UML系統(tǒng)分析與設(shè)計教程(第2版) 課件 第7、8章 類圖、對象圖和包圖；交互作用圖

UML系統(tǒng)分析與設(shè)計SystemAnalysis&Design冀振燕北京交通大學(xué)

第七章類圖、對象圖和包圖類圖對象圖包圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi2類圖類圖是面向?qū)ο笙到y(tǒng)建模最常用的圖，類圖描述了類、接口、協(xié)作以及它們之間的關(guān)系。類圖用來為系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計視建模。類圖的組成部分包括：類。接口。協(xié)作。依賴、類屬、實現(xiàn)或關(guān)聯(lián)關(guān)系。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi3類圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi4類圖按照SteveCook和JohnDianiels的觀點，類圖分為3個層次，即概念層、說明層、實現(xiàn)層。1．概念層概念層（Conceptual）類圖描述了問題域中的概念。類可以從問題域的概念中得出，但兩者并沒有直接的映射關(guān)系。2．說明層說明層（Specification）類圖描述了軟件的接口部分，而沒有描述軟件的實現(xiàn)部分。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi5類圖3．實現(xiàn)層只有在實現(xiàn)層（Implementation）才真正有類的概念，并且揭示了軟件的實現(xiàn)部分。實現(xiàn)層的類圖可能是大多數(shù)人最常用的類圖，但很多時候，說明層的類圖更利于開發(fā)者之間的相互交流和理解。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi6類圖類圖描述了系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計視，該視主要體現(xiàn)系統(tǒng)的功能需求，即系統(tǒng)應(yīng)該提供給用戶的服務(wù)。在為系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計視建模時，類圖可以用來完成如下內(nèi)容：1．為系統(tǒng)的詞匯表建模模擬系統(tǒng)的詞匯表涉及確定哪些抽象是系統(tǒng)的一部分，哪些抽象不在系統(tǒng)的邊界內(nèi)?？梢杂妙悎D定義這些抽象和它們的責(zé)任（Responsibility）。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi7類圖2．為簡單的協(xié)作建模為協(xié)作建模時，應(yīng)完成的內(nèi)容如下。確定要被模擬的部分系統(tǒng)功能和行為，這些功能和行為是由類、接口等元素交互作用產(chǎn)生的。確定參與這個協(xié)作的類、接口和其他的協(xié)作，并確定這些元素間的關(guān)系。根據(jù)協(xié)作的腳本，找出遺漏的模型部分和簡單的語義錯誤。確定對象的屬性和操作。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi8類圖模擬協(xié)作UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi9類圖3．為邏輯的數(shù)據(jù)庫模式建模為數(shù)據(jù)庫模式建模時，應(yīng)完成如下內(nèi)容。確定模型中的一些類，并根據(jù)這些類的狀態(tài)的存在超過了程序的生命周期來確定。創(chuàng)建一個類圖，在這個類圖中含有上述類，并將這些類標(biāo)記為持久類。擴充這些類的結(jié)構(gòu)信息，如屬性、類的階元等。如果必要，創(chuàng)建中間抽象以簡化數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。考慮類的行為，擴充用于數(shù)據(jù)訪問和維護數(shù)據(jù)完整性的操作。如果可能，用工具將邏輯設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢碓O(shè)計。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi10類圖數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi11對象圖對象圖（ObjectDiagrams）描述了某一瞬間對象集及對象間的關(guān)系。為處在時域空間某一點的系統(tǒng)建模，描繪了系統(tǒng)的對象、對象的狀態(tài)及對象間的關(guān)系。對象圖主要用來為對象結(jié)構(gòu)建模。對象圖中通常含有：對象。連接。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi12對象圖對象圖通常用于為對象結(jié)構(gòu)建模，它可視化地描述了系統(tǒng)中特定實例的存在以及實例間的關(guān)系。為對象結(jié)構(gòu)建模時，完成如下內(nèi)容。確定想要建模的系統(tǒng)部分的功能或行為。識別參加協(xié)作的類、接口以及其他元素，并確定元素間的關(guān)系。考慮貫穿這個協(xié)作的一個腳本，并畫出在腳本的某一時間點參與這個協(xié)作的對象。如果必要，給出每個對象的狀態(tài)和屬性值，并給出對象間的連接，這些連接是關(guān)聯(lián)關(guān)系的實例。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi13對象圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi14包圖包圖（PackageDiagram）描述了包及包間的關(guān)系。包用來對建模元素進行分組，簡化UML圖從而使得UML圖更易于理解。盡管包圖可對任何類型的UML分類器進行分組，但一般更多用于對類或用例進行分類。分類結(jié)果如下：（見下頁）UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi15包圖類包圖在用包對類進行分組時，有3個經(jīng)驗法則可以遵循。將具有繼承關(guān)系的類分到一個包里。將具有組合關(guān)系的類分到一個包里。將協(xié)作較多的類分到一個包里。類之間的協(xié)作多可以從順序圖或通信圖中看出。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi16包圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi17類包圖包圖用例包圖在用包對用例進行分組時，可以遵循1個經(jīng)驗法則，即將有包含關(guān)系（衍型<<include>>）或擴充關(guān)系（衍型<<extend>>）的用例放在一個包里。在考慮是否應(yīng)該用包對圖中的建模元素進行分組時，可以遵循的經(jīng)驗法則是：一個圖應(yīng)該有5到9個建模單元（如類或用例）。因為，當(dāng)圖中的建模單元超過9個時，圖就會變得難以理解。包應(yīng)該是內(nèi)聚的，即包中的元素應(yīng)該是相關(guān)的。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi18小結(jié)本章介紹了類圖、對象圖和包圖的語義和功能，還介紹了類圖的3個層次，即概念層、說明層、實現(xiàn)層。另外，本章舉例說明了如何用類圖為系統(tǒng)的詞匯表、簡單的協(xié)作、邏輯的數(shù)據(jù)庫模式建模；如何用對象圖為對象結(jié)構(gòu)建模；如何用包圖對建模單元分組。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi19UML系統(tǒng)分析與設(shè)計SystemAnalysis&Design

第八章交互作用圖順序圖通信圖語義等價交互作用圖的應(yīng)用UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi21交互作用圖交互作用圖描述了對象間的交互作用，由對象、對象間的關(guān)系組成，并包含在對象間傳遞的消息。順序圖順序圖強調(diào)消息的時間順序。通信圖通信圖強調(diào)發(fā)送和接收消息的對象的組織結(jié)構(gòu)。交互作用圖的主要組成元素如下：對象。連接。消息。注釋和約束。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi22順序圖順序圖（SequenceDiagram）存在兩個軸，水平軸表示不同的對象；垂直軸表示時間。順序圖中的對象用一個帶有垂直虛線的矩形框表示，并標(biāo)有對象名和類名。垂直虛線是對象的生命線，用于表示在某段時間內(nèi)對象是存在的。對象間的通信通過在對象的生命線間畫消息來表示。與通信圖相區(qū)別，順序圖具有兩個特點：有對象生命線有控制中心UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi23順序圖順序圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi24順序圖常用的控制有下述類型：可選執(zhí)行（OptionalExecution）標(biāo)記為“opt”。當(dāng)護衛(wèi)條件（BooleanExpression）為真時，可選執(zhí)行部分才被執(zhí)行。護衛(wèi)條件是一個布爾表達式（BooleanExpression），一般將它放在可選執(zhí)行部分中的任何一個生命線頂部的方括號中，以表示引用對象的屬性。條件執(zhí)行（ConditionalExecution）標(biāo)記為“alt”。條件執(zhí)行部分由水平虛線分割為多個子區(qū)域，每個子區(qū)域都有一個護衛(wèi)條件，代表一個條件分支。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi25順序圖并行執(zhí)行（ParallelExecution）標(biāo)記為“par”。并行執(zhí)行部分也由水平虛線分割為多個子區(qū)域，每個子區(qū)域代表一個并行分支。并行執(zhí)行部分的所有并行分支是并發(fā)執(zhí)行的，這些并行分支之間沒有交互作用，即這些并行分支是互相獨立的。循環(huán)執(zhí)行（Loop/IterativeExecution）標(biāo)記為“l(fā)oop”。在每次循環(huán)之前，若護衛(wèi)條件為真，循環(huán)執(zhí)行部分就被重復(fù)執(zhí)行；若為假時，循環(huán)執(zhí)行部分被跳過，不再執(zhí)行。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi26順序圖順序圖的結(jié)構(gòu)控制UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi27通信圖通信圖（CommunicationDiagram）強調(diào)了參與交互作用的對象的組織。通信圖描述了兩個方面：第一個方面是對交互作用的對象的靜態(tài)結(jié)構(gòu)的描述，包括相關(guān)的對象的關(guān)系、屬性和操作第二個方面是為完成工作在對象間交換的消息的時間順序的描述。與順序圖區(qū)分，通信圖有兩個特點：有路徑有序列號UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi28通信圖通信圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi29語義等價順序圖和通信圖在語義上是等價的，因此順序圖和通信圖可以彼此轉(zhuǎn)換而不會丟失信息，但這并不意味著兩種圖都顯式地可視化了同樣的信息。例如，通信圖描述了對象怎樣互相連接，但相應(yīng)的順序圖則沒有顯式地描述這個信息；而順序圖可以顯式地描述對象生命周期的結(jié)束，但相應(yīng)的通信圖則沒有描述這個信息。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi30交互作用圖的應(yīng)用在用交互作用圖為系統(tǒng)的動態(tài)方面建模時，上下文可以是整個系統(tǒng)、子系統(tǒng)、操作等，還可以是用例的一個腳本。使用交互作用圖為系統(tǒng)的動態(tài)方面建模時，通常有以下兩種方式。（1）按時間順序為控制流建模。（2）按組織結(jié)構(gòu)為控制流建模。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi31交互作用圖的應(yīng)用在按時間順序為控制流建模時，需完成以下內(nèi)容。確定交互作用的上下文。上下文可以是系統(tǒng)、子系統(tǒng)、操作、類、用例或協(xié)作的一個腳本。確定哪些對象參與了交互作用，并將這些對象從左到右放在順序圖中，其中重要的對象放在圖左邊。確定每個對象的生命線。對于那些在交互作用過程中被創(chuàng)建或被破壞的對象，要用合適的消息衍型顯式地標(biāo)出對象的產(chǎn)生或破壞。從發(fā)起交互作用的消息開始，將消息按發(fā)生的時間順序從上到下逐一地標(biāo)出。如果需要規(guī)定時間或空間約束，可以為消息附加適當(dāng)?shù)臅r間或空間約束。如果想更正式地描述一個控制流，可以為流中的每個消息添加前置條件和后置條件。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計第2版ZhenyanJi32交互作用圖的應(yīng)用在按組織結(jié)構(gòu)為控制流建模時，需完成如下內(nèi)容。確定交互作用的上下文。上下文可以是系統(tǒng)、子系統(tǒng)、操作、類、用例或協(xié)作的一個腳本。確定哪些對象參與了交互作用，并將這些對象放在通信圖中，其中重要的對象放在圖的中間。確定每個對象的初始特性。確定對象間的連接。從發(fā)起交互作用的消息開始，將消息放在正確的連接上，并確定消息的正確序列號。如果需要規(guī)定時間或空間約束，可以為消息附加適當(dāng)?shù)臅r間或空間約束。如果想更正式地