第04章：UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)-類圖和對(duì)象圖

第四章：類圖和對(duì)象圖

UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)內(nèi)容類圖的概念類圖的組成創(chuàng)建類圖對(duì)象圖的概念創(chuàng)建類圖案例分析創(chuàng)建對(duì)象圖案例分析類圖的概念1.類圖的概念類圖（Classdiagram）顯示了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了系統(tǒng)的概念基礎(chǔ)。類圖，就是用于對(duì)系統(tǒng)中的各種概念進(jìn)行建模，并描繪出它們之間關(guān)系的圖。在大多數(shù)的UML模型中，我們可以將這些概念的類型概括為以下四種，分別是：

1類2接口3數(shù)據(jù)類型4構(gòu)件類圖的概念在類圖中，具體來(lái)講它一共包含了以下幾種模型元素，分別是：類、接口、依賴關(guān)系、泛化關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系以及實(shí)現(xiàn)關(guān)系。類圖可以創(chuàng)建約束、注釋和包等。類圖的概念2.類圖在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的作用類圖的作用是對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)視圖進(jìn)行建模。當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)視圖進(jìn)行建模時(shí)，通常是以以下三種方式來(lái)使用類圖。1.為系統(tǒng)的詞匯建模。2.模型化簡(jiǎn)單的協(xié)作。3.模型化邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)模式。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，通常將數(shù)據(jù)庫(kù)模式看作為數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在很多領(lǐng)域中，都需要在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)或面向數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)永久信息。系統(tǒng)分析者可以使用類圖來(lái)對(duì)這些數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行模式建模。類圖的組成類類是面向?qū)ο笙到y(tǒng)組織結(jié)構(gòu)的核心。類是對(duì)一組具有相同屬性、操作、關(guān)系和語(yǔ)義的事物的抽象。在UML的圖形表示中，類的表示法是一個(gè)矩形，這個(gè)矩形由三個(gè)部分構(gòu)成，分別是：類的名稱（Name）、類的屬性（Attribute）和類的操作（Operation）。類圖的組成類的名稱是每個(gè)類的圖形中所必須擁有的元素，用于同其它類進(jìn)行區(qū)分。類的名稱通常來(lái)自于系統(tǒng)的問(wèn)題域，并且盡可能地明確表達(dá)要描述的事物，不會(huì)造成類的語(yǔ)義沖突。類圖的組成屬性是類的一個(gè)特性，也是類的一個(gè)組成部分，描述了在軟件系統(tǒng)中所代表的對(duì)象具備的靜態(tài)部分的公共特征抽象，這些特性是這些的對(duì)象所共有的。在UML中，類的屬性的表示語(yǔ)法為（[]內(nèi)的內(nèi)容是可選的）：[可見(jiàn)性]屬性名稱[：屬性類型][=初始值][{屬性字符串}]

類圖的組成類的操作指的是類的所能執(zhí)行的操作，也是類的一個(gè)重要組成部分，描述了在軟件系統(tǒng)中所代表對(duì)象具備的動(dòng)態(tài)部分的公共特征抽象。操作由一個(gè)返回類型、一個(gè)名稱以及參數(shù)表來(lái)描述。其中，返回類型、名稱和參數(shù)一起被稱為操作簽名（SignatureoftheOperation）。操作簽名描述了使用該操作所必需的所有信息。在UML中，類的操作的表示語(yǔ)法為（[]內(nèi)的內(nèi)容是可選的）：[可見(jiàn)性]操作名稱[（參數(shù)表）][：返回類型][{屬性字符串}]類圖的組成在標(biāo)準(zhǔn)的UML定義中，有時(shí)還應(yīng)當(dāng)指明類的另一種信息，那就是類的職責(zé)。類的職責(zé)指的是對(duì)該類的所有對(duì)象所具備的那些相同的屬性和操作共同組成的功能或服務(wù)的抽象。在聲明類的職責(zé)的時(shí)候，可以非正式的在類圖的下方增加一欄，將該類的職責(zé)逐條描述出來(lái)。類的職責(zé)的描述并不是必須的，因此也可以將其作為文檔的形似存在，也就是說(shuō)類的職責(zé)其實(shí)只是一段或多段文本描述。一個(gè)類可以有多種職責(zé)，設(shè)計(jì)得好的類一般至少有一種職責(zé)。類圖的組成類的約束指定了該類所要滿足的一個(gè)或多個(gè)規(guī)則。在UML中，約束是用一個(gè)大括號(hào)括起來(lái)的文本信息。類圖的組成類的注釋類圖的組成2.接口類接口是在沒(méi)有給出對(duì)象的實(shí)現(xiàn)和狀態(tài)的情況下對(duì)對(duì)象行為的描述。通常，在接口中包含一系列操作但是不包含屬性，并且它沒(méi)有對(duì)外界可見(jiàn)的關(guān)聯(lián)。接口是一種特殊的類，所有接口都是有構(gòu)造型<<interface>>的類。一個(gè)類可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)接口從而支持接口所指定的行為。在UML中，接口的表示方式是使用一個(gè)帶有名稱的小圓圈來(lái)進(jìn)行表示的，并且我們可以通過(guò)一條Realize（實(shí)現(xiàn)關(guān)系）線與實(shí)現(xiàn)它的類相連接

類圖的組成3.類之間的關(guān)系依賴關(guān)系：表示的是兩個(gè)或多個(gè)模型元素之間語(yǔ)義上的連接關(guān)系。它只將模型元素本身連接起來(lái)而不需要用一組實(shí)例來(lái)表達(dá)它的意思。它表示了這樣一種情形，提供者的某些變化會(huì)要求或指示依賴關(guān)系中客戶的變化。也就是說(shuō)依賴關(guān)系將二個(gè)類聯(lián)系起來(lái)，其中一個(gè)類會(huì)影響另一個(gè)類的行為和實(shí)現(xiàn)。類圖的組成泛化關(guān)系是用來(lái)描述類的一般和具體之間的關(guān)系。具體描述建立在對(duì)類的一般描述的基礎(chǔ)之上，并對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展。因此，在具體描述中不僅包含一般描述中所擁有的所有特性、成員和關(guān)系，而且還包含了具體描述補(bǔ)充的信息。類圖的組成關(guān)聯(lián)關(guān)系是一種結(jié)構(gòu)關(guān)系，指出了一個(gè)事物對(duì)象與另一個(gè)事物對(duì)象之間的語(yǔ)義上的連接。關(guān)聯(lián)描述了系統(tǒng)中對(duì)象或?qū)嵗g的離散連接，它將一個(gè)含有兩個(gè)或多個(gè)有序表的類，在允許復(fù)制的情況下連接起來(lái)。一個(gè)類關(guān)聯(lián)的任何一個(gè)連接點(diǎn)都叫做關(guān)聯(lián)端，與類有關(guān)的許多信息都附在它的端點(diǎn)上。關(guān)聯(lián)端有名稱、角色、可見(jiàn)性以及多重性等特性。類圖的組成實(shí)現(xiàn)關(guān)系將一種模型元素（如類）與另一種模型元素（如接口）連接起來(lái)，是說(shuō)明和其實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系。在實(shí)現(xiàn)關(guān)系中，接口只是行為的說(shuō)明而不是結(jié)構(gòu)或者實(shí)現(xiàn)，而類中則要包含了其具體的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容，可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)類實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，但是每個(gè)類必須分別實(shí)現(xiàn)接口中的操作。雖然實(shí)現(xiàn)關(guān)系意味著要有像接口這樣的說(shuō)明元素，它也可以用一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)元素來(lái)暗示它的說(shuō)明（而不是它的實(shí)現(xiàn)）必須被支持。創(chuàng)建類圖1.創(chuàng)建類

1.在圖形編輯工具欄中，選擇按鈕，此時(shí)光標(biāo)變?yōu)椤埃碧?hào)。

2.在類圖中單擊選擇任意一個(gè)位置，系統(tǒng)在該位置創(chuàng)建一個(gè)新類。系統(tǒng)產(chǎn)生的默認(rèn)名稱為“NewClass”。

3.在類的名稱欄中，顯示了當(dāng)前所有的類的名稱，我們可以選擇清單中的現(xiàn)有類，這樣便把在模型中存在的該類添加到類圖中。如果創(chuàng)建新類，將“NewClass”重新命名成新的名稱即可。創(chuàng)建類圖2.創(chuàng)建類之間的關(guān)系

（1）創(chuàng)建和刪除依賴關(guān)系。（2）創(chuàng)建和刪除泛化關(guān)系。（3）創(chuàng)建和刪除實(shí)現(xiàn)關(guān)系。（4）創(chuàng)建和刪除關(guān)聯(lián)關(guān)系。對(duì)象圖的概念對(duì)象圖的概念對(duì)象圖中包含對(duì)象（Object）和鏈（Link）。其中對(duì)象是類的特定實(shí)例，鏈?zhǔn)穷愔g關(guān)系的實(shí)例，表示對(duì)象之間的特定關(guān)系。對(duì)象圖的概念1.對(duì)象圖的組成對(duì)象圖（ObjectDiagram）是由對(duì)象（Object）和鏈（Link）組成的。對(duì)象圖的目的在于描述系統(tǒng)中參與交互的各個(gè)對(duì)象在某一時(shí)刻是如何運(yùn)行的。對(duì)象圖的概念2.對(duì)象圖在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的作用對(duì)象圖作為系統(tǒng)在某一時(shí)刻的快照，是類圖中的各個(gè)類在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的實(shí)例及其關(guān)系的靜態(tài)寫(xiě)照，可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)明它的作用：1.說(shuō)明復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有時(shí)候很難對(duì)其進(jìn)行抽象成類表達(dá)之間的交互關(guān)系。使用對(duì)象描繪對(duì)象之間的關(guān)系可以幫助我們說(shuō)明復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)某一時(shí)刻的快照，從而有助于對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象。2.表示快照中的行為。通過(guò)一系列的快照，可以有效表達(dá)事物的行為。創(chuàng)建對(duì)象圖2.創(chuàng)建對(duì)象圖在RationalRose2003中不直接支持對(duì)象圖的創(chuàng)建，但是我們可以利用協(xié)作圖來(lái)創(chuàng)建。在協(xié)作圖中添加對(duì)象的步驟如下：1.在協(xié)作圖的圖形編輯工具欄中，選擇按鈕，此時(shí)光標(biāo)變?yōu)椤埃碧?hào)。2.在類圖中單擊選擇任意一個(gè)位置，系統(tǒng)在該位置創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。3.雙擊該對(duì)象的圖標(biāo)，彈出對(duì)象的規(guī)范設(shè)置窗口。4.在對(duì)象的規(guī)范設(shè)置窗口中，可以設(shè)置對(duì)象的名稱、類的名稱、持久性和是否多對(duì)象等。5.點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。在協(xié)作圖中添加對(duì)象與對(duì)象之間的鏈的步驟如下：1.選擇工具欄中的協(xié)作圖圖形編輯工具欄中的圖標(biāo)，或者選擇菜單欄“Tools”（工具）中“Create”（新建）下的“ObjectLink”選項(xiàng)，此時(shí)的光標(biāo)變?yōu)椤啊狈?hào)。2.單擊需要鏈接的對(duì)象。3.將鏈的線段拖動(dòng)到要與鏈接的對(duì)象中。4.雙擊鏈的線段，彈出設(shè)置鏈規(guī)范的對(duì)話框。5.在彈出的對(duì)話框中，在“General”選項(xiàng)卡中設(shè)置鏈的名稱、關(guān)聯(lián)、角色以及可見(jiàn)性等。6.如需要在對(duì)象的兩端添加消息，可以在“Messages”選項(xiàng)卡中進(jìn)行設(shè)置。創(chuàng)建類圖案例分析1.確定類和關(guān)聯(lián)用例圖實(shí)質(zhì)上是一種系統(tǒng)描述的形式，自然可以根據(jù)用例描述來(lái)識(shí)別類。針對(duì)各個(gè)用例，通?？梢愿鶕?jù)如下的問(wèn)題輔助識(shí)別：1.用例描述中出現(xiàn)了那些實(shí)體？2.用例的完成需要哪些實(shí)體合作？3.用例執(zhí)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生并存儲(chǔ)哪些信息？4.用例要求與之關(guān)聯(lián)的每個(gè)角色的輸入是什么？5.用例反饋與之關(guān)聯(lián)的每個(gè)角色的輸出是什么？6.用例需要操作哪些硬設(shè)備？創(chuàng)建類圖案例分析聊天系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)器端二個(gè)部分組成，提供了包括注冊(cè)、客戶登錄、添加好友、刪除好友、私聊、群聊、好友上下線提示和用戶管理的功能，這些功能是由三層組成，即界面類、控制類和相應(yīng)的實(shí)體類信息類。根據(jù)這些功能中的名詞可以基本的識(shí)別出客戶端按系統(tǒng)要求可以抽象出如下十個(gè)類：消息實(shí)體類（Message）：用于描述在客戶端和服務(wù)器端間所傳遞的消息對(duì)象。用戶實(shí)體類（User）：用于描述用戶的信息。登錄界面類（LoginForm）：主要用戶描述操作登錄的操作界面。注冊(cè)界面類（RegisterForm）：主要用于描述用戶注冊(cè)的操作界面?？蛻舳酥鞔翱陬悾–lientMainForm）:主要描述客戶端的主界面。新增好友界面類（AddFriendForm）:主要描述新增好友的操作界面。修改用戶信息界面類（ModifyUserForm）:主要描述修改用戶信息的操作界面。聊天界面類（ChatForm）:主要描述用戶進(jìn)行聊天的操作界面?？蛻舳斯ぷ黝悾–lient）：主要處理客戶端與服務(wù)器的通信，它屬于控制類。窗口基類（Form）:所有操作界面的基類。創(chuàng)建類圖案例分析確定了客戶端的類后，就要從中找到它們之間的關(guān)系，執(zhí)行分析這些類之后，可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在著如下關(guān)系：關(guān)聯(lián)關(guān)系所有的操作界面類與Client類之間就是一種普通的關(guān)聯(lián)關(guān)系；Client類要使用Message類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)