化的建模語言，提供了豐富的基于面向?qū)ο蟾拍畹哪Ｐ驮丶捌鋱D形表示元素。鑒于軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性和規(guī)模的不斷增大，需要建立不同的模型對系統(tǒng)的各個層次進(jìn)行描述。軟件模型包括:數(shù)學(xué)模型、描述模型和圖形模型。便于開發(fā)人員與用戶的交流。模型為以后的系統(tǒng)維護(hù)和升級提

9、供了文檔。建模過程:為什么使用UML建模，可以建立什么模型UML是一種統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的建模語言 UML是一種應(yīng)用面很廣泛的建模語言 模型的種類模型的用途業(yè)務(wù)模型對業(yè)務(wù)過程、工作流、組織的建模需求模型對捕獲的需求進(jìn)行整理和分析的工具，輔助開發(fā)人員與用戶進(jìn)行溝通設(shè)計(jì)模型包含高層設(shè)計(jì)（架構(gòu)模型）和詳細(xì)設(shè)計(jì)模型，用于統(tǒng)一開發(fā)人員、溝通設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、表結(jié)構(gòu)以及與應(yīng)用系統(tǒng)的交互實(shí)現(xiàn)模型用來理清軟件的組成、部署方案，為安裝與維護(hù)人員的工作提供指導(dǎo)草圖與藍(lán)圖藍(lán)圖一般是指采用CASE工具繪制的、正式的、規(guī)范的UML模型 草圖則通常是指手工繪制的、規(guī)范度較低的在紙張的UML模型 大膽地繪制草

10、圖，盡可能基于草圖進(jìn)行討論。對于局部的、重要性不高的、共享范圍較小的UML模型，直接將草圖掃描到電腦存檔即可；對于全局的、重要性高的、高度共享的，在草圖的基礎(chǔ)上用CASE工具繪制成為正式的藍(lán)圖，并將其納入統(tǒng)一的模型管理中 誰應(yīng)該建模業(yè)務(wù)建模：以領(lǐng)域?qū)＜覟橹?，需求分析人員是主力，系統(tǒng)分析員、架構(gòu)師可參與需求模型：以需求分析人員為主，系統(tǒng)分析員是主力，領(lǐng)域?qū)＜姨峁┲笇?dǎo)，架構(gòu)師和資深開發(fā)人員參與設(shè)計(jì)模型：高層設(shè)計(jì)模型以架構(gòu)師為主，系統(tǒng)分析員從需求方面提供支持，資深開發(fā)人員從技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面提供支持。詳細(xì)設(shè)計(jì)模型則以資深開發(fā)人員為主，架構(gòu)師提供指導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)模型：以資深開發(fā)人員（設(shè)計(jì)人員）為主，架構(gòu)師提供總體

11、指導(dǎo)。數(shù)據(jù)庫模型：以數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員為主，架構(gòu)師提供指導(dǎo)，資深開發(fā)人員（設(shè)計(jì)人員）予以配合。本章小結(jié)首先概要地介紹了什么是UML、UML的發(fā)展歷程和發(fā)展現(xiàn)狀，讓讀者對UML的來龍去脈有個感性的了解 然后，從模型的定義開始，講述建模的意義、選用UML建模的好處以及模型類別、負(fù)責(zé)建模的人員等知識，幫助讀者理解UML的應(yīng)用領(lǐng)域以及它的意義，以建立對UML及模型的宏觀認(rèn)識 最后，本章還指出了UML初學(xué)者容易走入的認(rèn)識誤區(qū)，幫助讀者更好的認(rèn)識UML，為UML的學(xué)習(xí)指出正確的方向 UML面向?qū)ο蠼；A(chǔ)UML世界的構(gòu)成知識圖譜AgendaUML的組成構(gòu)造塊關(guān)系UML規(guī)則UML公共機(jī)制UML擴(kuò)展機(jī)制UML體系

12、結(jié)構(gòu)與圖本章小結(jié)UML組成UML構(gòu)造塊規(guī)則公共機(jī)制建模元素關(guān)系圖規(guī)格描述修飾公共分類擴(kuò)展機(jī)制命名范圍可見性完整性執(zhí)行1.結(jié)構(gòu)元素(類,接口,協(xié)作,用例,對象,構(gòu)件,節(jié)點(diǎn)等)2.行為元素(交互,狀態(tài)機(jī))3.分組元素(包)4.注解元素1.關(guān)聯(lián)2.依賴3.泛化4.實(shí)現(xiàn)1.靜態(tài)模型(類圖,構(gòu)件圖,部署圖)2.動態(tài)模型(對象圖,用例圖,順序圖,協(xié)作圖,狀態(tài)圖,活動圖)基本構(gòu)造塊：也就是建 模元素，是模型的主體UML規(guī)則：也就是支 配基本構(gòu)造塊如何放 在一起的規(guī)則公共機(jī)制：運(yùn)用于整 個UML模型中的公共機(jī)制、擴(kuò)展機(jī)制構(gòu)造塊構(gòu)造塊是對模型中最具有代表性的成分的抽象 建模元素：UML中的名詞，它是模型基本物理

13、元素。行為元素：UML中的動詞，它是模型中的動態(tài)部分，是一種跨越時間、空間的行為。分組元素：UML中的容器，用來組織模型，使模型更加的結(jié)構(gòu)化。注釋元素：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。建模元素類（class）和對象（object）構(gòu)件（component）接口（interface）主動類（active class）協(xié)作（collaboration）用例（use case）節(jié)點(diǎn)（node）類和對象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

14、一個實(shí)例 構(gòu)件在實(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)中滿足相同接口的組件可以自由地替換 接口接口是描述某個類或構(gòu)件的一個服務(wù)操作集 主動類主動類實(shí)際上是一種特殊的類。引用它的原因，實(shí)際上是在開發(fā)中需要有一些類能夠起到啟動控制活動的作用 主動類是指其對象至少擁有一個進(jìn)程或線程，能夠啟動控制活動的類 。在圖形上，主動類的表示方法和普通類相似，也是使用一個矩形，只

15、是最外面的邊框使用粗線。協(xié)作協(xié)作定義了一個交互，它是一組類、接口和其它元素的群體，它們共同工作，提供比各組成部分的功能總和更強(qiáng)的合作行為。與組件不同，協(xié)作不能擁有自己的結(jié)構(gòu)事物，而只能引用其它地方定義的類、接口、組件、節(jié)點(diǎn)等結(jié)構(gòu)事物，即協(xié)作是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的概念組塊而不是物理組塊。在圖形上，協(xié)作用一個 包含名稱的虛線橢圓表示。對于某個用例的實(shí)現(xiàn)就可以表示為一個協(xié)作 。用例用例是著名的大師Ivar Jacobson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，系統(tǒng)執(zhí)行這些動作將對用例的參與者(actor ，有些書翻譯成“角色”)產(chǎn)生可以觀

16、察的結(jié)果。在圖形上，用例用實(shí)線 的橢圓表示，參與者用 一個人形的圖案表示。一個用例定義一組用例實(shí)例。節(jié)點(diǎn)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 在圖形上，節(jié)點(diǎn)用一個立方體來表示。行為元素結(jié)構(gòu)事物描述的是模型的靜態(tài)部分，而行為事物描述的是模型的動態(tài)部分。 對象都不是孤立存在的，它們之間通過傳遞消息進(jìn)行交互。 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

17、一條 有向直線，并在上面標(biāo)有操作名 行為元素狀態(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 ，它說明對象在它的生命周期中響應(yīng)時間所經(jīng)歷的狀態(tài)序列以及它們對那些事件的響應(yīng)。狀態(tài)是指在對象的生命周期中滿足某些條件、執(zhí)行某些活動或等待某些事件時的一個條件或狀況。一個事件的到來，能夠觸發(fā)一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。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) 分組元素對于一個中大型的軟件系統(tǒng)而言，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U

18、ML中，提供了“包（Package）”來完成這一目標(biāo) 。 包(package)是把元素組織成組的機(jī)制。結(jié)構(gòu)事物、行為事物甚至其他的分組事物都可以放進(jìn)包內(nèi)。可以把它看作一個一個的盒子，每個盒子里面的對象關(guān)系相對復(fù)雜，而盒子與盒子之間的關(guān)系相對簡單。在圖形上，包用一個在左上角帶有一個 小矩形的大矩形表示。 注釋元素結(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)慕忉尣糠郑梢杂脕砻枋?、說明和標(biāo)注模型的任何元素。在圖形上，注解用一個右上角 是折角的矩形表示 。UML模型關(guān)系

19、的種類種類變種表示法關(guān)鍵字或符號種類變種表示法關(guān)鍵字或符號抽象派生依賴關(guān)系derive導(dǎo)入 私有依賴關(guān)系access顯現(xiàn)manifest公有import實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)關(guān)系虛線加空心三角信息流flow精化依賴關(guān)系refine包含并merge跟蹤trace許可permit關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)關(guān)系實(shí)線協(xié)議符合未指定綁定依賴關(guān)系bind(參數(shù)表)替換依賴關(guān)系substitute部署deploy使用調(diào)用call擴(kuò)展Extendextend(擴(kuò)展點(diǎn))創(chuàng)建create擴(kuò)展extension擴(kuò)展關(guān)系實(shí)線加實(shí)心三角實(shí)例化instantiate泛化泛化關(guān)系實(shí)線加空間三角職責(zé)responsibility包含依賴關(guān)系include發(fā)送

20、send關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)（Association）表示兩個類之間存在某種語義上的聯(lián)系。關(guān)聯(lián)關(guān)系提供了通信的路徑，它是所有關(guān)系中最通用、語義最弱的。在UML中，使用一條實(shí)線來表示關(guān)聯(lián)關(guān)系 PersonCompanyworksforemployee * 1 employer關(guān)聯(lián)關(guān)系在關(guān)聯(lián)關(guān)系中，有兩種比較特殊的關(guān)系：聚合和組合 聚合關(guān)系：聚合（Aggregation）是一種特殊形式的關(guān)聯(lián)。聚合表示類之間的關(guān)系是整體與部分的關(guān)系 如果發(fā)現(xiàn)“部分”類的存在，是完全依賴于“整體”類的，那么就應(yīng)該使用“組合”關(guān)系來描述 關(guān)聯(lián)關(guān)系組合是聚合的變種，加入了一些重要的語義。也就是說，在一個組合關(guān)系中一個對象一次就只

21、是一個組合的一部分，“整體”負(fù)責(zé)“部分”的創(chuàng)建和破壞，當(dāng)“整體”被破壞時，“部分”也隨之消失 聚合就像汽車和車胎，汽車壞了胎還可以用。組合就像公司和下屬部門，公司倒閉了部門也就不存在了！ 成員* *課題組個人*窗口顯示區(qū)外框標(biāo)題泛化關(guān)系泛化關(guān)系描述了一般事物與該事物中的特殊種類之間的關(guān)系，也就是父類與子類之間的關(guān)系。子類繼承父類的屬性和操作，除此之外，子類通常還添加新的屬性和操作。實(shí)現(xiàn)關(guān)系實(shí)現(xiàn)關(guān)系是用來規(guī)定接口和實(shí)現(xiàn)接口的類或組件之間的關(guān)系。接口是操作的集合，這些操作用于規(guī)定類或組件的服務(wù)。 依賴關(guān)系有兩個元素X、Y，如果修改元素X的定義可能會引起對另一個元素Y的定義的修改，則稱元素Y依賴（D

22、ependency）于元素X。 依賴關(guān)系是兩個元素間的語義關(guān)系，其中一個元素(獨(dú)立事物)發(fā)生變化，會影響到另一個元素(依賴事物)的語義。UML規(guī)則命名：也就是為事物、關(guān)系和圖起名字。和任何語言一樣，名字都是一個標(biāo)識符 范圍：與類的作用域相似.可見性：可見性規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)表示法public任一元素，若能訪問包容器，就可以訪問它+protected只有包容器中的元素或包容器的后代才能夠看到它#private只有包容器中的元素才能夠看得到它-package只有聲明在同一個包中的元素才能夠看到該元素規(guī)格描述在圖形表示法的每個部分后面都有一個規(guī)格描述（也稱為詳述），它用來對構(gòu)造塊的語法和語義進(jìn)行文字?jǐn)⑹觥＿@種

23、構(gòu)思，也就使可視化視圖和文字視圖的分離 ：UML修飾與通用劃分在為了更好的表示這些細(xì)節(jié)，UML中還提供了一些修飾符號，例如不同可視性的符號、用斜體字表示抽象類 UML修飾與通用劃分UML通用劃分：1）類與對象的劃分：類是一種抽象，對象是一個具體 的實(shí)例 2）接口與實(shí)現(xiàn)的分離：接口是一種聲明、是一個契 約，也是服務(wù)的入口；實(shí)現(xiàn)則是負(fù)責(zé)實(shí)施接口提供 的契約 UML擴(kuò)展機(jī)制構(gòu)造型：在實(shí)際的建模過程中，可能會需要定義一些特定于某個領(lǐng)域或某個系統(tǒng)的構(gòu)造塊 標(biāo)記值則是用來為事物添加新特性的。標(biāo)記值的表示方法是用形如“標(biāo)記信息”的字符串 UML擴(kuò)展機(jī)制約束是用來增加新的語義或改變已存在規(guī)則的一種機(jī)制（自由文本和OCL兩種表示法）。約束的表示法和標(biāo)記值法類似，都是使用花括號括起來的串來表示，不過它是不能夠放在元素中的，而是放在相關(guān)的元素附近UML定義的圖圖名功能備注類圖描述類、類的特性以及類之間的關(guān)系UML 1原有對象圖描述一個時間